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)'