液壓爬模系統在圓端形高墩施工中的應用

金星

（中鐵十七集團第六工程有限公司，福建 福州 350000）

0 引言

目前，在國內高墩施工中較為常見的施工方式有滑模、翻模和液壓爬模[1-3]。相比較而言，滑模澆筑受水泥強度的限制，外觀有很大問題，也易出現漏筋、混凝土松動等工程質量問題；翻模施工危險性較高，墩柱豎直性無法控制，且受氣溫影響很大，在晝夜溫差很大的地方施工時要格外重視熱脹冷縮對模具穩定性的影響[4-5]。此外，滑模和翻模施工工藝模具都是鋼質，受鋼載影響，爬架使用空間受到限制，模具的拆卸、清洗、安裝調位非常不方便，同時因模具是鋼質，表面去灰工作量大。相對于滑模與翻模，液壓爬模系統使用木質WISA板，利用液壓系統可使模板架體與導軌之間產生互爬，進而使液壓自爬模穩定向上攀升，更加適宜于在高墩中應用[6-7]。本文以永定河大橋為例，介紹液壓爬模系統在圓端形高墩施工中的應用。

1 工程概況

永定河大橋是一個連續-剛構T梁+連續剛構造澆箱梁，橋型設計是3×40+3×40+(68+125+69)+2×40+3×40mPC連續-剛構T梁+連續剛構造澆箱梁，大橋平面處在緩和曲線和R=1250 的圓曲線上，主墩墩柱寬度為77.456～82.811m，墩柱長度為9m×7.2m，兩端為R=392.22的圓形，中央為垂直，里面中空，壁厚0.9m，墩柱底部基座為直徑10.2m，長度15m的空心圓柱體。在圓端形基座上進行爬模施工，在澆筑基座最后節時預埋墩柱鋼筋，使墩柱與基座有效連接。

2 液壓爬模系統的基本組成

2.1 模板系統

2.1.1 模板系統結構

模板配置寬度為4.65m，上挑50mm，下包100mm，首節施工長度4.6m，標準節施工長度4.5m。主梁為14雙槽鋼，次梁為木工字梁，外模面板為1.8cm厚度的WISA板。對拉桿的最大布置長度不大于1200mm，內模鋼模拉桿孔對應外模模具拉桿孔。模板系統結構見圖1所示。

圖1 模板系統結構

2.1.2 WISA模板及主要構件受力分析

（1）主橫梁預埋件鋼板承壓驗算。

主橫梁預埋件鋼板采用Q235鋼板（抗壓強度設計值為210N/mm2），其有效承壓面積為25×42×2=1680mm2，

（2）受力螺栓計算。

螺栓的承載力應按下列公式計算：

式中：

NV、Nt——承載螺栓所承受的剪力和拉力，單個架體采用兩個預埋件，因此其中NV=155.83 ÷ 2=77.92kN，Nt=84.04 ÷ 2=42.02kN；

N分別代表承載螺栓的受剪、受拉和受壓承載力設計值，承載螺栓直徑為42mm，材料為40Cr，其

代入公式得：

滿足要求。

（3）WISA板面板驗算。

將WISA板面板視為支撐在木工字梁上的三跨連續梁計算，面板長度取板長2.44m，板寬度b=1m，面板為18mm厚WISA板,木工字梁間距為q2=F× 1=49.5mm。

WISA板面板強度核驗：

作用在面板上的線荷載為：q2=F× 1=49.5kN/m=64.2×1=64.2N/mm

WISA板面板中間最大彎矩：q2=F× 1=49.5kN/m=(64.2×300×300)/10=5.78×105N·mm

WISA 板面板的截面系數：q2=F× 1=49.5kN/m=49.5×1000×182=5.4×104mm3

應力：q2=F× 1=49.5kN/m=5.78×105/5.4×104=10.70N/mm2＜q2=F× 1=49.5kN/m=15N/mm2，故滿足要求。

其中：q2=F× 1=49.5kN/m 代表木材抗彎強度設計值，取15N/mm2。

面板撓度驗算：

面板撓度驗算采用標準荷載，同時不考慮振動荷載的作用，則線荷載為：

q2=F× 1=49.5q2=F× 1=49.5

面板截面慣性矩：

I=bh3/12=1000×183/12=4.83×105mm4

面板撓度由式計算：

q3=Fl=49.5×3004/150×9×1000×4.83×105

=0.61mm＜[ω]=300/400=0.75mm，滿足要求。

（4）對拉螺栓計算。

對拉螺栓采用直徑20cm的高強度螺桿；縱向最大間距為1.35m，橫向最大間距為1.2mm。

對拉螺栓經驗公式如下：

N=1.35 × 1.2 × 64.2=104.01

式中：

N——對拉螺栓所承受拉力的設計值，一般為混凝土的側壓力。

N=1.35×1.2×64.2=104.01kN=104010N＜107000N，滿足要求。

2.2 埋件系統

液壓爬模一般由預埋構件、高強度連接螺栓、受力螺栓、墊圈和爬錐構成。爬錐用安裝螺釘緊固在模具上，將預埋構件擰到高強連接螺桿的另一側，錐面垂直模具，與爬錐成相反方向。

導軌提升時，換向盒內的換向裝置須設置為一致向上，換向裝置頂端固定導軌。

爬升架體時，上下換向盒內的換向裝置須設置為一致向下，換向裝置下部靠導軌；循環操作可爬升模板，每爬升一模要1h。附墻裝置和爬錐共3套，2套壓在軌道下，1套周轉。

2.3 支架裝置

支架裝置一般由承重三角架、后移裝置、中平臺、吊裝平臺、附墻承重裝置、附墻桿、導軌和主背楞標準節組成，見圖2所示。支架裝置架設時懸挑架的最大布置長度不大于1250mm，拼裝模板時布置挑架的木梁必須提前開孔。

圖2 支架裝置

2.4 液壓裝置

液壓控制系統一般由液壓泵控制平臺、液壓油缸、同步閥門、膠管、液壓閥門和配電設備等構成。

3 爬模系統工藝流程

3.1 爬模模板拼裝

模板拼裝前用墨線從木工字梁上彈出中線，拼裝后要靠直線對齊，避免后期切割模板。固定模具用的螺絲槽孔必須用玻璃膠密封碾平，以保證模具的平整度。爬模模板施工中，采用單片組裝方法，增加臨時支承裝置，從而提高安全性。爬模裝配需分步進行，具體包括預埋件裝配、爬模分塊裝配、吊裝、增設四層操作平臺。對墩身鋼筋進行綁扎施工的同時，進行各種預埋件的預埋工作，通過緊固螺釘將錨板穩固相連于鋼筋上，在錨板爬錐孔內均勻涂刷適量黃油，以確保后期拆卸更簡便。后期澆筑時，應掌握好各種預留孔和套管的部位，爬錐預埋后應與鋼筋地面成垂直狀態。澆筑時，如果預埋的爬錐和橋墩之間鋼筋發生了碰撞現象，此時就可以靈活改變鋼筋部位，在混凝土澆筑中也需要盡量避免觸碰爬錐，以避免偏位。如果墩身混凝土硬度超過12%，需要增加爬模附墻裝置。在塔吊的協助下，進行導軌、附墻件和三腳架的架設工作，將其安全放在附墻裝置上。模板采用分塊連接的方法，以Ф5×60纖維板釘連接。完成安裝作業之后，將模板編號，并分門別類存放，然后要求背楞朝下。模板拼裝完成后開始進行爬模主結構的分塊拼裝，再經過吊裝后形成整體框架。完成拼裝和吊裝作業之后，再將其放置在墩身實體段上。建立液壓爬升裝置與輔助設備，搭建各層控制平臺。液壓自爬模的拼裝十分快捷,2個熟練木工1h可以拼15m2的模板，其主要拼裝過程是：在平整無突起的地板上，按照圖紙間距設置下層的14雙槽鋼；根據圖紙位置選擇木工字梁；在木工字梁上鋪設WISA 板，WISA板與梁的連接方法為螺釘連接。

3.2 支架裝配

（1）鋼筋綁扎完畢后預埋爬錐。爬錐是整個爬模體系的主要受力支點，在同一側面的爬錐高度必須相同，高度誤差≤5cm；爬錐時需要與墩柱鋼筋的連接緊固，以避免在后期振搗時造成偏位。

（2）爬架掛件與附墻預埋件相連實現附墻，附墻預埋件為錐形螺栓與高強螺桿。

（3）安裝承重三腳架，承重三腳架必須提前在現場組拼完畢，通過塔吊吊裝就位。

（4）拼裝架體，安裝操作平臺。操作平臺縱向采用14槽鋼，橫向采用C16鋼筋，上鋪1.8cm厚竹膠板。

3.3 模板吊裝

待架體和操作平臺搭建完畢后，吊裝已拼裝好的模板，模板拼合前須提前在施工好的模板表面彈出水平線，作為模板拼合的基礎線。

3.4 混凝土施工

混凝土采取一次性分節施工，模板配置標高4.65m，上挑50mm，下包100mm，每節施工標高4.5m。混凝土施工過程中，澆筑必須注意預埋爬錐的部位，避免由于澆筑產生爬錐偏位。施工完畢后先綁扎下模鋼筋，然后拆模板。模板拆卸時需同時加裝附墻掛件。

3.5 爬模爬升操作

爬升工作需要檢測爬升設備的安全性，當確定運行情況良好，各連接件連接無誤后才能開始爬升。爬升操作遵循如下程序：退模→安裝掛座→提高軌道→拆卸下端埋件→更新換向盒→提高支撐→合模施工。爬升作業之前，必須卸下模板的穿墻拉桿，并將之有序地置于物料平臺上。啟動后移裝置，在其影響下將模具移動至特定地點，以適應爬模爬升的工作需要。提升式導軌通過換向裝置的工作狀況，使之達到上升狀況，并靈活運用換向裝置，使之穩定地頂住導軌。調整換向箱后，在爬升架體施工作業時，要求均處于向下的態勢。模板爬升既可以整體爬升，又可單面升高，以便調整模板的高度。模板在爬升完畢后取出預埋的受力螺栓，然后周轉使用。完成爬模爬升作業之后，立刻將附墻裝置和爬錐全部卸下，以進行后續模板的爬升施工作業。

4 結束語

總之，液壓爬模技術對于高墩施工，不僅有著高效安全的優勢，還能保障施工質量，是橋梁墩柱施工必不可少的一項施工工藝。液壓爬模系統在永定河大橋圓端形高墩施工中的應用實踐證明，液壓自爬模在施工過程中無需其它起重設備，操作方便，爬升速度快，安全系數高。