浅论庄盖高速公路大官屯蛤蜊河大桥高墩施工关键技术
2017-04-24
1.引言
随着我国交通事业的蓬勃发展，公路和城市道路不断出现越来越多和越来越高的桥墩。墩身越高，施工难度越大。高墩施工方法的研究成为桥梁建筑工作者十分关注的问题。自上个世纪五十年代起世界上就出现了滑升模板（简称滑模），但在施工方法上都仍然存在着一定的局限性。而在上个世纪七十年代初国外又出现了一种新型模板体系爬升模板（简称爬模）。目前奥地利、日本、美国等许多国家都在大量应用，其范围已扩大到高层搂房、冷却塔、筒仓、水塔等多种建筑物。
我国也从上个世纪七十年代始也逐渐采用爬模施工工艺，如在冷库施工中将外板结构和外围护墙同时完成；继而在高层住宅建造中也已成功地应用了爬模工艺。在超高层钢筋混凝土简体结构施工中，采用此工艺的上海华亭宾馆90m高外径13.5m、内径7.9m的钢筋混凝土圆形观光电梯井简；上海希尔顿酒店143m高塔楼钢筋混凝土芯墙简体结构采用200t•m塔吊为主机，爬模和商品混凝土泵送的施工方案；上海太平洋大饭店100.5m高的飞模电动爬模组合施工工艺和西安电视塔245m高的电动爬模施工工艺等均证明爬模工艺是施工高耸结构物较优工艺之一，然而在国内公路、铁路和城市道路桥梁高墩施工中，还未见爬摸工艺及其设备的施工实例。本文结合庄盖高速公路大官屯蛤蜊河桥，对桥梁高墩施工关键技术爬模技术做了初步分析。
庄盖高速公路大官屯蛤蜊河大桥:右线中心桩号K36+920.00,孔径19-30米,设计交角90度,桥梁全长398.76 米,左线中心桩号ZK36+927.00,设计交角90度,桥梁全长399.546米。
桥位区地貌为山前河谷冲洪积平原区，地势略有起伏。大气降水入渗补给为主要补给方式，其次为河流入渗及邻区径流补给；受季节和气候的影响，水位随季节变化，钻探时地下水埋深为0.1-2.7米，地下水类型为第四系孔隙潜水。
桥位区位于中朝准地台上，经历了多次构造运动，地质构造变形强烈，但地壳整体基本稳定。根据GB18306-2001《中国地震动参数区划图》，桥位区地震基本烈度为VII度，地震动反应谱特征周期为0.35s,地震动峰值加速度为0.10g,桥位区未见不良地质现象，标准冻深1.10米。
通过对桥位区地质勘察，该桥揭露的地层主要为第四系漂石，变质砂岩。
大官屯蛤蜊河大桥上跨蛤蜊河，设计水位Hs=123.496米，设计流速3.63米每秒，流量Qs=1232.8立方米每秒。
2.桥梁高墩施工关键技术爬模设计
2.1爬模的结构组成
采用内爬外挂、分离模板、整体双臂双吊钩塔吊、液压爬升式爬模。主要有：网架主工作平台、双悬臂双吊钩塔吊、内外套架、内爬支脚机构、外挂L形支架、液压顶升及控制系统、模板及支撑系统以及配电设备等组成。
2.1.1网架工作平台：它是整个爬模设备的工作平台，采用空间冈架式结构。上面安装中心塔吊，下面安装顶升爬架，四周安装L形支架，中间安装各种操纵控制、配电设备。它主要承担上面塔吊重量和吊料时变冲击力，下面液压缸通过外套架的顶升力，四周L形支架的支撑反力。整个同架结构构件采用万能角铁杆件和几种联板用螺栓连接的形式，这佯构件运输方便，组装拆卸也方便。
2.1.2中心塔吊：联接在网架平台中心处，随着整个爬模的上升而上升。采用双悬臂双吊钩形式以减少配重，可双向上料并旋转。上料方便，效率较高，具有一般塔吊的性能。
2.1.3 L形支架：上部联接于网架平台四周，下部与已凝固的墩壁联接，增加整体爬模的稳定性，并可作为墩身施工、养护、表面整修以及浇筑墩帽的脚手架，其结构采用型钢杆件和联接板拼接，拼拆方便。
2.1.4 内外套架：它是整个爬模体系的顶升传力机构，爬模的上升是靠内外套架间相对运动而不断爬升。为保证升降平隐．在内外套架间设有导向轮，导轮采用306轴承，调整方便，滚动自如。
2.1.5内爬支脚机构：即上下槌架，是整体爬模设备的爬升机构，依靠上下爬架的交替上升，从而达到爬摸的升高。爬架采用箱型结构，受力状态好并可调整以适应各种不同截面，操作较方便。
2.1.6液压顶升机构：它是整套爬模爬升的动力设备。采用单泵、双油缸并联、定量系统，体积小，重量轻，结构紧凑，起升平稳。既可实现提升作业，又可将整个内外套架、内爬腿沿内壁逐级爬下，以便在墩底解体，方便施工，安全可靠，省时省力。
2.2工艺原理
以空心桥墩已凝固的混凝土墩壁为承力主体，内爬支脚机构的上下爬架及液压顶升油缸为爬升设备主体，油缸的活塞杆与下爬架铰接，缸体与上爬架铰接，上爬架与外套架联接而外套架又与网架工作平台联接，支撑整个爬模结构。通过油缸活塞杆与缸体间一个固定一个上升，上下爬架间也是一个固定，一个作相对运动，达到上爬架和外套架，下爬架和内套架交替爬升，从而达到爬模结构整体的爬升，就位、校正等工序。内爬支脚机构的上下爬架与墩壁的支点方式原设计在内壁直线段部位每隔1.5m留设四个爬窝，爬架上的爬靴支撑在爬窝内，达到承力支撑整体结构；或在爬窝位置上预埋穿墙螺栓，然后在其上联接支撑托架，上下爬架的爬靴支在托架上，以此为支撑点向上爬升。
3.桥梁高墩施工关键技术爬模施工
3.1爬模组装
爬模可在地面上拼装成几组大件，利用辅助起重设备在基础段上进行组拼；也可利用单构件直接在基础段上拼装。其组装流程如图1所示。组装过程中，应注意各大部件的组装顺序和精度要求，保证各连接件的紧固、各运动部位的润滑防尘等。并设立安全保护设施，确保组装工作的安全。
3.2爬升工艺
根据爬模结构的特点，模板配置两层大模板或组合钢模，按一循环一节模板施工。当上一节模板灌注完毕，经过10h左右养生，开始爬升，爬升就位后拆下部一节模板，同时进行钢筋绑扎，并把拆下的模板立在上节模板之上，再进行混凝土灌注、养生、爬模爬升等工序。如此往复循环，两节模板连续倒用，直至浇完整个墩身。
3.3墩帽施工
当爬模网架主工作平台下平面高于墩顶设计标高30cm时停止爬升。爬模灌筑墩身施工至墩空心段顶标高时停止浇灌，并在墩壁的适当位置预埋连接螺栓；将墩壁内模拆除，并把L形外挂支架顶部杆件连接在预埋螺栓上，以此搭设墩帽外模板。对墩身内部，可将内爬升井架与网架平台拆开，内爬升机构下l-2节，然后拆除吊运至墩底。为保证模整体结构的稳定性，也可不拆开内爬井架与网架平台的联接，而将内爬井架的外套架的一节杆件嵌入桥墩帽里，并利用空心墩顶端内井架结构以及墩壁预埋螺栓支设实墩底模，仍利用爬模本身的塔吊完成墩顶实心段及墩帽施工。
4. 结束语
随着科学技术的进步，不能满足生产需要，则须进行技术改造。目的是提高设备的技术经济指标，而设备改造的中心是围绕生产力发展进行的。通过本文能够对桥梁高墩施工有所借鉴。
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