電動水平爬模技術在航道整治護岸工程中的應用

陳廣云，蘇福

（中交廣州航道局有限公司，廣東 廣州 510220）

隨著社會經濟和科學技術的發展,人們越來越重視航道的整治,與之相關的施工技術與工藝流程也得到了相應的發展。航道整治涉及的工程量非常大,項目也非常多,而護岸工程是其中的重點。護岸工程中現澆大體積混凝土重力式擋墻是常用的結構形式，擋墻施工中傳統翻模施工工藝存在不足之處，模板的安拆需要依靠起重設備來完成，起重設備吊次多、效率低，同時模板安裝誤差較大、糾偏較困難，制約了擋墻施工的質量。

電動水平爬模技術與高層澆筑和大型橋梁所使用液壓爬模技術比較，最大的區別在于驅動力和爬移方向等不同，電動水平爬模技術的脫模和爬移均使用電力驅動，脫模靠電動葫蘆實現，爬移靠制動電機動力驅動，結合護岸以條帶狀大體積結構的實際施工情況爬移為水平順岸方面。該技術采用標準化爬架配置，通過對模板和爬架少量調整即可適合于構筑物的截面形狀的變化。

1 工程背景

京杭運河棗莊段（馬蘭大橋以下）航道整治工程按照二級航道標準進行設計，設計通航船舶等級為兩千噸級，航道整治長度為14.897km。在航道兩側岸坡位置新建六種結構形式的護岸長度約28km，其中素混凝土重力式護岸長約19.8km，護岸結構分為兩級，一級護岸結構底板采用0.6×5.1（m）（高×寬）素（鋼筋）混凝土，墻身采用頂寬0.8m、底寬3.5m、高3.6m 梯形素混凝土，臨水面傾斜率10:1，背水面傾斜率1.5:1。一級護岸擋墻墻身結構尺寸較大，每段（長度10m）混凝土工程量77.4m3，總長度17.1km，特別適合應用機械化程度較高的爬模施工工藝。

圖1 護岸結構典型斷面圖

2 爬模設計

2.1 工藝原理

水平爬模系統在已澆筑底板結構之上進行拼接與安裝，墻身混凝土澆筑后達到拆模強度而脫模，模板無需起吊設備，依靠爬架自身設置的葫蘆吊起模板，通過安裝在爬架底部的電機驅動輪在已澆筑底板上爬移至下一節段，反復循環施工。

2.2 爬模系統設計

爬模系統主要由大模板和爬架構成。

2.2.1 大模板構成

大模板主要由面板、背楞（肋骨）、對拉和錨地螺栓等構成。鋼面板選用5mm 鋼板制作，模板總長度制作為10.2m(每節段墻身長度為10m)。考慮到模板的縱向、橫向剛度，且迎水側模板與背水側模板的斜長不同，所以迎水側模板的橫向肋骨選用了12 根［10#單拼槽鋼，背水側模板橫肋采用15 根［14#槽鋼，兩側橫肋間距均為280mm，兩側模板縱肋均采用11 根雙拼［14#槽鋼，縱肋間距均為800mm。穿墻對拉螺桿采用M22 螺栓，在模板頂部兩排布置間距為1.2m，其余均為1.0m。錨地螺桿采用M18，與預埋的Φ12 鋼筋拉結，間距800mm，埋入底板混凝土250mm。為保證混凝土施工質量，須對大模板面板、背楞進行剛度和強度進行驗算，對對拉和錨地螺栓強度進行驗算，同時還需進行抗浮驗算。

2.2.2 爬架主要構成

爬架主要由架體、提升系統、爬移系統等組成。

架體：架體由立柱、橫梁和縱梁組成主框架，其中橫縱梁采用200×200×16,立柱采用200×200×8，柱與梁之間采用螺栓連接。

提升系統：由大模板吊點、電動葫蘆構成。迎水面側模板較小，吊點設置在模板頂內肋上，背水面模板傾角較大，吊點位置設計在頂部內肋和中部的外肋上，避免模板彎曲應力過大而變形。電動葫蘆掛在架體橫梁上，選用額定起重量3t，電機功率1.1kW 的環鏈電動葫蘆。

爬移系統：由電動機、行車輪、槽鋼軌道等構成。電動機采用1.1kW 實心轉子制動電機，制動電機有快速停止和準確定位特性。輪子采用Φ300 行車輪，安裝在前排兩根立柱下。軌道選用［6.3#，隨爬架移動人工接長。

圖2 爬架構成示意圖

圖3 爬移系統示意圖

2.2.3 爬模系統主要性能參數選擇

爬模系統主要性能參數根據工程實體構筑物和現場情況進行選擇，下表為本工程爬模系統所采用的主要性能參數：

表1 爬模系統主要性能參數表

3 爬模施工工藝

3.1 施工工藝流程

施工工藝流程：施工準備→大模板組拼→大模板安裝→對拉和錨地螺桿安裝→安裝導軌→爬架組拼→爬架安裝→節段混凝土澆筑→對拉和錨地螺桿拆除→模板提升→接長導軌→爬架和模板整體爬移至下一節段→拆除爬模系統。

3.1.1 大模板的組拼與安裝

模板的組拼和安裝十分簡單、快捷，具體組拼程序如下：

按照模板配置圖，先吊入迎水側模板，模板落地后迅速用鋼管進行支撐，使之達到預定的傾斜角度，然后摘鉤再吊入封頭模板，同時對側模與封頭模板螺栓連接，最后吊入背水側模板。

校正模板。復核軸線位置、標高及尺寸。模板安裝尺寸偏差為±2mm，立面垂直度偏差為±3mm。

安裝對拉和錨地螺桿。對拉螺栓安裝必須緊固牢靠，松緊適宜，以防各排螺桿受力不均出現松動和造成漲模。安裝錨地螺桿防止側斜模板因受混凝土上托力過大而上浮。

模板安裝完后，如底部存在縫隙，可用水泥砂漿填塞，但不能進入墻體內，防止因模板漏漿發生墻體爛根、露筋蜂窩麻面等質量通病，因此在底板施工時，盡可能保證底板平整度。

3.1.2 爬移系統安裝

（1）架體組拼與安裝

1）軌道和爬移系統安裝：在工廠加工立柱時把行車輪和電機安裝在立柱上，吊裝前根據模板行走路線安裝軌道。

2）架體安裝：根據架體設計圖，首先拼接上層橫梁和縱梁，組裝時用沖釘對準螺栓孔位，在適當位置插入螺栓，用扳手擰緊即可。上層框架拼接后豎立起來，然后拼接立柱，最后拼接下層縱梁，整個架體拼裝完成后，用滑移吊裝法使架體由平臥調整至豎直狀態。

（2）軌道安裝軌道需隨著爬模系統的前移接長，單條10m 長6.3#槽鋼軌道重量約66kg，可人工按照架體的既定移動輪跡線路鋪設，簡單固定在底板面上即可。

3.2 操作要點

3.2.1 爬模系統的操作和使用

3.2.1.1 模板脫開和起吊

（1）混凝土達到脫模強度后，將與墻體相連的穿墻螺栓和與底板連接的錨地螺桿等附件全部取出，使模板與墻體和底板的連接件全部脫開。

（2）利用安裝在架體上的電動葫蘆起吊大模板，葫蘆掛鉤掛在大模板的8 個吊點上，葫蘆同時開啟提升，提升高度約50mm，確保模板與墻體緩慢脫開。

3.2.1.2 爬架架體及模板的爬移

（1）模板起吊后，人工搬運槽鋼軌道，與上一段軌道連接起來，并事先清理軌道沿線雜物。

（2）啟動驅動輪電機，爬模系統緩慢向下一節段爬行。

（3）整體爬移過程中應有專人在擋墻兩側檢查，檢查是否平穩或有異常情況。

（4）爬行快至預定位置時，操作人員需初調模板位置。

（5）關閉驅動輪電機，開啟電動葫蘆降落模板，降落過程中操作人員對模板安裝位置進行精調。

（6）模板降落至預定位置后，關閉電動葫蘆，至此一個節段操作循環結束。

圖4 爬模流程示意圖

3.2.2 爬模系統檢查

在施工過程中，每次爬模系統爬移前和爬移過程中以及爬移到位后，均要進行嚴格而細致的檢查，在確定該步操作完全符合規程或要求時，方可進行下一步的操作。

3.2.3 爬模系統的維護

（1）產品運至工地后，爬架系統必須覆蓋儲存，防止下雨天氣等惡劣天氣對其造成損壞。

（2）爬移前，有專人檢查爬移系統是否有完好，檢查爬架、提升、爬移等機構是否有混凝土渣、鋼筋頭異物等，保證設備正常運行。

（3）應定期檢查、校正、緊固和修理模板及相關部件，對螺紋、車輪等部件進行注油潤滑。

3.2.4 爬模系統拆除

爬模系統拆除順序為安裝的逆順序，主要流程為最后一段澆筑完成→拆除拉桿、錨地螺桿→拆除架體附件→拆除架體→拆除迎水側大模板→拆除端頭大模板→拆除背水側大模板→清理模板。

4 安全措施

（1）施工前必須由技術人員對所有操作人員進行安全技術交底，并檢查所有操作人員持證上崗情況。

（2）爬移過程中電動系統操作者應及時了解電動裝置的使用工況，保證爬移時做到同步控制。

（3）對于傾斜角度較大的背水側模板，在混凝土澆筑過程中應嚴格控制澆筑速度，施工過程中應檢查錨地螺桿是否全部處于受力狀態，避免模板上浮或發生傾覆事故。

（4）行車輪電動機選用制動電機，如制動電機失電，電磁鐵也同時失電，銜鐵被彈簧頂住，制動盤與電機后端蓋壓合在一起后停止轉動，避免大風或意外撞擊爬模系統溜車。

（5）施工全過程應設專人定期、不定期對爬模裝置進行檢查、保養、維修，保證爬模系統處于良好運用狀態。

5 結語

爬模是以工具式模板為主要的施工手段，以電動系統為爬移動力，以現澆混凝土擋墻為主導工序組織施工，施工工藝簡單高效，爬移速度快，系統組裝完成后，無需投入起重設備，同時可節省大量人工和設備臺班。減少了模板拆裝流程，降低了模板（特別是面板）的碰傷損毀風險，澆筑混凝土結構整體性好，機械化施工程度較高，具有非常良好的經濟和技術效益。