范 鹏
（广东省长大公路工程有限公司 广东 广州 510075）
【摘 要】爬模作为桥梁索塔节段施工的设施，以在桥梁施工中广泛应用，本文结合工程实例，重点介绍了液压爬模在虎门二桥坭洲水道桥超高索塔施工中设计、优化和应用的基本情况，为今后类似工程提供借鉴。
【关键词】超高索塔；液压爬模；优化；
1、前言
虎门二桥坭洲水道桥索塔高度达256m，为国内悬索桥索塔高度之最。超高索塔施工难点主要体现在以下几个方面：索塔单节体量较大；混凝土外观质量的控制难度大；由于日照、大风、气温等相关因素影响，索塔整体线形控制难度大，安全风险较大。而爬模法为悬索桥塔柱施工常用的施工方法，它兼有滑模和翻模的优势，施工安全，质量可靠，修补方便，为此决定采用爬模法施工索塔。
2、工程概述
坭洲水道桥索塔为门式框架结构，塔高256m。塔柱截面为8m(横桥向)×12.5m(顺桥向)～10m(横桥向)×16m(顺桥向)。塔柱壁厚分别为120cm(上塔柱)、160cm(中塔柱上端)、220cm(中塔柱下端及下塔柱)。结合塔柱结构及爬模施工的特点后，将塔柱分为58个节段（含鞍室2个节段）进行混凝土浇注施工，标准节段浇筑高度控制为4.5m。根据塔柱结构变化，整个塔柱施工分成 5 个典型施工区段：起步节段（1#～3#节段）；下塔柱施工区段（4#～8#节段），下横梁施工区段（9#~12#节段）；中塔柱施工段（13#～32#节段），中横梁施工区段（33#~35#节段）；上塔柱施工段（36#～52#节段），上横梁施工区段（53#~56#节段）；塔柱顶部标准施工段（57#～58#节段）。其中除1#节段高4.8m，12#节段高3.7m，55#、57#节段高3m，56#节段高2.943m，58#节段高4.557m外，其余节段高度均为标准节段高4.5m。
3、液压爬模基本情况
3.1爬模机位布置
爬模施工过程中，单肢塔柱施工均布置14个机位，横桥向布置3个机位，顺桥向布置4个机位，塔柱圆角处设置活动平台。具体机位布置如图3-1所示。
图3-1 爬模机位布置图
3.2液压爬模的系统构造
液压自爬模板体系的爬升系统主要由锚定总成、导轨、液压爬升系统和操作平台组成。
3.3主要性能指标
3.3.1架体系统
架体支承跨度： ≤3.6米（相邻埋件点之间距离）；
架体高度： 16.29米；
架体平台宽度： 主平台2.9m，模板平台1.50m，液压操作平台2.6m，吊平台2.0m,顶平台2.5m。
3.3.2作业层数及施工荷载
各作业平台沿结构水平方向设计施工荷载如下：模板平台≤3KN/m2,主平台≤1.5KN/m2，液压操作平台≤1.5KN/m2，吊平台≤0.75KN/m2。
3.3.3电控液压升降系统
额定压力： 25Mpa；
油缸行程： 400mm；
液压泵站流量： n×2L/min， n为机位数量；
额定推力： 100KN；
3.3.4爬升机构
爬升机构由预埋件部分、导轨部分、液压系统组成，据有自动导向、液压升降、自动复位的锁定机构等功能。
3.4模板系统
3.4.1塔柱外模
塔柱外模直面段采用木梁胶合模板，面板采用维萨板，板厚21mm，面板背面竖向加劲采用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爪连接，对拉螺栓采用H型螺母，内外螺杆直径为20mm。塔柱外侧圆倒角为与直面模板刚度顺利过渡，采用木模板直接弯曲，与直面结合段加强背楞，确保受力。
外模板总高度为4.88m，共设5道双拼14a槽钢背楞。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5cm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。
3.4.2塔柱内模系统
塔柱内模自行加工制作，整个内模采用定型钢模和多种异形模板组合而成。模板与模板之间用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20cm高木工字梁加劲，背楞为双拼14槽钢共设置5道，总高为4.88 m。内模通过对拉杆实现模板定位及脱模等功能。
3.4.3圆弧段模板
塔柱截面为带圆角的矩形截面，由于爬模架体对圆弧段模板不能提供直接支撑，因此在圆角处的钢模需和平面模板固定。同时将圆弧段模板的背楞与平面模板的背楞连接，使圆弧段的侧压力传递至平面模板上，最终传给爬模架体受力，最大限度减小圆弧段和直面段的错台。
3.5锚固总成
液压爬模体系锚固总成包括：埋件板、高强螺杆、爬锥、受力螺栓和埋件支座等。其中埋件板、高强螺杆及爬锥组成的预埋件总成在塔柱施工时按照爬轨位置进行埋设。
3.6 模板系统工作流程及原理
混凝土浇筑完后→拆模后移→安装附装置→提升导轨→绑扎钢筋→爬升架体→模板清理刷脱模剂→埋件固定模板上→合模→浇筑混凝土。
液压爬模的顶升运动通过液压油缸对导轨和爬架交替顶升来实现。导轨和架体互不关联，二者之间可进行相对运动。当爬架工作时，导轨和爬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。在解除爬架上所有拉结之后就可以开始顶升爬架，这时候导轨保持不动，调整上下棘爪方向后启动油缸，爬架就相对于导轨运动，通过导轨和爬架这种交替附墙，互为提升对方，爬架即可沿着墙体上预留爬锥逐层提升。
4、液压爬模优化
4.1 优化说明
在塔柱起始段施工过程中，结合爬模施工的情况和经验，为更好的控制圆弧段线形、避免出现错台、保证施工安全、保证爬模平台及架体的刚度和稳定性等方面，经过计算、分析、比较后，对爬模方案作如下优化：
4.1.1 优化模板平台支撑体系，从与架体整体式改为分离式。
4.1.2 圆弧段与直线段的连接形式改为插销形式。
4.2 模板平台支撑系统优化
根据原爬模设计方案，模板平台的支撑斜杆与模板平台的竖向架体为整体式。在拖模时模板后退过程中，架体可能出现较大晃动，影响架体稳定性。因此将模板支撑斜杆改为与架体分离形式，斜撑杆相应改为竖直撑杆，模板后退时架体不动，一是脱模操作工序简化，同时又改善了架体的稳定性，详见下图。
图4-1 模板平台优化前后对比图
4.3 圆弧模板与直面模板连接构造优化
原方案中圆弧段模板的背楞与平面模板的背楞连接，在背楞上安装一条短螺纹钢对背楞进行加劲，保证圆弧段与直线段的连接刚度。通过塔柱起始段施工经验，圆环段的背楞采用插销式连接形式，该形式较之前的方案刚度更大，可靠性更好，有利于控制圆弧段与直线段的错台量。优化后的连接构造如下图所示：
图4-2 直面和圆角模板连接构造优化前后对比图
5、结束语
液压爬模在虎门二桥坭洲水道桥的塔柱施工中起着关键作用，为加快工程进度，确保工期起到积极的作用。此外结合实际施工情况，对爬模进行优化改进，降低了安全风险，提高了外观质量，是项目部技术人员创新精神的体现。
参考文献：
[1]中交公路规划设计院有限公司、广东省公路勘察规划设计院股份有限公司
虎门二桥工程施工设计图第二部分第一册——坭洲水道桥索塔施工设计图[R].广州:中交公路规划设计院有限公司、广东省公路勘察规划设计院股份有限公司,2014.
[2] 交通部第一公路工程总公司.公路施工手册-桥涵[M].北京:人民交通出版社，1999.
[3]广东省长大公路工程有限公司一分公司.虎门二桥S4标坭洲水道桥塔柱及横梁施工方案[R].广州:广东省长大公路工程有限公司一分公司，2015.
论文作者:范鹏
论文发表刊物:《工程建设标准化》2016年4月总第209期
论文发表时间:2016/6/14
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