电动水平爬模技术在航道整治护岸工程中的应用

陈广云，苏福

（中交广州航道局有限公司，广东 广州 510220）

随着社会经济和科学技术的发展,人们越来越重视航道的整治,与之相关的施工技术与工艺流程也得到了相应的发展。航道整治涉及的工程量非常大,项目也非常多,而护岸工程是其中的重点。护岸工程中现浇大体积混凝土重力式挡墙是常用的结构形式，挡墙施工中传统翻模施工工艺存在不足之处，模板的安拆需要依靠起重设备来完成，起重设备吊次多、效率低，同时模板安装误差较大、纠偏较困难，制约了挡墙施工的质量。

电动水平爬模技术与高层浇筑和大型桥梁所使用液压爬模技术比较，最大的区别在于驱动力和爬移方向等不同，电动水平爬模技术的脱模和爬移均使用电力驱动，脱模靠电动葫芦实现，爬移靠制动电机动力驱动，结合护岸以条带状大体积结构的实际施工情况爬移为水平顺岸方面。该技术采用标准化爬架配置，通过对模板和爬架少量调整即可适合于构筑物的截面形状的变化。

1 工程背景

京杭运河枣庄段（马兰大桥以下）航道整治工程按照二级航道标准进行设计，设计通航船舶等级为两千吨级，航道整治长度为14.897km。在航道两侧岸坡位置新建六种结构形式的护岸长度约28km，其中素混凝土重力式护岸长约19.8km，护岸结构分为两级，一级护岸结构底板采用0.6×5.1（m）（高×宽）素（钢筋）混凝土，墙身采用顶宽0.8m、底宽3.5m、高3.6m 梯形素混凝土，临水面倾斜率10:1，背水面倾斜率1.5:1。一级护岸挡墙墙身结构尺寸较大，每段（长度10m）混凝土工程量77.4m³，总长度17.1km，特别适合应用机械化程度较高的爬模施工工艺。

图1 护岸结构典型断面图

2 爬模设计

2.1 工艺原理

水平爬模系统在已浇筑底板结构之上进行拼接与安装，墙身混凝土浇筑后达到拆模强度而脱模，模板无需起吊设备，依靠爬架自身设置的葫芦吊起模板，通过安装在爬架底部的电机驱动轮在已浇筑底板上爬移至下一节段，反复循环施工。

2.2 爬模系统设计

爬模系统主要由大模板和爬架构成。

2.2.1 大模板构成

大模板主要由面板、背楞（肋骨）、对拉和锚地螺栓等构成。钢面板选用5mm 钢板制作，模板总长度制作为10.2m(每节段墙身长度为10m)。考虑到模板的纵向、横向刚度，且迎水侧模板与背水侧模板的斜长不同，所以迎水侧模板的横向肋骨选用了12 根［10#单拼槽钢，背水侧模板横肋采用15 根［14#槽钢，两侧横肋间距均为280mm，两侧模板纵肋均采用11 根双拼［14#槽钢，纵肋间距均为800mm。穿墙对拉螺杆采用M22 螺栓，在模板顶部两排布置间距为1.2m，其余均为1.0m。锚地螺杆采用M18，与预埋的Φ12 钢筋拉结，间距800mm，埋入底板混凝土250mm。为保证混凝土施工质量，须对大模板面板、背楞进行刚度和强度进行验算，对对拉和锚地螺栓强度进行验算，同时还需进行抗浮验算。

2.2.2 爬架主要构成

爬架主要由架体、提升系统、爬移系统等组成。

架体：架体由立柱、横梁和纵梁组成主框架，其中横纵梁采用200×200×16,立柱采用200×200×8，柱与梁之间采用螺栓连接。

提升系统：由大模板吊点、电动葫芦构成。迎水面侧模板较小，吊点设置在模板顶内肋上，背水面模板倾角较大，吊点位置设计在顶部内肋和中部的外肋上，避免模板弯曲应力过大而变形。电动葫芦挂在架体横梁上，选用额定起重量3t，电机功率1.1kW 的环链电动葫芦。

爬移系统：由电动机、行车轮、槽钢轨道等构成。电动机采用1.1kW 实心转子制动电机，制动电机有快速停止和准确定位特性。轮子采用Φ300 行车轮，安装在前排两根立柱下。轨道选用［6.3#，随爬架移动人工接长。

图2 爬架构成示意图

图3 爬移系统示意图

2.2.3 爬模系统主要性能参数选择

爬模系统主要性能参数根据工程实体构筑物和现场情况进行选择，下表为本工程爬模系统所采用的主要性能参数：

表1 爬模系统主要性能参数表

3 爬模施工工艺

3.1 施工工艺流程

施工工艺流程：施工准备→大模板组拼→大模板安装→对拉和锚地螺杆安装→安装导轨→爬架组拼→爬架安装→节段混凝土浇筑→对拉和锚地螺杆拆除→模板提升→接长导轨→爬架和模板整体爬移至下一节段→拆除爬模系统。

3.1.1 大模板的组拼与安装

模板的组拼和安装十分简单、快捷，具体组拼程序如下：

按照模板配置图，先吊入迎水侧模板，模板落地后迅速用钢管进行支撑，使之达到预定的倾斜角度，然后摘钩再吊入封头模板，同时对侧模与封头模板螺栓连接，最后吊入背水侧模板。

校正模板。复核轴线位置、标高及尺寸。模板安装尺寸偏差为±2mm，立面垂直度偏差为±3mm。

安装对拉和锚地螺杆。对拉螺栓安装必须紧固牢靠，松紧适宜，以防各排螺杆受力不均出现松动和造成涨模。安装锚地螺杆防止侧斜模板因受混凝土上托力过大而上浮。

模板安装完后，如底部存在缝隙，可用水泥砂浆填塞，但不能进入墙体内，防止因模板漏浆发生墙体烂根、露筋蜂窝麻面等质量通病，因此在底板施工时，尽可能保证底板平整度。

3.1.2 爬移系统安装

（1）架体组拼与安装

1）轨道和爬移系统安装：在工厂加工立柱时把行车轮和电机安装在立柱上，吊装前根据模板行走路线安装轨道。

2）架体安装：根据架体设计图，首先拼接上层横梁和纵梁，组装时用冲钉对准螺栓孔位，在适当位置插入螺栓，用扳手拧紧即可。上层框架拼接后竖立起来，然后拼接立柱，最后拼接下层纵梁，整个架体拼装完成后，用滑移吊装法使架体由平卧调整至竖直状态。

（2）轨道安装轨道需随着爬模系统的前移接长，单条10m 长6.3#槽钢轨道重量约66kg，可人工按照架体的既定移动轮迹线路铺设，简单固定在底板面上即可。

3.2 操作要点

3.2.1 爬模系统的操作和使用

3.2.1.1 模板脱开和起吊

（1）混凝土达到脱模强度后，将与墙体相连的穿墙螺栓和与底板连接的锚地螺杆等附件全部取出，使模板与墙体和底板的连接件全部脱开。

（2）利用安装在架体上的电动葫芦起吊大模板，葫芦挂钩挂在大模板的8 个吊点上，葫芦同时开启提升，提升高度约50mm，确保模板与墙体缓慢脱开。

3.2.1.2 爬架架体及模板的爬移

（1）模板起吊后，人工搬运槽钢轨道，与上一段轨道连接起来，并事先清理轨道沿线杂物。

（2）启动驱动轮电机，爬模系统缓慢向下一节段爬行。

（3）整体爬移过程中应有专人在挡墙两侧检查，检查是否平稳或有异常情况。

（4）爬行快至预定位置时，操作人员需初调模板位置。

（5）关闭驱动轮电机，开启电动葫芦降落模板，降落过程中操作人员对模板安装位置进行精调。

（6）模板降落至预定位置后，关闭电动葫芦，至此一个节段操作循环结束。

图4 爬模流程示意图

3.2.2 爬模系统检查

在施工过程中，每次爬模系统爬移前和爬移过程中以及爬移到位后，均要进行严格而细致的检查，在确定该步操作完全符合规程或要求时，方可进行下一步的操作。

3.2.3 爬模系统的维护

（1）产品运至工地后，爬架系统必须覆盖储存，防止下雨天气等恶劣天气对其造成损坏。

（2）爬移前，有专人检查爬移系统是否有完好，检查爬架、提升、爬移等机构是否有混凝土渣、钢筋头异物等，保证设备正常运行。

（3）应定期检查、校正、紧固和修理模板及相关部件，对螺纹、车轮等部件进行注油润滑。

3.2.4 爬模系统拆除

爬模系统拆除顺序为安装的逆顺序，主要流程为最后一段浇筑完成→拆除拉杆、锚地螺杆→拆除架体附件→拆除架体→拆除迎水侧大模板→拆除端头大模板→拆除背水侧大模板→清理模板。

4 安全措施

（1）施工前必须由技术人员对所有操作人员进行安全技术交底，并检查所有操作人员持证上岗情况。

（2）爬移过程中电动系统操作者应及时了解电动装置的使用工况，保证爬移时做到同步控制。

（3）对于倾斜角度较大的背水侧模板，在混凝土浇筑过程中应严格控制浇筑速度，施工过程中应检查锚地螺杆是否全部处于受力状态，避免模板上浮或发生倾覆事故。

（4）行车轮电动机选用制动电机，如制动电机失电，电磁铁也同时失电，衔铁被弹簧顶住，制动盘与电机后端盖压合在一起后停止转动，避免大风或意外撞击爬模系统溜车。

（5）施工全过程应设专人定期、不定期对爬模装置进行检查、保养、维修，保证爬模系统处于良好运用状态。

5 结语

爬模是以工具式模板为主要的施工手段，以电动系统为爬移动力，以现浇混凝土挡墙为主导工序组织施工，施工工艺简单高效，爬移速度快，系统组装完成后，无需投入起重设备，同时可节省大量人工和设备台班。减少了模板拆装流程，降低了模板（特别是面板）的碰伤损毁风险，浇筑混凝土结构整体性好，机械化施工程度较高，具有非常良好的经济和技术效益。