移動(dòng)模架逐段施工法

1、.移動(dòng)模架法逐段施工等截面連續(xù)箱梁三航江蘇分公司 楊伯崇1 工程概況移動(dòng)模架是一個(gè)可沿橋梁縱向移動(dòng)的機(jī)械化程度很高的“橋梁工廠”，國(guó)內(nèi)俗稱“造橋機(jī)”。該設(shè)備的模板支撐系統(tǒng)支撐在移動(dòng)模架的主承重梁上，根據(jù)主承重梁對(duì)模板系統(tǒng)的支撐方式，移動(dòng)模架可以分為兩種，主承重梁在模板系統(tǒng)的上方，并借助已成型箱梁位移的稱為上行式移動(dòng)模架，主承重梁在模板系統(tǒng)的下方，并借助橋敦臺(tái)位移的稱為下行式移動(dòng)模架。移動(dòng)模架系統(tǒng)適用于灘涂、峽谷高墩身、城市高架橋等場(chǎng)地的連續(xù)梁或簡(jiǎn)支梁的現(xiàn)澆混凝土橋梁的施工，隨著國(guó)內(nèi)交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的高速發(fā)展，本世紀(jì)以來(lái)，按照移動(dòng)模架施工設(shè)計(jì)的橋梁也越來(lái)越多，逐漸得到廣泛應(yīng)用。242省道臨洪河特

2、大橋全長(zhǎng)2313.2m，區(qū)域地勢(shì)低洼，地形較平坦，溝、塘、河、池縱橫密布，缺乏施工場(chǎng)地。根據(jù)地質(zhì)勘探，該項(xiàng)目穿越了大面積的海相沉積的淤泥、淤泥質(zhì)粘土地段，厚度普遍較大，軟土厚度一般為8.016.0m，軟土具含水量高（最高達(dá)75%）、壓縮性大、強(qiáng)度低、天然孔隙比大等特征。加之大橋橫跨素有“洪水走廊”之稱的臨洪河，汛期來(lái)臨時(shí)，施工基本上就要中斷，因此，該橋現(xiàn)澆箱梁采用了移動(dòng)模架法施工技術(shù)，施工跨度為50m、48m、38m，48m為標(biāo)準(zhǔn)跨。2 移動(dòng)模架構(gòu)造形式移動(dòng)模架造橋機(jī)由承重主梁、導(dǎo)梁及橫聯(lián)、前中后支腿、挑梁和吊臂、外側(cè)模板及底模、底模架、外側(cè)模架、拆裝式內(nèi)模、爬梯及走道結(jié)構(gòu)、液壓及電氣系統(tǒng)等幾

3、部分組成，構(gòu)成一個(gè)完整的承載結(jié)構(gòu)體系。總裝后的下行式移動(dòng)模架如圖1所示。 圖12.1主箱梁臨洪河特大橋使用的移動(dòng)模架主箱梁由兩組多節(jié)鋼箱梁組成，每節(jié)長(zhǎng)度10m，通過(guò)節(jié)點(diǎn)板用高強(qiáng)度承剪螺栓連接，底板下兩邊有供臺(tái)車前移的軌道。主梁端部安裝桁架式導(dǎo)梁，輔助移動(dòng)模架整機(jī)過(guò)孔使用。橫聯(lián)為兩側(cè)鋼箱梁及導(dǎo)梁間的連接桁架，通過(guò)橫聯(lián)，將鋼箱梁及導(dǎo)梁組成一個(gè)整體框架，共同受力。圖2為主箱梁標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段及主箱梁間橫聯(lián)。圖22.2 前、中、后立柱支腿支腿是移動(dòng)模架主梁的直接支承結(jié)構(gòu)，對(duì)整機(jī)起到支撐作用，并將所有施工荷載傳遞到已施工的結(jié)構(gòu)上。對(duì)于上行式移動(dòng)模架，前支腿支承于前墩墩項(xiàng)，是移動(dòng)模架工作狀態(tài)的前支點(diǎn)，前支腿整體為

4、門式結(jié)構(gòu)，由支腿立柱、支腿橫梁、托輥輪箱、吊掛輪、液壓系統(tǒng)等構(gòu)成。中支腿在后跨已澆筑的混凝土箱梁頂面安裝，是移動(dòng)模架的中支點(diǎn)，中支腿在澆筑首跨時(shí)需在墩頂蓋梁上設(shè)支腿立柱結(jié)構(gòu)，中間跨及尾跨時(shí)無(wú)需支腿立柱。后支腿位于主梁尾部，只用于整機(jī)過(guò)孔作業(yè)。下行式移動(dòng)模架支腿由立柱和托架組成，立柱直接支承到承臺(tái)上，立柱上端與托架的底部通過(guò)法蘭相聯(lián)。為了增加立柱的壓桿穩(wěn)定性，立柱設(shè)計(jì)有頂緊支座及拉緊支座，使立柱緊緊抱住橋墩。下行式移動(dòng)模架配備三組支腿，兩組工作，一組輔助過(guò)孔。圖3、圖4分別為上行式和下行式模架支腿及托架。 圖3 圖42.3 臺(tái)車臺(tái)車是整機(jī)動(dòng)作的執(zhí)行部件，主要部件由縱向平衡梁、臺(tái)車架、縱移機(jī)構(gòu)、頂

5、升機(jī)構(gòu)及橫移機(jī)構(gòu)等組成，負(fù)責(zé)升降模、縱向移動(dòng)等功能，安置于托架和主箱梁之間。圖5為移動(dòng)模架部件之臺(tái)車，左為下行式模架臺(tái)車，右為上行式模架臺(tái)車。 圖52.4 底、外側(cè)模架系統(tǒng)移動(dòng)模架的模架系統(tǒng)包括底、外側(cè)模架和模板及其相應(yīng)的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，底、側(cè)模架是箱梁混凝土的直接支撐體系，底模架由多組成對(duì)的桁架組成，每對(duì)間通過(guò)高強(qiáng)螺栓連成整體，每側(cè)均與主梁相連接，模板采用了側(cè)包底的形式并通過(guò)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)調(diào)整到位。圖6為側(cè)模和翼緣底模及其調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。圖62.5液壓與電氣系統(tǒng)提供模架動(dòng)力，使模加可橫向、縱向、垂直方向移動(dòng)。2.6輔助設(shè)施輔助設(shè)施包括爬梯、操作平臺(tái)、欄桿等。操作平臺(tái)和爬梯保證作業(yè)人員施工安全，主梁內(nèi)側(cè)的走道和

6、操作平臺(tái)以方便模架的開(kāi)啟與閉合，外側(cè)的走道和操作平臺(tái)方便模板撐桿的調(diào)整。3 移動(dòng)模架施工3.1移動(dòng)模架施工工藝流程安裝主承重鋼箱梁臨時(shí)支墩安裝墩邊主支腿安裝移位臺(tái)車安裝主承重鋼箱梁安裝底模支撐梁安裝模架支撐系統(tǒng)及外模型安裝液壓及電控系統(tǒng)模架預(yù)壓及線形調(diào)整清理模型綁扎底板、腹板鋼筋及安裝預(yù)埋件安裝內(nèi)模綁扎頂板鋼筋及安裝預(yù)埋件混凝土澆注及養(yǎng)生預(yù)應(yīng)力初張拉模架橫向打開(kāi)模架縱向移動(dòng)至第二孔位置模架橫向合攏開(kāi)始第二孔梁施工。首孔施工結(jié)束至第二孔模架合攏后，進(jìn)行模架線形調(diào)整和清理，開(kāi)始進(jìn)行新一跨鋼筋的綁扎，依此循環(huán)直至結(jié)束。3.2移動(dòng)模架的安裝與調(diào)試3.2.1安裝主要設(shè)備和場(chǎng)地要求移動(dòng)模架拼裝采用的主要設(shè)

7、備是吊機(jī)，根據(jù)本工程設(shè)備單件最大重量需要，采用2臺(tái)50t和一臺(tái)25t吊車共同完成安裝任務(wù)。無(wú)論是上行式還是下行式，移動(dòng)模架的安裝場(chǎng)地承載能力和操作面積必須滿足吊車作業(yè)要求，如地基軟弱可采取加固措施。3.2.2臨時(shí)支墩移動(dòng)模架主承重梁分多節(jié)段拼裝而成，因此，在拼裝時(shí)必須設(shè)置臨時(shí)支墩支撐主梁，支墩與主支腿形成支撐體系，在其上安設(shè)主梁的各節(jié)段后，將各節(jié)段連接成型。臨時(shí)支墩采用在混凝土擴(kuò)大基礎(chǔ)上拼裝，材料可以是碗扣支架、大鋼管、或者貝雷架等等，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的材料而定，在支墩頂端設(shè)置托盤及標(biāo)高調(diào)節(jié)墊塊，以調(diào)節(jié)標(biāo)高。臨洪河特大橋兩種模架拼裝支墩分別采用的是貝雷支架和型鋼，單個(gè)臨時(shí)支墩承載40t以上。圖7為型鋼

8、臨時(shí)支墩。圖73.2.3支腿與臺(tái)車安裝下行式模架安裝時(shí)2根支腿為1組進(jìn)行安放，在四根支腿全部安裝完成并且標(biāo)高經(jīng)過(guò)測(cè)量無(wú)誤后，進(jìn)行托架安裝。托架在設(shè)計(jì)中有鋼帶作為臨時(shí)固定抱箍，可臨時(shí)將托架橫梁固定在混凝土橋墩上。圖8為安裝中的下行式模架托梁。圖8上行式支腿立柱直接錨固在蓋梁頂部，托架與立柱間用高強(qiáng)螺栓連接。托梁安裝完成后進(jìn)行臺(tái)車安裝，臺(tái)車安裝的同時(shí)安裝頂升、縱移和橫移液壓缸。3.2.4主箱梁安裝主箱梁安裝前將臺(tái)車臨時(shí)鎖定，同時(shí)將其上的豎向頂升千斤頂油缸回縮，使千斤頂高度為最小狀態(tài)，以便于臨時(shí)支墩拆除。主箱梁采用單節(jié)吊裝、從一端向另一端依次安裝的方法，主箱梁連接螺栓為承剪型螺栓，對(duì)扭矩沒(méi)有嚴(yán)格的要

9、求，扭矩控制在3050kg.m范圍內(nèi)，達(dá)到將節(jié)點(diǎn)板夾緊即可。圖9為正在安裝模架主箱梁。圖9主梁是移動(dòng)模架的主要承力結(jié)構(gòu)，因此在主梁安裝完畢后，必須先進(jìn)行全面的檢查，再安裝其余構(gòu)件。為避免導(dǎo)梁由于懸臂所產(chǎn)生的彎矩及變形對(duì)主梁上其他構(gòu)件安裝造成影響，導(dǎo)梁應(yīng)在移動(dòng)模架所有構(gòu)件全部安裝結(jié)束后進(jìn)行3.2.5模架支撐系統(tǒng)和模板的安裝主梁安裝完畢后，安裝模架支撐系統(tǒng)。首先安裝橫向支撐梁，利用豎向頂升千斤頂將左右兩側(cè)的主梁調(diào)整到同一標(biāo)高，支撐系統(tǒng)全部采用高強(qiáng)螺栓與主梁相連。底、側(cè)模架依靠可調(diào)節(jié)桿件與模架支撐系統(tǒng)和主梁相連接，每塊模架按照拼接圖逐一核對(duì)就位。3.2.6調(diào)試與質(zhì)量檢驗(yàn)移動(dòng)模架安裝完畢后必須進(jìn)行空載

10、調(diào)試，以檢驗(yàn)?zāi)＜芤簤合到y(tǒng)空載情況下的運(yùn)轉(zhuǎn)情況及油壓、電控系統(tǒng)情況、各類安全機(jī)械鎖定裝置的工作情況和輔助設(shè)備適用情況是否滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和使用要求，同時(shí)檢驗(yàn)?zāi)＜芷囱b尺寸及精度、連接螺栓緊固程度。移動(dòng)模架在自檢合格的基礎(chǔ)上還應(yīng)按照特種設(shè)備要求，取得安監(jiān)部門許可證書(shū)。3.3現(xiàn)澆箱梁施工3.3.1模架堆載預(yù)壓模架預(yù)壓的目的是檢查移動(dòng)模架的安全性能以及消除非彈性變形。臨洪河大橋模架預(yù)壓荷載按箱梁結(jié)構(gòu)重量的120%確定，首跨跨度48m，壓載重1680t，按結(jié)構(gòu)形式模擬堆放。壓載過(guò)程中對(duì)兩道主梁和底模按加載級(jí)數(shù)080%100%120%0%，同步進(jìn)行定時(shí)定點(diǎn)觀測(cè)，觀測(cè)點(diǎn)在主梁和底模上成組設(shè)置共35個(gè)點(diǎn)，整個(gè)加載歷

11、時(shí)10d，設(shè)備參數(shù)正常、變形穩(wěn)定24h后卸載。經(jīng)數(shù)據(jù)分析，主梁跨中彈性變形為76mm，支點(diǎn)處（臺(tái)車位置）回彈為10mm，主梁最大撓度為66mm，整個(gè)壓載過(guò)程正常，模架撓度滿足設(shè)計(jì)要求。3.3.2模架底模預(yù)拱度調(diào)整移動(dòng)模架底模板標(biāo)高（預(yù)拱度）調(diào)整直接關(guān)系到施工完畢后的混凝土箱梁線性是否滿足設(shè)計(jì)要求，模架底模標(biāo)高調(diào)整可按下述公式計(jì)算：f實(shí)=f0+f1+f2-f3-f4+f5其中：f0:線路設(shè)計(jì)標(biāo)高；f1:砼澆注后，主鋼箱梁的彈性變形，根據(jù)鋼箱梁的參數(shù)計(jì)算和模架預(yù)壓試驗(yàn)共同得出；f2:移動(dòng)模架支撐系統(tǒng)的彈性與非彈性壓縮變形；f3:預(yù)應(yīng)力張拉對(duì)砼箱梁線型的影響，設(shè)計(jì)院提供參考數(shù)據(jù)；f4:現(xiàn)澆箱梁張拉壓

12、漿完畢后的箱梁的預(yù)拱度，設(shè)計(jì)院提供參考數(shù)據(jù)；f5:正?？缡┕r(shí)懸臂端后吊點(diǎn)下?lián)隙?，由設(shè)計(jì)院提供。如設(shè)計(jì)只提供梁體中點(diǎn)數(shù)據(jù)時(shí)，其它各點(diǎn)應(yīng)按二次拋物線進(jìn)行分配，標(biāo)高的調(diào)整利用模架調(diào)節(jié)桿逐點(diǎn)進(jìn)行。3.3.3箱梁砼施工箱梁鋼筋綁扎、波紋管安裝及張拉方法與一般現(xiàn)澆箱梁類似，不再細(xì)述。箱梁砼全斷面一次澆筑成型，總的澆筑順序?yàn)榭v向從跨中和懸臂端向兩端橫梁進(jìn)行澆筑，橫斷面澆筑順序?yàn)閺牡装宓礁拱逶俚巾敯宸侄稳珨嗝嫱七M(jìn)。模板支立完成后在內(nèi)頂模上設(shè)置下灰孔，混凝土澆筑時(shí)底板混凝土從頂板下灰孔中下料，待底板混凝土鋪滿倒角后，進(jìn)行腹板混凝土澆筑，之后再進(jìn)行該段頂板混凝土澆筑，頂板澆筑時(shí)從兩側(cè)翼緣板向腹板頂推進(jìn)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)

13、情況，分段長(zhǎng)度宜控制在5-8m之間。圖10及圖11分別為縱向和橫向砼澆筑示意圖。 圖10 圖113.4移動(dòng)模架過(guò)孔移動(dòng)模架過(guò)孔分為落模、開(kāi)模、縱移、合模四個(gè)過(guò)程。當(dāng)一跨箱梁張拉完成后，整個(gè)模床在主頂升油缸的作用下，整體下降150200mm，拆除底模及底橫梁中間縫的螺栓連接。上行式和下行式模架開(kāi)模略有不同，上行式模架中的底模架和側(cè)模架分步開(kāi)啟，底模架開(kāi)啟采用多個(gè)YDC60型千斤頂內(nèi)穿鋼絞線，千斤頂帶動(dòng)鋼絞線頂推底模架滑輪，半幅底模架開(kāi)模約需25個(gè)行程。側(cè)模架開(kāi)啟采用YDC60型千斤頂內(nèi)穿鋼絞線，千斤頂帶動(dòng)鋼絞線頂推側(cè)模架滑梁，半幅側(cè)模架開(kāi)模約需4個(gè)行程，開(kāi)模時(shí)采用先開(kāi)左半幅再開(kāi)右半幅。下行式模架

14、拆除底模及底橫梁中間縫的螺栓連接后，橫移油缸推動(dòng)臺(tái)車向兩邊打開(kāi)，從而使模床讓出過(guò)橋墩的空間，完成開(kāi)模工作，如圖12。圖12下行式模架開(kāi)模狀態(tài)模架開(kāi)模到位后，同步啟動(dòng)臺(tái)車液壓系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)主梁縱向移動(dòng)，縱移到位后將主梁與臺(tái)車鎖定。合模是開(kāi)模動(dòng)作的逆過(guò)程，同步啟動(dòng)液壓系統(tǒng)使底模架橫梁靠攏后，擰緊連接螺栓。模架移動(dòng)到位后，將模架鎖定到工作狀態(tài)，調(diào)整標(biāo)高進(jìn)行新一跨箱梁的施工，如此循環(huán)直到結(jié)束。圖13、14分別為工作狀態(tài)下的上行式和下式式移動(dòng)模架4移動(dòng)模架施工控制點(diǎn) 圖13 圖144 移動(dòng)模架施工的幾個(gè)控制點(diǎn)4.1移動(dòng)模架施工混凝土箱梁線形控制移動(dòng)模架在混凝土澆筑過(guò)程中會(huì)使鋼箱梁等主要支撐構(gòu)件發(fā)生變形，所以

15、需要預(yù)先根據(jù)移動(dòng)模架整機(jī)支撐系統(tǒng)的剛度，計(jì)算預(yù)估在各種不同工況下的變形值，提前設(shè)置預(yù)拱度以使橋梁線形接近設(shè)計(jì)狀態(tài)。移動(dòng)模架實(shí)際施工前應(yīng)制定詳細(xì)的模架標(biāo)高控制方案，對(duì)線型控制因素適當(dāng)加減。實(shí)際施工過(guò)程中，首孔標(biāo)高采用預(yù)壓觀測(cè)結(jié)果進(jìn)行設(shè)置，在首孔施工過(guò)程中詳細(xì)測(cè)量其沉降變形，結(jié)束后根據(jù)預(yù)壓觀測(cè)結(jié)果和已澆梁跨實(shí)際下擾度進(jìn)行修正，以設(shè)置第二孔箱梁預(yù)拱度，在第二孔箱梁澆筑過(guò)程中繼續(xù)校核，直至掌握合理預(yù)拱值度。4.2箱梁砼澆筑順序控制移動(dòng)模架設(shè)備工作狀態(tài)處于簡(jiǎn)支或一端懸臂，結(jié)構(gòu)變形隨著砼的澆筑而不斷變化。因此，砼澆筑除遵循左右對(duì)稱同步進(jìn)行外，縱向按照從跨中向墩頂、從遠(yuǎn)端向近端澆筑的順序，確保設(shè)備結(jié)構(gòu)安全，

16、減少結(jié)構(gòu)變形導(dǎo)致的箱梁砼裂縫。4.3砼錯(cuò)臺(tái)控制新澆砼箱梁與已澆箱梁接觸縫處最易出現(xiàn)的缺陷就是錯(cuò)臺(tái)，錯(cuò)臺(tái)直接影響著橋梁外形的美觀，使橋梁的觀感質(zhì)量大打折扣。施工時(shí)，除末跨外，每孔箱梁澆筑時(shí)預(yù)留后支點(diǎn)懸掛通孔，在橋面上放置反吊梁，在后主頂升油缸的配合下，采用精扎螺紋鋼將模架與砼箱梁拉緊，消除砼錯(cuò)臺(tái)現(xiàn)象。5兩種模架性能比較上行式移動(dòng)模架和下行式移動(dòng)模架在臨洪河特大橋均得到采用，與傳統(tǒng)的箱梁施工相比，兩種模架的共同特點(diǎn)是具有一次澆筑量大、周轉(zhuǎn)次數(shù)多、施工周期短、施工安全可靠、現(xiàn)場(chǎng)文明簡(jiǎn)潔，減少了人力資源的浪費(fèi)等優(yōu)點(diǎn)，既保證了工程質(zhì)量，又能加快施工進(jìn)度，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益，但又各存在相應(yīng)的優(yōu)缺點(diǎn)。上承式模架的優(yōu)點(diǎn)：施工時(shí)移動(dòng)模架在已澆筑的砼梁上走行，操作方便，對(duì)橋梁下部結(jié)構(gòu)無(wú)影響，在水域施工時(shí)優(yōu)勢(shì)較明顯。缺點(diǎn)：施工時(shí)砼梁上部活動(dòng)空間有限，移動(dòng)模架下導(dǎo)梁通過(guò)吊桿掛于主梁上，砼梁須預(yù)留多個(gè)孔洞以便于吊桿穿過(guò)，增加了施工環(huán)節(jié)，對(duì)砼主梁結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力布置影響較大，圖15所示。由于在梁面上施工，移動(dòng)模架所受風(fēng)阻較大，對(duì)施工工期影響較大。圖15上行式模架吊桿穿過(guò)箱梁砼下行式模架的優(yōu)點(diǎn)：施工時(shí)砼梁上部無(wú)遮攔，上部活動(dòng)空間大，模板支承容易，拆裝