摘 要:结合苏通大桥主1号墩的施工,介绍了液压爬模体系及施工工艺流程,并对使用中出现的一些问题,提出了改进的办法。
关键词:液压爬模;施工技术;改进
1 工程概况
苏通长江公路大桥位于江苏省东部南通市(南通农场)和苏州市(常熟市)之间,工程北起南通境内小海互通立交,与连盐通、通启高速公路相接,南至常熟境内董浜互通立交,连接苏嘉杭、沿江高速公路。苏通长江公路大桥是目前世界上拟建的最大跨度双塔斜拉桥,主桥跨径组合为100+100+300+1088+300+100+100 (m),桥位区江面宽约6km,大桥全长8 206 m。
1.1 主1号墩结构形式
主1号墩(过渡墩)采用普通钢筋混凝土分离式矩形空心薄壁墩,单幅桥墩平面尺寸为8.5 m×5.0 m,过渡墩顶由于支座布置等构造需要,距墩顶4.5 m范围内向主桥及引桥侧分别加宽1.5 m,墩顶平面尺寸为8.5 m×8.0 m。墩柱四角采用0.1 m×0.1 m倒角。根据受力需要,过渡墩墩身采用变壁厚。墩身距墩底18m范围内壁厚为0.65 m,向上2 m渐变为0.5 m,以上部分为0.5 m等壁厚;墩顶1.5 m范围为实心段。中心横桥向距桥梁中心线为8.7 m。并在墩顶设置支座垫石。为保证桥墩自身能够承担船舶撞击力,墩身底部设隔墙进行局部加强。墩底以上10 m设隔墙,纵桥向布置2道,横桥向布置1道,隔墙厚0.5 m。单个塔肢分15个施工节段,标准节段浇筑高度为4 m,墩身构造及分节如图1所示。
1.2 施工方案的选择
在塔柱施工中,一般采用钢质模板的“翻模”或“爬模”施工工艺,为保证墩身外观质量,加快施工进度,确保人员安全并为以后高塔的承接及施工积累经验,决定采用先进的液压爬模施工工艺。
2 自动液压爬模体系的组成
该系统主要由爬升装置、模板体系、内外爬架、动力自动控制装置等组成。
2.1 爬升装置
爬升装置是整个爬模体系的核心部分,由锚锥、锚板,锚靴、爬头、轨道及其下撑脚、步进装置、承重架及下支撑等部件组成。见图2。
2.1.1 锚固系统
由锚锥、锚板、锚靴、爬头组成,锚锥是系统在已浇节段的承力点。锚锥由锚筋、锥形螺母及外包塑料套、高强螺栓等组成。高强螺栓使用后,锥形螺母可旋出,重复使用。锚板、锚靴、爬头是整个爬架体系的传力装置,将整个爬架的力传到锚锥部分。
2.1.2 爬升部分
爬升部分由轨道和步进装置组成。轨道为焊接箱形截面构件,侧面开有矩形定位孔,作为系统爬升时的承力点。
图1 主1号墩施工节段划分图(单位: cm)
图2 爬升装置组成
轨道下设撑脚,作为系统沿轨道爬升时支撑轨道。步进装置由上、下定位箱及液压系统组成,上、下定位箱内设复位结构,由液压系统控制,在爬升时,上、下定位箱内的复位结构往复切入轨道的矩形定位孔中,带动爬架或轨道上升(改变定位箱中复位结构方向)。
2.1.3 承重架
承重架为系统的承力构件。其上部支撑模板、模板支架及外上爬架等构成的工作平台,下部悬挂-1和-2层工作平台。承重架斜撑的长度可调节,以保持水平梁的水平。承重架下设支撑,爬架爬升到位后,将撑脚伸出撑在已浇段砼上,作为承重架的承力部件。
2.2 模板体系
模板体系由模板及可移动支架组成。
2.2.1 模板
模板采用钢木组合可拆装式模板。由面板、木工字梁背楞、钢围楞等组成。钢木组合模板布置详见图3。
图3 钢木组合模板布置图(单位: cm)
•面板采用芬兰进口wisa板,板厚18 mm,板面为酚醛树脂双面覆盖胶合板,四周边缘用防水涂料封边,面板可多次周转使用,次数在20次以上。
•背楞采用德国进口doka公司h20木工字梁,围楞采用2 [14a槽钢。
•面板与木工字梁采用木螺钉连接,木螺钉钉入面板时,应与面板平齐,防止砼浇筑后表面出现凹凸不平的现象。
•木工字梁与围楞通过螺栓连接。
•内外模板通过对拉螺杆和垫板连接。
2.2.2 移动模板支架
移动模板支架是型钢通过销轴及螺栓连接,将主要通用构件组成一个可拆装式的三角稳定支撑体系。可实现模板安装的快速化,并在砼浇筑中承受部分砼侧压力;砼浇筑完毕后,通过支架上齿轮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。其总体构造形式如图4。
图4 移动模板支架图
2.3 内外爬架
2.3.1 外爬架
外爬架由上爬架和下吊架两大部分组成。上爬架拼装后构成模板的安装、调整、拆除,锚锥的安装及未浇筑砼段的塔肢钢筋绑扎处理的工作平台的支架;下吊架拼装后构成爬升装置操作,锚锥的拆除,塔肢砼表面修饰及设置电梯入口的工作平台支架,其构造具体形式如图5。
图5 内外爬架构造型式图(单位: cm)
爬架从下到上分为-2, -1, 0, +1, +2, +3, +4,共七层工作平台;-2层:为电梯入口平台。-1层:主要用于锚锥拆除及修饰塔肢砼表面。0层:为爬升装置的操作平台。+1层、+2层、+3层:主要用于模板的安装、调整、拆除,锚锥的安装。+4层(顶层):主要用于未浇砼段的塔肢钢筋绑扎处理及砼浇筑时的工作平台。
2.3.2 内爬架
墩身内爬架体系基本与外爬架相似,包括悬挂件及预埋件、1个上部操作平台、1个主工作平台、2个下部作业平台。主平台由型钢组成,承受内爬架模板系统自重及施工荷载,通过预埋件将荷载传递到砼上。
2.4 动力自动控制装置
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。该系统采用了管路集成块将控制阀集成为一个阀组,各项电控操作集中于一个操作控面上。节省了配管,提高系统可靠性,便于操作维护。
3 墩身施工
3.1 施工工艺流程
墩身施工工艺流程见图6。
3.2 液压爬模施工
3.2.1 拼装
承重架及爬架部分拼装:起始段浇筑完成砼强度达到20 mpa后拆模,将锚板固定在预埋锚锥位置,并将锚靴挂在锚板上,用限位销限位。承重架及爬架部分在地面拼装完成,然后挂在锚靴上。依次安装上爬架,随爬架爬升依次安装各层下吊架。在第2节段砼浇筑后即可安装轨道,爬架即可利用液压装置进行爬升。移动模板支架拼装:移动模板支架横梁固定在承重架主纵梁上。其中三角支撑部分在地面进行预拼装。具体步骤如下:
(1)在横梁上安装好前、后支座,然后将齿条用螺栓与前、后支座连接;
(2)在横梁上安装传动齿轮;
(3)在竖围楞安装调节器和拉带,然后用销轴将竖围楞与前支座连接;
(4)用销轴将调节撑杆分别与竖围楞和后支座连接,支架即成为可移动的三角支撑体系。三角支撑体系拼装完成后,检查主纵梁位置和水平,安装是否牢固。合格后将拼装好的支架吊放在主纵梁上,固定牢靠。
3.2.2 爬架爬升施工
外爬架爬升过程是一个轨道与爬架互为依托,互相爬升的过程。依靠附在爬架上的液压油缸进行轨道提升,轨道到位后与上部悬挂件连接,爬架通过顶升油缸沿轨道进行爬升。如图7。爬升中操作平台每边设1人,顶部设1人,通过对讲机联系,操作平台4人注意步进装置到位情况,当4边步进装置到位后,方能进行第2次爬升,顶部1人注意爬架是否同步,如相差较大,则通知操作人员,对液压油路进行调节,使4边能基本同步爬升。
图7 爬架爬升工艺图
内爬架采用手拉葫芦整体提升,顺桥向墩身每边布置2个提升力为50 kn的手拉葫芦,人工操作同步整体提升爬架。
3.2.3 模板施工
(1)模板的定位、调整与脱模
在钢筋绑扎到位后,即可进行模板初步定位工作。用专用工具转动齿轮轴以推动模板,使下部顶紧已浇节段砼表面。为保证模板不漏浆,结合长度控制在20 cm以上,且在两者结合部处贴两道泡沫胶带,有效地控制了漏浆。为减小模板定位完成后调整量,测量先进行模板4个角点放线,将放有4个角点边线测量点钢筋牢固焊接在4个角点的主筋上,通过吊线锤来确定模板上口位置。模板定位后,通过调节撑杆、围楞卡具、调节器来调节模板上口位置、倾斜度、整体高度及位置。调节完成后,在前、后支座中插入紧固件将模板固定牢固。砼浇筑完毕,达到拆模条件后,拆除对拉螺杆和各种紧固件,用专用工具转动齿轮轴,带动模板脱模。
(2)现场模板的维护和保养
为了确保模板的长期周转,同时保证砼外观,现场进行了如下工作:
•模板加工完成后,对模板周边及钻孔处用防水油漆进行了两次封边;
•吊运及安装中注意不能碰坏模板,特别是板面;
•在使用中,使用同一种脱模剂,以保证浇筑砼表面无
色差;
•振捣中严禁振动棒头与模板表面接触,保证棒头与模板表面距离不少于10 cm,以避免损坏模板表面;
•撬棒拆模时,严禁对模板边、角进行撬动,可在模板背后的支撑钢结构的受力部分进行作用。
•拆模后立即进行模板清洁工作,清洁中严禁使用钢质工具;
•模板表面清洁后,如有损伤部位,先将损伤部位的松散结构除去,然后用腻子均匀涂抹于损伤部位并仔细刮平。
4 工艺改进
由于液压爬模在国内桥梁施工中采用不多,在主1号墩的施工中,吸取以往的施工经验,同时也发现了一些问题,在实际施工中进行了改进。
4.1 模板的加工
在过渡墩模板加工中,面板与木工字梁连接采用木螺钉从面板钉入,木螺钉与面板结合处有痕迹,虽采用腻子进行表面刮平处理,但现场砼浇筑后,面板修补处与其他部分砼有较大的色差及凹凸不平。在主2号墩的模板加工中,采用了将木螺钉从木工字梁背后钉入,很好地解决了这个问题。
4.2 内爬架的爬升及安装
传统内爬架提升采用手拉葫芦整体提升,优点是平稳,但所需人员较多,爬升缓慢,且最后定位阶段调整费力。通过改进,采用塔吊整体提升。在内爬架平台上安装了滚轮架,方便内模的滑动安装,极大地提高了工效。采用塔吊整体提升应注意4个吊点的平稳,以利于内爬架的定位。
5 结束语
苏通大桥使用的液压爬模施工,极大地提高了工效、增大了安全性,技术上逐渐走向了成熟。但施工过程中遇到了不少问题,通过集思广益达到了预期的效果。也使主1号墩墩身成为全桥第一个完成的墩身,曾一度成为苏通大桥标志性结构及示范工程。
|
