橋梁液壓自爬模（維薩板）施工技術(shù)研究

邢曉明 申鐵軍

收稿日期：2023-10-31

作者簡介：邢曉明（1984—），男，本科，工程師，從事橋梁隧道建設(shè)工作。

通信作者：申鐵軍（1980—），男，本科，正高級工程師，研究方向：橋梁工程。

摘要 文章介紹了液壓自爬模（維薩板）的主要技術(shù)參數(shù)，分析了其技術(shù)特點與技術(shù)優(yōu)勢，研究表明，梁高墩液壓自爬模（維薩板）施工技術(shù)應(yīng)用于地形地貌復(fù)雜地區(qū)的高墩柱建設(shè)中，具有施工成本低、功效高、安全系數(shù)大幅提高等特點，對于施工難度系數(shù)極大的高墩澆筑，可以減少模板周轉(zhuǎn)次數(shù)，加快施工進(jìn)度，節(jié)約工期，從而達(dá)到減少人工成本的目的。

關(guān)鍵詞 橋梁；液壓自爬模；維薩板

中圖分類號 U455文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A文章編號 2096-8949（2024）01-0146-03

0 引言

某特大橋主墩施工采用新型橋梁高墩液壓自爬模（維薩板）體系，集模板、支撐架體、操作平臺為一體，利用架體自身液壓爬升系統(tǒng)為依托，實現(xiàn)爬模架隨結(jié)構(gòu)物的升高而逐層提升，2021年5月—2021年9月，某特大橋主墩進(jìn)行施工，其設(shè)計墩高70 m，為墩梁固結(jié)結(jié)構(gòu)，計劃分為16個節(jié)段施工，全項目施工成本節(jié)約150余萬元。為降低安全風(fēng)險、實現(xiàn)工程零事故提供了有效的技術(shù)保障，為今后類似施工提供了寶貴的經(jīng)驗參考和理論支持。

1 薄壁空心墩主要的施工方法及優(yōu)缺點

薄壁空心墩主要的施工方法分滑模、翻模、液壓爬模三種，維薩板是近幾年應(yīng)用的一種新型模板。上述三種施工方法的優(yōu)缺點如下：

1.1 滑模法

1.1.1 優(yōu)點

工序簡單且墩柱施工速度快。

1.1.2 缺點

①混凝土外觀質(zhì)量差；②混凝土凝結(jié)時間要求嚴(yán)格；③需要專業(yè)的試驗、施工人員進(jìn)行工序控制；④質(zhì)量難以控制，容易返工；⑤管理難度較大，尤其是試驗、現(xiàn)場施工、拌和站三者間的配合。

1.2 翻模法

1.2.1 優(yōu)點

①外觀得以保證；②較充分地使用塔吊，機(jī)械利用率高。

1.2.2 缺點

①施工速度偏慢；②施工安全系數(shù)較低；③冷接縫不易處理。

1.3 液壓爬模法

1.3.1 優(yōu)點

①墩身施工速度快；②墩身垂直度、混凝土外觀易把握。

1.3.2 缺點

①爬模系統(tǒng)復(fù)雜；②平臺結(jié)構(gòu)較復(fù)雜；③施工安全系數(shù)較低。

2 液壓自爬模（維薩板）主要技術(shù)參數(shù)

鑒于上述三種方法各自優(yōu)缺點，在液壓爬模的基礎(chǔ)上采用維薩板可取長補(bǔ)短，達(dá)到彌補(bǔ)常規(guī)液壓爬模法缺點的目的。

2.1 維薩板

維薩板是指歐洲芬蘭具有特殊功能的建筑模板，一般為指定采購產(chǎn)品，并不是常規(guī)品。按照厚度，維薩板分為15 mm、18 mm、21 mm等幾類。按照寬度和長度，維薩板有2 440×1 220 mm、2 500×1 250 mm、3 000×

1 500 mm等幾類[1]。

（1）液壓自爬模（維薩板）面板采用進(jìn)口板，內(nèi)外模均采用鋼木結(jié)合模板。

（2）豎肋采用H20木工梁，橫肋采用雙14號槽鋼4道。

（3）同時采用D20拉桿，拉桿橫向間距最大可達(dá)1.2 m。

（4）進(jìn)口板采用北歐寒帶樺木作底板，正反兩面采用酚醛樹脂整體覆膜。

（5）采用高溫?zé)釅旱姆椒ǎ瑢⑸钭厣孽ツじ苍谀０宓膬擅妗?/p>

（6）酚醛樹脂堅固光滑的表面能使脫模非常容易，且達(dá)到清水混凝土要求。

2.2 液壓自爬模板體系

2.2.1 電控液壓升降系統(tǒng)

①額定壓力：25 MPa；②油缸行程：300 mm；③雙缸同步誤差：≤20 mm。

2.2.2 爬升機(jī)構(gòu)組成

①上平臺支架；②后移支架；③附墻裝置；④承重三腳架；⑤導(dǎo)軌預(yù)埋件；⑥液壓動力裝置。

2.2.3 支架組成

①主背楞斜撐；②稱重三腳架橫梁；③后移橫梁；④操作平臺；⑤防護(hù)欄桿。

2.2.4 爬升機(jī)構(gòu)功能

①自動導(dǎo)向的功能；②液壓升降的功能；③自動復(fù)位的功能；④實現(xiàn)導(dǎo)軌與架體互爬的功能。

3 技術(shù)特點與技術(shù)優(yōu)勢分析

3.1 技術(shù)特點分析

（1）能夠縮短節(jié)段之間的混凝土齡期差，有效防止主墩墩身在分段施工過程中出現(xiàn)收縮裂縫。

（2）橋梁高墩液壓自爬模（維薩板）技術(shù)，實現(xiàn)

70 m矩形等截面雙肢空心墩實測垂直度最大偏差僅

20 mm，低于規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)30 mm允許偏差[2]。

（3）采用全液壓操作系統(tǒng)，自動化程度高，操作簡便，模板爬升周期短（一般在1 h左右），施工效率高，模板調(diào)整、定位方便，每次只需0.5 h即可完成。

3.2 技術(shù)優(yōu)勢分析

（1）新型橋梁高墩液壓自爬模（維薩板）通過液壓油缸對導(dǎo)軌和爬架交替頂升，來實現(xiàn)自爬模的提升[3]，以減少模板周轉(zhuǎn)次數(shù)。加快了施工進(jìn)度，節(jié)約了工期，達(dá)到減少人工成本、提高經(jīng)濟(jì)效益的目的。

（2）新型橋梁高墩液壓自爬模面板采用維薩板，能夠極大地減輕模板和架體重量，降低安全風(fēng)險。提高了安全系數(shù)，實現(xiàn)工程零事故。

（3）墩身實體及外觀質(zhì)量好，與周邊環(huán)境相融合，符合環(huán)保理念。

4 橋梁高墩液壓自爬模（維薩板）體系的特點

4.1 自重輕，降低了安全風(fēng)險

①模板采用21 mm北歐寒帶樺木作為槽鋼背楞、底板、木工字梁等組成；②豎肋采用H20木工梁，橫肋采用雙14#槽鋼等組成；③剛度大、自重輕、接長或接高方便；④模板相對支撐架可上下左右調(diào)節(jié)，使用靈活，施工誤差可逐節(jié)消除。

4.2 自帶爬升動力，一次施工到頂

①爬模架即可沿導(dǎo)軌爬升直至坐落于下一節(jié)墩柱預(yù)留爬錐上；②實現(xiàn)爬模架隨結(jié)構(gòu)物的升高而逐層提升。

5 混凝土施工控制

（1）施工時，混凝土澆筑遵循以下施工原則：

①分層交圈；②均勻澆筑；③均衡提升；④減少停頓。

（2）施工后，混凝土初凝時間控制遵循以下四點：

①施工過程中能聽到混凝土“沙沙”的聲音；②出模的混凝土無拉裂、流淌現(xiàn)象；③手按有稍硬的感覺且留有1mm左右指印；④可用鋼抹子抹平。

6 工程實例分析

某特大橋工期自2021年5月1日—2021年9月28日期間施工，施工計劃總工期為150 d，總耗時5個月。特大橋主橋墩身采用8套液壓自爬模（維薩板）架體系，單次分節(jié)高度為4.5 m，將墩身分為16個節(jié)段進(jìn)行混凝土澆筑施工。集模板、支撐架體、操作平臺為一體，利用架體自身液壓爬升系統(tǒng)為依托，實現(xiàn)爬模架隨結(jié)構(gòu)物的升高而逐層提升，實現(xiàn)70 m雙肢等截面矩形空心墩實測垂直度最大偏差20 mm，低于規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)30 mm允許偏差。橋梁高墩液壓自爬模（維薩板）架體總高度18.5 m。具體如下：

6.1 技術(shù)應(yīng)用

（1）某特大橋主橋采用90 m+170 m+90 m變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)，主橋橋墩墩高70 m，為墩梁固結(jié)。墩身采用矩形等截面雙肢空心墩，結(jié)合墩身結(jié)構(gòu)及液壓自爬模施工的特點，將墩身分為16個節(jié)段進(jìn)行混凝土澆筑施工，節(jié)段澆筑垂直高度控制在4.5 m以內(nèi)，采用8套液壓自爬模。工期自2021年5月1日—2021年9月27日期間施工，施工計劃總工期不超過130 d。見表1～2。

（2）根據(jù)工程施工工期的要求，結(jié)合施工現(xiàn)場的實際工程需要，項目部采用以下施工機(jī)械和設(shè)備（見表3），配備機(jī)械設(shè)備時應(yīng)有一定的備用，確保施工連續(xù)進(jìn)行，主墩高為70 m，結(jié)合墩身結(jié)構(gòu)及爬模施工的特點后，將墩身分為16個節(jié)段進(jìn)行混凝土澆筑施工，節(jié)段澆筑垂直高度控制4.5 m以內(nèi)。

6.2 效益分析

6.2.1 節(jié)能減排效益

某特大橋主墩采用液壓自爬模（維薩板）施工技術(shù)施工，有效節(jié)約了施工工期，相較傳統(tǒng)施工方法降低了吊裝機(jī)械設(shè)備使用頻率，極大地減少了施工油量消耗。橋梁高墩液壓自爬模（維薩板）爬架施工平臺上設(shè)置了廢料桶，施工過程中產(chǎn)生的廢棄物及時收集清理并運至垃圾場處理，有效地避免了對脆弱的生態(tài)環(huán)境的污染。

6.2.2 經(jīng)濟(jì)節(jié)約效益

某特大橋第1#、2#主墩施工任務(wù)，采用橋梁高墩液壓自爬模（維薩板）施工工法。與常規(guī)的滑模、翻模施工方法相比，有效減少了模板周轉(zhuǎn)次數(shù)，縮短了模板調(diào)整時間。加快施工進(jìn)度，提高了施工質(zhì)量，節(jié)約工期，達(dá)到減少人工成本的效果，經(jīng)濟(jì)效益顯著。經(jīng)技術(shù)研究直接節(jié)約人工費用31.2萬元，工效提升50%以上。見表4。

從分析表看出：橋梁高墩液壓自爬模（維薩板）施工技術(shù)，比傳統(tǒng)的滑模、翻模施工方法節(jié)省人工費用30余萬元，施工工效提升50%以上。設(shè)計有5座預(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)橋，每座橋梁主墩的模板安、拆，節(jié)省人工費用30余萬元。

6.2.3 社會環(huán)保效益

相比傳統(tǒng)的滑模、翻模施工工藝，使用橋梁高墩液壓自爬模（維薩板）施工技術(shù)提高了施工工效，節(jié)省了30余萬元的人工費用，減少了塔吊等吊裝設(shè)備吊裝模板的使用頻率，節(jié)約了施工油量消耗，履行“低碳環(huán)保、節(jié)約資源”的建設(shè)理念，同時也保證了施工安全和質(zhì)量，給建設(shè)單位和監(jiān)理單位留下了良好形象。見圖1。

7 結(jié)語

綜上所述，得出以下結(jié)論：

（1）與傳統(tǒng)滑模與翻模施工相比，液壓自爬模（維薩板）具有操作方便、爬升速度快、施工周期短、全封閉施工，安全性能高、墩身實體及外觀質(zhì)量好的優(yōu)點。為后期上部結(jié)構(gòu)懸臂現(xiàn)澆段節(jié)約時間，保證了目標(biāo)工期的順利實現(xiàn)，綜合工效提高50%以上。

（2）此項技術(shù)節(jié)省了人工，縮短了工期，極大地節(jié)約了項目地區(qū)的有限資源，保護(hù)了生態(tài)環(huán)境，并在工程實踐應(yīng)用中取得了良好效果，得到了監(jiān)理單位、設(shè)計單位、業(yè)主單位的一致認(rèn)可，進(jìn)一步提升了企業(yè)形象。

參考文獻(xiàn)

[1]申鐵軍. PLC同步頂升系統(tǒng)在某高速公路跨線橋上的應(yīng)用[J]. 福建交通科技， 2022（1）： 73-78.

[2]申鐵軍. 立交橋小半徑曲線鋼箱梁吊裝交通安全導(dǎo)行[J]. 黑龍江交通科技， 2022（3）： 57-59.

[3]申鐵軍. 改進(jìn)型液壓爬模在橋梁雙薄壁變截面空心高墩的施工應(yīng)用[J]. 福建交通科技， 2022（2）： 92-97.