液压爬模系统在圆端形高墩施工中的应用

2023-08-18金星

四川水泥 2023年8期

金星

（中铁十七集团第六工程有限公司，福建福州 350000）

0 引言

目前，在国内高墩施工中较为常见的施工方式有滑模、翻模和液压爬模[1-3]。相比较而言，滑模浇筑受水泥强度的限制，外观有很大问题，也易出现漏筋、混凝土松动等工程质量问题；翻模施工危险性较高，墩柱竖直性无法控制，且受气温影响很大，在昼夜温差很大的地方施工时要格外重视热胀冷缩对模具稳定性的影响[4-5]。此外，滑模和翻模施工工艺模具都是钢质，受钢载影响，爬架使用空间受到限制，模具的拆卸、清洗、安装调位非常不方便，同时因模具是钢质，表面去灰工作量大。相对于滑模与翻模，液压爬模系统使用木质WISA板，利用液压系统可使模板架体与导轨之间产生互爬，进而使液压自爬模稳定向上攀升，更加适宜于在高墩中应用[6-7]。本文以永定河大桥为例，介绍液压爬模系统在圆端形高墩施工中的应用。

1 工程概况

永定河大桥是一个连续-刚构T梁+连续刚构造浇箱梁，桥型设计是3×40+3×40+(68+125+69)+2×40+3×40mPC连续-刚构T梁+连续刚构造浇箱梁，大桥平面处在缓和曲线和R=1250 的圆曲线上，主墩墩柱宽度为77.456～82.811m，墩柱长度为9m×7.2m，两端为R=392.22的圆形，中央为垂直，里面中空，壁厚0.9m，墩柱底部基座为直径10.2m，长度15m的空心圆柱体。在圆端形基座上进行爬模施工，在浇筑基座最后节时预埋墩柱钢筋，使墩柱与基座有效连接。

2 液压爬模系统的基本组成

2.1 模板系统

2.1.1 模板系统结构

模板配置宽度为4.65m，上挑50mm，下包100mm，首节施工长度4.6m，标准节施工长度4.5m。主梁为14双槽钢，次梁为木工字梁，外模面板为1.8cm厚度的WISA板。对拉杆的最大布置长度不大于1200mm，内模钢模拉杆孔对应外模模具拉杆孔。模板系统结构见图1所示。

图1 模板系统结构

2.1.2 WISA模板及主要构件受力分析

（1）主横梁预埋件钢板承压验算。

主横梁预埋件钢板采用Q235钢板（抗压强度设计值为210N/mm2），其有效承压面积为25×42×2=1680mm2，

（2）受力螺栓计算。

螺栓的承载力应按下列公式计算：

式中：

NV、Nt——承载螺栓所承受的剪力和拉力，单个架体采用两个预埋件，因此其中NV=155.83 ÷ 2=77.92kN，Nt=84.04 ÷ 2=42.02kN；

N分别代表承载螺栓的受剪、受拉和受压承载力设计值，承载螺栓直径为42mm，材料为40Cr，其

代入公式得：

满足要求。

（3）WISA板面板验算。

将WISA板面板视为支撑在木工字梁上的三跨连续梁计算，面板长度取板长2.44m，板宽度b=1m，面板为18mm厚WISA板,木工字梁间距为q2=F× 1=49.5mm。

WISA板面板强度核验：

作用在面板上的线荷载为：q2=F× 1=49.5kN/m=64.2×1=64.2N/mm

WISA板面板中间最大弯矩：q2=F× 1=49.5kN/m=(64.2×300×300)/10=5.78×105N·mm

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

应力：q2=F× 1=49.5kN/m=5.78×105/5.4×104=10.70N/mm2＜q2=F× 1=49.5kN/m=15N/mm2，故满足要求。

其中：q2=F× 1=49.5kN/m 代表木材抗弯强度设计值，取15N/mm2。

面板挠度验算：

面板挠度验算采用标准荷载，同时不考虑振动荷载的作用，则线荷载为：

q2=F× 1=49.5q2=F× 1=49.5

面板截面惯性矩：

I=bh3/12=1000×183/12=4.83×105mm4

面板挠度由式计算：

q3=Fl=49.5×3004/150×9×1000×4.83×105

=0.61mm＜[ω]=300/400=0.75mm，满足要求。

（4）对拉螺栓计算。

对拉螺栓采用直径20cm的高强度螺杆；纵向最大间距为1.35m，横向最大间距为1.2mm。

对拉螺栓经验公式如下：

N=1.35 × 1.2 × 64.2=104.01

式中：

N——对拉螺栓所承受拉力的设计值，一般为混凝土的侧压力。

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

2.2 埋件系统

液压爬模一般由预埋构件、高强度连接螺栓、受力螺栓、垫圈和爬锥构成。爬锥用安装螺钉紧固在模具上，将预埋构件拧到高强连接螺杆的另一侧，锥面垂直模具，与爬锥成相反方向。

导轨提升时，换向盒内的换向装置须设置为一致向上，换向装置顶端固定导轨。

爬升架体时，上下换向盒内的换向装置须设置为一致向下，换向装置下部靠导轨；循环操作可爬升模板，每爬升一模要1h。附墙装置和爬锥共3套，2套压在轨道下，1套周转。

2.3 支架装置

支架装置一般由承重三角架、后移装置、中平台、吊装平台、附墙承重装置、附墙杆、导轨和主背楞标准节组成，见图2所示。支架装置架设时悬挑架的最大布置长度不大于1250mm，拼装模板时布置挑架的木梁必须提前开孔。

图2 支架装置

2.4 液压装置

液压控制系统一般由液压泵控制平台、液压油缸、同步阀门、胶管、液压阀门和配电设备等构成。

3 爬模系统工艺流程

3.1 爬模模板拼装

模板拼装前用墨线从木工字梁上弹出中线，拼装后要靠直线对齐，避免后期切割模板。固定模具用的螺丝槽孔必须用玻璃胶密封碾平，以保证模具的平整度。爬模模板施工中，采用单片组装方法，增加临时支承装置，从而提高安全性。爬模装配需分步进行，具体包括预埋件装配、爬模分块装配、吊装、增设四层操作平台。对墩身钢筋进行绑扎施工的同时，进行各种预埋件的预埋工作，通过紧固螺钉将锚板稳固相连于钢筋上，在锚板爬锥孔内均匀涂刷适量黄油，以确保后期拆卸更简便。后期浇筑时，应掌握好各种预留孔和套管的部位，爬锥预埋后应与钢筋地面成垂直状态。浇筑时，如果预埋的爬锥和桥墩之间钢筋发生了碰撞现象，此时就可以灵活改变钢筋部位，在混凝土浇筑中也需要尽量避免触碰爬锥，以避免偏位。如果墩身混凝土硬度超过12%，需要增加爬模附墙装置。在塔吊的协助下，进行导轨、附墙件和三脚架的架设工作，将其安全放在附墙装置上。模板采用分块连接的方法，以Ф5×60纤维板钉连接。完成安装作业之后，将模板编号，并分门别类存放，然后要求背楞朝下。模板拼装完成后开始进行爬模主结构的分块拼装，再经过吊装后形成整体框架。完成拼装和吊装作业之后，再将其放置在墩身实体段上。建立液压爬升装置与辅助设备，搭建各层控制平台。液压自爬模的拼装十分快捷,2个熟练木工1h可以拼15m2的模板，其主要拼装过程是：在平整无突起的地板上，按照图纸间距设置下层的14双槽钢；根据图纸位置选择木工字梁；在木工字梁上铺设WISA 板，WISA板与梁的连接方法为螺钉连接。

3.2 支架装配

（1）钢筋绑扎完毕后预埋爬锥。爬锥是整个爬模体系的主要受力支点，在同一侧面的爬锥高度必须相同，高度误差≤5cm；爬锥时需要与墩柱钢筋的连接紧固，以避免在后期振捣时造成偏位。

（2）爬架挂件与附墙预埋件相连实现附墙，附墙预埋件为锥形螺栓与高强螺杆。

（3）安装承重三脚架，承重三脚架必须提前在现场组拼完毕，通过塔吊吊装就位。

（4）拼装架体，安装操作平台。操作平台纵向采用14槽钢，横向采用C16钢筋，上铺1.8cm厚竹胶板。

3.3 模板吊装

待架体和操作平台搭建完毕后，吊装已拼装好的模板，模板拼合前须提前在施工好的模板表面弹出水平线，作为模板拼合的基础线。

3.4 混凝土施工

混凝土采取一次性分节施工，模板配置标高4.65m，上挑50mm，下包100mm，每节施工标高4.5m。混凝土施工过程中，浇筑必须注意预埋爬锥的部位，避免由于浇筑产生爬锥偏位。施工完毕后先绑扎下模钢筋，然后拆模板。模板拆卸时需同时加装附墙挂件。

3.5 爬模爬升操作

爬升工作需要检测爬升设备的安全性，当确定运行情况良好，各连接件连接无误后才能开始爬升。爬升操作遵循如下程序：退模→安装挂座→提高轨道→拆卸下端埋件→更新换向盒→提高支撑→合模施工。爬升作业之前，必须卸下模板的穿墙拉杆，并将之有序地置于物料平台上。启动后移装置，在其影响下将模具移动至特定地点，以适应爬模爬升的工作需要。提升式导轨通过换向装置的工作状况，使之达到上升状况，并灵活运用换向装置，使之稳定地顶住导轨。调整换向箱后，在爬升架体施工作业时，要求均处于向下的态势。模板爬升既可以整体爬升，又可单面升高，以便调整模板的高度。模板在爬升完毕后取出预埋的受力螺栓，然后周转使用。完成爬模爬升作业之后，立刻将附墙装置和爬锥全部卸下，以进行后续模板的爬升施工作业。