金星

（中鐵十七集團(tuán)第六工程有限公司，福建 福州 350000）

0 引言

目前，在國(guó)內(nèi)高墩施工中較為常見(jiàn)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(qiáng)度的限制，外觀有很大問(wèn)題，也易出現(xiàn)漏筋、混凝土松動(dòng)等工程質(zhì)量問(wèn)題；翻模施工危險(xiǎn)性較高，墩柱豎直性無(wú)法控制，且受氣溫影響很大，在晝夜溫差很大的地方施工時(shí)要格外重視熱脹冷縮對(duì)模具穩(wěn)定性的影響[4-5]。此外，滑模和翻模施工工藝模具都是鋼質(zhì)，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(diào)位非常不方便，同時(shí)因模具是鋼質(zhì)，表面去灰工作量大。相對(duì)于滑模與翻模，液壓爬模系統(tǒng)使用木質(zhì)WISA板，利用液壓系統(tǒng)可使模板架體與導(dǎo)軌之間產(chǎn)生互爬，進(jìn)而使液壓自爬模穩(wěn)定向上攀升，更加適宜于在高墩中應(yīng)用[6-7]。本文以永定河大橋?yàn)槔榻B液壓爬模系統(tǒng)在圓端形高墩施工中的應(yīng)用。

1 工程概況

永定河大橋是一個(gè)連續(xù)-剛構(gòu)T梁+連續(xù)剛構(gòu)造澆箱梁，橋型設(shè)計(jì)是3×40+3×40+(68+125+69)+2×40+3×40mPC連續(xù)-剛構(gòu)T梁+連續(xù)剛構(gòu)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(zhǎng)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(zhǎng)度15m的空心圓柱體。在圓端形基座上進(jìn)行爬模施工，在澆筑基座最后節(jié)時(shí)預(yù)埋墩柱鋼筋，使墩柱與基座有效連接。

2 液壓爬模系統(tǒng)的基本組成

2.1 模板系統(tǒng)

2.1.1 模板系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

模板配置寬度為4.65m，上挑50mm，下包100mm，首節(jié)施工長(zhǎng)度4.6m，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)施工長(zhǎng)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(duì)拉桿的最大布置長(zhǎng)度不大于1200mm，內(nèi)模鋼模拉桿孔對(duì)應(yīng)外模模具拉桿孔。模板系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1所示。

圖1 模板系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2.1.2 WISA模板及主要構(gòu)件受力分析

（1）主橫梁預(yù)埋件鋼板承壓驗(yàn)算。

主橫梁預(yù)埋件鋼板采用Q235鋼板（抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為210N/mm2），其有效承壓面積為25×42×2=1680mm2，

（2）受力螺栓計(jì)算。

螺栓的承載力應(yīng)按下列公式計(jì)算：

式中：

NV、Nt——承載螺栓所承受的剪力和拉力，單個(gè)架體采用兩個(gè)預(yù)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(shè)計(jì)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(yàn)算。

將WISA板面板視為支撐在木工字梁上的三跨連續(xù)梁計(jì)算，面板長(zhǎng)度取板長(zhǎng)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(qiáng)度核驗(yàn)：

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(shù)：q2=F× 1=49.5kN/m=49.5×1000×182=5.4×104mm3

應(yīng)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(qiáng)度設(shè)計(jì)值，取15N/mm2。

面板撓度驗(yàn)算：

面板撓度驗(yàn)算采用標(biāo)準(zhǔn)荷載，同時(shí)不考慮振動(dòng)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(jì)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(duì)拉螺栓計(jì)算。

對(duì)拉螺栓采用直徑20cm的高強(qiáng)度螺桿；縱向最大間距為1.35m，橫向最大間距為1.2mm。

對(duì)拉螺栓經(jīng)驗(yàn)公式如下：

N=1.35 × 1.2 × 64.2=104.01

式中：

N——對(duì)拉螺栓所承受拉力的設(shè)計(jì)值，一般為混凝土的側(cè)壓力。

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

2.2 埋件系統(tǒng)

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

導(dǎo)軌提升時(shí)，換向盒內(nèi)的換向裝置須設(shè)置為一致向上，換向裝置頂端固定導(dǎo)軌。

爬升架體時(shí)，上下?lián)Q向盒內(nèi)的換向裝置須設(shè)置為一致向下，換向裝置下部靠導(dǎo)軌；循環(huán)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(zhuǎn)。

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(tái)、吊裝平臺(tái)、附墻承重裝置、附墻桿、導(dǎo)軌和主背楞標(biāo)準(zhǔn)節(jié)組成，見(jiàn)圖2所示。支架裝置架設(shè)時(shí)懸挑架的最大布置長(zhǎng)度不大于1250mm，拼裝模板時(shí)布置挑架的木梁必須提前開(kāi)孔。

圖2 支架裝置

2.4 液壓裝置

液壓控制系統(tǒng)一般由液壓泵控制平臺(tái)、液壓油缸、同步閥門(mén)、膠管、液壓閥門(mén)和配電設(shè)備等構(gòu)成。

3 爬模系統(tǒng)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(duì)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(shí)支承裝置，從而提高安全性。爬模裝配需分步進(jìn)行，具體包括預(yù)埋件裝配、爬模分塊裝配、吊裝、增設(shè)四層操作平臺(tái)。對(duì)墩身鋼筋進(jìn)行綁扎施工的同時(shí)，進(jìn)行各種預(yù)埋件的預(yù)埋工作，通過(guò)緊固螺釘將錨板穩(wěn)固相連于鋼筋上，在錨板爬錐孔內(nèi)均勻涂刷適量黃油，以確保后期拆卸更簡(jiǎn)便。后期澆筑時(shí)，應(yīng)掌握好各種預(yù)留孔和套管的部位，爬錐預(yù)埋后應(yīng)與鋼筋地面成垂直狀態(tài)。澆筑時(shí)，如果預(yù)埋的爬錐和橋墩之間鋼筋發(fā)生了碰撞現(xiàn)象，此時(shí)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(guò)12%，需要增加爬模附墻裝置。在塔吊的協(xié)助下，進(jìn)行導(dǎo)軌、附墻件和三腳架的架設(shè)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(yè)之后，將模板編號(hào)，并分門(mén)別類(lèi)存放，然后要求背楞朝下。模板拼裝完成后開(kāi)始進(jìn)行爬模主結(jié)構(gòu)的分塊拼裝，再經(jīng)過(guò)吊裝后形成整體框架。完成拼裝和吊裝作業(yè)之后，再將其放置在墩身實(shí)體段上。建立液壓爬升裝置與輔助設(shè)備，搭建各層控制平臺(tái)。液壓自爬模的拼裝十分快捷,2個(gè)熟練木工1h可以拼15m2的模板，其主要拼裝過(guò)程是：在平整無(wú)突起的地板上，按照?qǐng)D紙間距設(shè)置下層的14雙槽鋼；根據(jù)圖紙位置選擇木工字梁；在木工字梁上鋪設(shè)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(yù)埋爬錐。爬錐是整個(gè)爬模體系的主要受力支點(diǎn)，在同一側(cè)面的爬錐高度必須相同，高度誤差≤5cm；爬錐時(shí)需要與墩柱鋼筋的連接緊固，以避免在后期振搗時(shí)造成偏位。

（2）爬架掛件與附墻預(yù)埋件相連實(shí)現(xiàn)附墻，附墻預(yù)埋件為錐形螺栓與高強(qiáng)螺桿。

（3）安裝承重三腳架，承重三腳架必須提前在現(xiàn)場(chǎng)組拼完畢，通過(guò)塔吊吊裝就位。

（4）拼裝架體，安裝操作平臺(tái)。操作平臺(tái)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(tái)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(chǔ)線。

3.4 混凝土施工

混凝土采取一次性分節(jié)施工，模板配置標(biāo)高4.65m，上挑50mm，下包100mm，每節(jié)施工標(biāo)高4.5m?；炷潦┕み^(guò)程中，澆筑必須注意預(yù)埋爬錐的部位，避免由于澆筑產(chǎn)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(shí)需同時(shí)加裝附墻掛件。

3.5 爬模爬升操作

爬升工作需要檢測(cè)爬升設(shè)備的安全性，當(dāng)確定運(yùn)行情況良好，各連接件連接無(wú)誤后才能開(kāi)始爬升。爬升操作遵循如下程序：退?！惭b掛座→提高軌道→拆卸下端埋件→更新?lián)Q向盒→提高支撐→合模施工。爬升作業(yè)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(tái)上。啟動(dòng)后移裝置，在其影響下將模具移動(dòng)至特定地點(diǎn)，以適應(yīng)爬模爬升的工作需要。提升式導(dǎo)軌通過(guò)換向裝置的工作狀況，使之達(dá)到上升狀況，并靈活運(yùn)用換向裝置，使之穩(wěn)定地頂住導(dǎo)軌。調(diào)整換向箱后，在爬升架體施工作業(yè)時(shí)，要求均處于向下的態(tài)勢(shì)。模板爬升既可以整體爬升，又可單面升高，以便調(diào)整模板的高度。模板在爬升完畢后取出預(yù)埋的受力螺栓，然后周轉(zhuǎn)使用。完成爬模爬升作業(yè)之后，立刻將附墻裝置和爬錐全部卸下，以進(jìn)行后續(xù)模板的爬升施工作業(yè)。

4 結(jié)束語(yǔ)

總之，液壓爬模技術(shù)對(duì)于高墩施工，不僅有著高效安全的優(yōu)勢(shì)，還能保障施工質(zhì)量，是橋梁墩柱施工必不可少的一項(xiàng)施工工藝。液壓爬模系統(tǒng)在永定河大橋圓端形高墩施工中的應(yīng)用實(shí)踐證明，液壓自爬模在施工過(guò)程中無(wú)需其它起重設(shè)備，操作方便，爬升速度快，安全系數(shù)高。