液压爬模施工工法
GGG(鲁)C2063-2008
刘深远 杨荣泉 侯福金 闫宗山 万雨帆
（山东省路桥集团有限公司 山东省公路桥梁建设有限公司）
1.前言 2#工作平台1#工作平台外模调节支撑杆垂直调节杆预埋件锚固件悬挂件自锁提升件1-10#工作平台千斤顶支撑件-1#工作平台爬轨-2#工作平台2-2图1：爬模构造图 索塔是斜拉桥、悬索桥工程的重要组成部分，索塔的构造材料主要有钢结构、钢筋混凝土结构、预应力混凝土结构等。索塔的建造方法也有预制吊装和现场浇筑两种形式，而现 场浇筑又可分为支架施工和无支架裸塔施工两种。混凝土裸塔现浇施工目前一般采用翻模、滑模、爬模三种主要工法。爬模施工技术是在滑模及翻模的基础上发展起来的一项新工艺，兼备滑模和翻模的优势，质量可靠，操作方便。
2．工法特点
2.1.自动爬升。爬模由液压系统驱动，可沿导轨上下交替爬升，能整体快速到位，故无需再用塔吊。
2.2.加工简单，机械化程度高，劳动强度低，安全系数大，施工速度快，墩身外观质量好。
2.3.施工技术容易掌握，工人稍加培训就可以熟练上岗。
2.4.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。
2.5.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。
2.6.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。
2.7.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。
2.8.通用性好，爬架稍加改造就可以适应不同的墩柱的形式，可以大大节约施工成本。
3. 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、水塔等高建筑的施工。
4. 工艺原理
爬模是以钢筋混凝土墩壁作为承力结构，以导轨为导向，以其上的液压油缸作动力使模板上升。油缸带
有液压锁定装置，它能自动锁闭油缸。模板系统采用双曲可调大模板及支撑系统。
5.施工工艺和操作要点
液压爬模是为索塔施工而设计的模板及工作平台体系，其功能是用于完成索塔施工，为索塔施工提供模板和工作平台。 5.1爬模结构简介 5.1.1构造形式选择
根据爬模的使用功能，将其分为模板系统、工作平台系统和爬升系统三大部分，其中模板系统用于混凝土浇筑，爬升系统用于爬模体系的转移爬升，工作平台系统为施工人员提供安全的操作平台，也用于索塔小型施工机具的摆放场所(如右图)。 5.1.2液压爬升系统
爬升系统包括爬架、预埋件、锚固件、悬挂件、自锁提升件、爬升导轨、支撑轮、液压设备等。预埋件采用预埋套筒连接；导轨用H250×150型钢；爬升千斤顶最大行程60cm，最大顶升力25t，每套爬模配置八台千斤顶，两台油泵，一个操作控制箱。 5.1.3模板系统
模板分直面模板和圆弧面模板两种，面板均采用芬兰产18mm维莎板，背面用20×8cm
木工字梁，以减轻自重，增大模板刚度。直面模板木工字梁外横向用2[25a槽钢做背带，每侧模板共设置5道，竖向用5根H25型钢连成一体，其中两根H型钢座落于0工作平台的水平滑轨上，模板可在0平台的滑轨上做水平移动，每个侧面的模板均由四根可调螺旋杆支撑，调节此四根杆可使模板沿
图2：模板竖向支撑图
下支撑点旋转；模板下端由两根可调螺杆支撑，旋转此杆可以竖向调节模板，
5.1.4工作平台
本系统共设置五层工作平台，自上而下分别为2、1、0、-1、-2，平台除内侧面外均在边沿设置钢护栏，外侧悬挂安全网，高1.5m，上下平台之间设置安全爬梯。 2平台为半封闭式，只在直面设置，高于模板顶端2.5m，由三根[16槽钢做支撑，底板用[10槽钢焊接桁架，上铺4cm木板，平台外及左右两个侧面用安装钢护栏，用φ48mm钢管焊接而成，护拦外侧悬挂安全网。2平面用于钢筋绑扎和混凝土导管的架设。结构示意图如图2所示。
1平台与外侧模顶端齐平，结构形式与2平台相同，在塔柱的四个侧面均设置为全封闭式，用于钢筋绑扎、预应力、内模安装及混凝土浇筑时的操作平台。 0平台为主工作台，用于外侧模的安装、调整和主要施工机具的摆放等，因模板支撑及外移需要的空间较大，所以0#平台的中间部位内外模板安装模板制作准备混凝土浇筑工具混凝土拌和、运输#
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38035102750380691图3：工作平台外观图 斜拉索套筒调整定位环向预应力管道定位爬模爬升钢筋安装预埋件安装劲性骨架安装劲性骨架制作斜拉索套筒制作图4：中塔施工分段图 预应力材料准备钢筋制作预埋件加工制作比其它几层平台较大，向外延伸1.5m。
-1平台为爬升操作的主平台，用于安放液压设备，为全封闭图5：索塔施工工艺流程图
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预应力张拉、压浆检查验收混凝土浇筑、养生2184拆除、清理模板混凝土凿毛、清理21×45012325
式，平台与塔柱混凝土表面的距离为5cm。
-2平台为活动平台，用于塔柱环向预应力的张拉、压浆和混凝土的养护等工作。距-1#平台间的距离可以调节，每个平台用四根最大链长为15m的导链悬持，另加四根保险钢丝绳，相邻平台之间用绳索连接，外侧为全封闭钢护栏，外挂安全网，因此层平台上放置千斤顶、油泵等张拉设备，承载较重，故本层平台做了加强，平台纵向为两根[20槽钢，横向用[10槽钢相连。 5.2. 施工工艺流程
索塔施工内容包括：爬模安装、行走与拆除、钢筋绑扎、预应力管道、劲性骨架及斜拉索套筒安装，模板支立与拆除、混凝土浇筑与养护、预应力张拉、压浆等。施工工艺流程见图5。
5.2.1.爬模安装：
现以中塔为例介绍爬模的安装过程，用爬模施工的为横梁以上的即上塔柱部分，共分23个节段，前21个节段每段施工高度为4.5m,最后两个节段施工高度分别为2.65m和4.26m。在下塔柱及横梁施工完成后，即进行爬模安装工作。
1.在横梁施工完成后，在横梁顶面即塔柱内侧面安装外侧模板及1工作平台，外侧面及两圆弧面安装外侧板、1、0及-1工作平台。
2.直面内侧模板用塔吊提升到下一节段安装，在外侧平面及两圆弧面安装爬轨及液压设备，用千斤顶驱动爬架上升到第二节段，就位后安装-2平台。
3.上塔柱第二节段混凝土浇筑完成后，安装内侧平面的爬轨及液压设备，模板爬升到第三段后，安装-2及2工作平台。爬模即全部安装完毕。 2.2.2.爬模爬升操作
爬升步骤及操作详见图6、7。
在用于爬模施工的第一节塔柱钢筋绑扎完成后，安装锚固件、爬架、工作平台及模板。第一节段混凝土浇筑完成后，按如下步骤操作，逐段完成塔柱施工。
1.模板外移
混凝土强度达到标准强度的40%或20Mpa后，即可将模板对拉螺杆松开，将内模拆除。将外模支撑杆放松，拖动外模向外滑移50cm左右，并将外模清扫干净并涂刷脱模剂。
2.导轨爬升
1).导轨爬升前应作好以下工作。
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(1).安装上部锚固件并及时检查其实际位置与理论位置是否一致，不符合要求的应进行相应的调整。锚固件件安装好后，派专人检查锚固螺栓是否完全到位。 (2).用面棉纱清洁导轨，并在导轨表面涂上润滑油。 (3).改变上下自锁提升件的转向开关，使其一致转向上位。 450450450 (4).由专人操作液压油泵，其它操作人员各司其职，各就各位。 450450450450(6).上一节段的钢筋、预应力管道及预埋件已安装完成。 2).经确认爬升准备工作完全符合要求后，启动液压油泵的进油阀门、千斤顶持力后，拆除导轨顶部插销，开始导轨的爬升。 450图6：爬模爬升示意图1 3).导轨爬升时，在爬架-1号、0号平台上分别配置专人与油泵操作手联络，保证通讯畅通，发现问450450题及时叫停。 4).千斤顶每次出顶在轨道上450450认自锁提升件的卡锁到位后，才可开始下一格顶升。 5).将导轨顶升至接近上端锚固件高度时，检查导轨与锚固件的柄口的位置是否一致，若不一致，调节导轨上方位置，使导轨能够顺利通过锚固件的导轨槽口。 6).当导轨顶升到位后，插上固定销。 7).关闭液压油泵阀门、切断电源，导轨爬升完成。 8).卸下下层锚固件，取出混凝土内的预埋锥型螺母。 3.爬架爬升 1)、爬架爬升应作好以下准备工作： A.爬升前清除爬架上不必要的活动荷载。
图7：爬模爬升示意图2 450顶升两个格，由专人负责观察，确450450以上。、 450(5).确认混凝土强度已达到20Mpa
B.将爬升导轨底部支撑脚垂直顶塔身混凝土上，并旋转与表面顶紧。 C.将爬架下方的支撑杆松开，使支撑轮与爬升导轨紧密接触。 D.将自锁提升件的转达向开关转向下位。 E.检查爬架与其它固定物是否有挂靠。 F.检查液压油泵的电缆长度是否足够。
G、爬架爬升时，液压油泵由专人操作，其它人员负责观察。
2).经确认爬架爬升准备工作已完全符合要求后，启动液压油泵，千斤顶施力后、开始爬架的爬升。
3).爬架爬升时，爬架-1、0号平台各安排1人观察。
4).千斤顶每一个行程在轨道顶升两个格，观察人员确认自锁提升件的卡锁与爬升导轨锁紧后，才可进行下步操作。
5).当爬架顶升到位后，及时插上安全销，与锚固件锁紧。 6).关闭液压油泵阀门、切断电源，完成爬架的顶升工作。
7).旋转爬架下方的支撑杆与混凝土面顶紧。 4.模板就位
爬架爬升到位后，将外模内移，底部与前一节段混凝土面贴紧，上部用全站仪精确定位后，将模板临时固定。安装内模后，穿对拉螺杆并将内外模连成整体，用全站仪再次复核定位后，用对拉螺杆将内外模加固成整体，并将外模支撑杆旋紧。 5.2.3.爬模拆除：
塔柱施工完成后即可将爬模拆除，用塔吊辅助，拆除顺序为：施工机具及设备→内模→2平台→外侧模及1平台→-2平台→爬升导轨、千斤顶及自锁提升件→0及-1平台→锚固件及预埋套筒。 5.2.4.施工工艺
1.劲性骨架
加工：劲性骨架按《劲性骨架》设计图在加工场分节加工，场地上用型钢焊出定位框，防止骨架焊接时变形。
安装：骨架加工完毕，用油漆在四个侧面的上下横撑上标记出中心点。骨架用平车运至现场，由塔吊吊装就位。
2.斜拉索锚管安装
锚管套筒采用壁厚10㎜的无缝钢管，现场加工。安装前先按预定位置将锚管安装于劲性骨架上，预留一定调节空间，随劲性骨架一块吊装就位。劲性骨架焊接牢稳后，在骨架上定出锚管附着点位置，用导链辅助调整锚管精确就位，位置准确后用钢板将锚管与劲性骨架焊接牢靠。
锚管安装完毕后，用全站仪进行复测，保证斜拉索锚固中心点高程偏差不超过±10mm，
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轴线偏差不超过±5mm。
3.钢筋
钢筋在加工场下料制作，现场绑扎成型。主筋采用墩粗直螺纹接长，每根长4.5m，相邻钢筋接头错开1m，其他钢筋用铁丝绑扎。
4.预应力安装
为平衡斜拉索产生的水平分力，在上塔柱斜拉索锚固区设置环向预应力钢束，采用极限拉应力为1860Mpa的高强钢绞线。环向预应力包括1号束φ15-12和2号束φ15-4钢束，1号束采用15-19塑料管道，2号束采用15-7金属波纹管。 预应力管道采用后穿束方式施工，管道附着在劲性骨架上一块吊装就位，安装时严格按照设计图纸给定的坐标尺寸定位，在直线段一般每延米设置一个定位架，曲线段适当加密，施工中严禁踩压、电焊灼伤波纹管，杜绝因漏浆造成管道堵塞。 5.混凝土浇筑及养生 模板安装就位后，浇筑本节段混凝土，混凝土由拌和站集中拌和,罐车运输, HBC-80型拖式泵输送到位。输送泵管附着在塔吊上，上接三通管，通过塔吊上悬挂的移动人行通道引向左右两塔，前端接胶皮软管，与串筒连接。混凝土浇筑时间控制在3～4小时左右。 图8：环向预应力布置图 J
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1号钢束2号钢束混凝土洒水养护, 混凝土浇筑完成养护两天后拆模，拆模后再继续洒水养护四天，养护采用喷雾器洒水，喷水应均匀，不产生水流，以免污染塔身。 6.预应力张拉及压浆 混凝土强度达到要求后，即可进行预应力张拉，先张拉1号束，后拉2号束。1号束采用两端张拉，在塔桩两侧面对称进行；2号束为直线索可在一端左右对称张拉。环向钢束先用穿心斤逐根预紧，张拉至控制张拉力的15%，再用大吨位千斤顶整体张拉。Φ15-12钢束用250吨千斤顶张拉，Φ15-9钢束用200吨千斤顶张拉。
张拉在爬模的最下层工作平台上进行，该平台工作高度可以调节，范围为1-5米，可保证下一节段的预应力束完全得到张拉。
在预应力张拉完成后，用与塔柱同标号的水泥砂浆封锚，预留出压浆孔道，砂浆强度达到要求后即进行压浆。1号束采用真空辅助压浆技术施工，2号束采用普通压浆工艺。压浆设备放置在塔吊附着上，随塔吊附着上升，保证最大压浆高差不超过30m。
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6. 材料与设备
爬升及主要钢结构件用16Mn钢材；模板面板采用进口wisa板，木工字梁，工作平台用用4cm木板；机加工件采用40铬；其它辅助结构采用Q235钢材。
使用的机械设备见下表：
机械、设备表
机械、设备名称 砼拌和站 砼搅拌运输车 砼拖式泵车 液压爬模 塔吊 钢筋弯曲机 钢筋切割机 电梯
型号 产地国 HSL80 MR-60S、日本 HBT-80、日本 自制、济南 ZS5024 GW-40、济南 GC-40、济南 上海宝达 功率/吨 位/容积 80m/h 6m 80 m3/h 120T.M 33单位 套 辆 台 套 台 台 台 台 数量 2 4 2 2 1 4 4 2
7.质量控制
质量控制是施工的重点，控制好施工质量是工程成败的关键。按以下原则控制质量。
质量控制目标 检查项目 混凝土强度(MPa) 塔柱底偏位(mm) 塔柱倾斜度(mm) 外轮廓尺寸(mm) 壁厚(mm) 锚固点高程(mm) 孔道位置(mm) 预埋件位置(mm) 控制目标 在合格标准内 10 1/3000，且不大于30 ±20 ±5 ±10 10，且两端同向 5
8.安全措施
8.0.1.进行安全教育。建立健全各项规章制度，加强岗位责任制。严格施工纪律，严格按规程操作。
8.0.2.参加高空作业，人员必须有特别作业证书，严禁带病上岗。高空作业必须设置安全网，工人穿戴安全帽、施工鞋、安全带。
8.0.3.设立施工作业警示区，严禁非施工人员及车辆进入施工现场。 8.0.4.遇有大风、暴雨天气需停止施工，注意保护电源，防止漏电。 8.0.5.严禁乱抛掷杂物。
8.0.6.塔吊司机要经培训考核，持证上岗；定期检查各种限位开关，起重机钢丝绳、卡环如有损坏及时更换。
8.0.7.塔吊设专人指挥，禁止超负荷起吊。 8.0.8.高处作业应遵守以下规定：
1)悬空高处作业设有可靠的安全防护措施。从事高处作业人员要定欺体检，发现不适病症，不得从事高处作业，严禁酒后高空作业。
2)高处作业所用的梯子不得缺档和垫高，同一架梯子不得二人同时上下，在通道（或平台）使用梯子应设置围栏。
3)高处作业与地面联系，应有专人负责，或配有通讯设备。
4)运送人员和物件应有可靠的安全装置，严禁人员乘坐运送物件的吊栏。
9. 环保措施
在实施过程中，应遵照执行的国家和地方（行业）有关环境保护法规中所要求的环保指标，加强文明施工管理。
爬模施工中，液压设备要加强保养，不能污染梁体和施工场地的水体和山体等。 施工过程中产生的垃圾应该分类处理，不能随意丢弃。
10.效益分析
综合评述：主要经济技术指标对比表 主要对比指标 塔身截面尺寸 浇筑高度 自重 爬模总高度 爬升方式 滨州黄河大桥（本项目） 8.0～5.5×3.8m 4.5m 43t 16.75m 液压顶升 润扬长江大桥 12.54～9.5×6.0m 4.0m 68t 16m 液压顶升 国外情况 国内未见国外有类似产品的资料报道 （暂无国外
劲性骨架、斜拉索套筒安装，功能 钢筋绑扎，混凝土浇筑、养护，预应力安装、张拉、压浆 平台形式 质量指标 经济指标 安全指标 成果来源 共分五层，全封闭式 优良级 每套成本60万元 无一例安全事故发生 自行研制、加工、使用 资料） 劲性骨架安装，钢筋绑扎，混凝土浇筑、养护 共分五层，全封闭式 优良级 每套成本450万元 不详 全套国外进口 本项目是目前国内首家自行研制的用于桥梁高塔施工的设备，首次在国道205线滨州黄河公路大桥上成功应用，打破了国外产品一枝独秀的局面，为国内施工企业自行研制用于桥梁高塔施工的全自动液压爬模提供了设计、加工、施工经验。对推动该行业的技术进步起到了示范和促进作用。 11.应用实例 例1： 我公司施工的国道205线滨州黄河公路大桥主桥长768（2×42+2×300+2×42）m，标准断面宽32.8m，为六跨连续PC箱梁三塔双索面斜拉桥，大桥采用双柱式索塔，上塔柱采用等截面圆端形截面，下塔柱逐渐过渡成圆形截面，为平衡斜拉索的水平分力，上塔柱斜拉索锚固区设置环向预应力。中塔总高125.25m，断面尺寸为8～5.5m（长）×3.8m（宽），长边壁厚1.2m，短边壁厚1.5m，如图9所示；边塔总高74.778m，断面尺寸为5.0m（长）×3.0m（宽）。 中塔共分26个节段，边塔分13个节段浇筑，采用自液压爬模施工，从而掌握了爬模施工经验和有关技术数据。该工程于2005年被评为山东省优质工程“泰山杯”奖。 例2：山东省利津黄河大桥全桥长3171m，主桥为630m的五跨PC连续双塔双斜索面斜拉桥，跨径组合为40+120+310+120+40m，主梁采用带悬臂双边主梁的开口断面形式，墩塔固结，全漂浮体系。双向四车道，桥梁全宽19m。索塔采用爬模施工，于2001年通车。 例3：我公司在建的青银高速公路济南黄河大桥主桥为独塔双索面钢箱梁斜拉桥，索塔采用倒Y型，总高197m，包括上塔柱、中塔柱、下塔柱和下横梁，采用C50混凝土。塔柱及横梁均采用箱型断面，下横梁内设置预应力钢束，上塔柱内设置钢锚箱以锚固斜拉索。 索塔采用爬模施工，首节节段的施工高度为4.2m，未段施工高度为2.6m，标准段施工高度为4.0m。共分49个节段施工，根据施工需要和主塔的结构情况共分四个阶段：下塔柱
图9：中塔横断面图 单位：cm
施工阶段（标高27.000～50.000m），包括塔座、下横梁施工阶段（横梁高6.0m）、中塔柱施工阶段（标高50.000m～159.370m）、上塔柱施工阶段（标高159.370m～224.000m）。
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