大桥墩身液压爬模施工技术

[摘要]简述了苏通大桥C1标主1~3号墩墩身液压爬模施工工艺,并对锚锥预埋、爬架拼装及爬升、轨道爬升等进行了重点阐述。
[关键词]模板工程;轨道;施工技术
　　苏通大桥主桥基础主1~3号墩墩身均采用钢筋混凝土分离式矩形薄壁墩,单幅桥墩平面尺寸均为8•5m×5•0m。但主1号墩因支座布置等构造需要,墩顶设置T形墩帽,其平面尺寸为8•5m×8•0m,高4•5m,如图1所示。根据墩身构造特点和对外观质量、安全质量的要求,经多种工艺比选,采用目前国内外工艺最先进、自动化程度最高、结构最可靠的液压爬模施工技术施工。
1　液压爬模设计
根据施工工艺要求、进度安排及施工期间的气象条件,确定液压爬模的设计条件为:①抗风能力　最大风压为1•68kN/m2,对应风速为49•4m/s;②施工节段高4•0m;③爬升倾斜角90°;④额定垂直爬升能力130kN;⑤模板、浇筑、钢筋绑扎工作平台承载能力3kN/m2;⑥爬升装置工作平台承载能力1•5kN/m2;⑦修饰及电梯入口平台承载能力1•0kN/m2;⑧系统工作平台总体额定承载力(按顶层计)3kN/m2;⑨液压系统工作压力20MPa;⑩供电制式　三相交流,380/220V;○11混凝土灌注强度36m3/h;○12模板质量检验标准面板表面平整度≤2mm,高度允许误差±3mm,长度允许偏差0~-3mm,面板允许偏差±3mm,相邻面板拼缝高低差≤1mm,相邻面板拼缝间隙≤1mm。
2　墩身液压爬模施工

图1　墩身结构及施工节段划分示意
2•1　墩身施工工艺流程
31墩身施工工艺流程:起始段钢筋绑扎、预埋件安装→模板施工、混凝土浇筑→拆除模板、安装悬挂件→组拼爬模→2号节段钢筋绑扎、预埋件安装→模板施工、混凝土浇筑→拆除模板、安装悬挂件→安装轨道→爬架爬升→标准节段施工。标准节段施工工艺流程:钢筋绑扎、预埋件安装→模板安装→混凝土浇筑→模板拆除、安装悬挂件→轨道爬升→爬架爬升。
2•2　液压爬模系统安装定位精度要求
(1)锚锥平面定位误差<10mm。
(2)构件预拼装的容许偏差　①单元总长±3mm;
②接口截面错位±2mm;③节点处杆件轴线错位±
2mm;④各层框架两对角线差±1mm;⑤框架总对角线差±2mm。
(3)拼装的容许偏差　①爬升装置安装垂直度±2mm;②上爬架和下吊架安装垂直度±5mm;③两爬升装置、上爬架和下吊架间距为±5mm;④支座中心线对定位轴线的偏移±3mm。
2•3　液压爬模的安装
液压爬模安装在墩身首节、第2节混凝土浇筑完成后分步进行,2节共高8•3m。爬架安装主要分4部分进行,第1部分在墩身起始段混凝土浇筑后安装承重架及移动模板支架;第2部分在第2节段混凝土浇筑后安装轨道、步进装置、爬头、动力装置等部分;第3部分在第1次爬升后安装外爬架修饰吊架平台;第4部分在第2次爬升后安装电梯入口平台。爬模各散件在工厂制作完毕后,运抵施工现场,在拼装场地将各散件拼装成单元部件,并对各部件的功能进行检查和调试。
(1)起始段混凝土浇筑后的安装
在起始段混凝土浇筑后爬模安装的部件主要是保证第2节段混凝土浇筑所必须的部件,按照安装顺序依次是锚板,锚靴,承重架,移动模板支架,上爬架和内、外模板。用塔吊作辅助机具,脱开起始段混凝土内、外模板,并吊出。在混凝土脱模强度达到20MPa后,通过高强连接螺栓将锚板安装在预埋的锚锥上,再将预先拼装好的爬架系统通过锚靴挂在锚板上。最后进行内、外模板的安装并调整到位,浇筑第2节段混凝土。
(2)爬模系统压载试验
在爬模系统安装完成后,需对整个系统进行压载试验,以确保在墩身施工过程中爬模系统的安全。墩身爬模系统现场施工设计最大荷载为400kN,单面爬架设计最大荷载为100kN,按爬模爬升装置单元设计垂直爬升最大荷载1•3倍安全系数即130kN进行压载试验。压载方法:采取爬模系统单面爬架逐个试压的方法进行压载。预先准备130kN砂袋,在爬模系统安装完成后,按爬模单层爬架设计荷载进行堆载。在堆载过程中随时观察爬架各个主要受力部位预贴应变片的应力变化情况。全部荷载130kN堆载完毕后,稳载10min,再卸载,进行下一面爬架系统压载试验。在压载试验全过程中,派专人负责检测、记录应变片受力情况。全部爬架系统压载试验完成后,在确保爬模系统满足施工需要的情况下,进行墩身正常节段施工。
(3)墩身第2节段混凝土浇筑后的爬模系统安装爬模系统首次安装完毕后,通过调整爬架上的移动板支架将模板调整到位后,按一般常规方法进行第2节段墩身施工。在第2节段混凝土达到脱模强度后,拆除对拉螺栓及锚锥堵头螺栓,通过移动模板支架上的齿轮及齿条脱开模板距混凝土表面一定空间距离。在第2节段混凝土强度达到20MPa以上后,在其预埋锚锥上安装锚板及锚靴。然后依次安装爬升装置、轨道及下支撑并进行调整。最后进行液压控制系统的安装及调试。
(4)爬架第1次爬升后的安装
第1次爬架爬升到位后,安装外爬架的修饰吊架平台,该吊架的作用在于提供锚锥拆除及墩身混凝土表面修补的工作平台。整个下吊架均为拼装构件,采用螺栓和销轴连接。操作人员通过搭设的支架进行拼装。
(5)第2次爬架爬升到位后,安装电梯入口吊架平台。
(6)内爬架及内模的安装
在墩身隔墙施工完毕后,即可安装内爬架。先在预拼场地将内爬架散件拼装成整体,然后整体吊装挂装在内锚板上,再将内模板吊入内爬架,悬挂在内爬架上。内爬架及模板安装到位后再进行钢筋绑扎。
2•4　墩身标准节段液压爬模施工
墩身进入正常节段施工后,每4m 1个节段循环作业,各节段主要工序:爬架爬升→接长墩身钢筋,并绑扎→模板安装并校核→混凝土浇筑、脱模、养护。
2•4•1　轨道爬升
在确定墩身混凝土强度达到20MPa后,先进行轨道的爬升,轨道爬升流程如下:①将锚板、锚靴安装在下一节段预定位置,确保限位销固定住锚靴;②将步进装置摆杆朝上,安装好弹簧复位器,打开液压系统双向球阀;③检查,确保下支撑撑住混凝土表面;④同时爬升轨道大约0•5m(3~4步);⑤抽掉轨道上的楔形块;⑥爬升所有轨道至距锚靴下边缘10cm左右;⑦关闭所
有液压缸双向球阀;⑧分别打开液压缸双向球阀,逐根爬升轨道;⑨将每根轨道分别对准爬靴,爬升轨道至楔形块插孔,在爬靴顶上约5cm;⑩插入楔形块;○11将步进装置上爬箱的摆杆打向下边;○12伸长液压缸;○13缩回液压缸;○14关闭液压缸双向球阀;○15拆除已空出来的锚板、锚靴;○16将轨道撑脚撑在混凝土面上;○17重复⑧~○16步,使所有轨道挂在锚靴上及撑在混凝土面上。在第○12步伸长液压缸时,可能出现如下两种情况:①轨道随液压缸伸长并下移。应待轨道下落到位(楔形块卡在锚靴顶)且液压缸伸长至合适位置后,将步进装置下
爬箱的摆杆打向下边(即爬升爬架时的位置);②轨道随液压缸伸长但不能下移。应待液压缸伸长至合适位置后将步进装置下爬箱的摆杆打向下边,然后缩回液压缸至步进装置下爬箱的卡块卡进轨道开槽孔,再伸长液压缸带动轨道下落到位(楔形块卡在锚靴顶)。
2•4•2　爬架爬升
轨道爬升到设计位置并固定后,爬升外爬架系统,其爬升程序如下:①放松下支撑,使之距混凝土面12cm左右;②检查并确保所有步进装置摆杆朝下;③打开所有液压缸双向球阀;④抽掉锚靴安全销轴;⑤同时爬升爬架;⑥插入锚靴安全销轴并锁定;⑦使下支撑撑住混凝土面;⑧缩回所有活塞连杆;⑨关闭所有双向球阀;⑩切断液压动力站电源。在第⑤步爬升爬架时应注意:①应设监控人员站在合适位置,注意报告一切不同步的现象(不均匀及不规则);②爬升两三步以后抽掉锚靴承重销轴;③进一步爬升时,检查一致性,使爬升一致;④爬升爬架超过锚靴承重销轴孔;⑤插入锚靴承重销轴并锁定;⑥爬架回落到锚靴承重销轴上。

图3　底板预埋示意
(1)地脚螺栓出地面处与混凝土墙面距离为60mm,各埋件杆相互间的距离为300mm。底板与顶板板厚不同,预埋螺栓也不同。如图3所示。
(2)地脚螺栓裸露端距结构面距离L=模板厚+5mm,埋件与地面成45°,现场埋件预埋时要求拉通线,保证埋件在一条直线上,同时,埋件角度必须按45°预埋,可以用45°的靠尺进行质量控制。
(3)地脚螺栓在预埋前应对螺纹采取保护措施,用塑料布包裹并绑扎,以免施工时混凝土粘附在丝扣上影响螺母连接。
(4)因地脚螺栓不能直接与结构主筋点焊,为保证混凝土浇筑时埋件不跑位或偏斜,要求在相应部位增加附加钢筋,地脚螺栓点焊在附加钢筋上,点焊时,注意不要损坏埋件的有效直径。
3•1•2　模板及单侧支架安装
(1)安装流程　钢筋绑扎并验收→弹外墙边线→合外墙模板→安装单侧支架→安装加强钢管(单侧支架斜撑部位的附加钢管)→安装压梁槽钢→安装埋件系统→调节支架垂直度→安装上操作平台→再紧固检查一次埋件系统→验收合格后混凝土浇筑。
(2)合外墙模板时,模板下口与预先弹好的墙边线对齐,然后安装模板背肋,并用钩头螺栓将模板背肋与模板锁紧并用钢管将外墙模板撑住。
(3)在每个墙体段,每安装5~6榀单侧支架后,穿插埋件系统的压梁槽钢。
(4)支架安装完后,安装埋件系统。
(5)用背肋扣件将模板部分与单侧支架部分连成一个整体。
(6)调节单侧支架后支座,直至模板面板上口向墙内倾约3mm,以补偿单侧支架受力后,模板向后的倾覆。
(7)最后再紧固并检查埋件受力系统,确保混凝土浇筑时,模板下口不漏浆。
3•2　单侧外挂架体系
(1)预埋件及爬锥设置　埋件采用25的钢筋挑扣(D20型),爬锥与钢筋连接后预埋在混凝土中。在使用爬架前,先在混凝土中预埋爬锥,预埋件位于墙体水平施工缝以下350mm,并保证预埋件离混凝土边缘大于300mm,预埋件水平间距1 000mm。挂架预埋件应在同一高度上。
(2)爬架周转流程　将主梁三角架用M36螺栓固定在已预埋在混凝土中的爬锥上→支墙体模板(水平背肋)并固定→用主背肋销子将爬架三角架与主背肋连接→用主背肋扣件将主背肋与模板连接在一起→斜撑分别与三角架及主背肋连接→将操作平台与主背肋连接→调节模板垂直度→浇筑混凝土。
4　结语
单侧支架体系和单侧外挂架体系的应用在交通部和平里东街10号院改造工程地下车库工程中取得了较大的成功。该施工技术改进了传统的施工方法。较为理想的解决了外墙混凝土单侧支模和模板接高的问题,不仅减少了工序的操作时间和施工难度,较大的提高了工作效率,而且使施工质量得到了更好的保障,节省了大量的周转材料。模板拆除后经监理、质检站等部门验收均无胀模、跑模现象,垂直度误差为±2mm。