移动模架顶推安装与整体吊装施工方法的对比分析

李建齐

(中交二公局第六工程有限公司,陕西 西安 701175)

移动模架是一种自带模板,利用墩柱作为支承,可在桥跨间自行移动,用于现场浇筑混凝土箱梁等大型桥梁上构体系,因其施工质量好,机械化程度高,成本相对较低等优点,被广泛应用于逐孔现浇施工的长大桥梁中[1]。但移动模架安装架设过程中受地形及地质条件、墩身高度、起重设备等条件的限制,施工难度大、风险高,一旦出现失误可能会导致不可估量的损失。本文以黑山南北高速公路项目两座单跨45m 箱梁为例,对移动模架顶推安装与整体吊装施工方法进行对比,探讨2种移动模架安装施工方案的适用条件。

1.1 工程概况及模架简介

Krkor刚构-连续组合桥位于Krkor山谷地区,跨越一条既有便道和一条小溪,地质为以泥灰岩、砂岩为主的复理石地层,节理发育破碎,遇水具有泥化现象。Krkor 桥为左右分幅的单室箱梁桥,左幅8 跨共334m(35+6×44+35),右幅7跨共290m(35+5×44+35),移动模架始发处墩身高度>35.7m,最大纵坡5.0%,最大横坡5.0%,最小曲率半径748m。下行式移动模架主要由钢箱主梁、前后导梁、横向桁架、推进小车、后辅助支腿、外部模板以及牛腿斜撑等部件组成[2]。全长99.1m,总重约600t。

1.2 施工难点及方案选择

该桥主跨全部位于山谷地区,墩身高(最大墩身高度为41.2m)、纵坡大(设计纵坡为5.5%),移动模架设备整体尺寸大(99.1m+22.8m+9.5m)、部件多(连接螺栓5900余个)、拼装时间长。

工程线路位于山谷地区,桥下起重设备的臂展长、起吊重量受限;
而桥台后方路基段有充足的施工场地可用于移动模架拼装,交通运输和起吊安装不受限制,且拼装场地与箱梁底部高程相适应,无需搭设较高的临时支架,因此采用顶推的方法进行移动模架整体安装施工。

但因移动模架始发处位于桥台后方,需在此进行拼装及顶推,在施工准备阶段首先浇筑中部1/3 的桥台,确保移动模架前行有空间。

1.3 顶推安装施工方法

(1)场地平整及临时支座搭设:拼装前对拼装现场进行整平、换填、压实及硬化处理,确保起重车辆不下沉,操作半径内无障碍物,A1 桥台后方采用贝雷架和2组移位台车搭设临时支座,拼装平台高度与S1 墩旁托架移位台车在同一水平线,纵向间距满足拼装要求。

(2)前鼻梁与第一节主梁拼装:将前鼻梁与第一节主梁拼装好后,2台汽车吊配合将已拼装好的梁段按设计位置落于两个移位台车的锟轮上。

(3)第二节主梁拼装:起吊第二节主梁,后端临时安放于贝雷架上,前端与第一节主梁对接、安装,如图1(a)所示。

(4)顶推前移:利用纵移系统顶推梁体纵移,待第二节主梁后段与移位台车边距1m时停止,如图1(b)所示。

(5)后续主梁拼装与顶推前移:重复步骤(3)和(4),完成后续主梁的拼装与顶推前移工作。

(6)安装底模桁架与配重块:底模桁架与主梁以高强连接螺栓固定,紧固扭矩须满足设计要求。为了保证钢主梁在过跨移动过程中的稳定与平衡,在钢箱梁外侧配挂预制混凝土块以平衡向内侧倾覆力矩[3]。

(7)安装模板、液压与电气系统:安装底侧模板,并通过桁架上的螺旋千斤顶对模板标高进行调整。液压与电气系统的布置充分考虑避让移动部件。

(8)A1 桥台托架与移位台车安装及移动模架顶推:拆除后方移位台车并将其安装在A1 桥台两侧安装墩旁托架上,启动纵移系统顶推移动模架至第一跨预定位置。

(9)移动模架纵坡调整:在A1桥台托架上安装2台竖向千斤顶,降低主梁后端高度,以调整纵向坡度为主梁设计纵坡,浇筑第一跨箱梁混凝土,如图1(c)所示。

(10)待第一跨箱梁张拉完成后,移动模架向S2 墩方向顶推,边顶推边安装对接后鼻梁,完成整套移动模架拼装工作,如图1(d)所示。

图1 移动模架顶推施工流程

2.1 工程概况及模架简介

LUTOVO 刚构-连续组合桥位于山区,山势陡峭,地形条件复杂,地表植被茂盛,以侏罗系复理石地层为主,岩石节理裂隙较为发育,风化不均,岩体破碎。综合考虑施工进度,其中左-2 第 6-16 跨(10×45m+40m)、右幅8-20 跨(12×45m+40m)采用移动模架施工,最大墩身高度60.1m,最大纵坡1.14%,最大横坡4.0%,最小曲线半径700m。DXZ45/860 下承自行式移动模架主要由主框架系统(主梁、导梁、底模桁架)、墩旁托架、移位台车、前辅助支腿、中辅助支腿、后辅助支腿、外模系统、辅助设施、液压系统、电气系统等部分组成。全长93.3m,总重612t,最大单件重量20t,单件构件最长12.5m。

2.2 施工难点及施工方案选择

墩身高(最大墩身高度65.1m)、模架整体尺寸大(93.3m×19.2m×11.3m,总重612t)、单件构件长(最长12.5m,最重20t)、拼装过程中需搭设临时支架,结构配件及耗材多、需大型吊车,吊幅高、吊装风险大、拼装精度难以保证。

该桥跨数较多(左幅16 跨,右幅20 跨),受制于总体施工工期的限制,决定采用钢管桩支架+移动模架的施工组织方案,且要求移动模架始发位置位于桥梁中部,因此采用整体吊装就位的移动模架安装施工方法。

但该工程线路沿山坡修建、地形复杂、可开挖利用的施工便道崎岖、狭窄、车辆进出困难,场地进行移动模架拼装困难,因此操作平台及临时支架安装位置需做硬化处理。

2.3 整体吊装施工方法

(1)场地平整及临时支架搭设:移动模架首跨施工位置场地平整及硬化,确保起重车辆不下沉,操作半径内无障碍物;
跨中采用枕木和贝雷架搭设三组临时支架,拼装平台高度至主梁底部,纵向间距满足拼装需要。

(2)墩旁托架及移位台车安装:拼装S8 号墩的墩旁托架及移位台车,S7 的墩旁托架分2 次拼装,首先安装托架上平台,作为移位台车的支撑和工作平台,如图2(a)所示。

(3)导梁安装:采用55t履带吊配合160t汽车吊,将导梁分别吊装至移位台车的锟轮和跨中搭设好的临时支架上。

(4)4#、5#主梁安装:采用55t履带吊配合160t汽车吊,将组合的4#、5#主梁安装到位,并与导梁对接,如图2(b)所示。

(5)通电顶升、拆除临时支架:主液压油缸顶升主梁一定高度,拆除移动模架下面的临时支架,然后回缩主梁液压千斤顶,使主梁再次回落到移位台车的辊轮上。

(6)启动移位台车,安装1#、2#、3#主梁:启动移位台车,将已拼装的导梁、主梁向前推进、安装剩余的1#、2#、3#主梁,如图2(c)所示。

(7)安装墩顶提升架:因墩顶提升架整体重量大、安装高度高、操作空间有限,在墩顶搭设操作平台,用塔吊分件吊装进行安装,墩顶预埋锚固件,基座横梁下用砂浆找平。

(8)安装底模桁架与配重块:底模桁架与主梁以高强连接螺栓固定,紧固扭矩须满足设计要求。为了保证钢主梁在过跨移动过程中的稳定与平衡,在钢箱梁外侧配挂预制混凝土块以平衡向内侧倾覆力矩。

(9)安装模板、液压与电气系统、后辅助支腿:安装底侧模板,并通过桁架上的螺旋千斤顶对模板标高进行调整。液压与电气系统的布置充分考虑避让移动部件。吊装及安装后辅助支腿,如图2(d)所示。

图2 移动模架整体吊装施工流程

(10)提升到位,张拉固定墩旁托架:安装吊装钢绞线及导线装置。当提升荷载达到80%移动模架荷载时,横移移位台车离开墩身100cm,解除墩旁托架与墩身之间的连接。然后控制提升液压系统,分三次整体提升移动模架,首次试提升10cm,观察一段时间。其次提升5m 左右,安装右幅S7 的墩旁托架;
最后整机提升移动模架至设计位置,横移移位台车,张拉固定墩旁托架。然后墩顶的提升架油缸缓缓降落,至完全卸载,最后拆除提升架,进入施工阶段[4]。

3.1 顶推安装施工控制要点

(1)梁端拼装前,按施工图调整移位台车位置,确保前后移位台车轨道轴线处于同一直线上。

(2)拼装场地移位台车与墩旁托架上方移位台车在同一标高。

(3)主梁接头高强螺栓施工必须符合相关技术条款和技术规程。

(4)降低后方墩旁托架上顶升油缸,使移动模架纵坡与箱梁设计纵坡相同。

(5)纵向滑移轨道上需及时涂抹润滑油,以减小顶推过程中的摩擦阻力。

3.2 整体吊装施工控制要点

(1)应提前在墩顶安装预埋件,用于锚固提升支架系统。

(2)提升过程中要保证各个提升点步调一致,每50cm进行一次校核,如差距超标要进行调整。

(3)提升过程中操作人员密切注意油泵读数的变化,如有异常立刻停止顶升,查找原因[5]。

3.3 两种移动模架安装技术适用条件对比

顶推安装施工所用材料少,不需要搭设较大的操作平台,占用场地小,移动模架存放、拼装、搭设场地均在桥台后方的路堤上,其他区域可以方便吊装作业,甚至车辆通行,拼装场地与起重吊装操作平台基本在同一水平面,安全风险小。适用于桥台始发、工作面较小、起吊范围和重量受限的标准梁端施工。

若桥台后方无相应的场地、多跨连续梁桥移动模架始发位置在中部,则顶推安装不适用;
且顶推过程中要保证桥台后方拼装场地标高与墩旁托架顶部标高相适应,可能需要搭设一定高度的基础或临时支架,若搭设高度过高,则顶推安装不适用。

整体吊装安装位置灵活,能够从桥梁中部始发,适用于工期紧、桥跨多的施工组织安排。整体吊装移动模架机械化程度高、整体性好、施工周期短,适于快速安装就位。

移动模架提升施工技术复杂,受天气因素影响较大,因此安全风险系数高[6]。移动模架的拼装、搭设、吊装作业及材料存放均需要安排不同的场地,占用临时场地,造成运距较长,对于山岭地区地形起伏大、清表和场地平整受限、临时支架搭设困难、施工场地少、施工区域分散的情况不适用。

综上所述,顶推安装施工适用于桥梁跨数较少,桥台后有足够工作面,整幅均使用移动模架进行安装的情况,具有操作简单、安全风险较小、所需施工场地较小等优点;
整体吊装安装施工适用于跨数较多、始发位置位于中间的情况,能够很好地适应不同的施工组织安排,且具有高强螺栓连接节点质量高、整体性好、安装施工周期短的特点。

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