移动模架施工工艺工法(14页).doc

-移动模架施工工艺工法-第 12 页移动模架施工工艺工法1 前言 概况移动模架系统（move support system）简称MSS，是桥梁施工的先进方法。移动模架系统是一种自带模板，利用承重梁支承模板，对混凝土梁进行逐孔现场浇注的施工机械。国外，最早在1969年由德国PZ公司研制在德国阿母辛克（Amsinck）桥正式使用。国内最早于1990年引进该类造桥设备施工了厦门高集海峡公路大桥。移动模架承重部分类型常见的多为两组定型的钢箱主梁（图1），也有使用拆装式常备杆件改造后的桁梁（图2）；定型钢箱主梁形式的移动模架系统一般为专门设计，对匹配梁型使用，梁跨2040m范围均有应用；拆装式常备杆件形式的移动模架系统的优势在于平曲线半径较小、梁跨多种组合等定型移动模架无法适应的环境下，本工法主要内容为后者。图1 钢箱主梁式移动模架构造图图2 桁架主梁式移动模架构造图该类移动模架体系由四部分组成：固定于桥墩上部用来支承桁梁平台的支承体系； 收折式桁梁平台；平台转跨推进行走系统；支架平台上的满堂支架体系。 工艺原理 整个支撑体系附着于支撑墩柱上，通过支撑键及预埋键盒，将施工荷载全部转移至墩柱之上，不再设置临时支墩。 每组桁梁通过可收折横联行成整体，作为现浇梁施工的支架平台。 支撑体系上设置横、纵移装置，完成横移及纵移。2 工艺工法特点2.1 无需地基处理，能对高度较大、无法或较难设置落地支架的现浇梁进行施工，减少了对环境的依赖和破坏，适用范围广。2.2 使用常备杆件，可依具体施工条件进行组合，适应性强。牵引设备移动，操作简单，安全可靠。2.3 采用倒三角及倒梯形加强承重杆系，为桁梁提供足够的抗弯能力及刚度；承重杆系为收折设计，满足平台向前行走。2.4 标准化作业、施工周期快、质量好。3 适用范围3.1 高墩现浇箱梁施工。3.2 复杂地形现浇梁施工。3.3 水上多跨现浇梁施工。4 主要技术标准铁路架桥机架梁规程TB10213钢结构设计规范GB50017钢结构工程施工质量验收规范GB50205铁路混凝土工程施工技术指南TZ210客运专线铁路桥涵工程施工技术指南TZ2135 移动模架施工方法移动模架作为主要承重结构，利用桥墩为支点临时支承梁体自重，在移动模架上完成模板调整、预拱度设置、绑扎钢筋、浇筑混凝土、张拉预应力索筋等，当完成一孔梁的施工，之后移动模架落模，移动至下一跨就位，以此进行逐孔浇筑施工。采用逐孔施工能连续操作，施工设备的周转次数愈多，经济效益越高。6 工艺流程及操作要点 施工工艺流程移动模架施工过程中，要调整各支点处模板的纵向标高，使模板处于浇注混凝土时的正确位置，与此同时设置好预拱度。预拱度设置由安装在横梁上的机械支撑来完成，预拱度值由模架自身挠度和连续箱梁预拱度两部分组成，工艺流程见表3。桁梁分组拼装、安装前方支撑体系、分组提升就位平台就位并连结横向联系铺设横向分配梁、搭设高度调整支架铺设底模、侧模及翼缘部分模板（预压）安装钢筋与预应力浇筑主梁砼、养生、凿毛张拉预应力钢束、压浆落架、拆除模板及调整高度支架平台、分配梁解除横向联系、收起承重杆系、主桁梁纵向连接移动模架前移到位图3 施工工艺流程图 操作要点 支撑体系安装1 支撑体系说明支承体系是用来支承桁梁平台，支承体系由横梁、斜撑杆、抱箍、支承键四部分组成，斜撑由抱箍与支承键共同支承固定，抱箍与支承键为斜撑提供反力支承，减小横梁的弯距，具体见图4。图4 支撑体系结构图2 支撑体系安装设备用4台四轮滑车将横梁及附挂在桁梁上的支撑键、抱箍、斜杆座、牛腿斜撑、平联等整体吊装。即在桥墩顶面利用预埋的32精轧螺纹钢筋作锚筋,一个圆柱固定一根悬臂吊杆，每根悬臂吊杆上挂一个4轮滑车，用卷扬机牵引起吊。3 支撑体系的安装就位1）上下支撑键的安装两片体系吊装提升到较横梁安装位置高出约后，先安装下支承健，再安装抱箍，然后安装上支承键。安装支承键时，用上胡芦吊住支承键将其向预埋键盒内插入，并穿精轧螺纹钢筋，张拉精轧螺纹粗钢筋(每根32精轧螺纹钢筋的张拉力为400kN，每个支承键有4根精轧螺纹钢筋)，具体见表5。图5 支撑体系吊装示意图2）抱箍的安装在下支承键安装完毕后，即可安装抱箍，抱箍用挂在体系上的上葫芦及两侧葫芦安装，其中上葫芦吊住抱箍中间的上内口，两个侧葫芦吊住抱箍两侧的角点并向上提升便其转动90°抱住墩柱，并置于下支承键上。抱箍就位时应保证两个半抱箍的中点连钱应与两圆柱中心连线垂直，可通过两柱的抱箍上平板中心连线及其对角连线量测控制。抱箍连接均用高强度螺栓,见图6。 图6 抱箍安装示意图 承重桁梁构造及组装承重桁梁由收折式纵桁梁，横向联系组成。收折式纵桁梁由水平桁梁及承重杆系组成，水平桁梁为拼装桁架结构，由长3m的贝雷桁片拼装而成的矩形桁架；平台承重杆系因跨径而异，31.5m及其以下跨径为倒三角形，31.5m以上跨径为倒梯形。标准桥宽有6组收折式纵桁梁，每组纵桁梁均由3片纵向桁片组成一组，纵桁梁间由横向桁片联成整体平台。纵桁梁支承于前后两个墩柱的支承体系上，纵桁梁前后设有导梁满足平台转跨行走。 图7 倒三角形承重体系桁梁平台按第一次浇筑时的布置组装，承重杆系按照收折状态组装。各组桁梁先三跨通装为一列，纵向就位后再拆除接头处的连接销子成三段，具体见图7。本桥标准桥宽为16.75m，采用6组常规桁粱，超过此宽度则临时增加桁梁。增加桁梁在使用后即拆除，拼装时按当前浇筑段的实际需要的结构形式拼装。桁梁拼装为三列桁片组成一组，每组三列桁片由支撑架立片与支撑架平片连接成整体桁梁支撑架立片有两种类型：一种为角钢支撑架，另一种为B型支撑架，这种支撑架的下弦杆被割除了两段，上部有大块钢板，这种支撑架安装在承重杆系的竖杆附近，以便承重杆系收折时为竖杆转向留出位置，B型支撑架在承重杆系打开后在支撑架的下弦杆上还需安装B型支撑架下弦连杆及B型支撑架下弦连接板，并在上半部钢板与支撑架竖杆之间还要安装B型支撑架斜连杆。 模板调整、预拱度设置模架合模后，要调整各支点处模板的纵向标高，使模板处于浇注混凝土时的正确位置，与此同时设置好预拱度。预拱度设置由可调钢管顶托来完成，预拱度值由模架自身挠度和连续箱梁预拱度两部分组成。1 移动模架系统挠度值的组成理论预拱度是整个移动模架系统的理论挠度值与设计预应力张拉反拱值综合计算而得主要由三部分组成：1)碗扣支架和桁梁自重产生的弹性、非弹性变形的挠度值。2)混凝土自重产生的挠度值。3)预应力钢束张拉产生的反拱值(支点间按二次抛物线计算)。曲线方程如下：式中 L表示跨长； 表示梁段最大矢高。另外，还要考虑混凝土的收缩、徐变以及路面层及桥面附属设施等后期施加的永久荷载对挠度值的影响。2 立模标高的确定式中为支架在现浇梁、模板及支架自重作用下的弹性变形；其中 桁梁在自重下的位移；桁梁加载后的最终位移；桁梁卸载后的位移；移动支架对已浇梁作用的变形，由设计提供；汽车+其他活载作用下的变形；包含施工过程温度变化、支架非弹性变形、牛腿、小车沉降值、移动模架C梁吊带伸长(C形梁安装后，进行第二跨浇注时，要计算吊带的伸长值)等。3 立模标高的控制1) 根据平、竖曲线复核设计标高； 2) 按照纵向6m节点计算各跨细部底模标高；（梁底横向有坡度者同理计算）3) 计算上一项标高点对应的预拱度值，叠加到该点设计标高上即为该点立模标高；6.2.4 预压试验在初次使用该类移动模架时，应科学严格的进行预压试验，以便将试验数据与计算值进行对比，确定弹性变形是否与计算相符，同时取得非弹性变形数据指导后续梁跨施工预拱度设置。在底腹板铺设完成后，进行预压。预压采用堆码沙袋法分级加载，分别按照计算重量的30%、60%、90%、120%实施，并在跨中、四分之一跨、梁端设置观测点进行观测，按规范准确获得预压试验数据。6.2.5 钢筋和预应力钢束安装1 钢筋绑扎模板调整完毕后，进入箱梁钢筋模板预应力施工。钢筋绑扎顺序为：先底板、腹板钢筋，待内模立完后再绑扎顶板钢筋。钢筋加工全部在钢筋加工场完成，运至现场绑扎成型。2 预应力索安装预应力钢绞线安装顺序为：先底板，后腹板，最后顶板纵向、横向预应力束。1）预应力管道定位预应力管道定位必须准确、牢固，严格按照图纸及规范施工。纵向预应力管道位置的坐标偏差不大于1cm，横向预应力管道坐标偏差不大于。预应力管道铺设完成后，仔细检查其表面是否有孔洞或裂缝，如有要立即更换或用胶带纸封补。2）预应力钢绞线的布设(成束)预应力钢绞线应严格按照图纸所提供的长度进行下料，同时充分考虑千斤顶张拉的工作长度，以500 t千斤顶为例，工作长度应不小于70cm。预应力穿束完成后，要对预应力管道口进行封堵，并将裸露在外的钢绞线包裹，防止水泥浆漏入波纹管或污染张拉端，影响预应力束的张拉。6.2.6 浇注混凝土采用全断面快速浇注混凝土，混凝土浇注顺序纵向由一端向另一端进行，每段梁横断面混凝土浇注顺序为先浇底板，再浇腹板，最后浇顶板。混凝土的振捣采用插入式振动棒和平板式振捣器。另需准备部分插钎用于箱梁下倒角振捣。1 底板浇注底板混凝土一般领先腹板混凝土m，浇注时泵车输送管道通过内模预留窗口，将混凝土送入底板。下料时，一次数量不宜太多，并且要及时振捣，尤其边角处必须填满混凝土并振捣密实，以防浇腹板混凝土时冒浆。2 腹板浇注在超前浇注的底板混凝土未初凝(一般浇注完2 h左右)时，即开始斜层浇注腹板混凝土。两侧腹板混凝土要同步进行，以保持模板支架受力均衡。每层混凝土浇注厚度不得超过30cm，且要振捣密实，严禁漏振和过振。3 翼板及顶板浇注当腹板浇注到箱梁腹部后，开始浇注顶板混凝土。浇注顺序为：先浇中间，后浇注两侧翼板。两侧翼板要同步进行。为控制桥面标高，必须按测量高度进行混凝土浇注。混凝土收浆前，对表面进行拉毛处理。混凝土终凝后，及时用土工布覆盖洒水养生。4 收浆、抹面及标高控制在箱梁顶板及翼板的浇注过程中，为确保箱梁顶面的平整度符合规范要求，必须按测量高度进行混凝土浇注。可在箱梁顶面纵向每隔2 m布置一个高程点，并在标高点上焊接水平钢筋，利用铝合金水平尺和木抹将混凝土面收平。混凝土收浆前，对表面进行拉毛处理。混凝土终凝后，及时用土工布覆盖洒水养生。6.2.7 内模、侧模及端模拆除一段梁的混凝土全部浇注完24h后，先拆除端模、侧模；在张拉前，防止张拉时内模对梁体变形影响，应先拆除内模。6.2.8 预应力张拉钢束张拉以张拉力控制为主，伸长值作为校核(预应力伸长值按设计)。要求理论伸长量与实测伸长量之间的误差不超过±6%，超过此范围时，应分析原因并采取措施予以调整后方可继续张拉。6.2.9 孔道压浆、封锚压浆工作宜在张拉完毕后尽早进行，一般预应力混凝土构件，在张拉完毕，停10h左右，观察预应力钢束和锚具稳定后即可进行。对于埋置在构件内的锚具，压浆后应先将其周围冲洗干净并凿毛，然后按设计要求设置钢筋网和浇注封锚混凝土。封锚混凝土的强度等级应符合设计要求。 移动模架落模在已完梁的纵向预应力钢束张拉完成后，拆除移动平台上的满堂支架；在各组桁梁的中间一根砂筒座梁上安置千斤顶将平台顶起一定距离(约2cm)，前后墩在对应的砂筒座上放置纵向行走小车轨道及行走小车；随即放置桁梁横向滑行轨道后，千斤顶下落将桁梁置于滑行轨道上；将各组桁梁之间的横向联系桁片水平转动收折并附着子桁粱上，同时拆除各组桁梁的承重杆系的竖杆之间的剪刀撑联系杆及竖杆上的联系支撑架，将承重杆系向上收折。 移动模架转跨就位平台转跨推进行走系统由行走车与牵引装置两部分组成。 行走车置于墩柱横梁顶部，其纵向滚轮支承纵桁梁，使纵桁梁可纵向行走，行走车自身可横向行走，从而实现平台双向行走，具体见图8。牵引装置采用慢速卷扬机。图8 整体纵移纵向行走前，先将各组桁梁在滑行轨道上横移使曲线上的前、中、后三跨桁梁列成直线，将前跨桁梁后端用销子将前跨桁梁与中跨桁梁连接成连续桁梁；同时，在中跨桁梁与后跨桁梁之间安装可竖直与水平转向的转向接头，以满足曲线上3跨桁梁同步前移的需要。纵向行走到位后，拆除第一、第二跨墩顶连接销子及第二、三跨之间的转向接头与水平过渡件，将桁梁分解为三跨；然后将各跨桁梁横向就位后，千斤顶起顶，将横梁落在支撑体系上；平台准确就位后打开水平转动桁片并安装转动桁片的传力螺栓，安装竖杆组之间的联杆系，安装倒三角或倒梯形承重杆系；在平台上搭设满堂支架，支立模板，完成平台转跨。 7 劳动力组织移动模架施工技术要求高，专业性较强，要求工种多，且由于其特殊性，现场需配备专业技术人员。作业人员一天24小时连续作业，人员配备见表1。表1 移动模架所需劳动力序号作业组主要作业内容人 数技术员技工普工1技术组施工、技术指导33 2试验组各种材料试验21 3作业组移动模架作业440 4钢筋组钢筋加工、制作4120 5模型组模型加工、安装及混凝土施工260 6张拉组预应力张拉、压浆218 8 主要机具设备移动模架机械设备数量主要以移动模架在现场施工过程中，能一次性使移动模架平移并且达到混凝土待浇注状态为依据。主要分为牵引设备和起吊设备。表2 主要拼装设备配置表序号设备名称规格型号数量用 途1汽车吊30t1台协助安装支撑体系2转载机ZL501台构件倒运3翻斗车20t2台支撑系统构件倒运4卷扬机5t4台移动支架桁梁前移5卷扬机3t4台支撑体系装拆6穿心张拉千斤顶YC702台支撑键的张拉就位及拆除7可读液压千斤顶50t12台桁梁就位调整8液压千斤顶50t16台桁梁就位调整9切割机ZC302台精轧螺纹钢筋下料10四轮滑车20t4台支撑体系安装与拆装11两轮滑车5t4台移动支架桁梁前移12单轮滑车5t8台移动支架桁梁前移13葫芦10t8台支撑体系装拆14葫芦5t8台支撑体系拆装15葫芦3t16台支撑体系拆装及承重杆系就位16扭力扳手200KN4把螺栓定力17钢丝绳28400m支撑体系吊装吊绳18钢丝绳152000m起重绳及导向滑车固定绳19钢丝绳11200m绑绳及转向绳9 质量控制 易出现的质量问题 标高控制移动模架施工过程中，定位各支点处模板的纵向标高，使模板处于浇注混凝土时的正确位置，确保预拱度的设置准确。 外观混凝土外露面平整度，色泽等；容易出现出现露筋和孔洞，表面蜂窝麻面面积超过该面面积的0.5%，梁体裂缝，外形轮廓清晰度及外部线型控制。 保证措施 坚持设计文件图纸分级会审和技术交底制度。 工程施工中做到每个施工环节都处于受控状态，每个过程都有质量记录，施工全过程有可追溯性。 编写施工作业指导书，下发到相关部门及作业班组，并组织全部施工人员进行工序施工前培训，领会交底书、作业指导书内容及相关规范要求，做到工作有依据可查。 技术人员必须在每道工序施工前交底，过程中检查，完成后根据规范验收，并填写检查记录。 技术交底书、作业指导书、施工组织设计文件必须进行复核、审核、批准手续才可签发。10 安全措施10.1 主要安全风险分析移动模架箱梁施工属高空作业，受气候条件影响也比较大，而且移动模架的吊装主要使用大型吊装设备，吊装难度较大。作业人员施工过程中必须切实做好安全防护工作，进场前必须经专业培训，达到要求后方能进场作业。10.2 保证措施 对所有进场的移动模架及相关加工构件进行仔细检查，主要检查钢板厚度、杆件尺寸、焊缝质量等项目，达不到要求的不得使用。 用于吊装用的滑车、刀链、卷扬机、钢绳等必须是国内大厂的产品，必须带有合格证及检验报告。用于临时吊装的吊篮、工作平台等必须经过安全质量部门验收通过后方可使用，上面施工人员必须挂设柱顶生根的安全绳。10.2.3 预埋件的加工应保证精确度，在墩柱上安装支撑平台相应构件时，必须设有安全挂篮，挂篮应悬挂在墩柱预埋件上，施工人员安全带应挂设在安全牢固的地方，不得直接挂在挂篮上。10.2.4 支撑平台墩柱两侧横向受力分配梁架设完成，应采用型钢或横向拉条将其连为一个整体。有变形、裂隙、缺口及锈蚀严重的钢件禁止使用，避免施工过程中破坏。10.2.5 纵向分配梁采取逐跨在地面拼装，然后整体吊装就位拼成一体。吊装时，应由专人对吊装设备进行指挥，要求上下各设一人，必要时可采取信号旗、对讲机辅助，确保吊装过程安全。吊装过程中，严禁起重臂下站人。大雨天、雾天、雷电天气严禁高空吊装作业。10.2.6 纵向分配梁就位后，应采取措施将相邻的数片连成整体，防止受风力等影响发生侧翻。纵向分配梁安装完毕，形成现浇箱梁施工平台，应在最外侧挂设临时安全网。施工平台应铺设纵横向的板材作为施工人员行走的便道，板材应于构件牢固连接。10.2.7 平台上堆载应尽量均布，避免集中堆载过重。平台向前滑行时，应将上面物品清理干净，并且严禁下面有施工人员作业或站立。平台向前滑移应缓慢分步进行，滑行过程中，应对墩柱、支撑平台进行观察，发现异常，立刻停止。10.2.8 按照施工方案中制定的各项技术措施，组织工程施工，不得简化施工工序、减弱防护措施，对支撑、脚手架等要按要求架立，不得偷工减料。对重要的支架须做出详细设计和计算，经审定后实施，并在使用前要检查验收，特别重要的要报监理批准。11 环保措施环境的影响有两层含义：一层含义是指内部环境，即施工作业环境；另外一层是外部环境，即对周边环境的影响，对周边环境的影响主要指因各种原因引起的地表下沉；水文条件变化、枯水、水位降低、水质污染等；对周边结构物的影响；对社会、生活环境的影响。11.1 水环境保护针对现场实际情况，本标段施工时，不对原地层造成较大的破坏，确保当地居民的生活用水；废水排放前要经过处理并排放到远离居民生活用水区，并由环保协调部定期联系当地环保监督部门对水质进行检验，确保当地水质不被污染。11.2 生态环境保护在施工准备阶段，结合设计图纸，对现场各种材料拌和站的设置、弃碴场的选择、施工便道的设置等进行进一步的调查，详细掌握第一手资料，以“减少植被破坏，少占耕地”为原则，合理规划临时用地，最大限度地减少施工用地。严格遵守环境保护法以及相关的法律、法规、规章制度，严格执行“三同时”即：同时设计、同时施工、同时竣工，不留尾巴、不留后患，采取一切合理措施保护现场内外的环境，确保环保目标圆满实现。12 应用实例 工程简介重庆外环高速公路N12合同段施家梁互通立交主线桥为墩高50m的现浇箱梁，分左右两线桥，其中左线桥为八联共33跨桥，箱梁总长，右线桥为七联共32跨桥，箱梁总长。左右两线桥的最大分联长度，基本跨径为30m，最大跨度，最小跨径为，35跨一联，各种梁根据实际情况采用多种跨径组合形式布置。主线桥处于平曲线半径R1000m的弯道内以及竖曲线半径33000m的凹形竖曲线内，竖曲线两端纵坡1.75，箱梁平曲线超高5，两线桥箱梁均有匝道分出与汇入，为不等跨弯坡斜异形桥。箱梁在标准区段的宽度为，异形段最大宽度为28m，异形桥部分的桥墩为三柱墩，为典型高墩高架现浇梁桥。 施工情况重庆外环高速公路N12合同段在移动模架施工过程中，移动模架施工队伍和箱梁施工队伍相互配合，从移动模架的安装、移动到箱梁立模、钢筋绑扎、混凝土浇筑一个循环下来只用45天，为项目部全线贯通奠定了基础。 2009年4月1日，重庆外环高速公路N12项目部施家梁互通立交桥右幅第一联开始浇筑顶板混凝土，标志着右幅全线贯通，为顺利实现项目部按期完工奠定了基础。 工程结果评价移动支架法现浇箱梁施工技术成功地解决了墩高、沟深等复杂地形的现浇梁施工，为新技术、新工艺、新设备的合理使用。在施工过程中有效地克服了复杂地形横向支撑系统的安装问题、大跨度由倒三角加强向倒梯形加强转变、三跨折线平台在曲线上的转跨行走问题、变宽段平台的施工、曲线桥预拱度、横坡、纵坡的设置等技术难题，使我们积累了不少经验，总结出一套经济可行、技术先进、的施工方案、方法及工艺，在高墩悬浮多跨收折式支架法现浇箱梁施工技术方面有所突破，实现创新，为同类型桥梁施工积累了经验。在施工过程中，对每一个部位的方案都进行认真比选，论证，并在施工过程中不断优化，尽量采用现有的材料、设备达到预想的效果，节省施工的投入。相比于满堂支架法及梁柱式支架法施工，高墩悬浮支架法现浇箱梁的施工不仅大大缩短了施工工期，而且有效地节约了施工成本。 建设效果及施工图片抱箍安装行走车桁梁前移铺设分配梁绑扎钢筋编写人：刘 涛审核人：廖文华 时 间