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

■申鐵軍

（山西路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司， 太原 030006）

液壓自爬模施工技術(shù)已在高墩柱施工中廣泛應(yīng)用，但目前大部分的液壓爬模均為軌道和架體分離式爬模，即爬模自爬升過(guò)程中架體和軌道分離開來(lái)，互為支撐相互爬升，而改進(jìn)型爬模可架軌一體，退模后立即在退模留下爬錐上安裝受力螺栓、掛座體及埋件支座，調(diào)整上、下?lián)Q向盒棘爪方向來(lái)頂升導(dǎo)軌， 待導(dǎo)軌頂升到位就位于該埋件支座上后，操作人員立即轉(zhuǎn)到下平臺(tái)拆除導(dǎo)軌提升后露出的位于下平臺(tái)處的埋件支座、爬錐等。 在解除爬架上所有束縛之后就可以開始頂升爬架，爬模速度與效率有所提高。 此項(xiàng)技術(shù)為山西省橋梁行業(yè)首次應(yīng)用。

1 橋墩結(jié)構(gòu)分析

二連浩特至廣州高速公路山西段的神仙河特大橋，最高墩高90 m，為14 m×19 m 雙薄壁高墩，雙薄壁墩高40 m 下為變截面段半錐形設(shè)計(jì)， 雙薄壁間距5 m。 雙壁內(nèi)側(cè)為直線， 外側(cè)縱橋向底寬4.5 m， 變?yōu)轫攲?.5 m， 坡率20∶1； 橫橋向底寬11 m、變?yōu)轫攲? m，坡率20∶1；40 m 以上設(shè)計(jì)為等截面段高度50 m， 寬2.5 m， 長(zhǎng)7 m， 距承臺(tái)30.28 m 設(shè)置第1 道系梁，距承臺(tái)60.28 m 設(shè)置第2 道系梁，系梁高度2 m。 現(xiàn)場(chǎng)地形條件復(fù)雜，在對(duì)滑模、爬模、翻模施工方法進(jìn)行技術(shù)、經(jīng)濟(jì)綜合分析后， 同時(shí)結(jié)合薄壁墩的施工特點(diǎn)和施工工期要求，經(jīng)比選確定采用液壓爬模施工，1 次性澆筑高度為4.5 m。墩柱在施工過(guò)程中按規(guī)定尺寸及位置預(yù)埋鋼板。預(yù)埋鋼板尺寸長(zhǎng)寬高為400 mm×300 mm×3 mm和600 mm×300 mm×3 mm 兩種， 其中400 mm×300 mm×3 mm 的預(yù)埋鋼板作為電梯附墻連接（間距按9 m 豎向排列預(yù)埋），600 mm×300 mm×3 mm 的預(yù)埋鋼板作為塔吊附墻連接（第1 塊鋼板在墩身離承臺(tái)頂24 m 位置預(yù)埋， 第2 塊鋼板在第1 塊鋼板18 m 墩身預(yù)埋，以后依次按18 m 間距預(yù)埋）。 泵送混凝土鋼板尺寸及預(yù)埋位置同電梯的預(yù)埋鋼板一致。 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，塔吊安裝在墩柱左側(cè)，電梯安裝在墩柱右側(cè)（附墻長(zhǎng)度為3.2 m）。 考慮0# 塊、掛籃施工、 橋面附屬等工程， 該墩塔吊高度為115 m，電梯103 m，見(jiàn)圖1、圖2。

圖1 平面布置圖

圖2 立面布置圖

2 模板設(shè)計(jì)

該橋液壓自爬模主要由埋件系統(tǒng)、 模板系統(tǒng)、支架系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)四部分組成（圖3）。外模采用進(jìn)口芬蘭產(chǎn)維薩板，模板配置高度4.65 m，標(biāo)準(zhǔn)澆筑高度4.5 m，澆筑時(shí)下包l0 cm，上挑5 cm，第1 節(jié)變截面澆筑為4.6 m， 第2 節(jié)變截面及以后澆筑為4.5 m，最后1 節(jié)變截面澆筑高度為3.9 m，第1 節(jié)標(biāo)準(zhǔn)面澆筑高度為3.9 m，最后1 節(jié)為1.1 m。 面板采用18 mm 厚進(jìn)口芬蘭產(chǎn)維薩板， 豎肋采用H20 木工字梁（間距30 cm）。 橫肋采用4 道雙14 號(hào)槽鋼（間距1.2 m）。 對(duì)拉桿采用D20（橫向間距1.2 m，縱向間距1.2 m）。 模板背面設(shè)有調(diào)節(jié)螺桿，底部設(shè)有滑道，便于模板水平向移動(dòng)，脫模后利用滑道可將整塊外模水平移動(dòng)5O cm。

圖3 架體結(jié)構(gòu)示意圖

3 預(yù)埋總成及導(dǎo)軌

液壓自爬模體系的埋件總成包括： 埋件板、高強(qiáng)螺桿、爬錐、受力螺栓和埋件支座等（圖4）。 埋件板（D20）與高強(qiáng)螺桿（D20/300）連接，能使埋件具有很好的抗拉效果， 同時(shí)起到省料和節(jié)省空間的作用， 其體積小免去了支模時(shí)埋件碰鋼筋的問(wèn)題[1]。（1）爬錐（M30/D20）和安裝螺栓（M30×50）用于埋件板和高強(qiáng)螺桿的定位，混凝土澆注前，爬錐通過(guò)安裝螺栓固定在面板上。 （2）受力螺栓（M30×73）是錨定總成部件中的主要受力部件，要求經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)處理（達(dá)到Rc25-30），并且經(jīng)過(guò)探傷，確定無(wú)熱處理裂紋和其他原始裂紋后方可允許使用[2]。 （3）埋件支座連接導(dǎo)軌和主梁，它受到施工活荷載、重力荷載、風(fēng)荷載等荷載的聯(lián)合作用， 具有較強(qiáng)的抗垂直力、水平力和彎矩作用[3]。 （4）導(dǎo)軌是整個(gè)爬模系統(tǒng)的爬升軌道，由2 根槽鋼及1 組梯檔（梯檔數(shù)量依澆注高度而定）組焊而成，梯檔間距為30 cm，供上下軛的棘爪將載荷傳到導(dǎo)軌，進(jìn)而傳遞到埋件系統(tǒng)，導(dǎo)軌長(zhǎng)度為9.0 m。

圖4 預(yù)埋總成

4 液壓爬升系統(tǒng)及工作

4.1 液壓爬升系統(tǒng)

系統(tǒng)包括：千斤頂、液壓泵、上軛、下軛四部分。每榀爬架配置1 個(gè)液壓千斤頂，千斤頂最大行程為50 cm，最大頂升力為20 t。 上、下軛是爬架和導(dǎo)軌之間進(jìn)行力傳遞的重要部件， 改變軛的棘爪方向，可實(shí)現(xiàn)提升爬架或?qū)к壍墓δ苻D(zhuǎn)換[4]。

4.2 液壓爬模工藝

液壓爬模工藝流程如下：混凝土澆筑完后→拆模后移→安裝附裝置→提升導(dǎo)軌→爬升架體→綁扎鋼筋→模板清理刷脫模劑→埋件固定模板上→合模→澆筑混凝土。

（1）預(yù)埋件安裝：將爬錐用受力螺栓固定在模板上，爬錐孔內(nèi)抹黃油后擰緊高強(qiáng)螺桿，保證混凝土不能流進(jìn)爬錐螺紋內(nèi)。 埋件板擰在高強(qiáng)螺桿的另一端，錐面向模板，和爬錐成反方向。 埋件如和鋼筋有沖突時(shí)，將鋼筋適當(dāng)移位處理后進(jìn)行合模[5]。 （2）提升導(dǎo)軌，將上下?lián)Q向盒內(nèi)的換向裝置調(diào)整為同時(shí)向上，上端頂住導(dǎo)軌。 （3）爬升架體時(shí)上下?lián)Q向盒同時(shí)調(diào)整為向下，下端頂住導(dǎo)軌。 爬升或提升導(dǎo)軌時(shí)液壓控制臺(tái)設(shè)專人操作，每榀架子設(shè)專人看管是否同步，發(fā)現(xiàn)不同步，調(diào)整液壓閥門控制。（4）導(dǎo)軌提升就位后拆除下層的附墻裝置及爬錐，周轉(zhuǎn)使用（附墻裝置及爬錐共3 套，2 套壓在導(dǎo)軌下，1 套周轉(zhuǎn)）。

5 模板爬架及埋件工作

組裝錨定總成， 用安裝螺栓將其固定于模板上→澆筑完成后， 卸下安裝螺栓M36×50 移開模板→就位掛座體→安裝爬架→爬架就位，插入安全銷→爬架提升兩層后，在下平臺(tái)上卸下錨定總成以備周轉(zhuǎn)使用（圖5）。

圖5 爬架示意圖

6 墩身模板配置、切割要求、施工段落劃分

6.1 模板配置

模板高4.65 m， 橫橋向下口寬11 m， 上口長(zhǎng)10.54 m，縱橋向下口寬4.5 m。 上口寬4.27 m。 4 個(gè)角設(shè)置半徑0.5 m 圓弧。

6.2 模板切割要求

第2-n 段模板，安裝前先將加工模板調(diào)整模板的幾何尺寸，加工調(diào)整完后，進(jìn)行模板就位，采用第1 段的方法測(cè)量調(diào)整模板上口到位。 對(duì)模板加固驗(yàn)收合格。 各段模板幾何尺寸如下：（1）第1 段澆注完成拆模后，支第2 段模板前，縱向模板左右側(cè)各切割23 cm。 橫向前后模板切割46 cm。 （2）第8 段（除第1 段） 前每上升1 段縱向模板左右側(cè)切割回縮22.5 cm。橫向前后模板切割回縮45 cm。（3）第9段在第8 段的模板基礎(chǔ)上縱向模板左右側(cè)切割回縮19.5 cm，橫向前后模板切割回縮39 cm。 上口為寬2.5 m，長(zhǎng)為7 m。 （4）第10 段及以后段為等截面段。 上下口寬同為2.5 m，上下口長(zhǎng)同為7 m。

6.3 施工段落劃分

墩身施工分段（圖6）：第1 段4.6 m，第2 至8 段4.5 m，第9、10 段3.9 m，第11 至20 段4.5 m，第21 段1.1 m。

圖6 90 m 墩節(jié)段圖

7 雙薄壁變截面空心高墩墩鋼筋加工

墩身豎向主筋鋼筋下料、加工：鋼筋采用套絲套筒連接，第1 段下料長(zhǎng)度豎向①號(hào)筋7.5 m（插入承臺(tái)2.5 m），②號(hào)筋8.5 m（插入承臺(tái)2.5 m）支模后①號(hào)筋外露模板0.4 m， ②號(hào)筋外露模板1.4 m；第2～8 段、 第11～20 段①、 ②號(hào)豎向筋下料長(zhǎng)度4.5 m；第9、10 段①、②號(hào)豎向筋下料長(zhǎng)度3.9 m。第20 號(hào)段②號(hào)筋下料長(zhǎng)度為4.2 m； 第21 號(hào)段下料長(zhǎng)度①號(hào)筋0.7 m。 為了節(jié)約材料鋼筋主筋進(jìn)料選9 m 定尺鋼筋，配筋圖見(jiàn)圖7。

圖7 橋墩配筋圖

8 勁性骨架加工

（1）第1 段加工勁性骨架高度為4.60 m，底口橫橋向長(zhǎng)度為10.74 m，底口順橋向?qū)挾葹?.24 m，上口橫橋向長(zhǎng)度為10.28 m，上口順橋向?yàn)?.01 m。（2）第2 段加工進(jìn)行估價(jià)高度為4.50 m，底口橫橋向長(zhǎng)度為第1 段的上口長(zhǎng)度10.28 m， 底口順橋向?qū)挾葹榈? 段的上口寬度4.01 m，依次類推，見(jiàn)圖8。從第2 段到第8 段，勁性骨架長(zhǎng)度每段減少45 cm，寬度每段減少22.5 cm。 （3）第9 段底口橫橋向長(zhǎng)度為第8 段的上口長(zhǎng)度7.13 m，底口順橋向?qū)挾葹榈? 段的上口寬度2.435 m，上口變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)尺寸長(zhǎng)6.74 m，寬2.24 m。 第21 段高為0.9 m。

圖8 勁性骨架節(jié)段圖

9 混凝土施工順序分析

混凝土施工順序見(jiàn)圖9。（1）第1 段：測(cè)量放線→承臺(tái)砼鑿毛→勁形骨架安裝→自檢合格→鋼筋綁扎→預(yù)埋電梯、塔吊、泵管鋼板、爬架件預(yù)埋→保護(hù)層墊塊綁扎→自檢合格→側(cè)模安裝→模板上下口對(duì)中測(cè)量→自檢合格→監(jiān)理工程師驗(yàn)收合格→澆注混凝土→收面→養(yǎng)生→拆模。 （2）第2～10 段：墩身砼頂面鑿毛→爬架提升→模板尺寸調(diào)整→勁形骨架安裝→自檢合格→鋼筋綁扎→預(yù)埋電梯、 塔吊、泵管鋼板、爬架件預(yù)埋—保護(hù)層墊塊綁扎→自檢合格→側(cè)模就位→模板上口對(duì)中測(cè)量→模板穿心絲加固→監(jiān)理工程師驗(yàn)收合格→澆注混凝土→收面→養(yǎng)生→墩身砼頂面鑿毛→拆模→爬架及側(cè)模提升。 （3）第11～21 段：墩身砼頂面鑿毛→爬架提升→勁形骨架安裝→自檢合格→鋼筋綁扎→預(yù)埋電梯、塔吊、泵管鋼板、爬架件預(yù)埋→保護(hù)層墊塊綁扎→自檢合格→側(cè)模就位→模板上口對(duì)中測(cè)量→模板穿心絲加固→監(jiān)理工程師驗(yàn)收合格→澆注混凝土→收面→養(yǎng)生→墩身砼頂面鑿毛→拆模→爬架及側(cè)模提升。 （4）先澆筑1 號(hào)塊混凝土，強(qiáng)度達(dá)到2.5 MPa，拆除1 號(hào)塊模板進(jìn)行支模1’號(hào)塊，并澆筑1’ 號(hào)塊混凝土，1 號(hào)塊混凝土繼續(xù)同期養(yǎng)生7 d；當(dāng)1’號(hào)塊混凝土強(qiáng)度達(dá)到2.5 MPa，拆除1’號(hào)塊模板進(jìn)行支模2 號(hào)塊，并澆筑2 號(hào)塊混凝土，1’號(hào)塊混凝土繼續(xù)同期養(yǎng)生7 d；同理依次循環(huán)下去，直至墩頂。 澆筑砼順序：1→1’→2→2’→循環(huán)→12→12’→13→13’， 混凝土澆筑時(shí)第1 次澆筑高度為4.6 m，第2 節(jié)以后澆筑為4.5/3.9 m，最后1 節(jié)澆筑高度為1.1 m。

圖9 澆筑混凝土順序圖

10 結(jié)語(yǔ)

中國(guó)目前最高的高速公路橋墩是位于貴州省畢節(jié)至威寧高速公路的赫章特大橋。 赫章特大橋195 m 的主橋墩是中國(guó)也是整個(gè)亞洲公路橋梁中最高的，其次依次是咸陽(yáng)市至旬邑縣高速公路三水河特大橋，最高墩高183 m；四川雅安至西昌高速公路的臘八斤溝特大橋，最高墩高182.5 m；湖北宜昌至恩施公路龍?zhí)逗犹卮髽颍罡邩蚨崭?78 m；寶雞至漢中高速公路陜甘界段高速公路五里坡特大橋，最高墩高153 m； 黃陵至延安高速公路洛河特大橋最高墩高143.5 m 等。可以預(yù)見(jiàn)，隨著液壓爬模在橋梁雙薄壁變截面空心高墩的成熟應(yīng)用，我國(guó)橋梁還會(huì)創(chuàng)建新的高度記錄。