果子沟大桥主桥墩身液压爬模施工技术

果子沟大桥主桥墩身液压爬模施工技术
苏开伟

摘  要 ：简述果子沟大桥主桥墩身液压爬模施工工艺，并对爬架爬升、导轨爬升等工艺进行重点阐述。
关键词 ： 液压爬模　　导轨　　施工技术　　

１、工程概况
果子沟大桥钢桁梁斜拉桥为新疆赛果高速公路标志性工程，跨越天山美丽风景区果子沟，属国内公路交通工程首座钢结构斜拉式桥梁，全长700米，纵向阻尼的减半漂浮体系，主塔为阶梯形钢筋混凝土结构，墩身最大平面尺寸为9*6.5米，主塔高215.5米。
根据工程构造特点以及施工安全质量要求，墩身施工方案采用目前自动化程度高结构稳定性可靠的液压爬模施工技术。
2、液压爬模设计条件及其体系
根据施工环境、工艺要求、工程质量及施工安全等综合考虑，确定液压爬模的设计条件为：①工作和爬升时的抗风能力:20m/s；②提升荷载：130KN；③浇筑层高：3.0-4.5m；④升速度：５m/min；⑤倾斜度：15；⑥动力装置：液压驱动；⑦爬升装置主操作平台承载能力2.0KN/M2；主操作平台上方的施工作业平台承载能力3.5KN/M2；主操作平台下方修饰及电梯入口辅助平台承载能力1.0KN/M2。
液压自动爬模体系主要由模板体系和液压爬升体系组成。模板体系主要由胶合板、木工字梁和背部钢围檩三部分组成。面板与木工字梁通过铁钉或木螺丝固定，钢围檩与木工字梁之间通过夹具连接，三者有机固结成一整体。其结构见示意图１

　　　　　　　　示意图１
外侧爬架包括悬挂件及预埋件、爬升导轨、液压顶升设备、2个上部施工作业平台、1个主操作平台、2个下部辅助作业平台及电梯入口平台。单层平台净高2.1m，主操作平台宽3.1m，爬架总高度16.0m。主操作平台由三角支撑架及连接型钢组成，承受整个爬架重量及施工荷载，并通过预埋件将荷载传递到混凝土上。主操作平台下面悬挂爬升操作平台（-1号平台）、修饰平台（-2号平台）、电梯入口平台（-3号平台），上面支撑模板施工作业平台（+1号平台）、钢筋绑扎平台（+2号平台）。所有平台构件均由型钢连接而成。
采用液压顶升设备进行爬架整体提升，根据爬架重量及施工荷载，在顺桥向两侧各布置3套顶升力为130kN液压顶升设备，在横桥向两侧各布置2套顶升力为130kN液压顶升设备， 10套顶升设备共用一个控制柜，通过操作电子控制板来实现爬架的正常爬升，也可通过远距离电子控制系统达到远程控制的目的。
3、液压爬模工作原理及施工流程
液压爬模总体工作原理是导轨依靠附在爬架上的液压油缸进行提升，导轨提升到位后与上部爬架悬挂件连接，爬架与模板体系则通过顶升液压油缸沿着导轨进行爬升。液压爬模施工流程见示意图2。
3.1墩身施工工艺流程
起始段钢筋绑扎、预埋件安装→监理工程师验收合格→模板安装、砼浇筑→监理工程师旁站→砼养护→拆除模板、安装悬挂件→组拼爬模。标准节段施工工艺流程：钢筋绑扎、预埋件安装→监理工程师验收合格→模板安装、砼浇筑→监理工程师旁站→砼养护→拆除模板、安装悬挂件→轨道爬升→爬架爬升。
3.2塔柱起步段施工
塔柱第一节段至第二节段为起步段，浇筑高度均为4.5m。塔座砼采用承台模板施工。塔柱第一至第二段利用液压爬模模板进行浇筑，环绕塔柱安装液压爬模的爬架，形成封闭的操作平台。
承台施工完成后，测量组在承台顶面放出塔座边线，将边线以内的承台表面浮浆凿除，直至露出粗骨料，施工塔座。塔桩劲型骨架在塔座施工时预埋。钢筋绑扎好之后要将所有应该埋设的预埋件埋设好。塔座砼浇筑完成后，利用液压爬模面板施工塔柱第一到二节段。具体流程见起始段浇筑流程示意图２

液压爬模施工流程见示意图２
3.3液压爬模安装
液压爬模安装在墩身首节（砼强度达到20ＭＰa）、第2节浇筑完成后分步进行。安装主要分３部分进行，第1部分在墩身起始段第1节砼强度达到要求后安装承重架及爬模模板支架，安装顺序依次是锚板，锚靴，承重架，爬模模板支架，上爬架和内、外模板。用塔吊作辅助机具，移动模板松开第1节砼后通过高强连接螺栓将锚板安装在预埋的锚锥上，再将预先拼好的爬架系统通过锚靴挂在锚板上，最后采用塔吊吊装模板，手拉葫芦调位，手拉葫芦悬挂于劲性骨架上，模板临时固定在劲性骨架上，塔柱四面模板就位后，用对拉螺杆固定，浇筑第2节段砼；第2部分在第2节段砼强度达到20Mpa以上，先拆除对拉螺栓，通过塔吊和劲性骨架上的手拉葫芦脱开模板至砼表面约15cm，然后安装爬升装置、轨道、步进装置、爬头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等；第3部分是在第2部分完成的基础上进行测试合格进行爬升到合适高度后安装上部工作平台、下部砼修饰作用的吊架平台及电梯入口平台，整个上部工作平台及下吊架均为拼装构件，采用螺栓连接，通过现场搭设的支架进行拼装。内爬架及内模板采用满堂脚手支架配合工作面吊架施工。
3.４液压爬模试验
液压爬模试验目的在于对整个系统进行弹性变形和非弹性变形的消除，是确保系统正常工作的安全性措施。爬模系统的总设计最大荷载为400KN,单面设计最大荷载为100KN，单面预埋的锚锥最小抗剪强度为250KN，富余系数为2.5倍。试验过程按单面最大荷载100KN的1.3倍安全系数即130KN进行逐面逐层压载，系统安装完成后在选好的平台上堆载130KN砂袋，堆载过程中监控单位、监理单位进行应力变化观察、记录、分析，直至堆载完成并稳压30min。　
3.５标准节段液压爬模工作流程
起步段砼施工完毕并确定其强度达到20Pma以上，同时爬模系统测试完成，即进入标准节段（4.5米一节）爬模施工，施工流程为：导轨爬升→爬架及模板爬升→墩身劲性骨架、钢筋、预应力管道埋设并绑扎→监理工程师验收→模板安装定位→监理工程师验收→砼浇筑、养护→监理工程师验收。
3.5.1导轨爬升
上节段砼强度达到20MPa以上，并检查爬升设备，确认符合要求后方可正式爬升，爬升主要工艺流程为：①上部爬升悬挂件（锚板、锚靴等）安装完成，限位销固定住锚靴；②清洁爬升导轨，导轨表面涂上润滑油，液压油缸上、下顶升弹簧装置方向一致向上；③经确认爬升条件具备后，打开液压油缸的进油阀门、启动液压控制柜，开始导轨的爬升，爬升0.5m（约3步）后拆除导轨顶部楔形插销，当液压油缸完成一个行程的顶升后，经确认其上、下顶升装置到位后，再开始下一个行程的顶升，直到所有导轨同时爬至距锚靴下边缘10cm左右；④关闭所有液压油缸双向球阀；⑤逐个打开液压油缸双向球阀，逐根导轨对准锚靴，并爬至楔形插孔；⑥从右往左插上爬升导轨顶部楔形插销，以确保插销锁定装置到位。下降导轨使顶部楔形插销与悬挂件完全接触；⑦将步进装置上爬箱的摆杆打向下方，并闭液压油缸双向环阀；⑧将导轨撑脚撑在砼面上；⑨重复⑤至⑧步，完成所有导轨顶伸，关闭所有油缸进油阀门、关闭控制柜、切断电源。
3.５.2爬架架体及模板的爬升
导轨爬升到设计预定位置并固定，清理爬架上荷载，爬升主要工艺流程为：①改变液压油缸上下顶升弹簧装置状态，使其一致向下；②解除爬架与塔柱的连接件，使其与混凝土面保持10cm左右间距；③完成前一节段混凝土面螺栓孔修补；④经确认爬架爬升条件具备后，打开液压油缸的进油阀门，同时启动液压控制柜；⑤拔去安全插销，开始爬架的爬升，此时由专业监控人员现场全程监控，随时报告一切不正常现象；⑥当爬架爬升两个行程后，拔除悬挂插销；⑦爬架顶升到位后，及时插上悬挂插销及安全插销，使其下支撑撑在混凝土面上；⑧关闭油缸进油阀门、关闭控制柜、切断电源。
４、模板的安装、固定
安装前的准备工作：清理施工缝、检查钢筋保护垫块和预埋件、清理模板表面及涂刷脱模剂。下塔柱及起步段模板采用塔吊安装，手拉葫芦调位，手拉葫芦悬挂于劲性骨架上。模板临时固定在劲性骨架上，塔柱四面模板就位后，在测量工程师精确测量下定位，相对面的模板用对拉螺杆固定。标准节段液压爬模利用其本身的悬挂系统来实现模板的就位，就位后在测量工程师精确测量下定位固定，相邻模板用通长螺杆固定，内外模板用对拉螺杆固定。
５、结论
　　本项目在承包人的精心组织、严谨施工、科学管理，以及监理单位、监控单位的通力合作和热情服务，已于2010年10月底顺利实现全桥贯通“安全无事故，质量零缺陷”的管理目标。

参考资料：〈〈铁路桥涵钢筋混凝土与预应力混凝土结构设计规范〉〉（中国铁道部出版）
　　　　　　〈〈材料力学〉〉（高等教育出版社出版　浙江大学刘鸿文主编）
<<公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范>>JTG D62-2004(人民交通出版社 中交公路规划设计院)

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