中建交通建设集团有限公司南方分公司 510800
摘要：介绍了东平水道大桥研制索塔施工的液压自升爬模结构和操作工艺方法。
关键词：液压 自升 爬模 索塔 施工 研究
随着经济和社会的发展，在超高层建筑和大型斜拉桥、悬索桥等交通工程的模板工程施工技术中，液压自升爬模其模板和脚手架集成化、专业化，是一套技术上先进成熟、普遍采用的爬模新技术。它与电动整体提升脚手架、人工爬模和整体提升钢平台等相比自动化程度最高、施工标准化程度最高、安全可靠度最高，更可以根据需要自由组合，适应性广，在国内外高层建筑、高索塔工程中得到广泛的应用。
1工程概述
南海区新型公共交通系统试验段及平东大道和长江路建设工程位于佛山市南海区桂城街道平洲环岛西路与长江路口。东平水道大桥主桥采用空间双索面混合梁独塔斜拉桥，该桥是佛山市城市轨道交通系统试验段，。是目前国内桥面最宽、公共电车轨道与公路在同一桥面上的公轨二用钢混结合梁斜拉桥，塔、墩、梁固结体系。桥梁孔跨布置35+260+51.5+66+62.5m。 A字形索塔，索塔高146.8m，其中桥面以上索塔高124.8m（含8.0m的装饰段），桥面以下塔高22.0m。索塔分成上、中、下塔柱三部分。下塔柱为双塔柱，钢筋混凝土矩形实心结构，塔柱宽由2.7m渐变至4.5m，塔柱长由12m渐变至16.5m；中塔柱为双塔柱，钢筋混凝土多边形空心箱型结构，塔柱外侧轮廓尺寸由1172.6m×2.72m变化到1032.5m×2.0m，随着塔柱的升高，塔身混凝土厚度不变，内箱轮廓尺寸逐渐减小。在桥面42.0m设中横梁，横梁高6m，底部为R=3.13m圆弧拱形。上塔柱为预应力钢筋混凝土空心矩形，单箱单室箱型结构，纵桥向长度由10.325m渐变至6.966m，横桥向长度由14.892m渐变至5.234m，混凝土纵桥向壁厚80cm保持不变，横桥向壁厚由200cm渐变为150cm，内箱轮廓尺寸逐渐减小。
综合塔柱结构及爬模施工的特点，将塔柱分为24个节段进行混凝土浇注施工，其中爬模施工为第6至第24节段，标准节段浇筑高度 6m。根据塔柱结构变化，整个塔柱爬模架施工分成3 个典型施工区段：中塔柱标准施工区段（5#～11节段），中横梁施工区（12#节段）、上塔柱施工区段（13#～24#节段）。索塔具体分节详见图1-1。
本桥采用LG-100型液压自升爬模，共需用爬模下架体24榀，上架体24榀。由于塔柱截面变化，主塔施工过程中，随着塔柱截面的收缩，使用的爬模架体数量逐步减少。
由于塔柱截面变化较复杂，液压爬模无法一次性爬升至塔柱顶部，中途在第14节段、第19节段需进行二次变轨处理。
2、液压爬模体系组成
液压自升爬模体系包括液压爬架、模板、工作平台系统。其功能集自动爬升、模板安拆、钢筋绑扎、混凝土浇筑、预应力张拉压浆和施工平台于一体，能够安全、快速的完成索塔的施工并获得良好的施工质量。
2.1液压爬模系统
液压爬模系统包括预埋锚固件、附墙悬挂件、自锁提升件、爬升系统、爬模和装修平台等。爬模架体主要由两部分组成：下架体及上架体。下架体作为爬模系统中的承重结构，是爬模的主要受力部件，施工过程中的所有施工荷载以及架体自重均由下架体承担。上架体主要用来为施工中的钢筋作业及模板作业提供作业平台，通过焊接连接与下架体相连。液压爬升系统包括：液压泵、油缸、上、下换向盒四部分。液压爬模的操作平台架体平台主要包括钢筋绑扎平台、模板操作平台主操作平台、液压操作平台和吊平台共7个平台。
2.1.1 预埋锚固件
预埋锚固件包括埋件板、高强螺杆、爬锥、受力螺栓和埋件支座等。爬锥和安装螺栓在塔柱施工时按照爬轨位置进行定位。
为提高混凝土的外观质量，爬模锚固件采用锥形套筒，后接高强锚固钢筋，外接螺杆锚固在模板面板上以保证其位置准确，安装水平偏差不超过10mm，垂直偏差不超过10mm。套筒可拆卸，随施工节段连续周转使用，每套爬模需要预埋件 32件，共1层。
2.1.2附墙悬挂件
附墙悬挂件用钢板焊接而成，由锥形套筒用螺杆锚固在已浇筑的混凝土上，用于固定导轨和主梁。它受到施工活荷载、重力荷载、风荷载等联合作用，具有较强的抗垂直力、水平力和弯矩作用。
2.1.3 爬升导轨
导轨是整个爬模系统的爬升轨道，爬轨每根长度8.75m，它由型号为H15的型钢及一组梯档（梯档数量依浇筑高度而定）组焊而成，梯档间距225 mm，供上下轭的棘爪附着点，可将爬架荷载传递到导轨，然后传递到埋件系统上。
图1.1 主塔浇筑分节图
2.1.4液压泵和油缸
液压泵和油缸向整个爬模系统提供升降动力。液压千斤顶最大行程30cm，最大顶升力10t，每榀爬模配1台千斤顶、每套爬模架配1套泵站、1个操作控制箱，1人负责操作。
2.1.5爬架
每片爬架平台梁由3根H20型钢组成，平台梁和骨架用M20×50的螺栓连接，在平台梁上每隔1m焊一道Φ20mm钢筋，在钢筋上满铺4mm厚花纹钢板作为面板。
2.1.6模板系统
2.1.6.1 外模体系
外模体系由进口维萨板、H20木工字梁、横向背楞和专用连接件组成。外模面板采用芬兰进口21mm厚维萨板，背面用H20木工字梁增加模板刚度，维萨板与木工字梁采用Ф4mm自攻螺丝正面连接。外模横向用槽钢做背带，木工字梁与槽钢采用连接爪连接，在竖肋上端两侧对称设置两个吊钩。模板底端设滑道，可做水平方向运动。
为做到塔柱混凝土外表面的平顺、光滑、棱角分明，模板的之间的连接非常重要，主要在于两个方面的连接要确保质量：一是面板之间的连接细节是保证各组模板拼缝平顺、错台小的重要措施；二是横向背楞之间的连接质量是提高模板整体刚度、保证塔柱外围尺寸总体平顺的重要措施。因此对于模板的拼接连接细节应高度重视。
模板高度6.33m，同一直面模板拼缝边缘的面板采用公母口的连接形式，用公口侧面板搭接至母口侧木工字梁竖肋上，在横向背楞上装入芯带，通过在芯带开孔内插入芯带销收紧的连接方式将同一面的各组模板紧密连接。两块模板之间采用芯带销固定，从而保证模板的整体性，使模板受力更加合理、可靠。模板采用6道背楞，保证了整体的模板连接刚度。木梁直模板为装卸式模板，拼装方便，在一定的范围和程度上能拼装成各种尺寸大小的模板。
在模板上口设置可调节的钢支撑，钢支撑有双向限位功能，可以防止模板跑模和向内收缩，加强模板上口精度控制。
2.1.6.2内模体系
内模因内箱尺寸连续变化、斜拉索锚块位置及尺寸变化较大，为便于模板裁切，采用木模分段制作安装。内模面板采用18mm厚竹胶合板，用100×100mm方木支撑架，用2 [14槽钢做横向背带。
2.1.7爬模工作平台系统
液压爬模的架体平台主要包括钢筋绑扎平台、模板操作平台、液压操作平台和吊平台共7个平台。钢筋绑扎平台位于上架体顶面，用于钢筋绑扎、混凝土的浇筑作业；模板操作平台位于上架体中部，用于进行合模或者退模操作时，对拉螺杆安装和拆除以及存放施工小型机具设备；液压操作平台位于下架体上，是爬架提升时提供液压操作及观察液压装置动作的作业平台。吊平台是一个修饰平台，其主要作用是进行索塔环向预应力张拉压浆、封锚及混凝土养护；同时是爬模爬升到位后，作业人员可以在吊平台上对爬锥进行拆除，同时用收缩补偿混凝土对爬锥空洞进行修补。
平台用槽钢做桁架，上铺4mm钢板，平台栏杆用薄壁钢管，同一平台相互通连，底面不留空隙，以防物体坠落。
上下层间采用人行扶梯，供人员通行，上下相邻两个扶梯相互错开，以增加人员上下通行的安全性。
3、爬模施工操作步骤
3.1爬模工艺流程见图3.1-1所示：
图3.1 架体施工流程图
混凝土强度达到2.5MPa，拆除模板对拉螺杆，旋转外模支撑杆使模板与混凝土脱离，后移小车带着外侧模板整体外移50cm后，将模板清理表面干净，安装本阶段预埋挂件，用螺杆固定在锥形套筒上。
因塔柱内模变化，模板分片拆除后用塔吊吊至地面上重新进行裁切、加工或更换。
3.2导轨爬升
当混凝土强度达到15MPa以上，开始爬升导轨。在退模留下的爬锥上安装受力螺栓、挂座体、及埋件支座，拆除导轨与下挂件的钢插销，将千斤顶上下连接的两个上下换向盒改变换向盒的棘爪方向，实现提升爬架或导轨的功能转换。千斤顶连续工作，自动带着导轨上升，至上端悬挂件后，用钢销固定，导轨爬升完成。
3.3爬模爬升
在解除爬模上所有拉结之后就可以开始顶升爬模，这时候导轨保持不动，调整上下换向盒棘爪方向后启动油缸，爬模与锚固件脱离，完全附在导轨上，千斤顶顶升，带动爬架上升，爬模就相对于导轨向上运动。千斤顶回油时，上端自锁提升件与导轨自动锁紧；千斤顶再进油，下端自锁提升件与导轨锁紧，上端松开，带动爬模上升。通过导轨和爬模这种交替附墙，提升对方，爬模沿着墙体上升，就这样实现逐层提升。直到上升至指定位置，用钢销与上端悬挂件固定，爬模爬升完成。
爬模上升时，由1人操作油泵，另外四人在四个侧面观察，千斤顶与操作箱控制开关分别编号对应，操作时每台千斤顶同步提升，千斤顶一个行程约1-2min，爬升一个节段时间约60-80min。
3.4爬模变轨处理
由于塔柱截面较复杂，液压爬模架体无法一次性爬升至塔柱顶部，中途需二次变轨处理；当施工完成第13节上塔柱后，爬模需纵桥向、横桥向轨道数量与间距进行调整，爬升轨迹全部变轨；当施工完成第18节上塔柱时，爬模架体纵桥向架体整体横移，横桥向架体减少外侧二片架体，再次变轨处理，爬模变轨详见以下说明。
3.5拆除过程
图3.2液压爬模拆除工艺流程
图3.3 拆除过程
第一步：当混凝土强度达到10Mpa以上，卸出所有对拉螺杆（包括阳角斜拉杆），将模板进行后移（模板后移600mm）。再插上后移安全销。利用塔吊将模板吊住，拆除主背楞连接器，将模板吊至规定场地。
第二步：利用塔吊将上架整体吊至规定场地。
第三步：利用塔吊将模板后移装置吊至规定场地。
第四步：将导轨从上口处抽出，放至于水平空地，防止导轨变形。
第五步：利用塔吊将爬模下架体吊至规定场地。
第六步：利用专业的吊装工具将埋件挂座系统拆除。
拆除一侧爬架后，利用二侧尚未拆除的爬架安装脚手，将拆除下来的架体，重新组拼后竖向下架体与上架体分开、爬架长度左右方向中分成二段，先安装下架体在变轨以后的预埋件上面，再安装上架体，最后将左右架体连成整体。爬模完成一个面的转换后，再重复以上步骤逐片爬模完成转换，最后恢复安全设施。
塔柱其余部分为双肢或独柱结构，爬模施工按照常规方法进行。对于爬模来说，在常规段塔柱施工段应做好整体模板系统的控制工作，要保证模板整体线形与理论方向一致。
4、操作注意事项：
爬轨及爬模架提升时，千斤顶及操作箱控制开关分别对应编号，操作时8台千斤顶应同步，爬升过程中注意千斤顶每一次顶升结束后，自锁顶升换向开关是否回归到位，发现异常需及时处理。
爬模施工应注意设防坠落、防触电、防雷电、防火等措施，爬模上安装灭火器，自来水管通高压水至爬模顶高度。电源开关均设漏电保护器、实行“一机一闸一箱一漏”用电制度，平台结合部安全措施应经常检查，发现有损坏需及时维修或更换。
模板周转使用次数较多，每次使用后需要检查其表面平整度，面板变形较大或损坏时应及时更换。模板面板每次使用前应清理干净并涂装脱模剂。
5、结语
随着我国经济发展，大跨度斜拉桥和悬索桥在城市轨道交通系统中的大量应用，经济、安全、快捷、自动化程度高、优质高效的液压式自升爬模体系在索塔施工中的大量推广和应用，必将把我国高塔施工技术推向一个新的高度。
论文作者:朱武华
论文发表刊物:《基层建设》2016年11期
论文发表时间:2016/8/8
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