戴和俊

（路通達(dá)建設(shè)工程有限公司，江西 贛州 341000）

0 引言

隨著我國公路網(wǎng)建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，公路橋梁建設(shè)已經(jīng)深入山區(qū)丘陵地帶，為跨越山谷溝壑等復(fù)雜的地形條件，需采用高墩柱橋梁形式。該形式橋梁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、抗震性及溫度效應(yīng)等決定著其施工難度的高低。液壓爬模技術(shù)主要通過液壓油缸頂升帶動(dòng)模板上升，其與普通翻模等施工技術(shù)相比，操作簡便、工效高、安全性有保證、具有一定經(jīng)濟(jì)性，在高墩、大跨度橋梁施工方面應(yīng)用廣泛。本文主要結(jié)合具體的空心薄壁墩橋梁工程，根據(jù)公路橋梁液壓自動(dòng)同步滑升系統(tǒng)操作規(guī)程，對(duì)空心薄壁墩液壓爬模施工過程及施工成本進(jìn)行分析探討與比較，以突出液壓爬模施工技術(shù)的穩(wěn)定性、安全性及經(jīng)濟(jì)性特征。

1 工程概況

某大橋橋址處為構(gòu)造溶蝕-剝蝕低中山區(qū)峰叢山地地貌，次級(jí)沖溝發(fā)育，地形切割強(qiáng)烈。橋跨按照71m+130m+71m的結(jié)構(gòu)布置，上部為預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)，下部左13#墩、左14#墩、右14#墩、左15#墩為薄壁空心墩結(jié)構(gòu)，墩高分別為95.8m、74m、74m和95m，薄壁墩平面尺寸均為7.0m×2.8m，橫橋向壁厚0.5m，順橋向壁厚1.0m。根據(jù)橋梁受力情況分別在14#墩和15#墩設(shè)置5道和3道橫隔板以及2道和1道橫系梁。該橋梁位于山間谷地，地形條件復(fù)雜且施工場地狹小，交通不便，傳統(tǒng)的拼裝式模板施工技術(shù)缺乏安全性和經(jīng)濟(jì)性，模板高空組裝會(huì)增大安全風(fēng)險(xiǎn)。為此，決定對(duì)左13#墩、左14#墩、右14#墩、左15#墩墩身采用液壓爬模施工技術(shù)。

2 液壓爬模施工流程

2.1 液壓爬模系統(tǒng)

空心薄壁墩液壓爬模系統(tǒng)包括內(nèi)外模系統(tǒng)、預(yù)埋件、爬架、導(dǎo)軌及液壓系統(tǒng)等部分，爬模結(jié)構(gòu)剖面圖和爬模構(gòu)造詳見圖1和圖2。

液壓模板主要由大塊鋼模組合而成，高度一般限制在3m、1.5m和1.1m，外模為周轉(zhuǎn)次數(shù)至少40次的進(jìn)口18mm面板；內(nèi)模為周轉(zhuǎn)次數(shù)至少20次的國產(chǎn)18mm木板。新澆筑混凝土高4.5m，模板設(shè)計(jì)高度4.68m，模板上下部澆筑混凝土面厚度分別為80mm和100mm。進(jìn)行模板組合時(shí)必須保證其符合墩身輪廓要求。外模板布置時(shí)應(yīng)選擇平板鋼板或冷軋鋼板焊接而成，并通過設(shè)置型鋼增強(qiáng)對(duì)拉螺桿整體強(qiáng)度。

液壓爬模爬升系統(tǒng)包括埋件板、高強(qiáng)螺栓、受力螺栓等，將埋件板和高強(qiáng)螺栓連接，以節(jié)約鋼材，并保證埋件板達(dá)到設(shè)計(jì)抗拉強(qiáng)度。在施工開始后，應(yīng)計(jì)算出埋件板體積與拉桿長度；混凝土澆筑前應(yīng)先將埋件系統(tǒng)固定在面板上方。錨定總成系統(tǒng)中的高強(qiáng)螺栓必須與埋件板牢固連接，以最大限度發(fā)揮錨定系統(tǒng)強(qiáng)度；同時(shí)提升系統(tǒng)整體抗拉強(qiáng)度，縮減系統(tǒng)空間、節(jié)省材料。混凝土澆筑前，將各種埋件和螺栓固定在面板上，考慮到受力螺栓的重要作用，必須進(jìn)行受力螺栓預(yù)處理以保證其質(zhì)量達(dá)標(biāo)。安裝完畢還應(yīng)經(jīng)過探傷檢測[1]，保證受力螺栓內(nèi)部不存在裂縫等病害。橋梁結(jié)構(gòu)和導(dǎo)軌間的受力傳導(dǎo)主要通過埋件支座進(jìn)行，埋件支座具有承受重力荷載與風(fēng)荷載的綜合作用，有助于橋墩結(jié)構(gòu)整體抗水平彎矩性能的提升。

該橋梁空心薄壁墩身施工應(yīng)設(shè)置操作平臺(tái)，并保證操作面寬度至少為70cm。鋼筋綁扎施工借助操作平臺(tái)完成，還可用于荷載力不超出最大限度地部分施工機(jī)具存放。將5cm寬的木跳板鋪設(shè)于墩身操作平臺(tái)，根據(jù)木跳板短邊依次擺放鋼筋條，并保證鋼絲繩穿過木跳板后兩者穩(wěn)定連接，同時(shí)為液壓爬模穩(wěn)定性和安全性提供保障。爬升施工開始后，應(yīng)先將鋼筋綁扎于下側(cè)桁架大梁位置，再將墩身鋼筋放置在下側(cè)；完成鋼筋綁扎后進(jìn)行混凝土澆筑，并保證澆筑高度至少達(dá)到70cm。這一過程中必須加強(qiáng)對(duì)混凝土強(qiáng)度的檢測，以保證混凝土體系正常運(yùn)行。爬模施工必須連續(xù)進(jìn)行，如遇混凝土脫模，則應(yīng)及時(shí)調(diào)整爬模時(shí)間和爬模速度，保證空心薄壁高墩液壓爬模施工過程順利進(jìn)行。

圖1 爬模整體剖面圖

圖2 爬模構(gòu)造圖

2.2 液壓爬模工作原理

通過液壓缸交替運(yùn)動(dòng)將爬模升降至導(dǎo)軌與爬架上運(yùn)行，在鋼軌工作過程中，鋼軌和爬架均支撐于預(yù)埋件支架上，此時(shí)鋼軌和爬架無相對(duì)運(yùn)動(dòng)[2]。脫模后將吊座體、承重螺栓及預(yù)埋件支架等安裝于爬錐，調(diào)整舌片，升起導(dǎo)軌。將導(dǎo)軌吊裝至預(yù)埋件支架后再依次拆除下預(yù)埋件支架、爬錐、爬架拉桿等構(gòu)件，并在導(dǎo)軌靜止的狀態(tài)下起吊爬架。舌片方向調(diào)整后啟動(dòng)油缸，爬升架便開始向上移動(dòng)，在導(dǎo)軌和爬升架的交替攀爬運(yùn)動(dòng)下，爬升架沿附壁上移，最終停止在預(yù)留的攀爬錐上，逐層進(jìn)行吊裝。

2.3 液壓爬模施工技術(shù)要點(diǎn)

該特大橋空心薄壁高墩液壓爬模施工按照爬錐連接、錨板懸掛→導(dǎo)軌爬升→模板系統(tǒng)爬升→模板系統(tǒng)合龍→面板測量放樣→面板定位→拉桿安裝→爬錐預(yù)埋→混凝土澆筑→拆模的次序循環(huán)進(jìn)行。

2.3.1 爬模體系安裝

該特大橋空心薄壁墩液壓爬模體系的安裝分三步進(jìn)行：

（1）在結(jié)束首節(jié)混凝土澆筑后將混凝土內(nèi)外模板拆除，并待混凝土結(jié)構(gòu)達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度及受力要求后，通過連接螺栓將錨固板安裝于預(yù)埋錨錐上，掛錨靴并安裝承重架，將平臺(tái)分配梁隨之安放于承重架上。安裝模板支架和爬架，鋪設(shè)木板后搭建起施工平臺(tái)。在安裝好的外模板上設(shè)置預(yù)埋件，調(diào)整模板就位后開始第二段混凝土澆筑。

（2）完成第二節(jié)混凝土澆筑后安裝軌道和爬升裝置，并待其達(dá)到脫模要求后將對(duì)拉螺桿拆除，安裝螺栓并借助支架齒輪和齒條使模板和混凝土保持設(shè)計(jì)距離。待第二節(jié)混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度及受力要求后，將錨板和錨靴安裝在預(yù)埋錨錐上，并依次安裝軌道和爬升結(jié)構(gòu)。

（3）安裝好爬升軌道及裝置后進(jìn)行爬架首次爬升，爬升到位后安裝下吊架，為錨錐拆除、錨錐孔修補(bǔ)等提供工作平臺(tái)。

2.3.2 軌道爬升

清潔導(dǎo)軌后，在其表面均勻涂刷潤滑油，并在已澆筑節(jié)段錨錐上安裝錨板和錨靴，插上安全銷軸后鎖定；調(diào)整爬箱棘爪，使其整體向上；使下支撐撐在混凝土表面，爬升軌道至錨錐下方0.5m位置；通過主控柜控制按鈕的操作使軌道逐根爬升，并使每根軌道與爬靴對(duì)準(zhǔn)后將軌道爬升至爬靴頂，使軌道舌片位于爬靴受力板頂以上5cm位置。再次調(diào)整爬箱棘爪，使其整體向下；啟動(dòng)液壓系統(tǒng)后預(yù)壓軌道，保證錨錐與軌道良好接觸；縮回活塞桿件后將主控電源關(guān)閉，并拆除錨板、錨靴和錨錐。

2.3.3 爬架爬升

將各層平臺(tái)連接全部拆除，并將爬架上多余荷載全部卸掉，將爬升軌道底部支撐腳全部抬起后旋轉(zhuǎn)伸長，以便其能垂直頂緊混凝土面?？s回承重架下支撐腳，其與混凝土面的距離不得超出12cm。解除爬架長短邊連接、套牢安全保護(hù)繩、檢查主電纜長度、調(diào)整爬箱棘爪并使其整體向下。爬架架體荷載通過導(dǎo)軌傳遞，將承重銷軸拔除，在換向閥換向的同時(shí)爬升爬架，且爬升至錨靴承重銷軸孔后插入承重銷軸鎖定，爬架則持續(xù)回落至承重銷軸。

在液壓爬模體系爬升過程中，軌道及爬架每爬升一格，均應(yīng)由技術(shù)人員通過對(duì)講機(jī)聯(lián)絡(luò)，保證爬箱全部到位方可進(jìn)行下一格爬升施工。待軌道爬升至上部爬靴高度后應(yīng)進(jìn)行軌道和爬靴導(dǎo)軌槽口對(duì)應(yīng)情況的檢查，若存在錯(cuò)位，則應(yīng)調(diào)節(jié)支撐腳，直至完全對(duì)應(yīng)為止。爬架爬升到位后應(yīng)全面檢查平臺(tái)角部防護(hù)，確保其恢復(fù)至平臺(tái)使用狀態(tài)。

2.3.4 混凝土澆筑

混凝土輸送采用一級(jí)泵送，輸送管設(shè)置在塔吊內(nèi)側(cè)，直接將混凝土從拌和場輸送至索塔各斷面。該橋梁空心薄壁墩液壓爬?；炷敛捎脧?qiáng)度等級(jí)C50的高強(qiáng)混凝土，通過拌和站集中拌制，并經(jīng)由水上運(yùn)輸后通過拖泵泵送至澆筑點(diǎn)，通過軟管布料、串筒入倉。充分利用內(nèi)平臺(tái)、外爬架及勁性骨架等操作平臺(tái)，以人工方式振搗混凝土。因該橋梁工程液壓爬模施工在夏季進(jìn)行，故混凝土澆筑施工結(jié)束后應(yīng)及時(shí)灑水或噴液養(yǎng)護(hù)，通過人工鑿毛的方式處理施工縫。

3 液壓爬模施工技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

隨著橋梁工程施工技術(shù)水平的提升，空心薄壁墩橋梁施工技術(shù)日益成熟，該空心薄壁墩可供選擇的施工方法除液壓爬模外，還可以采用普通翻模工藝，兩種工藝因施工流程、設(shè)備材料、適用情形、技術(shù)水平等的不同，經(jīng)濟(jì)效益也存在較大差異，必須結(jié)合橋梁工程實(shí)際情況選擇安全、高效、經(jīng)濟(jì)、適用的施工工藝。

3.1 工效對(duì)比

液壓爬模施工進(jìn)度快，一次循環(huán)大概需要4d時(shí)間，而普通翻模則需6d左右的循環(huán)時(shí)間，但液壓爬模系統(tǒng)拆除過程復(fù)雜，僅拆除就需要1個(gè)月。該空心薄壁墩液壓爬模和普通翻模工效比較詳見表1。

表1 空心薄壁墩液壓爬模和普通翻模工效比較

3.2 資源消耗對(duì)比

空心薄壁墩液壓爬模施工所消耗資源主要有模板、爬梯、機(jī)械設(shè)備及人工等。橋梁主墩共配置4套液壓爬模，且均通過租賃獲得，根據(jù)施工組織設(shè)計(jì)確定的租賃期限為10個(gè)月，租金為35.0萬元/套。所用爬梯為方管梯籠形式，購買單價(jià)2 100元/m，各子墩配置70m長度的爬梯；按照10%的模板損耗率和50%的爬梯攤銷率所確定的模板攤銷費(fèi)和爬梯攤銷費(fèi)分別為150萬元和30萬元。

1個(gè)墩身配備1個(gè)班組，每個(gè)班組包括6名施工人員，負(fù)責(zé)梯籠搭設(shè)、模板打磨安裝、鋼筋綁扎、預(yù)埋件安裝、混凝土澆筑養(yǎng)生、拆模等工作，總?cè)斯は目筛鶕?jù)墩柱實(shí)際高度及施工臺(tái)賬進(jìn)行計(jì)算。該空心薄壁墩左13#墩、左14#墩、右14#墩、左15#墩液壓爬模施工時(shí)間分別為5個(gè)月、5個(gè)月、4.5個(gè)月和5.5個(gè)月，各墩配備1個(gè)班組，人工消耗量分別為30人/月、30人/月、27人/月、33人/月。

3.3 施工成本對(duì)比

結(jié)合對(duì)空心薄壁墩液壓爬模資源消耗量的分析，將液壓爬模施工成本和普通翻模進(jìn)行比較。普通模板爬升高度為0.9m/d；液壓爬模完成1個(gè)4.5m模板爬升需要4d，即爬升高度為1.125m/d。該特大橋空心薄壁墩4個(gè)主墩均采用液壓爬模施工將比普通翻模施工提前50d[3]。此外，普通翻模材料質(zhì)量相對(duì)較差，容易損壞，而液壓爬模施工能夠一次性完成模板組裝，拼裝環(huán)節(jié)的減少避免了材料損壞。普通翻模工藝下操作平臺(tái)搭設(shè)難度大，人工拼拆容易發(fā)生安全事故，而液壓模板操作平臺(tái)相對(duì)安全，操作方便，更無需使用塔吊，節(jié)省了機(jī)械臺(tái)班費(fèi)用。

該特大橋空心薄壁墩液壓爬模施工成本為795.0元/m3，人工費(fèi)、材料費(fèi)、機(jī)械費(fèi)及措施費(fèi)分別為210.8元/m3、23.6元/m3、154.5元/m3和334.5元/m3，需要考慮10%的管理費(fèi)利潤。普通翻模施工成本為787.0元/m3，人工費(fèi)、材料費(fèi)、機(jī)械費(fèi)、措施費(fèi)分別為234.9元/m3、30.1元/m3、219.4元/m3、231.2元/m3，10%的管理費(fèi)利潤。通過比較發(fā)現(xiàn)，液壓爬模單位成本比普通翻模低，液壓爬模人工費(fèi)、機(jī)械費(fèi)比普通翻模低23元/m3和65元/m3；在疫情影響下，該特大橋工期延誤3個(gè)月，所以措施費(fèi)比普通模板高出103元/m3，為爭取時(shí)間，增加了2套液壓爬模系統(tǒng)，故模板費(fèi)用也隨之增大；若模板能周轉(zhuǎn)使用，則費(fèi)用可降低132元/m3，施工成本即為636元/m3，總成本仍比普通翻模低。綜上，與普通翻模施工相比，液壓爬模施工工藝可節(jié)省人工費(fèi)和機(jī)械費(fèi)，液壓爬模因自帶爬升能力而無需另外配備模板吊運(yùn)設(shè)備，具有明顯的速度、時(shí)間、成本等優(yōu)勢。

4 結(jié)語

綜上所述，對(duì)于位于山谷溝壑地區(qū)的高速公路橋梁，因地形條件復(fù)雜多變，如果采用常規(guī)的高墩施工技術(shù)必定會(huì)增大施工難度和造價(jià)，更無法保證施工安全和質(zhì)量，液壓爬模技術(shù)便能較好地解決以上問題。通過對(duì)液壓爬模與普通翻模施工技術(shù)的比較發(fā)現(xiàn)，液壓爬模模板造價(jià)高、維護(hù)及保養(yǎng)費(fèi)用投入大；液壓爬模系統(tǒng)能單體或整體爬升，爬模安全性和穩(wěn)定性有保證；液壓爬模還能提供全方位操作平臺(tái)，只需搭設(shè)簡單的平臺(tái)用于鋼筋綁扎施工及部分施工機(jī)具存放，安全系數(shù)高；墩身平整度和垂直度易于調(diào)控，結(jié)構(gòu)施工誤差易于控制，墩身模板即使采用竹膠板也能滿足施工強(qiáng)度要求，能有效減輕模板、支架結(jié)構(gòu)自重，控制翻模次數(shù)，保證施工精度，具有顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。