淺論莊蓋高速公路大官屯蛤蜊河大橋高墩施工關(guān)鍵技術(shù)
2017-04-24
1.引言
隨著我國交通事業(yè)的蓬勃發(fā)展，公路和城市道路不斷出現(xiàn)越來越多和越來越高的橋墩。墩身越高，施工難度越大。高墩施工方法的研究成為橋梁建筑工作者十分關(guān)注的問題。自上個(gè)世紀(jì)五十年代起世界上就出現(xiàn)了滑升模板（簡稱滑模），但在施工方法上都仍然存在著一定的局限性。而在上個(gè)世紀(jì)七十年代初國外又出現(xiàn)了一種新型模板體系爬升模板（簡稱爬模）。目前奧地利、日本、美國等許多國家都在大量應(yīng)用，其范圍已擴(kuò)大到高層摟房、冷卻塔、筒倉、水塔等多種建筑物。
我國也從上個(gè)世紀(jì)七十年代始也逐漸采用爬模施工工藝，如在冷庫施工中將外板結(jié)構(gòu)和外圍護(hù)墻同時(shí)完成；繼而在高層住宅建造中也已成功地應(yīng)用了爬模工藝。在超高層鋼筋混凝土簡體結(jié)構(gòu)施工中，采用此工藝的上海華亭賓館90m高外徑13.5m、內(nèi)徑7.9m的鋼筋混凝土圓形觀光電梯井簡；上海希爾頓酒店143m高塔樓鋼筋混凝土芯墻簡體結(jié)構(gòu)采用200t•m塔吊為主機(jī)，爬模和商品混凝土泵送的施工方案；上海太平洋大飯店100.5m高的飛模電動(dòng)爬模組合施工工藝和西安電視塔245m高的電動(dòng)爬模施工工藝等均證明爬模工藝是施工高聳結(jié)構(gòu)物較優(yōu)工藝之一，然而在國內(nèi)公路、鐵路和城市道路橋梁高墩施工中，還未見爬摸工藝及其設(shè)備的施工實(shí)例。本文結(jié)合莊蓋高速公路大官屯蛤蜊河橋，對(duì)橋梁高墩施工關(guān)鍵技術(shù)爬模技術(shù)做了初步分析。
莊蓋高速公路大官屯蛤蜊河大橋:右線中心樁號(hào)K36+920.00,孔徑19-30米,設(shè)計(jì)交角90度,橋梁全長398.76 米,左線中心樁號(hào)ZK36+927.00,設(shè)計(jì)交角90度,橋梁全長399.546米。
橋位區(qū)地貌為山前河谷沖洪積平原區(qū)，地勢略有起伏。大氣降水入滲補(bǔ)給為主要補(bǔ)給方式，其次為河流入滲及鄰區(qū)徑流補(bǔ)給；受季節(jié)和氣候的影響，水位隨季節(jié)變化，鉆探時(shí)地下水埋深為0.1-2.7米，地下水類型為第四系孔隙潛水。
橋位區(qū)位于中朝準(zhǔn)地臺(tái)上，經(jīng)歷了多次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，地質(zhì)構(gòu)造變形強(qiáng)烈，但地殼整體基本穩(wěn)定。根據(jù)GB18306-2001《中國地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》，橋位區(qū)地震基本烈度為VII度，地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期為0.35s,地震動(dòng)峰值加速度為0.10g,橋位區(qū)未見不良地質(zhì)現(xiàn)象，標(biāo)準(zhǔn)凍深1.10米。
通過對(duì)橋位區(qū)地質(zhì)勘察，該橋揭露的地層主要為第四系漂石，變質(zhì)砂巖。
大官屯蛤蜊河大橋上跨蛤蜊河，設(shè)計(jì)水位Hs=123.496米，設(shè)計(jì)流速3.63米每秒，流量Qs=1232.8立方米每秒。
2.橋梁高墩施工關(guān)鍵技術(shù)爬模設(shè)計(jì)
2.1爬模的結(jié)構(gòu)組成
采用內(nèi)爬外掛、分離模板、整體雙臂雙吊鉤塔吊、液壓爬升式爬模。主要有：網(wǎng)架主工作平臺(tái)、雙懸臂雙吊鉤塔吊、內(nèi)外套架、內(nèi)爬支腳機(jī)構(gòu)、外掛L形支架、液壓頂升及控制系統(tǒng)、模板及支撐系統(tǒng)以及配電設(shè)備等組成。
2.1.1網(wǎng)架工作平臺(tái)：它是整個(gè)爬模設(shè)備的工作平臺(tái)，采用空間岡架式結(jié)構(gòu)。上面安裝中心塔吊，下面安裝頂升爬架，四周安裝L形支架，中間安裝各種操縱控制、配電設(shè)備。它主要承擔(dān)上面塔吊重量和吊料時(shí)變沖擊力，下面液壓缸通過外套架的頂升力，四周L形支架的支撐反力。整個(gè)同架結(jié)構(gòu)構(gòu)件采用萬能角鐵桿件和幾種聯(lián)板用螺栓連接的形式，這佯構(gòu)件運(yùn)輸方便，組裝拆卸也方便。
2.1.2中心塔吊：聯(lián)接在網(wǎng)架平臺(tái)中心處，隨著整個(gè)爬模的上升而上升。采用雙懸臂雙吊鉤形式以減少配重，可雙向上料并旋轉(zhuǎn)。上料方便，效率較高，具有一般塔吊的性能。
2.1.3 L形支架：上部聯(lián)接于網(wǎng)架平臺(tái)四周，下部與已凝固的墩壁聯(lián)接，增加整體爬模的穩(wěn)定性，并可作為墩身施工、養(yǎng)護(hù)、表面整修以及澆筑墩帽的腳手架，其結(jié)構(gòu)采用型鋼桿件和聯(lián)接板拼接，拼拆方便。
2.1.4 內(nèi)外套架：它是整個(gè)爬模體系的頂升傳力機(jī)構(gòu)，爬模的上升是靠內(nèi)外套架間相對(duì)運(yùn)動(dòng)而不斷爬升。為保證升降平隱．在內(nèi)外套架間設(shè)有導(dǎo)向輪，導(dǎo)輪采用306軸承，調(diào)整方便，滾動(dòng)自如。
2.1.5內(nèi)爬支腳機(jī)構(gòu)：即上下槌架，是整體爬模設(shè)備的爬升機(jī)構(gòu)，依靠上下爬架的交替上升，從而達(dá)到爬摸的升高。爬架采用箱型結(jié)構(gòu)，受力狀態(tài)好并可調(diào)整以適應(yīng)各種不同截面，操作較方便。
2.1.6液壓頂升機(jī)構(gòu)：它是整套爬模爬升的動(dòng)力設(shè)備。采用單泵、雙油缸并聯(lián)、定量系統(tǒng)，體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊，起升平穩(wěn)。既可實(shí)現(xiàn)提升作業(yè)，又可將整個(gè)內(nèi)外套架、內(nèi)爬腿沿內(nèi)壁逐級(jí)爬下，以便在墩底解體，方便施工，安全可靠，省時(shí)省力。
2.2工藝原理
以空心橋墩已凝固的混凝土墩壁為承力主體，內(nèi)爬支腳機(jī)構(gòu)的上下爬架及液壓頂升油缸為爬升設(shè)備主體，油缸的活塞桿與下爬架鉸接，缸體與上爬架鉸接，上爬架與外套架聯(lián)接而外套架又與網(wǎng)架工作平臺(tái)聯(lián)接，支撐整個(gè)爬模結(jié)構(gòu)。通過油缸活塞桿與缸體間一個(gè)固定一個(gè)上升，上下爬架間也是一個(gè)固定，一個(gè)作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，達(dá)到上爬架和外套架，下爬架和內(nèi)套架交替爬升，從而達(dá)到爬模結(jié)構(gòu)整體的爬升，就位、校正等工序。內(nèi)爬支腳機(jī)構(gòu)的上下爬架與墩壁的支點(diǎn)方式原設(shè)計(jì)在內(nèi)壁直線段部位每隔1.5m留設(shè)四個(gè)爬窩，爬架上的爬靴支撐在爬窩內(nèi)，達(dá)到承力支撐整體結(jié)構(gòu)；或在爬窩位置上預(yù)埋穿墻螺栓，然后在其上聯(lián)接支撐托架，上下爬架的爬靴支在托架上，以此為支撐點(diǎn)向上爬升。
3.橋梁高墩施工關(guān)鍵技術(shù)爬模施工
3.1爬模組裝
爬模可在地面上拼裝成幾組大件，利用輔助起重設(shè)備在基礎(chǔ)段上進(jìn)行組拼；也可利用單構(gòu)件直接在基礎(chǔ)段上拼裝。其組裝流程如圖1所示。組裝過程中，應(yīng)注意各大部件的組裝順序和精度要求，保證各連接件的緊固、各運(yùn)動(dòng)部位的潤滑防塵等。并設(shè)立安全保護(hù)設(shè)施，確保組裝工作的安全。
3.2爬升工藝
根據(jù)爬模結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，模板配置兩層大模板或組合鋼模，按一循環(huán)一節(jié)模板施工。當(dāng)上一節(jié)模板灌注完畢，經(jīng)過10h左右養(yǎng)生，開始爬升，爬升就位后拆下部一節(jié)模板，同時(shí)進(jìn)行鋼筋綁扎，并把拆下的模板立在上節(jié)模板之上，再進(jìn)行混凝土灌注、養(yǎng)生、爬模爬升等工序。如此往復(fù)循環(huán)，兩節(jié)模板連續(xù)倒用，直至澆完整個(gè)墩身。
3.3墩帽施工
當(dāng)爬模網(wǎng)架主工作平臺(tái)下平面高于墩頂設(shè)計(jì)標(biāo)高30cm時(shí)停止爬升。爬模灌筑墩身施工至墩空心段頂標(biāo)高時(shí)停止?jié)补啵⒃诙毡诘倪m當(dāng)位置預(yù)埋連接螺栓；將墩壁內(nèi)模拆除，并把L形外掛支架頂部桿件連接在預(yù)埋螺栓上，以此搭設(shè)墩帽外模板。對(duì)墩身內(nèi)部，可將內(nèi)爬升井架與網(wǎng)架平臺(tái)拆開，內(nèi)爬升機(jī)構(gòu)下l-2節(jié)，然后拆除吊運(yùn)至墩底。為保證模整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，也可不拆開內(nèi)爬井架與網(wǎng)架平臺(tái)的聯(lián)接，而將內(nèi)爬井架的外套架的一節(jié)桿件嵌入橋墩帽里，并利用空心墩頂端內(nèi)井架結(jié)構(gòu)以及墩壁預(yù)埋螺栓支設(shè)實(shí)墩底模，仍利用爬模本身的塔吊完成墩頂實(shí)心段及墩帽施工。
4. 結(jié)束語
隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，不能滿足生產(chǎn)需要，則須進(jìn)行技術(shù)改造。目的是提高設(shè)備的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，而設(shè)備改造的中心是圍繞生產(chǎn)力發(fā)展進(jìn)行的。通過本文能夠?qū)蛄焊叨帐┕び兴梃b。
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