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技术文章
 
 

某黄河大桥薄壁空心墩液压爬模施工技术研究

2015-8-17 点击次数：[1067]
 
    0· 引言
    西部大开发战略自启动至今，高等级公路在西部地区日渐普及。众所周知，我国西部多山地沟壑，地形复杂，要在山地上建造公路，必须考虑高墩大跨连续刚构桥结构。本黄河大桥主梁为连续刚体，与薄壁墩固结而成，吸收了连续梁桥和T 型刚构桥的优点，具有适应性强、施工方便、易于养护、造型优美、经济性好、行车舒适等优点。在现浇竖向钢筋混凝土结构中，液压自爬模无疑是较为先进的施工工艺。爬模施工是在结构平面上，将模板沿结构周边一次安装完毕，无需支设或拆卸模板，从而连贯的浇筑混凝土，节省施工时间。也就是说，爬模施工是通过连续浇筑混凝土使模板提升，以此按设计要求浇筑整体结构。
    1 ·工程概况
    本黄河特大桥全长1072m，最大桥高150m，主桥最大墩高141m。主桥上部是（88+4×160+88）m 混凝土预应力刚构桥。桥墩采用单薄壁空心桥墩，横桥向宽度7.0m，顺桥向宽度9.0m，横桥向壁厚为0.7m，顺桥向壁厚为0.9m。
    薄壁空心桥墩墩高116m，平面尺寸为7.0×9.0m，结构尺寸2m 实心段+6m 变截面空心段+102m 等截面空心段+4m 变截面空心段+2m 实心段。空心部分内壁设置倒角，形式为0.3×0.3m。
    为了在不影响墩身质量、保证人员安全的前提下赶超进度，积累更多施工经验，施工部基于翻模与爬模两种技术措施，经认真比选，最终决定采用爬模施工方案。
    墩身混凝土浇筑及钢筋绑扎的标高都应该达到6m。同时为了顺利开展钢筋部分的施工，还须将一劲性骨架安装在墩身内部。墩高116m，按6m*20 次的标准分阶段浇筑。节段划分以及墩身的细部结构详见图1。
              
    2· 先进的液压爬模系统
    液压爬模主要涉及三大系统，即模板系统、爬升系统和工作平台系统。
    2.1 模板系统模
    板系统的主体构造是图2 所示的模板及可移动的支架。
          
    2.1.1 钢木组合
    可拆式整体木模板这套模板包括面板、竖肋和横肋等主体构件。面板是酚醛树脂双面覆盖胶合板、21 mm 进口维萨板。其胶合工艺特殊，抗变形能力和防水性能较好。它的表面经高压合成树脂处理，能避免混凝土附着。并且可重复利用至少20 次。
    竖肋的主体构造是20cm×8cm 的工字木架，而横肋则是14d 轻质槽钢，可保证模板具有较强的刚度。
    用自攻螺丝、地板钉连接面板和竖肋，用连接爪连接横竖肋。在面板上钉的螺钉必须是平齐的，以免浇筑后的混凝土表面不平整。
    模板的斜撑主背楞是2 根双16d 槽钢组合件。连接面板和斜撑主背楞的构件是连接爪、调节座连接。竖向调节模板时会用到调节座。调节后，将一后移装置装设在斜撑主背楞处，以便于水平移动螺旋斜撑和主操作平台。内模板与外模板之间可通过拉螺杆、垫板连接。
    2.1.2 移动模板支架首先，用螺栓、销轴型钢连接移动模板支架，用一拆卸式支撑体系稳固模板，一来可加快施工进度，二来浇筑混凝土时可承受部分侧压力，并且在浇筑完毕后，可借助滑轮实现整体脱模。
    2.2 爬升系统爬升系统：它的主体构造是液压系统、埋件系统、导轨和爬架。
    爬架：它包括上爬架、下吊架。拼装上爬架，主要是方便安装模板和钢筋。拼装下吊架，目的是为爬升操作、拆卸锚锥、修饰混凝土表面和电梯入口搭建一作业平台。
    埋件系统：其主体构件是爬锥、高强螺杆、受力螺栓、埋件板和预埋件支座。其中，已浇筑节段的承力点———锚锥，由高强螺栓、锥形螺母和锚筋组成。除此以外，爬升系统主要通过爬头、锚板和锚靴传力。
    导轨的主体构件是楼梯挡板（1 组）、20d 工字钢（2根）。矩形定位孔作为爬升的承力点应设在侧面。
    液压系统的主体构件是操控系统、液压油缸和操作控制箱。施工时，应该在同一操控平台上完成电控操作，这样维护起来比较方便（详见图3）。
        
    2.3 工作平台系统
    工作平台系统可摆放小型施工机具，能够为安全作业提供以稳固的平台。按照设计要求，应该由下到上安设6 层工作平台，即为-1,0,+1,+2,+3,+4，各层的功能如下：
    -1 层：拆卸锚锥，修饰墩身混凝土表面。
    0 层：爬升操控；
    +1、+2、+3 层：装设和调整模板，安装锚锥；
    +4 层：绑扎和处理未浇筑的混凝土段墩身钢筋，浇筑混凝土构件。
    3· 完善的墩身液压爬模施工工艺
    3.1 爬模拼装
    在场外拼装爬模结构，然后运抵现场，按施工要求吊装到位。预留爬模预埋件，然后开始首节墩柱的浇筑施工。当混凝土筑件的强度符合15MPa 的标准后拆掉模板，在预埋锚锥位置上固定锚板，并在锚板上挂锚靴，通过限位销调整位置。接下来，按要求装设三角架、后移装置、承重架，并安装上爬架及爬升系统的操控平台，然后安装下吊架。浇筑完第二节墩身混凝土并整体脱模后，以此进行挂做、导轨、液压系统的装配，在液压系统的配合下完成爬升部分的施工内容。
    安装好模板承重结构后，在其主纵梁上固定移动模板。但是须在地面预拼三角支撑架体。
    3.2 爬架爬升
    在爬升施工中，只有爬架和轨道相互配合，才能使爬架爬升。操控爬升系统时，应该按1-8 号的标号管理液压操作平台上的油缸。每边的油缸处安排一位观察人员，随时查看自锁提升件的卡锁是否紧贴着导轨梯挡，同时密切关注导轨梯挡上是否同步爬升。油泵要指派专人操控，每个操控人员人手一台对讲机，实时交流1-8号的运行情况。待四边步进装置到位后尽快安排第二次爬升。若四边的爬升进度不同步，还须调节液压油路确保同步爬升。爬升架高出指定标高10cm 时停止爬升，将承重销插在指定位置，回油让爬架回落至原位，插上安全销，并将液压油泵关闭，断电，拧紧贴在混凝土表面上的承重三角架的附墙撑。
    3.3 模板施工
    钢筋绑扎到位后安装模版。可借助塔吊将内模吊装到位。通过内模平台支撑后，穿对拉杆连接模板，再借助全站仪调整模板位置，最后拧紧阳角拉杆。
    吊装模板时须注意几个关键节点：一是吊运过程中，切忌刮碰模板；二是为了避免混凝土筑件脱模后出现色差，必须用同一种脱模剂脱模；三是振捣过程中保证棒头与模板表面至少相距10cm，以防刮蹭模板板面；四是严禁用撬动的方式拆模，可借助模板背后的钢构支撑拆模；五是采用软毛刷刷脱模剂，严禁使用钢刷。
    4· 切合实际的工艺改进
    对比同类桥梁的爬模施工，结合现场的施工情况，在工艺实施过程中进行了改进。
          
    4.1 首节变截面空心段施
    工爬模时模板标高6m。混凝土墩底实心段标高是2m，变截面空心段的标高是6m，因而定制的内模板不能用在首节混凝土筑件上，施工的繁琐程度可想而知。鉴于此，施工部拟用竹胶板和钢模板组装内模板，用槽钢作背楞，很好的解决了模板的使用问题，同时提高了施工效率。
    4.2 交叉流水施工
    墩身左右幅结构形式相同，因此决定用1 个钢筋工班和1 个模板工班交叉流水作业，以加快施工进度。也就是说，墩身左右幅交错着作业，施作左幅的钢筋部分时，右幅同时浇筑混凝土，反之亦然，这样可保证每个工班始终有作业面，并且只需拼装一套内模板（左右幅共用）、两套外模板即可完成本阶段的施工内容。模板随爬架爬升操作。这样一来，变截面空心段组合模板可灵活周转，节省了一部分施工成本。
    4.3 墩身质量控制措施
    现场利用型钢制作钢筋定位卡尺，控制墩身主筋间距，采用劲性骨架引导支撑钢筋安装。立模时在薄壁墩内外侧模板之间布置多道70、90cm的钢筋，用以提高立模精度，保证墩身及保护层厚度。外模板低于板面10cm 设置一道定位卡槽，用以控制混凝土浇筑高度，保证混凝土面的连续平整。混凝土浇筑采用地泵，高压泵管沿塔吊固定爬升。泵管接到平台中心处，接软管至墩身四面，均匀布料，保证混凝土浇筑质量。
 
 
 
 
 
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