30-单线空心圆形高墩爬模施工工法

单线空心圆形高墩爬模施工工法

(93-15工字01) 铁道部第十五工程局 铁道部专业设计院机械所

铁路桥梁单线高墩采用内爬外挂双臂搭吊式爬模(以下简称爬模)施工，具有施工速度快、工程质量高、安全可靠、操作简便、劳动强度低、适用性强等优点。该爬模由铁道部专业设计院设计，铁十五局、十七局试制，首先应用于侯月线的桥梁施工并取得成功，取得了显著的社会、经济效益。该成果于1993年4月由铁道部建设司组织鉴定，被认不达到国内先进水平 。

一、工艺原理

爬模是以凝固了的钢筋混凝土墩壁作为承力结构，由内外套架导向，以其上的液压油缸作动力使模板上升。爬模所用的液压油缸的单缸承载力为16MPa，工作行程1.6m，爬升速度为15cm/min。油缸带有液压锁定装置，当油管爆裂时，它能自动锁闭油缸，以避免爬模大幅度下降而造成损坏。

模板系统采用双曲可调大模板及支撑系统，调整模板的方法为：转动丝杠，使大模板改变矢长和曲率，模板搭接处沿圆方向移动，使周长缩短，直至达到设计要求的半径而实现收坡。

二、工法特点

1.自动爬升。爬模由内外套架导向，上下爬梁交替爬升，能整体快速到位，故无需再用塔吊 。 2.自带物料提升系统。爬模上设有双悬臂双吊钩互为配重的塔式起重机，用之实施混凝土、 钢筋等物料的水平、垂直运输，效率高，浪费少，操作方便，安全可靠。

3.模板支立迅速。模板分8块用环链葫芦吊立，支、拆模板基本上实现了机械化作业。 4.采用附壁爬靴支座爬升，无需再设置爬升预埋件，故能节省钢材。

5.能实现墩身、墩颈实心段和顶帽一次性施工，施工至实心段时，只需拆除部分杆件，将墩颈底模支立在内爬架上，即可灌筑实心段。

6.施工质量好。采用爬模施工，随时可进行水平、垂直、扭转精度观测，混凝土灌注质量也易于控制。

7.爬模施工的主要工序都实现了机械化作业，操作简便，易于管理。

8.综合效益高。爬模施工周期短，省劳力，不需要其它起吊设备，故比滑模和组合模使用的机械少，钢材消耗也小，故大大降低了工程造价。

三、适用范围

本工法适用于铁路、公路桥的圆形、圆端形变坡变曲率墩和顶帽，以及烟囟、筒仓、水塔等高30～100m的建筑。

四、爬模的构造

爬模主要由主体结构、液压顶升系统和附属设备组成(见图1)。主体结构由塔吊、网架主工作平台、模板及支撑系统、内外套架及爬脚部分、L形外挂支架组成。液压顶升系统由液压油缸、油泵及控制柜组成。附属设备由测量设备、人员上下系统、电器部分和避雷设施组成 。

图1 爬模结构

模板及支撑系统由大模板、收分模板、抽拉模板、环形支撑、模板拉杆、电动环链葫芦和手扳葫芦组成。

塔吊系统主要由塔车顶架、吊车井架、左右吊臂小车走行机构、回转机构、主动卷扬机及控制柜组成。

五、施工工艺

爬模施工的工艺流程见图2。

图2 爬模施工工艺流程 (一)施工准备

1.编制详细可行的施工方案，设计经济合理的混凝土配合比，向班组作技术交底，并将墩上设计的各种预埋件和预留的位置、钢筋布置变化、墩身内外的收坡编制成表。

2.清点爬模零部件，对其易损件要备足备用件。准备好拌合机、切割机、弯曲机和捣固器等施工机械设备。

3.平整施工场地，规划好各种施工材料的堆放场地和机械设备、看守房屋的位置，并作好排水设施。

4.测量放样，用光电测距仪精确定出墩中心位置，然后据之放出墩底大样。 (二)组装爬模

1.组装顺序(见图3)

图3 爬模组装顺序

2.组装精度要求(见表1) 表1 爬模组装精度(mm)

3.组装注意事项

(1)爬模组装属高空作业，不得安排交叉作业。

(2)模板必须严格按墩身尺寸拼组，各模板搭接密贴，内外大模板对称分布，保持上缘平齐 ，拉杆所套之塑料管的长短适宜，以便拔出模板拉杆。

(3)各主要部件的联结螺栓要用扭力扳手拧紧，各活动部位及滑动面须加润滑剂，销轴的开口销必须打紧。

(4)液压元件须密封，配电柜、液压泵站和卷扬系统要设防雨装置。

(5)工作平台的脚后铺板必须固紧，平台上的材料、机具要对称放置(机具尽可能放在地面 )。 (6)塔顶要安设避雷装置。 (三)灌注混凝土

1.拌好的混凝土用翻斗车运至墩前倒入吊斗，爬模上的塔吊将吊斗吊到墩上通过串筒灌入模内。运输时间不得超过30分钟，并保证混凝土不发生离析、漏浆和坍落度损失过大。

2.灌注前要清除模板内的污物、松动碎石和浮浆。灌注要水平分层对称进行连续作业(如必须中断灌注则需处理好施工缝)。捣固要适度，切不可漏捣和使振捣器碰击模板。要设专人检查模板系统的变形和漏浆情况，发现问题及时解决。拆模后立即养生。

(四)爬模的爬升

当墩壁混凝土的强度达到8.0MPa(回弹实验值)时，安牢靴座并检查角钢，确认牢靠后将两吊臂旋至两油缸的轴线上，再检查各支腿的受力状态，之后将网架主工作平台上的物料均匀对称地分布在塔吊附近，启动液压系统，当液压表读数正常之后，即可开始爬升。在爬升过程中要设专人观察网架主工作平台，及时调整油缸行程来纠偏；要保证地面、墩内液压操作台 、作业平台、爬升支腿等处联系畅通。爬升到位后将各支腿伸入靴座，检查爬升架的位置及各支腿的受力情况，保持爬升架位置居中，各支腿受力一致。

(五)桥墩实心段及顶帽施工

1.实心段施工：爬模到达实心段底后，拆除所有内模板，将主塔吊部位上爬至使主工作平台底高出支承垫石50cm以上，然后将各支腿垫平。下降内套架，拆除其多余节，在设计标高处用63×63角钢搭成支撑系统，在其上立底模，绑扎钢筋，继续利用原塔吊灌注混凝土，直至顶帽底(见图4)。

2.顶帽施工：先拆除墩顶外模，再利用预埋的拉杆将附壁挂架及三角外挑架与墩身连接牢固 ，形成稳定的工作平台(见图5)，利用此平台支立顶帽模板。模板立好后拆除串筒，绑扎钢 筋，安装预埋件，浇注顶帽混凝土。顶帽灌完之后，安装墩内检查梯。

图4 爬模墩顶实心段施工 图5 爬模顶帽施工 (六)爬模的拆除

利用塔吊将模板支撑系统、液压油缸、爬腿、内外套架拆除后，再拆除L形外挂支架、主工作平台和人员上下系统。再利用塔吊在顶帽预留孔内埋设8m临时扒杆，用1.5t卷扬机拆除塔吊和回转机构。

拆除爬模一定要对称进行。爬模尽可能在地面解体，拆下的零部件应分类堆放，清洗、上油并补充损坏的零件之后贮存。

七、施工中的注意事项

1.爬模设备，特别是液压和电器部分，要经常检查维修。

2.模板拉杆的塑料套管长度与墩壁厚度要相等，以便拔出拉杆。

3.主工作平台应水平，否则应及时调整。

4.起吊重物时应先检查钢丝绳的缠绕方向，之后方可起动主动卷扬机。

5.在立、拆模板时，应注意抽拉模板的抽拉顺序，要对称抽除，以避免模板拉杆逐渐偏移使支腿放不进靴座。

八、施工质量控制及质量标准 (一)质量标准

1.模板面最大局部不平度允许误差为±3mm。 2.模板顶面水平允许误差为±2mm。 3.模板中心安装允许误差为±15mm。

4.墩台边缘至中心线的允许误差为±20mm。

5.墩台支承垫石顶面高程允许误差按《桥规》规定。 (二)施工质量控制

1.根据墩高配备模板，使之到墩顶时为整模板节高。

2.每次立模前要用垂球精确对中，严格按设计要求立模到位。

3.爬模爬升就位力争内外套架均在居中位置，模板的水平要暂时服从中线纠偏。 4.纠偏采取施加外力、环链葫芦紧固、铅丝张拉和角钢支顶等措施。

5.在施工过程中因气象或其他因素须停工处理时，要先灌满本节模板混凝土并捣固完毕，然后插好接头钢筋后才能停工。复工时要精确对中和进行水平观测，做好接缝处理。

九、机具设备

本工法所需机具设备见表2。 表2 爬模施工机具设备

十、劳力组织

以灌注2m墩身为例，其劳力组织见表3。 表3 爬模施工劳力组织

十一、安全注意事项

1.工地设安全指挥员1人，负责爬模的整体安全、指挥工作。 2.上岗人员必须系安全绳、戴安全帽。

3.操作平台要满铺脚手架，L形外挂支架、内套架和吊脚手下必须挂安全网。 4.非操作人员严禁操作主卷扬机、液压控制柜和翻斗车等机械。 5.料斗严禁超载和载人上下。

6.工作平台上不得堆放杂物，机具设备应均匀对称设在其中心附近，螺栓等小物品应分类装袋，严防坠落伤人。

7.经常检查维修结构、电机部分和动力线。 8.划定危险区，设置危险标志。

9.健全岗位责任进行岗前安全技术培训。 十二、效益分析

同传统的施工方法相比，本工法有明显的社会、经济效益，桥墩越高，效益越显著。如：

本工法不用搭设大量脚手架，其钢材消耗量比滑模少60%，使用劳力仅为滑模的30%，而其施工速度却比组合模快；

用爬模施工的混凝土表面光滑平整，克服了滑模所用的混凝土外观不易控制的缺点；

利用爬模内套架作施工平台，不用预制立底模所用的混凝土构件，顶帽施工还可省去大量预埋件。 十三、工程实例

侯月线浍河特大桥13#墩，高35.1m，最大外径5.30m，最小外径4.20m，最大内径4.23m，最小内径3.20m，内外收坡率均为60 ∶1。用我局制造的爬模施工。结果缩短工期20天 ，节约钢材10t，节省劳力520工天，综合节省资金5万元以上。经质量检查其合格率为100% ，优良率85%，单位工程评为优良。(执笔：李云涛 朱 伟)