摘要:笔者在本文中重点介绍了液压爬模系统的构造和安装过程,同时也分析了爬升及使用过程中的主要工序和注意事项.
关 键 词:液压爬模;施工工序;构造;
随着交通需要的飞速发展和桥梁技术的日益进步,现代桥梁逐渐向大跨度方向发展,出于结构上的需要和桥位处地形、地貌的制约,桥梁设计中超过百米高的桥墩和数百米高的索塔(运用于斜拉桥和悬索桥)已不再少见,这对施工技术提出了更高的要求.面对如此高度的空心(或实心)薄壁建筑物,如何做到施工的优质、安全、高效是现代桥梁施工中的一道难题.长期沿用的传统翻模施工方法存在以下不足:
1)操作平台须利用落地脚手架或另行制作的爬架来形成,墩柱施工达到一定高度后,人员操作极不安全,类似安全事故在实际施工中时有出现.
2)模板的安拆需要依靠起重设备来完成,起重设备吊次多、效率低,同时模板安装误差较大、纠偏较困难,制约了墩拄施工的质量.
3)墩柱施工每上升一个节段都必须首先用人工来接高脚手架或提升爬架,操作效率低,同时也加大了安全风险.
4)抗风能力较低,为保证安全,实际作业时间将大打折扣.液压爬模系统是针对以上问题,本着以人为本的理念,经过大量的实践和经验总结,研制而成的为较大高度空心薄壁墩及塔柱(以下简称墩柱)的施工服务的一种装置,施工实例见图1.
图1 液压爬模系统施工
1 液压爬模系统应用于施工中的优点
1)液压爬模可整体爬升,也可单榀爬升,爬升稳定性好.
2)操作方便,安全性高,且可节省大量工时和材料.
3)爬模系统一次组装后,一直到顶不落地,节省了施工场地.
4)液压爬升过程平稳、同步、安全.
5)提供全方位的操作平台,施工单位不必为重新搭设操作平台而浪费材料和劳动力.
6)结构施工误差小,纠偏简单,施工误差可逐层消除.
7)爬升速度快,可以提高工程施工速度.
8)模板自爬,原地清理,大大降低起重设备的吊次.
2 液压爬模系统的构造
液压爬模系统主要由爬升装置、外组合模板、移动模板支架、上爬架、下吊架、内模板及电器、液压控制系统等部分构成.爬模总体构造见图2.
图2 液压爬模系统总体构造 (单位:mm)
2•1爬升装置
爬升装置由锚锥、锚板、锚靴、爬头、轨道、下撑脚、步进装置、承重架及支撑等部件组成.
锚锥是液压爬模系统的主要预埋件,由以下构件组成:伞形头、内连杆、锥形接头、高强螺栓等,如图3.锚锥通过堵头螺栓固定在外组合模板上,在关模后浇注砼时将其埋入砼中.它是整个液压爬模系统的最终承力结构.锚板通过连接螺栓安装在预埋的锚锥上并附着于已浇注砼墙体上,锚靴是挂在锚板上的传力装置,锚板和锚锥承接轨道和主梁传递的载荷,它主要受到施工活荷载、重力荷载、风荷载及弯矩作用等,故其具有很强抗拉,抗剪和抗弯力,同时,它还起到为轨道导向的作用,如图3.轨道由两根槽钢及一系列梯档组焊而成,梯档间距300mm,供上下步进装置的爬头将载荷传递到轨道,进而传递到埋件系统上.爬头及步进装置是在千斤顶的顶升下实现轨道及爬架交替爬升的爬升装置.
图3 锚锥构件(左图)及锚板、锚靴(右图)
承重架承受整个液压爬模系统自重及施工荷载并通过轨道、锚靴、锚板和锚锥传递到已浇注砼墩柱上.
2•2模板系统
为减轻液压爬模系统自重,外组合模板为可拆装式组合钢木模板,由面板、木i字形梁、背楞及其连接件、模板对拉螺杆组成.面板通常采用优质进口面板材料,板面为酚醛树脂双面覆膜,四周边缘采用防水涂料封边,均为活动可拆换式,方便根据需要更换面板,以确保砼外观质量.
内模板通常也采用可拆式组合钢木模板,面板可采用国产胶合板,背楞及围檩均可采用小型槽
钢.
2•3模板支架
移动模板支架由型钢通过销轴及螺栓连接,组成一个可拆装式的三角稳定支撑体系,设置于承重架上.主要构件有:竖围檩、横梁、可调撑杆及实现支架移动的齿轮齿条等.移动模板支架在浇注砼时安装和支撑模板,并承受部分砼侧压力.砼浇筑完毕后,通过支架上齿轮条带动固定在支架上的模板整体脱模,并可让出足够空间,进行模板维护工作.移动模板支架见图4.
2•4上爬架
图4 移动模板支架
上爬架系模板安装、调整、拆除,锚锥的安装及待浇砼段的钢筋绑扎施工的工作平台支架,共三层,由若干基本单元构件拼装而成.
2•5下吊架
下吊架由吊杆、横梁及斜撑组成.所有部件均为拼装构件,采用螺栓和销轴连接.共三层,主要供爬升装置操作,锚锥的拆除,墩身砼表面修饰及设置电梯入口的工作平台支架.
2•6动力装置与管路系统
系统由液压动力站、快换管路、液压缸和电控及其操作系统等几个主要部分构成.
3 液压爬模系统的结构受力分析
从液压爬模系统的总体构造图中可以看出,液压爬模系统自身的主要受力结构为承重架,承重架是由主梁、立柱及斜杆组成的三角形稳定装置,其上承受上爬架、移动模板支架的重力荷载及施工活荷载,其下承受下吊架自重及相应施工荷载.承重架在非爬升状态下,借助锚靴、锚板通过锚锥和下撑脚两点将自身所承受的全部荷载传递到已浇注的砼墙体;在爬升状态下,通过上下爬头将自身所承受的荷载传递到锚固于已浇注砼墙体的轨道上.整个体系受力明确,荷载传递简捷、安全、有效.
4 压爬模工艺原理
爬模的爬升通过液压油缸对导轨和爬架交替顶升来实现.当爬模架处于工作状态时,导轨和爬模架都支撑在安装在预埋锚锥的锚板上,两者之间无相对运动.退模后,在所浇段砼中预埋的锚锥上安装连接螺杆、锚板及锚靴,调整步进装置手柄方向来顶升导轨,爬架附墙不动,待导轨顶升到位并锁定在锚板及锚靴上后,操作人员转到下平台拆除导轨提升后露出的位于下平台处的锚板及锚靴等.解除爬模架上所有拉结,进入爬模架升降状态.调整步进行装置手柄方向顶升爬模架,导轨保持不动,爬模架就相对于导轨向上运动.在液压千斤顶一个行程行走完毕后,通过步进装置,一个爬头锁定爬升对象,一个爬头回缩或回伸,进行下一行程爬升,直至完成爬升过程.爬架爬升见图5.
图5 液压爬模系统爬升
5 液压爬模系统的安装
液压爬模系统的安装主要分三部分进行,第一部分在墩柱首节砼浇筑后安装承重架及移动模板支架部分;第二部分系在第二节段砼浇筑后安装轨道、步进装置、爬头、动力装置等部分;第三部分在爬架第一次爬升后安装下吊架及完善上爬架.爬模各散件在工厂制作完毕后,运抵施工现场进行预拼装.将各散件在拼装场地拼装成单元部件,并对各部件的功能进行检查和调试,发现问题及时进行更正.
5•1墩柱砼的浇注及预埋件的埋设
墩柱首节砼的浇注可直接使用液压爬模系统液的模板按常规方法进行,在浇注砼时严格按液压爬模系统预埋件的要求准确埋设相应数量的锚锥.锚锥通过堵头螺栓固定在外组合模板上,在关模后浇注砼时将其埋入砼中.脱模时拆下对拉螺杆及堵头螺栓,拉模板脱离砼面,安装连接螺栓.锚锥埋设见图6.
图6 锚锥埋设
5•2首节砼浇筑后的安装
在首节砼浇筑后爬模安装的部件主要是保证第二节段砼浇筑所必须的部件,安装顺序依次为锚板、锚靴、承重架、移动模板支架、上爬架和内、外模板.在砼脱模强度达到20mp后,通过连接螺栓将锚板安装在预埋的锚锥上,挂上锚靴,安装单片承重架,然后在承重架上安放主梁,进行移动模板支架及上爬架及分配梁的安装,并铺设木面板,形成平台.最后进行内、外模板的安装并调整到位,并在内外模板上安装下一节段预埋锚锥,浇筑第二节段砼.爬架第一步安装见图7.
图7 第一步安装:锚板、锚靴、承重架、移动模板支架、模板、上爬架安装
5•3墩柱第二节段砼浇注后的安装
在第二节段砼达到脱模强度后,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砼表面一定空间距离.在第二节段砼强度达到20mp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.进行液压控制系统的安
装及调试,并进行爬架第一次爬升.第二步安装见图8.
图8 第二步安装:爬升装置、轨道、下支撑及动力、液压系统安装
5•4爬架第一次爬升后的安装
该次安装主要是完善爬架的下吊架,该吊架的作用在于提供锚锥拆除,墩柱砼表面修补及设置电梯入口的工作平台.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.至此,完成整个液压爬模系统的安装,墩身施工进入正常的液压爬模系统施工工序.
6 应用液压爬模系统进行墩柱施工
墩柱从第三节段开始进入正常节段施工,通常情况下均以4~5m为一个节段进行重复循环作业,每个节段主要工序包括:爬架爬升→接长墩柱钢筋、并进行绑扎→调校模板系统→浇筑砼→砼脱模、养护.
6•1轨道的爬升
爬架在自我爬升前,须先行进行轨道的爬升,轨道爬升流程如下:确定砼强度达到20mp→安装上部锚板及锚靴→调整步进装置,使其摆杆一致向上→打开液压缸进油阀门→启动液压控制柜→拆除顶部楔形块→爬升轨道→插入楔形块→关闭液压缸进油阀门,关闭液压控制柜,切断电源→安装下支撑.
6•2爬架的爬升
爬架爬升按以下操作步骤进行:调整步进装置手柄一致向下→打开液压缸进油阀门→启动液压控制柜→拔去安全销→爬升爬架→拔去承重销→爬升爬架→插上承重销和安全销→关闭液压缸进油阀门,关闭液压控制柜,切断电源→安装下支撑.
6•3其余各工序施工均按常规施工方法进行
7 液压爬模系统施工注意事项
1)爬架及操作平台必须按照国家相关安全管理规定配备安全设施,如安全网、安全护栏,同时设置防电、避雷装置.
2)六级以上大风,大雾、大雨、大雪天应暂停高空作业,雨雪天在操作平台上操作,必须有防滑设置.操作平台上禁止过多堆放材料或多人挤在一起.
3)已浇砼强度必须达到20mp以上才能进行轨道及爬架的爬升操作.
4)爬架爬升前应清除爬架上不必要的荷载(如钢筋头、氧气乙炔空瓶等).
5)爬升操作应设专人负责指挥,当爬架爬升到位后,应及时插上承重销及安全插销.
6)当爬架爬升不同步或出现其它异常情况时,应停下来研究处理.
7)施工全过程应设专人定期和不定期对爬模装置进行维修保养,保证万无一失.
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