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摘要:本文對爬模的分類、組成、作用和工作原理的介紹和在G310線大力加山至循化公路路基1標臥龍溝4號大橋高墩實施的結果詳細闡述了爬模施工的優勢。
關鍵詞:爬模;高墩;架體;塔吊
1爬模
施工法是高墩工程施工中最有優勢的一種高橋墩的特點是墩身高、重心高、相對于墩身高度截面面積小、墩身柔度大、施工精度要求高,軸線控制難度大,施工縫處理要求高。高墩柱既受壓,還要承受復雜的扭矩、彎矩作用,因此,要求保證高墩柱有一定的柔度,所以在荷載和各種因素作用下會有一定的擺動和彎曲,在如此復雜的受力環境下,高墩柱的施工質量必然要求很高,而高墩柱施工縫的處理要到位,否則就會成為墩身受力薄弱點。G310線大力加山至循化公路路基1標臥龍溝4號大橋有變截面高墩16座,高度70m~104m,數量多、工程規模巨大,工期緊,因此需要投入相當多的模板及機械設備。因單座高墩柱施工周期長,又受到總工期的限制,為了保證整體工程進度,高墩柱需要采用平行作業法組織施工,且每座墩身配備至少6m以上高度的模板,讓其自成施工體系,這樣就需要投入相當多的模板。另外受墩身高度及地形條件的限制,臥龍溝4號大橋高墩柱施工須要配備大噸位的塔吊,且該大橋高墩身數量多,需要投入的機械設備也多。通過比較支架法、翻模法、爬模法等施工方法,臥龍溝4號大橋高墩柱施工最理想的施工方法就是爬模施工法。它集工作平臺、支架、模板、爬升升設備于一身,能自行交替垂直爬升、下降,是一種滿足了翻模施工要求的多層功能架體爬升工藝,極大地簡化了高墩柱施工工序。通過簡化施工工序,提高施工效率,實現了縮短施工周期的目的。采用爬模施工法,不僅節省施工材料,施工速度快,而且混凝土表面光滑美觀,是目前高墩施工中最有優勢的施工方法,臥龍溝4號大橋高墩施工就采用了這一施工方法。
2爬模在臥龍溝4號大橋高墩柱施工中的應用
2.1臥龍溝4號大橋概況臥龍溝4號大橋高墩形式有等截面矩形空心薄壁墩身,采用翻模施工法施工,變截面矩形空心薄壁墩身,采用爬模施工法施工。其中3#~10#墩為變截面空心薄壁墩,墩身高70m~103m,底口尺寸7.218m×5.718m-8.088m×6.588m,上口尺寸5.5m×4.0m-5.5m×4.0m。
2.2爬模分類爬模分為有架體和無架體爬模兩種。根據墩柱截面形狀特點及塔機支撐、垂直運輸條件、橫梁支撐、施工人員的攀登條件和施工安全等因素,決定臥龍溝4號大橋高墩柱采用有架體爬模。以下針對有架體爬模施工展開論述。
2.3爬模的主要工作原理爬模頂升過程是由爬升千斤頂對導軌和爬架交替頂升來達到的。爬架與導軌是互不相聯的,兩者可相對運動。在爬架運行過程中,爬架和導軌一直是支撐在埋件支座上,它們之間相對是靜止的。脫完模,即刻將承載螺栓、掛座體、埋件支座安裝在脫模后留下的爬錐上,頂升導軌是通過調整上、下換向盒棘爪方向來實現的。當導軌頂升到位,在新安裝埋件支座上就位后,立即拆除埋件支座、爬錐等下平臺處導軌提升后露出的部件。再解除爬架上所有拉結,調整上下棘爪方向后啟動油缸,爬架頂升就可以開始了。這時候爬架相對于導軌在運動,導軌靜止的,通過導軌和爬架這種交替附著在墩柱上,相互提升,爬架帶著爬模系統即可沿著墩身上預留的爬錐逐層提升。
2.4臥龍溝4號大橋使用爬模的組成及作用液壓爬模針對臥龍溝4號大橋3#-10#墩墩身內外模設計,外模配備液壓爬模,內模使用井筒平臺,標準澆注高度6.0m為豎直方向上的高度,模板實際設計高度為6.33m。(1)液壓爬模架體液壓爬模架體主要由上架體、下架體、提升系統、埋件系統組成。一個墩身共設計使用14榀下架體和16榀上架體。架體總高度為17.8m,最寬平臺(主平臺)寬2.8m。其中下架體部分共3層平臺:即主平臺、液壓操作平臺(主要用于爬升導軌和架體操作)、吊平臺(主要用于拆除預埋系統、混凝土修補等)。上架體采用桁架形式,主要用于支撐模板部分。上架體的3層平臺主要用于鋼筋綁扎(上平臺)、模板安裝、對拉螺桿的安裝、拆模、合模和校正模板等。(2)模板體系模板由膠合板、槽鋼背楞、木工字梁、吊鉤、連接爪等構件組成,采用木梁膠合模板體系。在后場根據施工圖紙將模板體系拼裝完成。內模標準節段采用與外膜相同的木梁膠合模板,操作平臺采用井字架平臺,在塔壁上預埋爬錐,安裝爬錐掛件,將內模平臺支撐在爬錐掛件上,平臺主梁采用雙10][槽鋼,分配梁采用20木工字梁,面板滿鋪3cm厚木板(預留人洞),平臺下可以懸掛吊籃以方便埋件的拆除。內模平臺采用手拉葫蘆或者塔吊提升。(3)安裝液壓爬模爬架完成安裝需澆注3次砼,爬架安裝步驟如下:第一步:拼接勁性骨架→綁扎鋼筋→安裝預埋件→安裝模板→測量校正→爬架起步段砼澆注及養護。第二步:模板拆除→安裝爬架的主平臺、操作平臺→綁扎鋼筋→安裝模板(形成主平臺、中平臺和上平臺)→安裝爬架預埋件→測量校正模板→砼澆注及養護。第三步:拼接勁性骨架→綁扎鋼筋→后移模板并插導軌→爬架爬升→爬升到位后安裝吊平臺→合模并預埋爬架預埋件→測量校正模板→砼澆注及養護。
2.5臥龍溝4號大橋爬模施工簡述根據臥龍溝4號大橋墩柱設計的特點以及垂直運輸情況,墩身首節高度為6m,其作用在于給爬模的安裝創造有利條件。首節外模板采用自爬模外組合模板,外模高6.33m,內模高6.15m,混凝土澆筑時的側壓力采用Ф20對拉螺桿來承受,預埋鐵件在承臺表面,設置加固支撐。墩身節段進入正常施工,進行重復循環作業,每一個節段均為6.0m,每個節段主要工序包括:爬升-→接長主筋并進行鋼筋綁扎-→關模、校核-→澆筑砼-→砼脫模、養護-→下一次爬升。液壓爬模的施工流程如圖2所示。通過臥龍溝4號大橋高墩液壓爬模的實施情況可以明顯發現,爬模施工速度快,平均每3天一個節段,完成一個百米高墩,僅需68天,臥龍溝4號大橋共投入6套液壓爬模,歷時145天,完成所有高墩施工,完成1650m墩身,創造了青海省高墩最快施工記錄,也保證了高墩施工任務按時完成。整橋高墩施工完成共節約施工成本200萬元。墩身勁性骨架優化為與鋼筋加工平臺一體活動式的骨架,節省型材900t。
3爬模施工之優點
3.1安全作業有保障爬模架體受力效果很好,采用雙埋件,單個架體抗剪力不低于15t,這保證了高空施工的安全性。架體將墩柱圍成封閉的平臺,真正做到了“墩在架中,人在架里”,大大提高了施工的安全性。
3.2緩解了施工垂直運輸矛盾因高聳工程作業面小,安裝模板,搭設腳手等所用物件都需要靠塔吊來完成。爬模施工利用其自身動力爬升,無需塔吊,緩解吊點緊張的同時打開多個作業面,加快了施工速度。
3.3施工簡便,質量有保證爬模施工利用其自身動力爬升,模板無需塔吊安裝,模板與爬架形成體系,模板不會懸空,在高空作業和風力影響下,不會出現模板“放風箏”和模板安裝難以就位等情況。架體自動導向定位,減少重復測量校正工作,施工更加簡單方便,且安裝好的模板平直無接縫。成型砼表面平整,層與層之間接縫也比較好。
3.4節省成本和時間由于爬模的架體是附著在已澆好的砼柱上,并靠自身動力系統使爬架和模板相互爬升,不用再支模、拆模、搭設腳手架和運輸等工作,節省了搭設腳手架和滿堂支架來進行模板施工的大量材料、人工和時間,也省去了大量反復裝拆工作所用的塔吊運輸,使塔吊節省更多時間來保證鋼筋和其他材料的運輸,保證了混凝土連續澆筑,施工速度快,可避免施工縫等,大大節省工期。總之,實踐證明,從工作原理、結構到施工效果,爬模是目前高墩柱施工最有優勢的施工方法。
參考文獻
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[2]夏輝,趙云霞.斜拉橋主塔施工技術要點分析研究[J].大陸橋視野,2016(4):122-123.
作者:楊旭平 單位:中交第四公路工程局有限公司