斜拉橋主塔液壓爬模施工技術應用

2021-12-01 18:11鄭旭芬
中國房地產業·中旬 2021年10期

鄭旭芬

【摘要】近年來,液壓爬模施工是工程中較為常見的一種施工方法。用液壓自動爬模裝置進行主塔塔身施工替代了翻模、滑模的模式。蘭州柴家峽黃河大橋索塔塔身標準段高,斜率大。通過在工作中的親身實踐和見證,淺談爬模在蘭州柴家峽黃河大橋塔身的應用。

【關鍵詞】爬模系統;塔身施工;應用液壓爬模

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.

1、工程概況及工程特點

1.1 工程概況

本技術依托于蘭州柴家峽黃河工程。其中主橋為雙塔雙索面斜拉橋,半漂浮體系,橋塔采用A字形高低塔布置,南岸橋塔塔高99.9m、北岸橋塔塔高115.5m。其中主塔施工采用液壓自升式爬模體系。主橋采用鋼梁結構,鋼梁采用半封閉式雙箱斷面。南引橋為0#-13#,北引橋19#-28#均為預制箱梁,先簡支變連續,基礎采用鉆孔灌注樁。

1.2 工程特點

本工程主塔為A字形塔,其中下橫梁以下塔肢為變截面形式,并且由剪力墻將兩側塔肢連接;主塔中間部分從下橫梁圓弧段網上至交匯處為標準斷面,整體呈空心薄壁式斜塔肢。

在施工工藝方面,考慮主塔下塔肢部分(下橫梁及以下部分)距離地面較近,所以采取滿堂架體何懸挑腳手架、定型鋼模板施工措施;而上塔肢標準節部分,則使用爬升模板系統。

2、施工工藝選擇及施工技術

2.1 施工工藝分析比較

2.1.1傳統翻模法施工分析

對于主塔高塔肢,若采用翻模工藝時,首先高空安拆模板存在很大難度,安全隱患亦無法保證;同時傳統翻模施工,對于有斜度和一定斜率的高塔而言,高空施工平臺的搭設,模板每次安拆均需吊至地面進行打磨刷油再高空吊裝,再施工時間上耗時耗力,增加大量成本。

新型的爬升模板系統,按照施工節段的劃分,隨澆筑高度逐級自主爬升,避免了模板在高空反復吊裝的難度和安全隱患,同時液壓爬升時間和模板加固時間大大縮短,節約工期;爬模系統自帶的操作平臺也很好地對高空施工人員、材料和作業面起到防護作用。

相對于傳統的高空柱、塔施工作業,液壓自爬模明顯在安全、便捷、高效、工期等方面優于傳統的翻模工藝。

2.2 液壓自爬模系統分析介紹

2.2.1液壓自爬模系統構成及主要性能參數

(1)液壓爬架主要構成

液壓爬架為構件、鋼質操作裝置。爬架固定在施工完柱上,面板則應用吊桿吊掛和螺旋斜撐桿固定在操作臺上。

爬升機構各部分名稱如下:木梁膠合板模板體系;B-自動爬升機構;上桁架;后移裝置;承重三腳架;埋件系統;吊平臺;平臺橫梁

液壓爬升系統包含爬升軌道、頂升裝置及相關設施,根據索塔結構尺寸和施工需要,單個塔肢可配有多根爬升導軌、多套頂升裝置,即在塔肢每側均有布置,以便塔肢每側的爬模均可單獨爬升,所有頂升裝置共同使用一個控制柜,使用操作板來達到導軌及架體的正常爬升。

應用木質結構模板,其包括面板、木工字梁、鋼背楞形成。面板和木工字梁用木螺絲固定,鋼圍檁和木工字梁用螺栓連接。板面平整、堅硬及防水等性能,其板厚為21mm。

工字梁經過特殊方法處理,它重量輕、彈性好,能耐高溫、抗腐蝕。依照實際情況采用合理尺寸的工字梁。

外模鋼圍檁一般采用2[12a和2[14a。為適應不同形狀模板的支撐需要(如圓弧模板、導角模板等異型模板),特制造型木。

(2)液壓爬模系統主要性能參數選擇

液壓爬模系統主要性能參數根據工程的實際需要選擇,通過計算,本工程爬模系統采用的性能參數為:

①工作平臺:6層;

②自升裝置額定提升荷載:≥100kN;

③節段澆筑高度:4.5m;

④提升速率:≥0.2m/min;

⑤傾斜角度:±15°;

⑥驅動力:液壓動力;

⑦工作狀態最大抗風能力:20m/s;

⑧非工作狀態最大抗風能力:69m/s。

2.3 主塔液壓爬模施工工藝

2.3.1施工順序

起始段鋼筋綁扎、預埋件安裝→模板安裝、起始段混凝土澆筑→拆除模板、安裝懸掛件→安裝主爬架和模板→第二節段鋼筋綁扎、預埋件安裝→模板安裝、第二節段混凝土澆筑→拆除模板、安裝懸掛件→安裝軌道→爬架爬升→鋼筋綁扎、預埋件安裝→模板安裝→節段混凝土澆筑→模板拆除、安裝懸掛件→導軌爬升→爬架爬升。

3、關鍵工序及操作要點

3.1 主塔進入爬模準備的首節標準節施工

3.1.1施工準備

塔身進入標準節的首節高度為4.5m,按照之前的施工架搭設操作平臺,澆筑后再繼續爬升模板系統的安裝。

在混凝土施工完前一模兩天內全面鑿毛,表層浮漿2-3cm應鑿出,達到粗骨料外露即可,雜物處理后,確保新舊接觸位置粘接牢固。為方便第一段標準節塔身鋼筋和模板施工,用Ф48×3mm架管沿塔身外側周邊搭二排支撐,支撐立桿間距1.2m,排距1m,步距1.5m,且設斜支撐。支架高度從施工承臺算起,北塔10.368m;南塔由于標準節段較高,根據施工方案,在19.65m位置安裝懸挑平臺,在平臺上按上述要求搭設雙排腳手架。

3.1.2鋼筋綁扎

首段標準節塔身鋼筋測量應先在勁性骨架上放出塔身中線,施工人員根據點位與勁性骨架的埋設標記開始綁扎鋼筋。塔身豎向主筋根據施工技術優化采用9m的定尺鋼筋,連接方式是直螺紋套筒,同一斷面50%的鋼筋接頭率。上、下接頭兩個斷面至少錯開1.2m。用套筒先接長內層主筋、再接外層,接長時內、外層主筋按同方向同時進行。鋼筋上部固定在勁性骨架上。接長主筋后,施工環向鋼筋,綁扎牢固形成整體骨架。

3.1.3合模

模板安裝前首先進行測量放線,在4個角做放線點位。木工通過放線點位控制模板頂口水平位置,底口水平彈墨線配合高程控制,在底部接縫處設置軟泡沫帶防止漏漿。模板與模板之間的拼縫采用雙面膠帶粘接防止跑漿,合模后進行對拉螺桿加固,用棉紗等柔性材料纏繞絲桿四周避免絲桿漏漿。

首段的對拉螺栓一次性使用。為防止失穩模板頂部設置兩道纜風繩進行固定。模板合模后,測量垂直度和頂口空間位置,質檢人員復核。為了控制混凝土澆筑面標高,澆筑前模板上標注砼澆筑面標高。

3.1.4埋件安裝

爬模爬升裝置需要在首節砼澆筑前進行預埋爬錐。爬錐采用高強度的鋼制錐形螺帽,內接錨筋(高強螺桿或者精軋螺紋鋼,可帶尾錨板以加強錨固力)。用高強螺栓把爬錐和模板固定牢固,爬錐孔內涂抹黃油然將高強螺桿擰緊,確保砼漿不能流入爬錐螺紋里。埋件板固定在高強螺桿另一端,錐面向模板和爬錐呈反方向。

3.1.5混凝土澆筑

首節混凝土澆筑量176m3。采用泵送入倉的方式澆筑砼,為了便于布料泵管第一節采用軟管;為防止澆筑砼產生離析并加串筒至底部。砼澆筑前需用同標號砂漿趟底,然后進行砼的澆筑,砼進行分層澆筑每層30cm。砼澆筑用Ф50型振搗棒,嚴格按照規范操作同時不能碰到模板,不能用振搗棒在原位驅趕砼防止局部砼產生砼離析。砼振搗后不冒氣泡,表面平坦表明砼已近振搗密實?;炷脸跄皾仓?個半小時后不能受擾動。為保證墩身外觀質量墩身混凝土強度超過10Mpa方可拆模,拆除模板后要及時養護。

3.1.6爬架架體安裝

標準節首節混凝土澆注以后開始逐步安裝澆注標準節第二節段混凝土所必須的部件。主要有錨板、架體、模板系統。為了后續安裝方便,液壓裝置和掛座機構要同時安裝完成。砼強度達到20MPa后,同過高強螺栓將錨板和錨錐連接,分別吊起安裝單片架體拼裝單元或整體拼裝架體,通過爬架掛鉤懸掛于錨板承重銷上同時安裝好下撐腳。在架體上安裝操作平臺、走道、防護欄桿的安全防護設施。

3.1.7標準節第二節段施工

在第二節段模板合攏之前,對澆筑之后的砼面處理鑿毛。模板安裝需要塔機配合,合模前任然需要對縫隙處理,外側壁上貼雙面膠。剩余砼澆筑方法同上。

3.1.8標準節第二節段砼澆筑后的安裝

在第二節段砼強度達到后,開始拆除對拉螺栓和錨錐堵頭螺栓,第二節砼強度達到20MPa后,在預埋的爬錐上安裝掛座,用塔吊再進行爬升裝置、導軌,最后安裝液壓系統調試合格方可使用。

3.1.9爬架爬升

爬架爬升操作步驟:調整步進裝置(換向閥)→致向下→打開液壓缸進油閥門→啟動液壓控制柜→爬升爬架→拔去承重銷→爬升爬架→插上承重銷→關閉液壓缸進油閥門,關閉液壓控制柜,切斷電源→安裝下支撐。

3.1.10爬架第二次安裝

該次安裝主要是完善爬架的下吊架,該吊架作用是提供砼修補以及設置電梯入口、下掛座拆除平臺,也用于日后上塔柱預應力張拉使用。下吊架為拼裝構件,螺栓與銷軸西相連接。內腔操作平臺與預埋附墻螺栓連接,附墻螺栓承重,通過塔機內模板掛附在內架上。至此整個自爬架安裝完成,墩身的施工進入標準自爬模施工工序。

3.1.11主塔標準節正常階段循環施工

塔身正常節均為4.5m的標準節重復循環作業施工,每個節段工序如下:

軌道爬升→爬架爬升→接長塔身鋼筋并綁扎→關模并校核→澆筑混凝土→混凝土脫模、養護。

軌道爬升流程如下:

混凝土強度達到20MPa→安裝上部錨板→調整步進裝置,使其換向閥→致向上→打開液壓缸進油閥門→啟動液壓控制柜→拆除軌道銷→爬升軌道→插入軌道銷→關閉液壓缸進油閥門、關閉液壓控制柜、切斷電源→拆除下部錨板→安裝下支撐。

3.2 液壓自動爬模主要操作要點

3.2.1軌道爬升

(1)爬升準備:

安裝上部錨板和爬靴前核查實際與設計位置是否統一,不合格應進行微調。爬升掛件布置完后,派專人驗收連接的高強螺栓是否符合要求。清理道軌,將潤滑油涂在導軌上面。調整兩個爬箱中復位機構擺桿的狀態,讓其同時向上。構件強度達20兆帕上可爬升。

(2)所有準備工作合格后,進油閥門啟動,液壓控制柜開始工作,導軌頂部楔形插銷拆下,啟動軌道的爬升。

(3)導軌工作時,外架0號工作臺,和1號工作臺上配3個人和1臺呼叫機。

(4)軌道每工作一格時,應通過呼叫機聯系,檢查爬箱是否到達指定位置,到達后進行下一步爬升。

(5)工作中要確保保險裝置不妨礙導軌的運行。

(6)導軌到達頂部懸掛靴的位置時停止,復合軌道槽口位置準確否,若不統一,調整下面的支撐,是軌道能平穩的通過軌道槽口。

(7)導軌運行到位,導軌頂部楔形插銷從右往左固定,保整鎖定設備準確到位。下行導軌使頂部插銷與爬靴密切貼合。

(8)關掉閥門,關掉控制柜,停止供電,完成導軌的工作。

(9)拆卸下面爬架掛件,拿出構件的埋件,并填補孔隙,方便繼續爬架的工作。

(10)出現導軌爬升不一致或其他現象,停下來研究處理,不得強行爬升。

3.2.2爬架爬升

(1)爬架工作前相應工作準備:撤出各層平臺中所有連接部件。應清除架體上不必要的物體(如鋼筋頭、氧氣和乙炔瓶等)打開爬架導軌下部支撐裝置,且轉動伸長,讓垂直貼緊塔身構件。把承重架體下支撐完全收回。變化上下爬箱中復位機構擺桿的狀態,使其一直向下。查看架體縱邊與橫邊的接觸是否以去除和安全繩是否固定牢固。查看上段構件修補合格否。

(2)通過檢查前期工作合格后,按下進油閥門,運行液壓控制柜,打開安全插銷,進行工作。

(3)爬升時外部架體0號操作臺分別配3人與1臺呼叫機。確保呼叫信號良好。1號操作臺兩邊各配置1人查看。

(4)爬架架體的荷載使用軌道來傳遞后,拔掉爬架承重銷。

(5)軌道每工作一格時,應通過呼叫機聯系,讓爬架爬升操作者確認上下爬箱是否檢查完爬箱是否到達指定位置,到達后進行下一步爬升。

(6)當架體運行到位后,應及時插上爬架承重銷及安全銷。

(7)關掉閥門,關掉控制柜,停止供電,完成導軌的工作。

(8)轉動支撐腳至構件表面。調整支撐架體讓縱向支架與構件表面平行。

(9)出現導軌爬升不同步或其他異常情況時,應立即停下來檢查處理。

(10)爬升到位后,查看全部平臺的滾輪與構件表面頂緊否。

3.2.3模板關閉和脫開

模板操作要點為:

(1)根據需求縱向切掉富余面板,達到模板的收分;

(2)將爬架懸掛預埋件定位裝置安裝在面板上,固定懸掛螺栓;

(3)移動模板懸掛設備和調整斜撐裝置,讓模板閉合,調整短向拉桿讓模板間縱向縫隙密實,通過固定在爬架上水平支撐桿及楔形墊使模板底部頂緊已澆混凝土面;

(4)拆模時,先去除全部連接和固定件,然后利用設置在模板肋帶與爬架間的拉桿和斜撐絲桿將模板慢慢的脫開。

3.2.4爬升模板系統檢查

在塔身或墩身施工過程中,每一次液壓爬模系統的軌道、爬架工作前和爬工作中及工作到位,都應要全面查看,保證上一步合格,方可開始后續工作的操作。

4、效益分析

4.1 主要工序時效情況

(1)拼裝爬模階段性持續約30天。

(2)現場安裝爬模階段性持續約10天。

(3)安裝液壓系統約3天。

(4)安裝爬升軌道約1天。

(5)提升爬升軌道約1小時左右。

(6)液壓爬模的提升需要1~2小時左右。

4.2 生產效率分析

就塔肢或者墩身的操作難易而言,完成一個節段墩身約3-4天,完成一個節段塔肢約5-6天。以蘭州柴家峽黃河大橋北主塔塔身目前施工進度為例:考慮各種天氣、材料等因素外,蘭州柴家峽黃河大橋北主塔的實際效率是:68.868m/6個月=68.868/183天=0.386(m/日),這種施工速度之快,也很罕見的速度了。

4.3 與常規翻模施工相比較

很多高塔施工采用爬架翻模。爬架和模板均采用鋼質,但是在使用上存有以下不足:

(1)爬架提升就位不快捷,操作不方便。

(2)受重限,工作面有限,模板的拆除、清理、安裝與調位不便利。

(3)去除模板表面銹繁瑣。

(4)構件的表觀質量、安全及工期難保證,而爬升模板系統索塔施工,操作便捷、同步頂升平穩以及安全可靠,表觀質量好。

4.4 經濟效益

液壓爬模在高層建筑和橋梁塔身施工中有著獨特的優勢,比較先進的施工工藝,與傳統倒模工藝相比,有著顯著的經濟、安全和社會效益。

液壓爬模特點是:機械化作業施工效率高降低工人作業強度、安全防護到位安全有保障,整體成型輔助設施少、節約工期。實踐證明本工程施工中在標準節塔身施工中利用液壓爬模,每周可完成一個節段。以蘭州柴家峽黃河大橋北主塔塔身目前施工進度為例:施工68.868米的北主塔歷時6個月就施工完成,期間還受到大規模降雨和其他因素耽誤2.5個月,比計劃工期提前近兩個月的時間,施工各項費用都有所減少。

液壓爬模系統中爬架的操作空間相對于傳統翻模寬闊,鋼筋綁扎時間比傳統施工縮短1天時間,液壓爬模爬升速度快捷,只需2個小時左右即可爬升到位,滿足施工要求,傳統翻模一般需要7到9個小時。

(1)工期節約:18(液壓爬模施工標準節段)×(24+6)(工時)=540(工時)=64(天)

(2)節約人工費:

工人:115人×60元/人.天×64天=44.16萬元。

管理人員:30人×100元.天×64天=19.2萬元。

(3)節約機械設備費:

108.7萬元/月×64天÷30天/月=231.89萬元。

(4)綜合合計取得經濟效益:44.16+19.2+231.89=295.25萬元。

4.5 社會效益

使用液壓爬模施工技術,可以突出經濟和社會效益,可以樹立企業良好的形象,液壓爬模業界人士關注廣泛。其施工工藝簡單、施工效率高,且對施工安全有較大的保障,能大幅度提高施工速度,在主塔施工過程中經歷的黃河水位上漲、冬雨季停工的情況下,安全可靠、保質保量地完成了總工期進度的保證,為企業工期、質量、安全履約提供了保障,得到了業主的認可。液壓爬模施工技術在蘭州柴家峽黃河大橋的應用,為我公司承接相應各大型橋梁工程創造了優秀業績,也提供了實際施工數據和經驗。

參考文獻:

[1]曾劍.蘇通大橋高墩液壓爬模施工.第二屆華東公路發展研討會,2007.08.21

[2]殷哲.城川河特大橋空心薄壁高墩柱施工技術[J].價值工程.2013.06.30