一种桥梁墩柱爬模施工系统及其施工方法与流程

本发明涉及桥墩施工，尤其是涉及一种桥梁墩柱爬模施工系统及其施工方法。

背景技术：

1、桥梁设计中，柱式桥墩是普遍采用的结构型式。桥墩的施工是桥梁施工关键控制节点之一，现有技术中桥梁的桥墩施工比较常见的有液压自爬模与翻模施工。

2、公路桥梁及市政高架桥长期以来的施工方法都是采用分块模板通过螺栓合扣连接成整体模板体系，然后每次升高模板时都需要人工在高空将模板紧固螺栓松开，安全隐患大，且费时费工，搭建四周的安全围护或者爬梯通道需要较大措施成本及较长施工周期，施工成本较高。

3、最近也开始出现新型的爬模装置，如专利公开号为cn113403946 a的中国专利申请，其公开了一种三页销铰式桥梁园柱墩柱爬模装置，采用三叶式模板结构，利用通长锥销的上下运动实现模板的合拢与打开，采用液压顶升及支点转换系统实现模板系统的自爬升与下降功能，同时采用爬梯随支点转换系统一同升降，在低位增加或拆除爬梯标准节段的方式，减少了高空作业，相较于传统的纯机械操作，该专利申请的技术方案实现了一定程度的自动化，较大程度减少了高空作业，提高了施工安全性。

4、但是，现有技术中的桥墩施工装置和施工方法，明显具有以下缺点：

5、一、专利公开号为cn113403946 a的技术方案中，模板上设计有多层操作平台，安装模块较多，且爬梯虽然改为低位安装，但是爬梯的模块数量并未减少，且随着墩柱高度提高，爬梯通道的晃动会明显增强，并且爬梯侧挂于支点转换系统上，使支点转换系统受力不均，可能刮伤墩柱表面，

6、二、专利公开号为cn113403946 a的技术方案中的系统安装、拆卸、运输等依然较为复杂。

7、三、专利公开号为cn113403946 a的技术方案中爬行装置仍然需要人工去高空拆装机械锁紧螺栓，自动化程度不高。

8、因此，市场急需一种可以解决现有技术中的问题、克服现有桥墩施工方法及装置的缺点，能够实现运输模块少、自动化程度高、作业效率高，安全可靠性高、施工成本低的桥梁墩柱爬模施工系统。

技术实现思路

1、为解决现有技术中的问题，本发明提供一种有利于节约施工成本、提高施工效率、有利于降低施工劳动强度的桥梁墩柱爬模施工系统。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种桥梁墩柱爬模施工系统，包括爬行器、导向架、施工升降机、模板系统；所述爬行器安装在已施工完成的桥梁墩柱上，且可沿桥梁墩柱上下运动；所述导向架安装在所述爬行器上，可由爬行器带动沿桥梁墩柱上下运动；所述模板系统靠自重安装在所述爬行器上，且可由爬行器带动沿桥梁墩柱上下运动；所述施工升降机包括施工升降机操作平台和环状吊点架，所述环状吊点架安装在导向架顶端，施工升降机操作平台通过钢丝绳吊装在环状吊点架上，且所述施工升降机操作平台可沿已经施工完成的桥梁墩柱和导向架进行上下升降运动。

3、优选的技术方案，所述桥梁墩柱爬模施工系统还包括风缆架，该风缆架安装在模板系统上，且风缆架与模板系统之间采用可变浮动连接；风缆架顶部设有多个钢丝绳挂点，所述风缆架通过连接在钢丝绳挂点上的钢丝绳于地面固定。

4、优选的技术方案，所述风缆架与模板系统之间的可变浮动连接包括设置在风缆架底部的t型滑动板、安装在模板系统上的滑动盖板、安装在模板系统上的滑动底板；所述滑动盖板和滑动底板形成供所述t型滑动板滑动的空腔；当模板系统合拢状态时，t型滑动板与滑动盖板的外侧相抵，风缆架上的钢丝绳将作用力传递到模板系统，稳定住风缆架和模板系统，且此时t型滑动板与滑动盖板的内侧具有一定间隙。

5、优选的技术方案，所述风缆架与已施工完成的桥梁墩柱的钢筋笼接触处设有可拆卸的扶正装置，该扶正装置包括船型接触板，船型接触板上、下两端均具有一定斜度的斜面。船型接触板通过销轴与风缆架上的销孔配合连接。风缆架上具有多个与船型接触板配合的销孔，工作中，吊装好风缆架后，扶正装置的船型接触板与已完成施工的桥梁墩柱上的钢筋笼接触，实现对风缆架和模板系统的扶正。当施工完成后，需要拆卸时，如果需要风缆架随模板系统需要进行下降时，操作员乘坐施工升降机上来，拆卸船型接触板。

6、优选的技术方案，所述爬行器上设置有摩擦块，所述摩擦块位于模板系统与爬行器接触之处；且所述爬行器上还安装有限制模板系统径向位置的竖直挡块、以及限制模板系统竖直位置的水平挡块；所述摩擦块、竖直挡块、水平挡块组合形成安装模板系统于爬行器上的u型槽。

7、优选的技术方案，所述爬行器上部和下部均安装有多组爬行器导向装置，所述爬行导向装置包括安装在爬行器上的空心的支座、滚轮、销轴、连杆、拉杆和弹簧；所述连杆的中间通过所述销轴可转动的安装在支座上；所述滚轮可转动的安装在所述连杆一端，所述拉杆安装在所述连杆的另一端；所述弹簧套设在所述拉杆上，且弹簧的一端与拉杆上设置的凸缘相抵，弹簧的另一端与所述空心的支座相抵；所述通过销轴安装在支座上的连杆、安装在连杆一端的滚轮、安装在连杆另一端的套设有弹簧的拉杆整体构成一个杠杆结构。

8、优选的技术方案，所述爬行器上部和下部均安装有多组爬行器导向装置，所述爬行导向装置包括安装在爬行器上的套筒、以及穿置在该套筒内的滚轮轴、轮滚；所述滚轮轴可在所述套筒内滑动；所述滚轮轴一端开有螺纹，可拆卸的安装有抵挡螺母，滚轮轴的另一端设置有滚轮支座；所述滚轮可转动的安装在滚轮支座上；所述滚轮轴上套设有弹簧，弹簧的一端与套筒相抵，弹簧的另一端与所述滚轮支座相抵。

9、优选的技术方案，爬行器可集成防坠落保护装置，实现防坠落保护功能。

10、优选的技术方案，所述爬行器包括两个上下设置的抱箍；所述两个抱箍之间连接有驱动抱箍上下运动的驱动装置；所述抱箍均安装有抱箍锁紧装置，抱箍锁紧装置可锁紧或者松开所述抱箍；

11、所述抱箍锁紧装置包括抱箍锁紧油缸、抱箍拉杆、抱箍套筒、碟簧、盖板、拉杆螺栓；所述碟簧套设在抱箍拉杆上，所述抱箍套筒套设在所述碟簧上；所述碟簧一端与抱箍拉杆相抵，碟簧另一端与所述抱箍套筒相抵；所述抱箍套筒一端与所述抱箍锁紧油缸的缸体固定连接，抱箍套筒另一端与待锁紧抱箍一端固定连接；所述盖板与待锁紧抱箍另一端固定连接；所述抱箍拉杆设有与拉杆螺栓配合的内螺纹，所述拉杆螺栓的螺杆穿过所述盖板后与所述抱箍拉杆上的内螺纹配合连接；旋转所述拉杆螺栓，可带动待锁紧抱箍另一端与待锁紧抱箍一端之间相互靠近，锁紧所述待锁紧抱箍；所述抱箍锁紧油缸的活塞可与所述抱箍拉杆相抵或者脱离，驱动所述抱箍拉杆在所述抱箍套筒内移动，带动待锁紧抱箍另一端远离或者靠近待锁紧抱箍一端，松开所述待锁紧抱箍或者锁紧所述待锁紧抱箍。

12、优选的技术方案，所述盖板上还可拆卸的安装有压板；所述压板在安装到位后，与所述拉杆螺栓的螺帽相抵。

13、优选的技术方案，所述施工升降机的施工升降机操作平台上安装有多组变径导向机构，所述变径导向机构包括固定式导向轮组和伸缩式导向轮组；

14、所述固定式导向轮组包括固定支架和弹性导向轮组，所述弹性导向轮组通过固定支架安装在施工升降机操作平台上；

15、所述伸缩式导向轮组包括驱动机构(驱动机构可以采用伸缩油缸或者电缸)、伸缩式支架和弹性导向轮组，该弹性导向轮组通过伸缩式支架安装在施工升降机平台上；所述伸缩式支架包括滑轨和滑动支架；所述滑轨安装在施工升降机操作平台上，伸缩式导向轮组的弹性导向轮组安装在所述滑动支架上；驱动机构可带动滑动支架在所述滑轨上滑动，进而带动伸缩式导向轮组的弹性导向轮组运动；

16、所述弹性导向轮组包括套筒、以及穿置在该套筒内的滚轮轴、轮滚；所述滚轮轴可在所述套筒内滑动；所述滚轮轴一端可拆卸的安装有抵挡螺母，滚轮轴的另一端设置有滚轮支座；所述滚轮可转动的安装在滚轮支座上；所述滚轮轴上套设有弹簧，弹簧的一端与套筒相抵，弹簧的另一端与所述滚轮支座相抵。

17、本发明的再一目的是提供一种桥梁墩柱爬模施工方法,其包括如下步骤：

18、步骤s1、安装桥梁墩柱爬模施工系统

19、s1a.将爬行器安装到已装钢筋笼，并已浇筑一定高度的桥梁墩柱上；

20、s1b.将模板系统从顶部套入桥梁墩柱，并坐放在爬行器顶部；

21、s1c.将导向架安装在所述爬行器上；

22、s1d.安装施工升降机；

23、s1e.完成爬行器、模板、施工升降机的功能调试；

24、s1f.将风缆架从顶部套入，完成与模板系统的连接；

25、步骤s2、浇筑桥梁墩柱混凝土

26、s2a.在爬模施工系统安装完成后，模板系统合拢，爬行器锁紧；

27、s2b.调直模板系统、检查钢筋笼，固定好风缆架上的钢丝绳；

28、s2c.浇筑首段桥梁墩柱混凝土；

29、步骤s3、安装下一段的钢筋笼

30、在混凝土强度达到施工要求时，安装下一段的标准节长度的钢筋笼，作业完成后，施工升降机操作平台降落至最低位；

31、步骤s4、桥梁墩柱爬模施工系统的爬升

32、s4a.施工升降机操作平台降落至最低位后，将施工升降机上的钢丝绳放出一定长度，确保爬行器带动模板系统爬升过程中不将施工升降机操作平台向上提起；

33、s4b.在混凝土强度达到施工要求时,适合时打开模板系统，模板系统与桥梁墩柱脱开；

34、s4c.爬行器位于下方的抱箍保持锁紧，远程操作爬行器位于上方的抱箍松开，爬行器的驱动装置驱动位于上方的抱箍向上运动，将模板系统、风缆架升高一个行程；

35、s4d.远程操作爬行器位于上方的抱箍锁紧，让位于下方的抱箍松开，爬行器的驱动装置驱动位于下方的抱箍向上运动，带动导向架升高一个行程；

36、s4e.重复s4c至s4d步骤，直至升高到相应预定高度，远程操作爬行器锁紧，模板系统合拢，并调直模板系统，浇筑下一段桥梁墩柱混凝土；

37、步骤s5、重复步骤s3至s4直至桥梁墩柱浇筑完成。

38、步骤s6、桥梁墩柱爬模施工系统的拆除

39、s6a.拆除风缆架与模板系统，用吊车将风缆架从顶部吊离桥梁墩柱，完成风缆架整体拆除；

40、s6b.将施工升降机操作平台降落至最低位；

41、s6c.爬行器位于上方的抱箍保持锁紧，远程操作位于下方的抱箍松开，爬行器的驱动装置驱动位于下方的抱箍向下运动，带动导向架下降一个行程；

42、s6d.爬行器位于下方的抱箍保持锁紧，远程操作位于上方的抱箍松开，爬行器的驱动装置驱动位于上方的抱箍向下运动，带动模板系统下降一个行程；

43、s6e.重复s6c至s6d步骤，将拆除了风缆架的桥梁墩柱爬模施工系统整体降至地面低位；

44、s6f.在地面低位，依次拆除施工升降机、导向架、模板系统、爬行器，完成拆卸。

45、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

46、1.本发明使用施工升降机代替传统的爬梯通道和固定式操作平台，使整个系统的运输模块和安装模块大幅减少，提高了安装效率。施工升降机设计为环形平台，可实现整个立柱高度作业面全覆盖。相比传统爬梯通道和固定式操作平台相结合的模式，具有作业范围更广的优势。

47、2.爬行器上、下抱箍在调整到位后，可分别采用自动机械锁进行远程控制锁紧和打开，并通过驱动装置(例如顶升油缸)实现上、下抱箍间的相对运动，实现爬行器及其负载的自爬升和下降，无需其他起重设备配合。

48、3.在爬行器高位和低位分别集成有多组爬行器导向装置，可实现爬行器相对于桥梁墩柱的定心功能，避免了爬行器上下爬行过程中对墩柱表面的剐蹭，爬行器和模板系统接触的地方设计有模板系统径向打开幅度的限位的挡块块，可保证模板系统打开时间隙均匀，避免模板出现一侧贴着墩柱摩擦的现象，减少了爬行过程中的卡阻，可保证墩柱外表面的美观。

49、4.爬行器集成防坠落保护装置，可实现防坠落保护功能。通过速度开关感应爬行器坠落速度，发出信号控制电磁铁得电，从而使得抱箍锁紧装置的油缸泄压，在弹簧的作用下爬行器上下抱箍实现锁紧，从而阻止爬行器进一步下坠，增强系统的安全性。

50、5.导向架固定于爬行器下抱箍上，保证施工升降机上下运行过程中只有一处变径台肩。施工升降机安装有多组变径导向机构，所述变径导向机构包括固定式导向轮组和伸缩式导向轮组；固定式导向轮组位于上面，伸缩式导向轮组位于下面。施工升降机在低位时，伸缩式导向轮组的滚轮伸出与墩柱接触，由伸缩式导向轮组在桥梁墩柱上进行导向(此时固定式导向轮组悬空，或者变径过渡过程中固定式导向轮组在导向架上导向，伸缩式导向轮组在桥梁墩柱上进行导向同时进行)；施工升降机位于高位时，伸缩式导向轮组缩回，由固定式导向轮组在导向架上进行导向(或者伸缩式导向轮组的滚轮和固定式导向轮组的滚轮齐平，伸缩式导向轮组的滚轮和固定式导向轮组的滚轮一起在导向架上进行导向)，这样施工升降机不仅可覆盖已经浇筑完成的立柱，还可覆盖将要浇筑的立柱，并保证上下运行平稳可靠。

51、6.风缆架集成有可拆卸调整位置的扶正装置，扶正装置的船型接触板，船型接触板上下设计有斜面，与钢筋笼接触时不会出现卡阻现象，避免了系统上下运行的卡阻问题。同时，该扶正装置可以有效的和已浇筑完成的桥梁墩柱的钢筋笼接触，实现对风缆架进行扶正，进而实现对模板系统的扶正调整。

52、7.本发明使用施工升降机代替了传统的爬梯和固定式操作平台，大幅减少了运输和安装模块，彻底解决了以往爬梯通道搭设时墩柱越高困难越大的难题，只需要在每提升一定高度时放出相应长度的钢丝绳即可。施工人员乘坐施工升降机前往高处作业，避免了攀爬步梯等造成的体力消耗，改善了施工人员的作业环境。

53、8.本发明在墩柱施工完毕后，可通过爬行器自爬行降落回地面再分解拆除，大幅减少了高空作业，提高了系统安全性。

54、综上所述，本发明的桥梁墩柱爬模系统及其施工方法，使墩柱的施工成本大幅下降，施工效率大幅提高，高空作业大幅减少、安全性大幅提高，施工人员的作业环境得到极大改善。