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摘要：液压爬模操作方便，安全性能高，支持整体和单榀爬升，爬升过程平稳、同步、安全，爬升速度快，为项目节省大量的人力、工时、材料，极大地加快了施工的进度。本文中笔者根据多年的工作经验，结合实际工程对液压爬模的主要结构体系、功能、工作原理以及施工工艺进行了阐述。
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关键词：液压自爬模；工作原理；功能；施工工艺；
0引言
随着桥梁技术的日益进步，现代桥梁逐渐向长距离大跨度方向发展，出于结构上的需要和桥位处地形、地貌的制约．桥梁设计中超过百米高的桥墩和数百米高的索塔(运用于斜拉桥和悬索桥)已不再少见，这也就对桥的施工技术提出了更高的要求。本文对液压爬模施工技术在某大桥索塔主塔施工中的应用进行详细介绍。
1工程概况
该大桥为双塔双索面斜拉桥，索塔为钻石型空间结构，总高178.8m，塔顶高程为+186.500m，塔座顶面高程+7.700m。塔座高2.5m，下塔柱高40.225m，中塔柱高95.5m，上塔柱高38.075m。主塔外模采用ZPM-100型液压自爬模施工工艺，并选用高压混凝土泵一级混凝土泵送方案进行塔柱混凝土浇筑．该施工技术的成功应用是国内类似工程的良好范例。
2液压爬模工艺原理
2．1液压爬模的构成
液压自爬模板体系主要由爬升系统和模架系统组成，爬升系统主要由预埋件、导轨和液压系统组成。
预埋件部分由埋件板（最大直径为80mm)、高强螺杆（D26.5)、爬锥（M42/D26.5、长150mm)、受力螺栓（M42/D26.5、长400mm）和埋件支座等组成。单个埋件的设计剪力为100kN，设计抗拔力150kN，埋件板抗拔力大于150kN。埋件板与高强螺杆连接，爬锥和安装螺栓用于埋件板和高强螺杆的定位，砼浇筑前，爬锥通过安装螺栓固定在面板上。受力螺栓是锚定总成部件中的主要受力部件，要求经过调质处理(达到Rc25～30)。埋件支座连接导轨和主梁，承受施工活荷载、重力荷载、风荷载等荷载的联合作用，具有强的抗垂直力、水平力和弯矩作用。
导轨是整个爬模系统的爬升轨道，由2根槽钢[20及1组梯档组焊而成。梯档间距300mm，供上下轭的棘爪将载荷传递到导轨，进而传递到埋件系统上。
液压爬升系统包括液压泵、油缸、上轭和下轭4部分。液压泵和油缸向整个爬模系统提供升降动力。上、下轭是爬架与导轨之间进行荷载传递的重要部件，通过改变轭的棘爪方向可以实现提升爬架或导轨的功能转换。
模架系统主要包括模板系统和支架系统。模板系统主要由面板(21mm厚的维萨板)、竖肋(木工字梁)、横肋、芯带、拼缝背楞等组成；支架系统主要由承重三脚架、后移装置、中平台、吊平台、主背楞等组成。
2．2液压爬模工艺原理
自爬模的顶升运动通过液压油缸对导轨和爬架交替项升来实现。导轨和爬模架互不关联，二者之间可进行相对运动。当爬模架工作时，导轨和爬模架都支撑在埋件支座上，两者之间无相对运动。退模后立即在退模留下的爬锥上安装受力螺栓、挂座体及埋件支座，调整上下轭棘爪方向来顶升导轨，待导轨顶升到位，就位于该埋件支座上后。操作人员立即转到下平台，拆除导轨提升后露出的位于下平台处的埋件支座、爬锥等。在解除爬模架上所有拉结之后就可以开始顶升爬模架．这时候导轨保持不动，调整上下棘爪方向后启动油缸．爬模架就相对于导轨运动。通过导轨和爬模架这种交替附墙，互相提升对方，爬模架即可沿着墙体上预留爬锥逐层提升。
2.3液压自爬模主要功能
ZPM-100型液压自爬模由木梁胶合板模板通过钢梁结构架体与爬升系统相连（图1)。
图1自爬模结构示意图
（1-模板体系；2-16#槽钢；3-双拼25#槽钢；4-液压顶升装置；5-爬锥；6-导轨）
3 爬模施工
3.1爬模施工工艺流程
其施工程序为： 混凝土浇筑→安装爬架导轨→安装附墙架→安装操作平台→爬模施工→安装劲性骨架→绑扎钢筋→提升爬架、安装外模、内模→浇筑塔柱砼。
3.2模板体系
3.2.1塔柱外模
塔柱外模平板区采用木梁胶合模板，面板采用芬兰进口维萨板，板厚21mm，面板背面竖向加筋采用20cm高木工字梁，木工字梁外侧横向背楞采用双拼14a槽钢，背楞与木工字梁用连接件连接，对拉螺栓采用H型螺母，内外螺杆直径为20mm。塔柱外侧圆倒角采用钢模板，面板厚6mm，横、竖向加劲肋采用6mm厚钢板，钢模与木模之间采用螺栓连接。外模板总高5.5m，共设7道双拼14a槽钢背楞，其中面板高5.0m，木工字梁高5.5m。为防止上下节段接缝出现错台及漏浆等现象，木工字梁每边伸出面板25cm且在距下口约15cm处增加一道H型螺栓连接，使模板与已浇筑砼面紧贴；同时在木工字梁距上口约15cm处也增加一道拉杆与劲性骨架连接以减少模板偏位。塔柱为双向变截面，每浇筑1m高度，纵桥向面缩小2.13cm，横桥向下塔柱变化为缩小4.97cm，中塔柱为缩小1.05cm，上塔柱斜线部分为缩小33.90cm。因此在每次立模前模板按塔柱收缩比例裁剪，顺桥向面靠塔柱内侧边裁剪模板，横桥向面两边等宽裁剪。为防止木模与钢模搭接缝处漏浆，在木模与钢模之间加垫5mm的橡胶皮，同时通过螺栓锁紧。其结构如图2所示。
图2外模截面示意图
（1-H型螺栓；2-预埋件；3-圆弧钢角模；4-可调支撑；5-螺栓连接；6-斜拉座；7-D20拉杆；8-橡胶皮；9-钢背楞；10-D20/1.0M拉杆；11-木块 21×120×200；12-芯带销；13-H20木梁；14-锥形接头；15-D20蝶形螺母；16-120×120垫片）
3.2.2塔柱内模系统
塔柱内模自行加工制作，在塔柱壁厚变化节段及下中塔柱转换节段、中上塔柱连接施工段采用全木模施工；在上、中、下塔柱壁厚固定部分采用钢模板和木模板结合施工，内模倒角及变截面拆分部分模板采用木模，其余部分采用大块定型钢模。钢模用100mm×250cm和150mm×250cm两类平面模板和多种异形模板组合而成，模板之间用U型卡和螺丝连接，竖肋与钢模通过勾头螺丝锁紧，竖向采用8#槽钢加筋，背楞为双拼14a槽钢共设置7道，总高5.5m，其中钢模板高5m。
内模在上、中、下塔柱壁厚固定部分缩小变化与外模相同，为尽量减少H型螺栓孔位的变化，内模裁剪位置与外模相对应。
内模通过支撑杆与操作平台连成一体，通过支撑杆实现模板定位及脱模等功能。支撑杆一端支撑在模板槽钢背楞上，另一端支撑在塔内操作平台上，每面模板设置两道支撑杆。塔内操作平台通过牛腿构件支撑，牛腿构件螺栓与砼中未拆除锥形螺母固定（图3）。
图3内模及操作平台结构立面图
（1-砼浇筑、钢筋绑扎平台；2-模板施工平台；3-与已浇筑结构拉接；4-主平台；5-爬升装置工作平台；6-装修及电梯入口平台；7- 双拼8#槽钢；8-内模装修平台；9-48mm δ2.5mm水管；10-橡胶滚轮；11-内模装修平台；12-双拼16#槽钢；13-牛腿大样；14-内模支撑平台15-支撑杆；16-与劲性骨架拉接；17-内模；18-外模）
4节段施工方案
4.1起始节段
下塔柱起步实心段高8.0m，分2次浇筑，每次浇筑高度均为4.0m。第一层起步段（1#节段）利用外模加支撑杆施工，施工时搭设脚手架作为操作平台；第二层起步段（2#节段）操作平台可利用模板架体及爬升架体，架体锚固在已浇筑的第一节段上。
4.2下、中塔柱标准节段
下、中塔柱双支施工区段共有27个标准节段（3#～9#和12#～31#节段），其外模采用液压爬模施工，内模共设计3个施工平台，模板采用钢木结合，随着塔柱截面的变化，模板和操作平台通过人工进行调节。内模操作平台利用锚固螺栓固定在塔柱内壁，砼浇筑完毕拆模前，先用手拉葫芦将模板悬挂在劲性骨架上。每块模板挂两台3t手拉葫芦，拆除模板并按下节塔柱尺寸收分，然后拆除操作平台锚固螺栓，整体提升内模到位安装。操作平台总高度为4.5m，分两层，用于拆除预埋H型螺母和焊接塔内装置，操作平台侧面安装硬塑料脚轮沿塔壁上升。
4.3下、中塔柱转换区段
从标高＋44.425到标高＋51.425（第10#、11#节段）为下横梁施工区段，爬模在浇筑完第9#节段后先拆除模板支架，爬升架体做为焊接横梁张拉平台的操作平台。第10#、11#节段塔柱与下横梁一起施工。
4.4中、上塔柱连接施工段
自爬模在浇筑完成第31#节段即标高为+140.305后，拆除横桥向内侧爬架进行中上塔柱连接段（圆拱段）支架安装施工，在第32#、33#节段施工时每边自爬模由三面架体组成，圆拱顶上方部分模板通过搭设支架施工。
4.5上塔柱钢锚箱施工区段
从标高＋146.425开始为上塔柱锚箱施工区段（34#～42#节段)，从第34#节段开始爬架在顺桥向面须重新安装。在上塔柱外侧曲线节段部分（第38#～41#节段）为上塔柱曲线段，曲线半径为100m，曲线段通过在面板与木工字梁间加垫垫块来实现线性。
4.6塔冠施工区段
上塔柱施工完毕，将爬模主平台升至与上塔柱顶平齐作为塔冠施工平台。
5施工要点及注意事项
(1)按照图纸间距在平台上放置背楞时，让任意两条背楞构成的长方形对角线相等。
(2)用螺钉固定面板时，应先钻细孔，固定部位应离边缘20mm．离角25mm。面板在切割和钻孔后必须用含丙烯酸成分的油漆封边．板面对角线误差值应小于3mm，板面平整度控制在-0．5～0．5mm，模板局部变形不应大于1mm，相邻模板高低差控制在-O．5～O．5mm．两块模板拼缝间隙控制在-0．5～0．5mm，在用环氧树脂或腻子修补时，应先将模板损伤部位的松散结构打磨干净。
(3)混凝土强度达到10MPa时方可以拆模，达到15MPa以上方可爬升
(5)提升导轨时．将上下换向盒内的换向装置调整为同时向上，换向装置上端顶住导轨，爬升架体时上下换向盒同时整为向下，下端靠导轨。
(6)液压泵站设专人操作，液压泵使用压力不得高于16MPa。
6结束语
本文通过工程实例，介绍了液压爬模施工技术的原理及其在实际工程中的应用，并详细叙述了液压爬模的施工过程。该工艺在工程中的成功应用说明了对于超高桥墩而言，液压爬模是一种优质、安全、高效的施工方法。
参考文献：
[1] 鲁斌,熊娜. 桥梁高墩施工中爬模技术的应用[J]. 中国新技术新产品, 2010, (08)
[2] 许方勇,汤荣玲. 高架桥薄壁高墩爬模施工工艺[J]. 四川建筑, 2008, (06) .
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。 |
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发表于 2018-7-16 17:44:38