液壓爬模施工技術

邱睿智, 蔣 建

(中國人民武裝警察部隊水電第十一支隊,四川成都 610036)

1 液壓爬模結構

液壓爬模設計時需考慮以下條件:

(1)根據所處部位確定承受的最大風荷載。

(2)混凝土施工分節高度。

(3)爬升傾斜角。

(4)額定垂直爬升能力。

(5)模板、澆筑、鋼筋綁扎工作平臺最大承載能力。

(6)爬升裝置工作平臺最大承載能力。

(7)修飾及電梯入口平臺最大承載能力。

(8)系統工作平臺總體額定承載力(按頂層計)。

(9)液壓系統工作壓力。

(10)供電制式。

(11)混凝土灌注強度。

(12)模板質量檢驗標準(參考值):

面板表面平整度:≤2mm;

高度允許誤差:±3mm;

長度允許偏差:0～-3mm;

面板允許偏差:±3mm;

相鄰面板拼縫高低差:≤1mm;

相鄰面板拼縫間隙:≤1mm。

2 液壓爬模的結構

爬模主要由爬升裝置、外組合模板、移動模板支架、上爬架、下吊架、內爬架、模板及電器、液壓控制系統等部分構成。爬模總體構造見圖 1。

3 液壓爬模的工作原理

圖1 爬模總體構造圖

爬模的爬升通過液壓油缸對導軌和爬架交替頂升來實現。當爬架處于工作狀態時,導軌和爬架都支撐于安裝在預埋錨錐的錨板上,兩者之間無相對運動。退模后,在所澆混凝土段中預埋的錨錐上安裝連接螺桿、錨板及錨靴,調整步進裝置手柄方向頂升導軌,爬架附墻不動,待導軌頂升到位并鎖定在錨板及錨靴后,操作人員轉到下平臺拆除導軌提升后露出的、位于下平臺處的錨板及錨靴等。解除爬架上所有拉結及約束進入爬架升降狀態,調整步進行裝置手柄方向頂升爬架,導軌保持不動,爬架就相對于導軌向上運動。在液壓千斤頂一個行程行走完畢后通過步進裝置,一個爬頭鎖定爬升對象,一個爬頭回縮或回伸,進行下一行程爬升,直至完成爬升過程(圖 2)。

圖2 爬模爬升示意圖

4 液壓爬模施工

4.1 施工工藝流程(圖 3)

4.2 液壓爬模的安裝

液壓爬模的安裝在混凝土結構首節、第二節混凝土澆筑完成后分步進行,兩節高度需大于爬模安裝的最小高度。

爬架安裝主要分四部分進行,第一部分在起始段混凝土澆筑后安裝承重架及移動模板支架部分;第二部分系在第二節段混凝土澆筑后安裝軌道、步進裝置、爬頭、動力裝置等部分;第三部分是在第一次爬升后安裝外爬架修飾吊架平臺;第四部分是在第二次爬升后安裝電梯入口平臺。

圖3 施工工藝流程圖

爬模各散件在工廠制作完畢,運抵施工現場,在拼裝場地將各散件拼裝成單元部件,并對各部件的功能進行檢查和調試。

4.2.1 錨錐預埋

為滿足爬模系統工作需要,在混凝土中需預埋爬升系統附墻的錨錐。

錨錐主要由錐形螺帽、精扎螺紋鋼、螺帽(含錨板)及高強螺栓等組成,是整個自爬模系統的最終承力結構。錨錐通過堵頭螺栓固定在外模板上,在鋼筋綁扎完成后按設計要求將其固定在設計位置。脫模時拆下對拉螺桿及堵頭螺栓,將拉模板脫離混凝土面,安裝連接螺栓。錨錐埋設情況見圖 4。

4.2.2 起始段混凝土澆筑后的安裝

在起始段混凝土澆筑后爬模安裝的部件主要是保證第二節段混凝土澆筑所必須的部件,按照安裝順序依次為錨板、錨靴、承重架、移動模板支架、上爬架和內、外模板。

圖4 錨錐埋設示意圖

用塔吊作輔助機具,脫開起始段混凝土內、外模板并吊出。在混凝土脫模強度達到 20MPa后,通過高強連接螺栓將錨板安裝在預埋的錨錐上,再將預先拼裝好的爬架系統通過錨靴掛在錨板上。最后進行內、外模板的安裝并將其調整到位,澆筑第二節段混凝土(圖 5)。

圖5 第一步安裝:錨板、錨靴、承重架、移動模板支架、模板、組拼上爬架

4.2.3 爬模系統壓載試驗

在爬模系統安裝完成后,需對整個系統進行壓載試驗,以確保在施工過程中爬模系統的安全。

假如爬模系統現場施工設計最大荷載為 40 t,單面爬架設計最大荷載為 10t,按爬模爬升裝置單元設計垂直爬升最大荷載 1.3倍安全系數即13t進行壓載試驗。

壓載方法:采取爬模系統單面爬架逐個試壓的方法進行壓載。預先準備 13t沙袋,在爬模系統安裝完成后,按爬模單層爬架設計荷載進行堆載。在堆載過程中,隨時觀察爬架各個主要受力部位預貼應變片的應力變化情況。全部荷載 13t堆載完畢后,穩載 10min,再卸載,進行下一面爬架系統壓載試驗。在壓載試驗全過程中,派專人負責檢測、記錄應變片受力情況。

全部爬架系統壓載試驗完成后,根據試驗結果,在確保爬模系統滿足施工需要的情況下進行正常節段的施工。

4.2.4 第二節段混凝土澆筑后的爬模系統安裝

爬模系統首次安裝完畢,通過調整爬架上的移動板支架將模板調整到位后,按常規方法進行第二節段施工。在第二節段混凝土達到脫模強度后,拆除對拉螺栓及錨錐堵頭螺栓,通過移動模板支架上的齒輪及齒條脫開模板距混凝土表面一定空間距離。

在第二節段混凝土強度達到20MPa以上后,在其預埋錨錐上安裝錨板及錨靴。然后依次安裝爬升裝置、軌道及下支撐并進行調整。最后進行液壓控制系統的安裝及調試。第二步安裝情況見圖6。

圖6 第二步安裝:爬升裝置、軌道、下支撐及動力、液壓系統安裝

4.2.5 爬架第一次爬升后的安裝

第一次爬架爬升到位后,安裝外爬架的修飾吊架平臺,該吊架的作用在于提供錨錐拆除及混凝土表面修補的工作平臺。整個下吊架均為拼裝構件,采用螺栓和銷軸連接。操作人員通過搭設的支架進行拼裝。完善下吊架的具體情況見圖7。

4.2.6 爬架第二次爬升后的安裝

第二次爬架爬升到位后,安裝電梯入口吊架平臺(圖 8)。

4.2.7 液壓爬模系統安裝定位精度要求

(1)錨錐定位應采用適當的工藝措施,保證其平面定位誤差小于 10mm。

圖7 第三步安裝:爬架第一次爬升后安裝外爬架修飾吊架平臺

圖8 第四步安裝:爬架第二次爬升后安裝電梯入口平臺

(2)各構件預拼裝的容許偏差應滿足以下精度控制要求:

單元總長 ±3mm

接口截面錯位 ±2mm

節點處桿件軸線錯位 ±2mm

各層框架兩對角線差 ±1mm

框架總對角線差 ±2mm

(3)拼裝的容許偏差應滿足以下精度控制要求:

爬升裝置安裝垂直度 ±2mm

上爬架和下吊架安裝垂直度 ±5mm

兩爬升裝置、上爬架和下吊架間間距 ±5mm

支座中心線對定位軸線的偏移 ±3mm

4.3 標準節段液壓爬模施工

在進入正常節段施工后,標準節段進行重復循環作業,每個節段的主要工序包括:爬架爬升→接長鋼筋并進行綁扎→關模并校核→澆筑混凝土→混凝土脫模、養護。

4.3.1 軌道爬升

在確定混凝土強度達到20MPa后,先進行軌道的爬升,軌道爬升流程為:

(1)將錨板錨靴安裝在下一節段預定位置上,確保限位銷固定住錨靴。

(2)將步進裝置擺桿朝上,安裝好彈簧復位器。打開液壓系統雙向球閥。

(3)檢查并確保下支撐撐住混凝土表面。

(4)同時爬升軌道大約 0.5m(3～4步)。

(5)抽掉軌道上的楔形塊。

(6)爬升所有軌道至距錨靴下邊緣 10cm左右。

(7)關閉所有液壓缸雙向球閥。

(8)分別打開液壓缸雙向球閥,逐根爬升軌道。

(9)將每根軌道分別對準爬靴,爬升軌道至楔形塊插孔在爬靴頂上約 5cm。

(10)插入楔形塊。

(11)將步進裝置上爬箱的擺桿打向下邊(即爬升爬架時的位置)。

(12)伸長液壓缸,可能出現以下兩種情況:

①軌道隨液壓缸的伸長而下移。應待軌道下落到位(楔形塊卡在爬靴頂)且液壓缸伸長至合適位置后,將步進裝置下爬箱的擺桿打向下邊(即爬升爬架時的位置)。

②軌道隨液壓缸的伸長不能下移。應待液壓缸伸長至合適位置后將步進裝置下爬箱的擺桿打向下邊(即爬升爬架時的位置),然后縮回液壓缸至步進裝置下爬箱的卡塊卡進軌道開槽孔,再伸長液壓缸帶動軌道下落到位(楔形塊卡在爬靴頂)。

(13)縮回液壓缸。

(14)關閉液壓缸雙向球閥。

(15)拆除已空出來的錨板錨靴。

(16)將軌道撐腳撐在混凝土面上。

(17)重復(8)～(16)步,使所有軌道掛在爬靴上并撐在混凝土面上。

4.3.2 爬架爬升

軌道爬升到設計位置并固定后,爬升外爬架系統,其爬升程序為:

(1)放松下支撐,使之距混凝土面 12cm左右。

(2)檢查并確保所有步進裝置擺桿朝下。

(3)打開所有液壓缸雙向球閥。

(4)抽掉錨靴安全銷軸。

(5)爬升爬架。應注意:①應設監控人員并站在合適位置,注意報告一切不同步的現象(不均勻及不規則)。②爬升兩三步以后抽掉錨靴承重銷軸。③進一步爬升時檢查一致性,使爬升一致。④爬升爬架超過錨靴承重銷軸孔。⑤插入錨靴承重銷軸并鎖定。⑥爬架回落到錨靴承重銷軸上。

(6)插入錨靴安全銷軸并鎖定。

(7)將下支撐撐住混凝土面。

(8)縮回所有活塞連桿。

(9)關閉所有雙向球閥。

(10)切斷液壓動力站電源。

5 結 語

液壓爬模在現代高質量土建工程中的應用較為廣泛,例如大壩、房建及橋梁等。相比其它模板結構形式更能有效保證混凝土外觀質量,更能保證施工人員安全,作業效率高且能夠大大縮短施工周期等優點,因此,在土建工程中具有獨特的競爭優勢。