底模横梁翻转式移动模架施工工法

底模横梁翻转式移动模架施工工法中铁七局集团有限公司赵昆丁新胜白宏州刘钺陈卉芳工法编号：TGBJGF-07-08-0941前言现浇梁在桥梁建设中应用十分广泛，其传统的施工方法是采用搭设满堂支架或膺架进行现浇，随着现浇梁桥应用的不断深入．特别是在跨越大江、大河、甚至跨海大桥建设中，传统方法就不能实现。相比之下，移动模架法施工具有以下明显的优点：第一是工序简单，施工周期短，同时移动模架逐孔施工，具有明显的经济效益；第二是不需进行基础的处理，适用范围广；第三是移动模架对于高墩桥梁，尤其是城市高架桥，具有显著的安全性，同时不影响桥下的通车要求。石武客专郑州黄河公铁两用桥北岸公铁合建段引桥，结构形式为：铁路引桥上部结构采用40.7m预应力混凝土简支箱梁，公路引桥上部结构采用40.7m预应力混凝土连续组合箱梁。针对桥墩及箱梁的结构特点，中铁七局集团有限公司委托郑州新大方集团研制了DXZ40/1400下行式移动模架造桥机，施工铁路简支箱梁。在铁路帽梁两端有公路立柱，其预埋钢筋限制了移动模架的横向作业空间。因梁为双线铁路箱梁，顶宽13.4m，底宽5.54m，梁高3.5m，跨度40.7m，采用下行式比上行式更为安全可靠，因此选择了下行式移动模架。传统的移动模架，底模有沿横桥向向两侧开启或向一侧开启的先例，考虑到本桥梁横向跨度较大，采用底模对称向两侧开启更为安全合理。底模开启后，横梁沿横桥向相外伸出，模架整体横向尺寸变大，超出了公路立柱预埋钢筋的限制。在此情况下，要实现模架过孔，有两种方法：一是移动模架结构尺寸不改变，将公路立柱预埋钢筋扳倒，等模架过孔后，再扳起，这样以来，反复弯曲同一点对螺纹钢筋的损害很大，影响到工程质量；二是在不扳倒钢筋的情况下，想办法缩减移动模架的横向尺寸，实现模架过孔。通过优化设计，在常规模架的基础上，增加了底模横梁沿横桥向向上翻转70度的功能，有效缩减了过孔时移动模架的横向尺寸，从而实现了在不扳倒公路立柱预埋钢筋的情况下模架过孔。从2008年6月至今，采用这种方法已经成功浇筑10跨梁，2009年2月9日技术成果“底模横梁翻转式移动模架现浇梁施工技术”通过了中国中铁股份有限公司的鉴定。在对关键技术和施工工艺进行整理后形成了本工法。2工法特点2.0.1本工法使用的DXZ40/1400型移动模架造桥机为下行式结构，底模整体横桥向向两侧开启且横梁可向上翻转70度，有效缩减了移动模架的横向结构尺寸，在有限的空间内可实现过孔。2.0.2移动模架采用下行式结构，直接在墩顶安装支撑系统，具有良好的稳定性。2.0.3支撑系统直接安装在墩顶，受力体系明确，安装方便，较大的方便施工。2.0.4移动模架为对称结构，可整体纵移，也可单边纵移，同时可前后两个方向行走。2.0.5移动模架升降、横向开合、纵移过孔均采用液压控制，动作平稳、安全可靠，同时降低了劳动强度，提高了施工效率。2.0.6本工法跨中无任何支撑，因此跨间地基不需处理，同时在施工时不影响通车通航，具有显著的社会经济效益。2.0.7配置1台2*5T门吊，方便现场钢筋倒运和内模、端模的组装；门吊可携带底模用操作平台移动，方便现场装拆底模连接。2.0.8墩顶移位结构可横向移动，便于调整主框架平面位置，便于曲线过孔作业。2.0.9本工法中混凝土采用搅拌站集中拌制，混凝土搅拌运输车运输到位，汽车泵现场浇注，设备先进，机械化程度较高。3适用范围本工法适用于适用箱梁跨径40.7m以下，梁重小于1400t的简支或先简支后连续预应力混凝土箱梁，最小平曲线半径2000m，最大纵坡2.0%。尤其是桥梁横向作业空间受限、墩身超过一定高度搭设支架有困难时，施工现场地基软弱或桥下有通车通航要求时，以本移动模架造桥机施工具有更大的优越性。本工法主要以陆上施工为主，水中施工时，移动模架两条主梁先在陆地拼装完成，由轮船运至施工现场，在墩顶安装提升装置，将主梁吊装到墩顶移位机构，拼装完成后，以后程序和陆地相似。4工艺原理本移动模架造桥机利用墩身及承台安装墩旁支架和墩顶移位机构，墩顶移位机构支撑主框架，主钢箱梁内侧腹板做混凝土箱梁的腹模板，主钢箱梁上盖板做混凝土箱梁的一部分翼模，另一部分翼模安装在主钢箱梁外侧，形成一个可以纵向移动的桥梁制造平台，完成桥梁的施工。同时桥面上配有门吊方便内模和端模装拆，提高了钢筋绑扎时对钢筋倒运的速度。移动模架底模横向向两侧分离，横梁翻起，利用墩顶移位机构的纵向油缸实现对移动模架的过孔到达下一施工位置，再横向合拢底模形成施工平台，完成下一孔施工，进而达到完成整座桥的施工。图4-1移动模架浇注和开模行走图5施工工艺流程及操作要点5.1构造DXZ40/1400移动模架造桥机由主框架、底模及翼模系统、墩顶移位机构、内模和端模系统、门吊、墩旁支架、液压系统、电气控制系统及辅助设施等主要构件组成。图5.1-1移动模架结构图5.1.1主框架主框架部分由主梁、导梁及导梁连接系框架结构分2组并列组成。主要承托设备重量及钢筋、混凝土等结构材料的重量。钢箱梁接头、钢箱梁和导梁接头采用螺栓法兰联结；导梁为桁架式结构，接头为螺栓联结，导梁和导梁连接系框架之间通过销轴联结，导梁联系框架中间是法兰板联结。主梁底部有两排穿精轧螺纹钢φ50的孔，主梁与底模通过φ32精轧螺纹钢连接。5.1.2底模及翼模系统底模系统由底模平衡梁、底模钩挂和底模组成。底模系统纵向从中部剖分，两侧分别与钢箱梁通过精轧螺纹钢筋相连。底模平衡梁由两部分组成，中间用两销轴联结，过孔时最外侧的底模横梁可以在油缸的作用下绕销轴旋转，躲开两侧的混凝土柱。底模每块3m，共24块。翼模全长40.6m，2.6m长的4块，3m长的24块，通过可调支撑系支撑在承重钢箱梁上，翼模边上装有走道和扶手，便于工人的走行，梁面上设有翼模对拉精轧螺纹钢。5.1.3墩顶移位机构墩顶移位机构设置三套，由墩顶横移滑座、横移滑座垫板、墩顶预埋件和纵移铰座、纵移拨叉机构两大部分组成。墩顶移位机构在螺旋千斤顶的顶推作用下在墩顶横移滑座垫板上横向滑动来调整模板的横向位置。主梁下盖板、导梁下弦杆及底模下方设置纵移滑道，利用纵移油缸顶推实现模架的纵移过孔。5.1.4内模和端模系统内模和端模采用拆装式模板，内模内设骨架和骨架撑杆，模板单件重量轻。模板的拆立及倒运通过人工和梁面上的门吊实现。5.1.5门吊为方便施工，减轻现场操作人员的劳动强度，特设置一台MDE5+5式门吊，门吊起升高度为桥面以上4m，跨距13.95m，两边各悬臂伸出3.625m，门吊主梁总长21.2m。5.1.6墩旁支架模架施工到窄桥墩时须在桥墩两边增加墩旁支架作为移动模架的支撑基础，共设3套，由支撑支架立柱和张拉横梁两大部分组成。5.1.7液压系统液压系统由液压泵站、垂直支撑油缸、纵移水平油缸、横移水平油缸、控制元件及管路组成。液压系统分别设置于纵移机构处及主梁两端，完成移动模架的升降、横向开启、纵移过孔。5.1.8电气控制系统电气系统采用380V三相四线制交流供电，其为整个模架的“大脑”。5.1.9辅助设施辅助设施包括爬梯、走道、操作平台、栏杆等。移动模架总图见图5.1.9-1，翻转前底模横梁图见图5.1.9-2，翻转后底模横梁图见图5.1.9-3图5.1.9-1移动模架总图图5.1.9-2翻转前底模横梁图图5.1.9-3翻转后底模横梁图图5.1.9-4移动模架过孔图5.2技术参数1、全套移动模架自重600t。2、适用箱梁跨径40.7m以下，梁重小于1400t的简支或先简支后连续预应力混凝土箱梁。3、梁底最小操作高度0.83m。4、最小平曲线半径2000m，最大纵坡2.0%。5、最大挠度L/700。6、移位时允许风压150N/m2，浇筑时允许风压800N/m2。7、移位速度0-1.0m/min。8、过孔稳定系数1.5。9、整机使用总功率100KW。10、动力条件-4AC、380V、50Hz。11、液压系统压力31.5Mpa。5.3工艺流程见图5.3-1拼装支架移动模架拼装装模板调整、施工放样绑扎底、腹板钢筋、预应力孔道安装安装内模养护终张拉拆除内模预应力初张拉穿钢绞线浇筑混凝土安装顶板钢筋、预应力孔道安装系统检测、调整检查孔道钢筋制作压试块钢筋制作制作试块压试块移动模架落架、脱模纵移过孔压试块图5.3-1移动模架工艺流程图5.4施工过程及要点5.4.1施工准备1、地基处理，浇筑临时支架基础。2、模架的设计及加工。3、培训移动模架操作人员。4、60t履带吊进场。5、移动模架器材进场。6、移动模架拼装7、加载试验。8、箱梁施工材料准备。5.4.2移动模架的拼装拼装方案大体上讲有两种。第一种(支架法)是在预定墩台之间搭设临时支架进行原位拼装，预压后模架不动就浇注第一孔梁。第二种(提升法)是在预定墩台之间地面拼装主梁及模板，在墩顶安装提升装置将主梁及模板提升到设计位置安装墩旁托架与桥墩固定。桥墩高度小于14m时建议采用支架法拼装；桥墩高度大于20m时建议采用提升法拼装。根据本台DXZ40/1400移动模架所使用的桥墩高度，适宜采用支架法进行现场拼装。在两墩身之间设置8个临时支墩和8个地锚，分两排每排4个。利用支架拼装法在原位进行移动模架拼装，施工用的临时支架为4节12m导梁。先安装一侧的临时支架，拼装完一侧的主梁后，利用千斤顶将主梁顶起，拆除临时支架，再用地锚将主梁固定，安装另一侧临时支架，拼装主梁，最后拼装其余结构，完成移动模架的拼装工作。具体拼装步骤如下：拼装临时支架拼装墩顶位移机构拼装主梁拼装翼模系统安装MDE（5+5）门吊拼装底模系统，横移机构拼装平台、走道拆除并拼装导梁。1、拼装场地的选择DXZ40/1400型移动模架跨中单节主梁约重24.1t，端头节段主梁重约18.3t，组拼时采用60t履带吊起吊主梁配合组拼，组拼的场地根据施工场地实际情况选择较开阔的场地，一般选择在起始浇注梁段旁进行组拼，若起始浇注梁段下场地条件不利于组拼，可在其它场地较好的梁段下进行拼装，主梁吊装后行走至起始浇注梁段。2、临时支架的安装移动模架使用4节1号导梁作为现场拼装的临时支架。临时支架的载荷应包含各种施工载荷、风载荷。临时支架的设计、制造要满足强度、刚度、稳定性的要求，特别要注意验算纵向、横向的稳定性。临时支墩安装完成后，利用揽风绳进行固定。拼装时各个支点标高误差不超过10mm；所有标高不得有超高；预留调整处理主梁接头的空间。临时拼装支架安装前在基础上表面测量放线，并用墨线标记出各处的中心线，作为检查用的基准线。保证导梁下法兰与基础表面密贴，不得存有缝隙。U型夹焊节牢固。单个导梁横担上表面处于水平状态。3、拼装墩顶位移机构。利用吊车将6个横移机构置于墩顶相应位置。利用墨盒在墩顶弹出帽梁中心线和横移机构的中心线，将横移机构准确地确定在相应的位置。由于重量较轻，可用人工将横移机构调整至准确位置。4、移动模架主梁拼装1）场地平整。2）根据吊装布置图安放混凝土垫块。3）安放第一节主梁，主梁位置应不妨碍吊车行走及作业。4）安放第二节主梁并和第一节主梁用螺栓连接成一体。5）安放第三节主梁并和第二节主梁连接成一体，以此类推直至将5节主梁全部连接成整体。6）同样方法，组拼另一侧主梁。7）对所有主梁连接位置进行检查，查看螺栓是否松动或漏上等等。当主梁、墩顶移位机构安装完毕后，测量各墩顶移位机构对应处的主梁标高，并计算混凝土梁底的标高，计算出梁底标高与设计值的差值，再与各墩顶移位机构油缸未用完的行程相比较，保证各墩顶移位机构油缸伸出后能够满足底模标高的设计、使用要求。主梁两头之间安装端模，端模连接螺栓必须拧紧，保证能够起到把两侧主梁固定为一体，为后面安装起到平衡作用。主梁拼装应注意：1）由于拼装主梁处于高空，首先应对相关人员进行安全教育及相关培训。2）吊车应配备熟练的操作人员和指挥人员。3）由于主梁形状不规则，首次吊装时应在地面调整吊具将梁吊平。4）在吊梁之前，临时支架和墩顶应测量放样出相应的定位线，以便主梁的初始定位。5）第一节梁的放置位置应准确，误差不大于3mm。6）主梁接头应齐平，特别是上盖梁和内腹板的错台不大于2mm。7）主梁螺栓长度、级别及丝扣