某鐵路客運專線下行式移動模架施工技術(shù)

某鐵路客運專線下行式移動模架施工技術(shù)1工程概述新建鐵路某客運專線起于武漢樞紐南端烏龍泉，南至廣州樞紐北端花都，設(shè)計時速達350km，全線采用無砟軌道結(jié)構(gòu)，技術(shù)標準高、科技含量大。某鐵路客運專線現(xiàn)澆梁施工主要是用于那些位于隧道之間，運梁車受斷面影響無法通過地段的橋梁施工。我單位施工的某標段32m現(xiàn)澆梁施工中，大量采用了移動模架造橋機進行原位現(xiàn)澆施工?？瓦\專線32m簡支箱梁設(shè)計為雙線整孔，梁長32.6m，寬度13.4m，梁高3.05m，混凝土采用C50高性能混凝土，重量達900t。設(shè)計要求一次現(xiàn)澆成型。2移動模架造橋機原理移動模架造橋機產(chǎn)生于上世紀70年代的挪威，由于它系墩頂原位造梁，跨度、墩高適應(yīng)范圍廣，不影響橋下交通，梁施工時工況與運營時一致，且省工省料，建造速度快，施工中梁的幾何變形易于調(diào)整，梁體質(zhì)量好且作業(yè)安全，因而在鐵路和公路施工中得到廣泛的應(yīng)用。移動模架按其走行結(jié)構(gòu)相對施工梁的位置可以分為上行式和下行式。移動模架利用橋梁端部、墩身安裝支腿，支腿支撐主梁系統(tǒng)，外模及模架吊掛在主梁系統(tǒng)上，主梁前端加上鼻梁，主、鼻梁總長大于兩倍橋梁跨徑，整個模架系統(tǒng)形成一個可以縱向移動的橋梁制作平臺，模板系統(tǒng)與主梁聯(lián)為一體，在橋軸線處可分合，完成橋梁施工后，移動模架橫向分離，縱向前移過孔到達下一施工位，橫向合龍再次形成平臺，如此反復(fù)進行梁片澆筑施工。3移動模架主要技術(shù)參數(shù)及構(gòu)造3.1主要技術(shù)參數(shù)采用的移動模架造橋機為“下行式MZ32移動模架造橋機”。其主要技術(shù)參數(shù)如下：施工梁跨：32.6m、24.6m；梁跨最大重量900t；適應(yīng)最大縱坡：2％，橫坡2％；適應(yīng)曲線半徑≥1000m；整機移位速度：約0.5m/min；移位時風(fēng)壓：≤150N/m2；主梁撓跨比：1/700；整機總功率：約80kw（工作時約50kw）；整機總重量：5200kN；整機外形尺寸：66.2m×15m×9.5m。3.2主要構(gòu)造及功能下行式MZ32移動模架造橋機按系統(tǒng)可以分為：主支承結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、外模板系統(tǒng)、內(nèi)模板系統(tǒng)、移位系統(tǒng)（含電液）及吊（懸）掛系統(tǒng)。按組成自下而上可分為：墩旁托架總成、支承機構(gòu)及支承臺車、主框架總成、導(dǎo)梁、前后吊（懸）掛、模板及支承、安全裝置、梯子及施工平臺等。其主要組成見圖1。圖1MZ32下行式移動模架造橋機組成示意圖圖1MZ32下行式移動模架造橋機組成示意圖3.2.1主結(jié)構(gòu)系統(tǒng)主結(jié)構(gòu)系統(tǒng)主要包括：立柱、墩旁托架及支承臺車、主框架及導(dǎo)梁。（1）立柱是由4根矩形截面的鋼柱，作用在橋墩承臺上來支承下述的墩旁托架。（2）墩旁托架及支承臺車：托架由箱形梁組拼而成的三角形空間結(jié)構(gòu)，它與橋墩墩身通過高強度精軋螺紋鋼筋緊貼在一起。由托架把承受的重量傳給橋墩，或者直接作用在立柱上，把重力傳給橋墩承臺。（3）支承臺車包括支承架、支承滑板、承重機構(gòu)、縱橫移油缸及頂升調(diào)節(jié)油缸等，能完成造橋機標高調(diào)整、曲線調(diào)整及其縱橫移等各種動作。整機配備兩套，它與墩旁托架連在一起，可懸掛在主梁框架下面進行移動倒運。（4）主框架：主框架包括主梁、梳型梁及開關(guān)門。主梁為對稱的兩組鋼箱梁。鋼箱梁斷面尺寸為1800mm*2800mm，是模架主承重梁，采用Q345材質(zhì)。為方便轉(zhuǎn)場，主梁分5節(jié)，其最大重量小于150kN，每節(jié)通過節(jié)點板用強度較高的承剪螺栓連接。主梁腹板開孔，以安裝梳型梁，底板下兩邊有供臺車前移的軌道。梳型梁是由［］14b為上下弦桿組拼成的空間桁架，它可以在水平開模油缸的推動下，在主箱梁內(nèi)滑移打開，在梳型梁上安裝有模板，其模板可隨梳型梁運動，實現(xiàn)模板的開與合。開關(guān)門是φ273*12的無縫鋼管組成的可在主梁中穿過的直桿構(gòu)件，分上下兩層，前后各兩道，它是模架前移過孔時，防止模架傾覆。在模架前移過程中，應(yīng)根據(jù)移動距離，分別先后打開和合上。（5）導(dǎo)梁：導(dǎo)梁是為模架前移過孔及其支承臺車前移倒運提供支承點，從而完成整體模架的逐孔前移。3.2.2外模板系統(tǒng)外模板系統(tǒng)由非標模板、標準模板、支撐和欄桿組成。其中非標準模板根據(jù)工作環(huán)境按每段長4m或8m配作。每塊模板在橫向和縱向都有螺栓連接。為保證模板起拱時調(diào)節(jié)方便，在翼模的橫橋向連接縫處留有2mm的伸縮縫，為防止此縫漏漿，兩塊模板之間嵌有10mm厚的橡膠板。支撐是用來支承模板和調(diào)節(jié)模板，把模板承受的力傳給主框架結(jié)構(gòu)。為保證施工安全，模板上設(shè)有活動平臺和欄桿。3.2.3內(nèi)模板系統(tǒng)內(nèi)模板系統(tǒng)由非標模板、標準模板、支撐和內(nèi)模小車組成。其中標準模板每段長為4m。每塊模板在橫向和縱向都有螺栓連接，其骨架由鋼板筋肋與槽鋼組焊而成，面板厚為6mm。內(nèi)模小車是模板拆裝的簡單機械手。內(nèi)模車依托外模系統(tǒng)，通過運行驅(qū)動裝置直接支承臨時軌道上，并能沿軌道行走，在不同的工作點拆裝內(nèi)模板。內(nèi)模車主要由車架組成、驅(qū)動輪組件和托架機構(gòu)組成。3.2.4移位系統(tǒng)移位系統(tǒng)包括前面提到的支承臺車、調(diào)整用的縱橫移油缸及頂升油缸。（1）支承臺車：由支承架和滑塊組成。支承架支承在墩旁托架的軌道上，傳遞托輪所承受的力；滑塊僅在造橋機空載時托起主梁使其在上面縱移，以適應(yīng)各種曲線時行走。（2）調(diào)整裝置：包括縱橫移調(diào)整及垂直調(diào)整。在墩旁托架上裝有橫移油缸做橫向調(diào)整；頂升油缸完成模架的標高調(diào)整。在承重支承架上安裝有縱移油缸可推動模架縱移；縱移油缸可正反向調(diào)整，亦可防止溜坡。通過這三種油缸可精確定位造橋機。另外還有一個伸縮螺桿用來完成托架的安裝和拆卸工作。3.2.5吊（懸）系統(tǒng)它包括導(dǎo)梁前端的前支腿、主鋼箱梁后部的后支承門架及混凝土梁懸臂端澆筑用的中吊架。前支腿是為模架倒運支腿時提供支撐點，其上設(shè)置有調(diào)整用的螺旋頂，導(dǎo)梁吊在下面可進行上下調(diào)整。安裝在主鋼箱梁后部的后支承門架可在已澆筑橋面上行走，當模架后臺車及其墩旁托架前移時，懸吊模架，并在前縱移油缸推動下，一起帶動模架前移過孔。在門架下橫梁上裝有滑道，使模架吊在下面進行橫橋向移動，滿足曲線橋要求?；炷亮簯冶鄱藵仓玫闹械跫苁菫闇p少每聯(lián)跨中段與前段已澆混凝土對接錯臺而設(shè)置的。同時亦作為模架支腿倒運時前支點懸吊點。3.2.6電液系統(tǒng)液壓系統(tǒng)按功能要求分為四個獨立液壓站，每個液壓站包括油箱、液壓泵、電機、吸油濾清器、回油濾清器、溢流閥、壓力表、油溫液位計等。電氣系統(tǒng)的主要配置包括主電氣控制柜、液壓站控制柜、金屬鹵化物燈等，其功能包括整機電源控制，整機過載，短路，漏電保護等。4移動模架施工工藝及施工要點4.1施工工藝流程圖（見圖2）砼強度和彈模達到要求支座安裝安裝小車掛輪，托架過孔移動模架就位調(diào)試模板調(diào)整，預(yù)埋件安裝混凝土養(yǎng)生底、腹板鋼筋、預(yù)應(yīng)力管道砼強度和彈模達到要求支座安裝安裝小車掛輪，托架過孔移動模架就位調(diào)試模板調(diào)整，預(yù)埋件安裝混凝土養(yǎng)生底、腹板鋼筋、預(yù)應(yīng)力管道澆筑混凝土內(nèi)模安裝頂板鋼筋、預(yù)應(yīng)力管道預(yù)應(yīng)力張拉端部封錨孔道壓漿橋面系施工制作試件模架合龍模架縱向過孔托架安裝主梁下落模架橫向打開吊起模架安裝懸掛落架、脫模鋼筋制作鋼筋制作混凝土拌制圖2移動模架造橋機原位現(xiàn)澆簡支箱梁施工工藝流程4.2移動模架組拼移動模架組拼采用傳統(tǒng)的鷹架安裝方式，對墩身不高（一般高度小于20m）時，可直接在現(xiàn)場按模架受力順序，從下往上使用50t汽車吊即可進行安裝。4.2.1拼裝場地處理在起始橋墩跨內(nèi)，清理安裝現(xiàn)場，并對逐個構(gòu)件進行清點。場地面積長60m，寬30m，此范圍內(nèi)應(yīng)無雜物且寬闊，并在跨內(nèi)搭設(shè)臨時鷹架，且近鄰處還需有堆放貨物場地和轉(zhuǎn)場用的16t吊機場地。4.2.2拼裝人員技術(shù)人員2人，監(jiān)測人員2人，指揮1人，起重司機2人，吊裝工2－3人，鉗工2人，鉚工2人，電焊工3人，電工1人，輔助工8－10人?；疽笠囱b人員熟悉圖紙，弄清該設(shè)備的主要功能及各種動作；整個裝、試過程中設(shè)有足夠的安全設(shè)施；必須備有水平儀、卷尺、靠尺、測量鋼絲、吊錘、秒表等檢測器具。4.2.3膺架拼裝利用吊車，在起始施工的兩橋墩處安裝墩旁托架，并在跨內(nèi)搭設(shè)2個臨時膺架。膺架位于每主梁分段位置的投影下方，采用碗扣腳手架鋼管，平面尺寸為120cm×120cm，基礎(chǔ)采用枕木，地基要碾壓密實。4.2.4拼裝順序：按造橋機主梁框架的結(jié)構(gòu)尺寸逐件進行拼裝。再進行梳形梁的安裝。最后拼裝模板及其他小件。4.3空載與重載實驗為確保箱梁混凝土現(xiàn)澆施工安全，需對造橋機進行實驗，實驗分空載和重載兩種。4.3.1空載實驗MZ32移動模架造橋機在橋墩混凝土現(xiàn)澆原位安裝、檢查完畢后，即可對模架進行空載實驗?？蛰d實驗的目的是檢驗造橋機在工作中需要完成的各種動作，包括造橋機姿態(tài)調(diào)整、模板開合、前移過孔和模架預(yù)拱度調(diào)整。（1）造橋機姿態(tài)調(diào)整造橋機姿態(tài)調(diào)整包括模架的標高及中心線的調(diào)整。啟動支承處液壓站，分別驅(qū)動垂直油缸、橫移油缸對模架進行頂升和橫移的調(diào)整，要求動作平穩(wěn)、滿足調(diào)整要求。（2）模板開合實驗?zāi)０逯г谥С信_車上，拆開底模板和骨架中間的連接螺栓，驅(qū)動底模平移油缸進行底模的開合動作，要求動作平穩(wěn)無卡阻現(xiàn)象，各油缸動作一致，開合方便。（3）前移過孔實驗當模床打開后，驅(qū)動縱移油缸主桁梁，使模架前后移動10m左右后復(fù)原，檢查移動機構(gòu)是否安全可行。待現(xiàn)澆第一孔完成后，再移動模架過墩，就完成了整跨的前后過孔實驗。（4）模板預(yù)拱度的調(diào)整當?shù)啄＜皞?cè)模合攏后，可進行整體模床的預(yù)拱度的調(diào)整。擰動調(diào)整螺桿，對需要進行的調(diào)整的部分擰動相對應(yīng)的位置的螺桿。在空載各動作能順利完成后，檢查造橋機的各支承位置是否到位，模床的各連接是否完成，造橋機的定位是否安全可靠，在確保造橋機各處安裝無誤后，即可進行重載實驗。4.3.2重載實驗移動模架拼裝完成，并確認安全可靠后進行重載實驗，以消除移動模架的非彈性變形，測定移動模架主梁的撓度值，為箱梁的預(yù)拱度設(shè)置提供依據(jù)。實驗荷載為梁體自重（按900t計）+內(nèi)模重量（按50t計）+施工荷載（按梁體自重的2%計，即18t），實際采用968t。按照箱梁的荷載分布進行加載，采用砂袋、混凝土預(yù)制塊及鋼筋堆碼。為避免裝卸荷載干擾施工，沉降觀測點布置在主梁及橫梁下部，采用水準儀倒讀塔尺的方法進行觀測。觀測點設(shè)置：模擬實際空模床的準確位置，并以此姿態(tài)作為撓度、位移等的初始狀態(tài)。每道橫梁處均設(shè)置一排觀測點，分別設(shè)于橫梁跨中連接處及主梁連接處左右各1點，每排共設(shè)5個觀測點，并進行編號。每個支腿處布設(shè)2個觀測點。底模及翼緣板上按每道橫梁所在斷面各布設(shè)5個點。預(yù)壓前，調(diào)好模板，記錄所有點高程后加載。加載順序同混凝土澆筑順序（從箱梁兩端向跨中對稱澆筑），按0-50%-80%-100%順序分級加載。每級加載完成后每2h觀測一次，直到支撐變形穩(wěn)定為止。卸載順序與加載順序相反。根據(jù)每次沉降記錄繪制沉降曲線，并根據(jù)沉降值進行計算，確定模架主梁實際撓度值。根據(jù)梁的撓度和支撐的變形所計算出的預(yù)拱度之和，為預(yù)拱度的最高值。其它各點的預(yù)拱度以中間點為最高值，以梁的兩端點為零點，按二次拋物線進行分配設(shè)置。4.4預(yù)拱度的調(diào)整預(yù)拱度的設(shè)置，以保證線路在運營狀態(tài)下的平順性，即箱梁上下坡度與設(shè)計坡度一致為前提，并保證在鋪設(shè)軌道后混凝土的徐變上拱要求小于20mm。梁底模板跨中設(shè)置的拱度值△L如下式：△L=L1-L2-L3L1：模架等載預(yù)壓時底?？缰械膿隙戎担◤椥宰冃沃担?。為負值（-）L2：張拉及混凝土收縮徐變引起的上拱值，為正值（+），設(shè)計理論值為22.5mm。L3：預(yù)應(yīng)力60天后殘余徐變拱度值。為正值（+），理論計算值為7.76mm。根據(jù)上式計算，△L若為負值，則在跨中設(shè)預(yù)拱，若為正值，則設(shè)反拱?？缰兄林ё?，則按△L值到0按二次拋物線過渡。以預(yù)壓實測撓度值、張拉及混凝土收縮徐變引起的理論上拱值、預(yù)應(yīng)力60天以后的理論殘余徐變拱度值計算而設(shè)定的第一片梁的預(yù)（反）拱值，可能在實際施工中達不到理想的效果。應(yīng)根據(jù)第一片梁施工后的實測效果，進行修正后在第二片梁拱度設(shè)置上作一些調(diào)整，逐步修正調(diào)整，達到理想狀態(tài)。4.5混凝土施工梁體混凝土采用泵送，連續(xù)灌筑，一次成型，灌筑時間按要求為6小時。4.5.1灌筑順序混凝土的灌筑采用水平分層，縱向分段對稱連續(xù)灌筑。灌筑厚度不得大于30cm，上下層灌筑時間相隔不超過混凝土的允許延續(xù)時間。布料先從箱梁兩側(cè)腹板同步對稱均勻進行，先灌筑腹板和底板結(jié)合部，然后將底板尚有空隙的部分補充齊平并及時抹平，再灌筑腹板，最后灌筑頂板。梁端兩腹板混凝土灌筑時，采用同步對稱灌筑腹板混凝土，防止兩邊混凝土面高低懸殊，造成內(nèi)模偏移。當兩腹板槽灌筑平后略停15-25min，使腹板混凝土充分沉落，然后再灌筑頂板混凝土，以避免腹、頂板交界處因腹板混凝土沉落而造成縱向裂紋，其面混凝土也從一端開始，分段灌筑，每段2米，向另一端連續(xù)灌筑。但必須保證腹板混凝土初凝前頂板混凝土灌筑完畢，并及時整平、收漿?；炷凉嘀肽r下料要均勻，注意與振搗相配合，混凝土不準集中一處下料，以免因混凝土分層厚度過大而振搗困難，梁體混凝土產(chǎn)生蜂窩麻面等缺陷。4.5.2振搗梁體混凝土振搗采用插入式高頻振動棒為主進行振搗成型。操作宜快插慢拔，垂直點振，不得平拉，不得漏振，謹防過振；振動棒移動距離不大于振動棒作用半徑的1.5倍（約40cm），每點振動時間約20-30s，振動棒插入深度以進入前次灌筑的混凝土面層下50mm為宜。灌筑過程中注意加強倒角、交界面以及鋼筋密集的部位的振搗。頂面混凝土灌筑到設(shè)計標高后用提漿整平機振動找平并及時趕壓、抹平，保證排水坡度和平整度。收漿抹面執(zhí)行兩次，以防裂紋和不平整。4.5.3混凝土養(yǎng)生收漿抹面后要及時灑水并采用土工布覆蓋進行潮濕養(yǎng)護，防止水分蒸發(fā)產(chǎn)生收縮裂紋。養(yǎng)護時，注意控制養(yǎng)護水的溫度與混凝土表面溫度差，不得大于15℃。在養(yǎng)護過程中，采用預(yù)埋于梁體的測溫感應(yīng)原件，進行測溫。采用橋梁養(yǎng)護多點測溫軟件進行監(jiān)控記錄量測分析?；炷琉B(yǎng)護期間，混凝土內(nèi)部溫度最高不宜超過65℃，混凝土內(nèi)部溫度與表面溫度之差、表面溫度與環(huán)境溫度之差不宜大于、養(yǎng)護用水溫度與混凝土表面溫度之差不大于15℃。灑水次數(shù)以保持混凝土表面濕潤狀態(tài)為度，一般情況下，白天以1-2h一次，晚上4h左右一次。當環(huán)境相對濕度小于60%時，自然養(yǎng)護不少于28d；當環(huán)境相對濕度大于60%時，自然養(yǎng)護不少于14d。在對梁體進行灑水養(yǎng)護的同時，要對隨梁養(yǎng)護的混凝土試件進行灑水養(yǎng)護，使試件與梁體混凝土強度同步增長。4.6預(yù)應(yīng)力施工預(yù)應(yīng)力張拉按預(yù)張拉、初張拉、終張拉三個階段進行。為防止梁體出現(xiàn)早期裂縫，混凝土強度達到設(shè)計強度60%時，拆除端模，松開內(nèi)模，梁體帶模進行預(yù)張拉；梁體混凝土強度達到設(shè)計強度值的80%時進行初張拉，初張拉后可拆除底模和支撐，移動模架移位到下一孔；實際施工中，可根據(jù)混凝土強度發(fā)展情況，將預(yù)張拉和初張拉兩階段可合并為一階段進行。梁體混凝土強度和彈性模量達到設(shè)計值的100%時，混凝土齡期不少于10d方可進行終張拉。4.7移動模架脫模、過孔4.7.1脫模前準備工作前一跨現(xiàn)場澆筑、養(yǎng)護及張拉完成后，拆除端模及內(nèi)模；檢查清理造橋機；工作人員檢查各液壓站是否工作正常，各支承處人員就位并檢查支承臺車位置是否正確，解除所有影響豎向移動的約束，水平橫移及縱移油缸處于自由狀態(tài)。4.7.2脫模啟動垂直油缸，以解除支承機構(gòu)，然后垂直油缸徐徐下落模床，其同步錯位不大于50mm；在箱梁下面軌道接觸到支承臺車時，各支承處人員再次檢查臺車位置是否正確；此時豎直油缸使整個模架基本同步落至各臺車滑道上。此時脫模完成。4.7.3開模解除底?？v向中間縫的連接螺栓，同時解除模板支架與主梁的連接銷；檢查開模液壓元件；開模油缸充油推動梳型梁，從而使底模分別向兩邊打開，讓出橋墩空間。4.7.4縱向移位檢查縱移機構(gòu)是否牢固可靠；解除所有影響其縱向移動的約束，模架由前后吊架吊起，解脫墩旁托架與橋墩的連接，倒運托架及支承后，即可推動模架縱移，當導(dǎo)梁到達前橋墩時，安裝前托架，在縱移時應(yīng)檢查支承的安全性。每次縱移距離不大于800mm。4.7.5合模模架縱向移動到位后，驅(qū)動開模油缸，使兩組模板向中間靠攏合模，此動作應(yīng)基本同步進行，橫向不同步誤差不大于800mm，縱向前后錯位不大于30mm。當接近合攏時，底模桁架等各連接點處應(yīng)有人檢查，合攏后連接各處螺栓及底桁架連接。檢查造橋機到位情況及各模板的支承情況，各垂直油缸充油，同時同步頂升主框架，檢查模板標高，再次頂升主框架到位。找正中心線后，鎖緊各支承