黃河特大橋141m薄壁空心墩液壓爬模施工技術(shù)——任飛、李長偉

1、技術(shù)總結(jié)、論文申報評審表題 目黃河特大橋141m薄壁空心墩液壓爬模施工技術(shù)申報單位中鐵十四局集團第三工程有限公司作者姓名工作單位職 稱、職 務任飛中鐵十四局集團第三工程有限公司延延高速項目部 學員李長偉中鐵十四局集團第三工程有限公司延延高速項目部工程師 副總工兼工程部長工程名稱延安至延川（陜晉界）高速公路工程工程完工時間2015.8內(nèi) 容 提 要本文結(jié)合延延高速黃河特大橋4#墩的施工，介紹了液壓爬模系統(tǒng)及爬模施工工藝在薄壁高墩建設中的應用，為今后高墩的施工積累經(jīng)驗。綜 合 評 價延延高速黃河特大橋使用的液壓爬模施工，極大的提高了工效，增大了安全性，技術(shù)上日臻成熟。在施工過程中也遇到了不少問題，

2、通過集思廣益達到了預期的效果。4#墩作為黃河特大橋墩身首件工程取得了示范效應，為黃河特大橋爭創(chuàng)優(yōu)質(zhì)工程奠定了良好基礎(chǔ)。申報單位評審意見及推薦等級（蓋章） 年 月 日集團公司評審意見（蓋章） 年 月 日備注黃河特大橋141m薄壁空心墩液壓爬模施工技術(shù)中鐵十四局集團第三工程有限公司延延高速項目部 李長偉 任飛摘 要：本文結(jié)合延延高速黃河特大橋4#墩的施工，介紹了液壓爬模系統(tǒng)及爬模施工工藝在薄壁高墩建設中的應用，為今后高墩的施工積累經(jīng)驗。關(guān)鍵詞： 連續(xù)鋼構(gòu) ；薄壁高墩 ；爬模；施工技術(shù)1、引言連續(xù)剛構(gòu)橋主梁為連續(xù)剛體，與薄壁墩固結(jié)而成，吸收了連續(xù)梁橋和T型剛構(gòu)橋的優(yōu)點。具有適應性強、施工方便、易于養(yǎng)

3、護、造型優(yōu)美、經(jīng)濟性好、行車舒適等優(yōu)點。近年來，隨著高等級公路的建設逐步向西部延伸，那里地勢險峻，地形多為深溝、陡坡，高墩大跨連續(xù)剛構(gòu)橋因其自身的優(yōu)越性廣泛的應用在山區(qū)公路建設中。 液壓自爬模是現(xiàn)澆豎向鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的一項較為先進的施工工藝。爬模施工是按照結(jié)構(gòu)的平面圖，沿結(jié)構(gòu)周邊一次裝設模板，爬升過程中不用再支模，拆模等；混凝土可以保持連續(xù)澆注，施工速度快，隨著模板內(nèi)混凝土不斷澆注，通過不斷提升模板來完成整個建筑物的澆注和成型。2、工程概況延延高速K115+953黃河特大橋位于陜晉交界處的延水關(guān)，從陜西岸起始、跨越黃河、終點到達山西岸，為一座特大橋。 橋梁起點樁號為K115+417，終點樁號為

4、K116+489。橋梁全長1072米，最大橋高150米，主橋最大墩高141米。主橋上部為（88+4×160+88）米混凝土預應力剛構(gòu)橋，由一個單箱單室箱型截面組成，箱梁根部高度為9.5米，跨中梁高為3.5米，期間梁高按照1.8次拋物線變化。主橋4、5、6、7號橋墩采用單薄壁空心橋墩，橫橋向?qū)挾染鶠?.0米，順橋向4號7號墩為7.5米、5和6號墩為9.0米，壁厚順橋向為0.9，橫橋向為0.7米。四個主墩具有相近的結(jié)構(gòu)形式，故以首先進行墩身施工的4#墩為例介紹爬模施工工藝。主橋4#墩采用普通鋼筋混凝土分離式矩形空心等截面薄壁墩，墩高116米。單幅橋墩平面尺寸為7.5×7.0米。

5、根據(jù)受力需要墩底設置2米的實心段以及6米的變截面空心段，墩頂設置2米的實心段以及4米的變截面空心段，其余截段為等截面空心段。空心墩內(nèi)部設置倒角，形式為0.3×0.3米。比選了翻模和爬模兩種施工工藝的優(yōu)缺點后，為保證墩身外觀質(zhì)量，加快施工進度，確保人員安全并為以后高墩橋梁的承接及施工積累經(jīng)驗，黃河特大橋主墩決定采用更為先進的爬模施工工藝。4#主墩爬模施工節(jié)段，鋼筋綁扎高度和墩身混凝土澆筑高度均為6m，墩身內(nèi)部設置勁性骨架，提高鋼筋施工質(zhì)量。墩高116m，每次澆筑6m，共計20次澆筑完成。墩身構(gòu)造及節(jié)段劃分如圖1所示。3、液壓爬模液壓爬模結(jié)構(gòu)按照使用功能分為模板系統(tǒng)、爬升系統(tǒng)和工作平臺系

6、統(tǒng)三大部分。3.1模板系統(tǒng)模板系統(tǒng)由模板以及可移動的支架構(gòu)成。模板支架結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所示。3.1.1 模板系統(tǒng)模板采用鋼木組合可拆式整體木模板，由面板，豎肋和橫肋等組成。木模板質(zhì)量較輕，收分具有較好的操作性，方便、快捷，板縫整齊美觀。面板采用21mm進口維薩板，板面為酚醛樹脂雙面覆蓋膠合板。經(jīng)過特殊膠合，具有防水、不變形等特性，其表面經(jīng)過高壓合成樹脂處理，可以有效降低混凝土附著。模板接縫嚴密，混凝土表面平整、光滑、色差較小。面板可以多次周轉(zhuǎn)使用，次數(shù)在20次以上。豎肋采用20cm×8cm工字木架，橫肋采用14d槽鋼以減輕自重，同時起到增大模板剛度的目的。面板與豎肋采用自攻螺絲和地

7、板釘連接，螺釘釘入面板時應與面板平齊，防止混凝土澆筑后表面出現(xiàn)凹凸不平的現(xiàn)象。豎肋與橫肋采用連接爪連接構(gòu)成。每塊模板采用兩根雙16d槽鋼組合件作為斜撐主背楞，斜撐主背楞與面板采用連接爪和調(diào)節(jié)座連接，可通過調(diào)節(jié)座進行模板的豎向調(diào)節(jié)，然后在斜撐主背楞安裝可調(diào)節(jié)螺旋斜撐與主操作平臺的后移裝置連接，做水平運動。內(nèi)外模板之間通過對拉螺桿和墊板連接。3.1.2 移動模板支架移動模板支架由型鋼通過銷軸及螺栓連接，將模板固定在一個可拆裝的穩(wěn)定支撐體系?？梢詫崿F(xiàn)模板的快速安裝，以及在混凝土澆筑過程中承受部分側(cè)壓力；混凝土澆筑完畢后，可以通過支架上的滑輪帶動模板整體脫模。留出足夠的空間，進行模板的維護工作，之后進

8、行模板的爬升。3.2爬升系統(tǒng)爬升系統(tǒng)由爬架、埋件系統(tǒng)、導軌部分、液壓系統(tǒng)組成。爬架由上爬架和下吊架構(gòu)成。上爬架拼裝完成后構(gòu)成模板操作以及未澆筑混凝土段的鋼筋施工的工作平臺；下吊架拼裝完成后構(gòu)成爬升裝置操作，錨錐拆除和混凝土表面修飾及電梯入口的工作平臺。預埋件包括：埋件板、高強螺桿、爬錐、受力螺栓和預埋件支座等組成。錨錐由錨筋、錐形螺母、高強螺栓等組成，是已澆筑節(jié)段的承力點。錨板、錨靴、爬頭是整個裝置的傳力體系。導軌由2根20d及一組梯擋組焊而成，側(cè)面開有矩形定位孔，作為系統(tǒng)爬升時的承力點。液壓系統(tǒng)由液壓油缸、操作控制箱及其操作系統(tǒng)等幾個主要部分組成。將電控操作集中于一個操作控制面上，提高了操作

9、效率，便于維護。爬模結(jié)構(gòu)示意圖，如圖4所示。3.3工作平臺系統(tǒng)工作平臺系統(tǒng)為施工人員提供安全操作平臺也用于小型施工機具的擺放。從下到上共設置-1,0,+1,+2,+3,+4共六層。-1層：主要用于錨錐拆除及墩身混凝土表面的修飾。0 層：用于爬升裝置操作平臺+1、+2、+3層：主要用于模板的安裝、調(diào)整、錨錐的安裝。+4層：主要用于未澆筑混凝土段墩身鋼筋綁扎處理和混凝土澆筑時的工作平臺。工作平臺采用木跳板搭設在型鋼骨架上，寬度為2.5m，各層平臺之間通過爬梯連接。為了保證施工操作的安全，各平臺四周設置安全防護網(wǎng)。平臺與墩身混凝土表面距離為50cm，采用合頁護欄，避免雜物從接口處掉落。在墩身內(nèi)部分別

10、在鋼筋施工和混凝土澆筑時分別設置兩個工作平臺。4、墩身施工調(diào)整模板，預埋錨錐，澆筑第二節(jié)混凝土預埋錨錐，澆筑第一節(jié)混凝土拆模，逐步安裝爬架拆除第二節(jié)模板，安裝爬升軌道，下爬架安裝勁性骨架，安裝主筋安裝勁性骨架，安裝主筋預埋爬架預埋件預埋爬架預埋件，模板定位檢查混凝土澆筑施工縫鑿毛，混凝土養(yǎng)護爬架爬升，定位4.1施工工藝流程4.2 液壓爬模施工4.2.1爬模拼裝在場外選擇空曠地帶將面板、豎肋和橫肋按照設計組裝完成，運送到施工現(xiàn)場。通過吊裝的方式安裝模板到位，預留爬模預埋件，檢查合格后，完成首節(jié)墩柱的澆筑。待混凝土強度達到15MPa時，即可將模板拆除，將錨板固定在預埋錨錐位置，并將錨靴掛在錨板上，

11、用限位銷限位。此時可以進行三角架、后移裝置和承重架部分的安裝，之后依次進行上爬架以及爬升裝置操作平臺的安裝。隨爬架爬升依次安裝各層下吊架。在第二節(jié)墩身混凝土澆筑完成且脫模后即可安裝掛做、導軌、液壓系統(tǒng)。安裝完成后，爬架即可利用液壓裝置進行爬升。移動模板支架待承重架安裝完成后，固定在承重架主縱梁上。其中三角支撐部分在地面進行預拼裝。4.2.2爬架爬升施工爬架爬升前要認真檢查液壓泵是否正常，導軌附墻撐是否緊貼混凝土面，承重三角架附墻撐是否遠離混凝土面。并將操作平臺上的不必要荷載清楚，然后將上、下?lián)Q向盒同時調(diào)整為向下，下端頂住導軌。經(jīng)檢查確認爬架爬升設備完全符合要求后，操作人員方可啟動液壓泵，千斤頂

12、施力后開始爬架的爬升。爬架爬升的過程是一個軌道與爬架互為依托，互相爬升的過程。依靠附在爬架上的液壓油缸進行軌道提升，軌道到位后與上部懸掛件連接，爬架通過頂升油缸沿軌道進行爬升。爬升中將液壓操作平臺上每邊的兩個油缸進行標號，分別為1-8號。每個邊上站一個施工人員，觀察自鎖提升件的卡鎖與導軌的梯擋是否緊貼或是否在梯擋上，爬升是否同步。廠家人員負責油箱爬升的控制，通過對講機對1-8號的工作情況進行監(jiān)控，當四邊步進裝置到位后，方可進行第二次爬升。如相差太大，則通知操作人員，對液壓油路進行調(diào)節(jié)，使四邊能基本同步爬升。當爬升架比設計位置高出10cm時，停止爬升，立刻將承重銷插上，再通過回油將爬架緩慢回落到

13、原設計位置且及時插上安全銷，關(guān)閉液壓油泵，切斷電源，最后將承重三角架的附墻撐擰緊，使之緊貼混凝土面。4.2.3模板施工在鋼筋綁扎到位以后，即可進行模板初步定位工作。爬架爬升到位，將已裝置的齒輪銷取掉，然后向前推，當模板底板與前一節(jié)混凝土面貼緊，再將齒輪銷插上。為保證模板不漏漿，要有一定距離的結(jié)合長度，且在兩者結(jié)合處貼兩道泡沫膠帶，控制漏漿。內(nèi)模安裝采用塔吊吊裝，先通過內(nèi)模平臺支撐，再穿對拉桿將內(nèi)外模連成整體，用全站儀校核模板，符合要求后將陽角拉桿，對拉桿擰緊。為了準確的定位模板，利用全站儀對四個角點進行放線，通過吊垂線來確定模板上口位置。模板定位后，通過調(diào)節(jié)撐桿、圍楞卡具、調(diào)節(jié)器來調(diào)節(jié)模板上口

14、位置、傾斜度、整體高度及位置。調(diào)節(jié)完成后、在前后支座中插入緊固件將模板固定牢固。模板現(xiàn)場操作應該注意以下幾點，吊裝及運輸過程中不能碰觸模板尤其是板面；在使用過程中采用同一種脫模劑，以保證混凝土澆筑無色差；振搗過程中嚴禁振動棒頭與模板表面接觸，保證棒頭與模板表面距離不少于10cm，以避免損壞模板表面；拆模時嚴禁對模板邊角進行撬動，可在模板背后的支撐鋼結(jié)構(gòu)的受力部分進行作用；模板進行刷脫模劑的時候嚴禁使用鋼刷。5、工藝改進類比同類橋梁的爬模施工工藝，結(jié)合4#墩現(xiàn)場的施工情況，吸取以往的施工經(jīng)驗，發(fā)現(xiàn)了一些問題，在施工中進行了改進。5.1 首節(jié)段變截面空心段施工爬模定型模板高度為6m，當進行首節(jié)段澆

15、筑時，由于墩底存在2m的實心段和6m變截面空心段，這就造成了無法使用定制的內(nèi)模，給施工帶來不便。根據(jù)現(xiàn)場實際情況決定采用竹膠板和鋼模板的組合進行內(nèi)模的拼裝，并采用槽鋼作為背楞。竹膠板因其具有質(zhì)量輕，易于加工的優(yōu)點，用于形狀多變的變截面倒角處；定型鋼模因其具有較好的強度和剛度以及整體性好的優(yōu)點用于變截面平面處。采用二者的組合既滿足了模板使用的要求，同時也便于現(xiàn)場的具體施工。5.2 交叉流水施工鑒于4#墩左右幅具有相同的結(jié)構(gòu)形式和施工方法，為提高施工效率，采用交叉流水的施工方式。鋼筋工班完成每一節(jié)段鋼筋施工大約需要3天，模板工班完成爬模和混凝土澆筑施工大約也需要3天，因而完成一節(jié)段的爬模施工大約需

16、要6天。在4#墩實際施工過程中，采用鋼筋工班1個，模板工班1個。左右幅始終進行交錯施工，當左幅進行鋼筋施工的時候，右幅進行模板施工以及混凝土的澆注，反之亦然。交叉流水施工保證了工班施工不停歇，始終處于作業(yè)狀態(tài)，同時也提高了施工效率，6天時間可以完成兩節(jié)段的墩身施工。采用上述交叉流水施工方式后，4#墩左右幅決定共用一套內(nèi)模板，進行周轉(zhuǎn)使用。外模板左右幅各一套，隨爬架進行爬升操作。變截面空心段組合模板同樣也實現(xiàn)了周轉(zhuǎn)，進一步降低了施工成本。5.3 墩身質(zhì)量控制措施現(xiàn)場利用型鋼制作鋼筋定位卡尺，控制墩身主筋間距，采用勁性骨架引導支撐鋼筋安裝。立模時在薄壁墩內(nèi)外側(cè)模板之間布置多道70、90cm的鋼筋，用以提高立模精度，保證墩身及保護層厚度。外模板低于板面10cm設置一道定位卡槽，用以控制混凝土澆筑高度，保證混凝土面的連續(xù)平整?；炷翝仓捎玫乇?，高壓泵管沿塔吊固定爬升，到墩身處采用低壓管接到澆筑位置。內(nèi)模上采用木跳板搭設工作平臺，泵管接到平臺中心處，采用軟管接到墩身四面，分面依次澆筑，保證混凝土澆筑質(zhì)量。拆模后及時修復表面缺陷，保證墩身顏色一致、棱角分明，第一模墩身拆除模板后，四個棱角采用角鋼保護，待到墩身全部施工完成后拆除。