移动模架后牛腿前移法施工台前首跨工法.pdf
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1、移动模架后牛腿前移法施工台前首跨工法移动模架后牛腿前移法施工台前首跨工法1.1.前言前言中交第一公路工程局有限公司承建龙王头湾大桥位于象山县新桥镇,桥头接老猫山,横跨龙王头湾,桥尾接子鱼山。本桥起终点粧号为 K63+704.970K64+761.030,桥梁全长为 1056.06m,桥跨布置为 4x(4x50)+(5x50)m,共计五联,桥梁上部结构均为等高度现浇预应力砼连续箱梁,采用下行自行式移动模架现浇施工。图 1.0.0-1 施工地貌图 图 1.0.0-2 桥位平面图 图 1.0.0-3 桥型横断面图 移动模架首跨从桥尾桥台处开始施工,首跨桥尾部分位于子鱼山山体内,山体面呈倾斜状,属于坡
2、洪积地形,基岩外露,强度较高,19#、20#墩位于山脚海积淤泥内,基岩面较平,属于冲洪积地形,地表覆盖约 5m 流塑性海积淤泥,下伏凝灰岩,质硬,节理裂隙发育,19#至 18#墩之间,岩面起伏非常大,基本呈 80陡峭地形。图 1.0.0-4 龙王头湾大桥 18#20#墩纵断面图 目前国内大跨度连续桥梁采用移动模架施工时,常规的施工方法是,桥梁中间联箱梁采用移动模架施工,即在中间联箱梁对应的桥下空间场地,平整出一块移动模架拼装场地或者搭设钢管桩贝雷梁工作平台,提供移动模架拼装工作区域,然后整体拼装成型,利用吊车、大型起吊设备或者连续提升千斤顶将移动模架起吊至桥墩上,然后利用移动模架设备逐孔浇筑箱
3、梁,而靠近桥台的首尾联箱梁,则采用满堂支架法施工。但本项目桥梁中间跨跨越海域滩涂,属于沿海潮间区,每日两潮,高潮水位最大水深约 4m,首尾跨为山前地形,基岩外露,岩石强度高,其余桥跨下伏约812m 流塑性海积淤泥。在上述复杂地质地形条件下,采用移动模架常规方法施工时,在中间联箱梁位置整体拼装移动模架,相应的地基处理工程量大,施工持续时间长,安全风险源多,安全管控压力大,首跨采用满堂支架施工时,需要大量的支架材料,外露基岩面需开挖凿成台阶形状,成本投入非常高。为降低施工成本投入,减少施工安全风险,最大程度提高移动模架使用效率,中交一公局桥隧工程有限公司开展了技术创新,取得了“移动模架后牛腿前移法
4、施工台前首跨工法”这一国内领先新成果,于 2017 年通过中国公路协会2017年公路工程科技创新成果验收,评审结果为:国内先进。同时,形成了移动模架后牛腿前移法施工台前首跨的施工工法,成为中交第一公路工程局有限公司企业工法。该技术课题的实施,能有效的解决:(1)狭小空间地形、(2)不具备原位拼装场地、拼装场地搭设困难;(3)无法进入浮吊和驳船;等地形限制条件较大的作业环境下,进行移动模架拼装施工。利用移动模架+满堂支架组合施工桥台前首跨箱梁,避免了桥台分次浇筑,可以实现整座桥梁现浇梁全部移动模架施工,提高了移动模架使用效率与适用范围,不仅节省了大量施工成本,而且减少石方填筑对当地浅滩生态环境的
5、破坏,缩短了移动模架首次拼装过孔时间,故有明显的社会效益和经济效益。2.2.工法特点工法特点2.0.1 设置具有后牛腿功能的支点。2.0.2 主梁及鼻梁逐节连接顶推安装。2.0.3 移动模架+满堂支架组合现浇施工。2.0.4 采用光学测距仪对移动模架过孔进行安全监控。3.3.适用范围适用范围狭小空间地形、不具备原位拼装场地、搭设拼装场地不易、无法进入浮吊和驳船等地形限制条件较大的作业环境。4.4.工艺原理工艺原理利用台前 20m 场地,结合移动模架过孔工作原理,采用逐节顶推拼装完成移动模架首跨施工。移动模架小车自带移动与顶升功能,在首跨拼装上,项目将此功能一分为二,在台前地带设置主梁临时滑移轨
6、道与支点,用于主梁节段拼装与顶推施工。5.5.施工工艺流程及操作要点施工工艺流程及操作要点5.1、前期准备工作5.1、前期准备工作 5.1.1 临时支点的位置及对应主梁位置需要补强处理,保证结构强度;5.1.2 台前开挖面标高及标高,确保移动模架能落模和开模;5.1.3 临时横向滑移轨道与支点基础尺寸与标高;5.1.4 前鼻梁安装方案及吊车摆放位置。5.2、临时滑移道及牛腿、推进小车安装5.2、临时滑移道及牛腿、推进小车安装 在开挖21#桥台时,将桥台前山体全部开挖至设计标高,横桥向开挖宽度36m,为外侧移动模架开模留出空间。对于开挖出的宕渣,向 20#墩方向填筑,逐步填筑至+9.43 的标高
7、位置,为后续前鼻梁安装提供场地。在桥台施工期间,同步开挖临时支点与临时横移轨道梁基坑,开挖到位后,清除坑内虚渣,然后浇筑 C40 砼。图 5.2.0-1 临时支点与横移轨道平面布置图 临时横移轨道梁浇筑时,预埋构造钢筋骨架,顶面预埋钢板,用于焊接固定推进小车的轨道梁。图 5.2.0-2 临时支点与横移轨道现场施工图 基础施工完成后,吊车配合安装推进小车,同步安装 19#与 20#墩的牛腿,牛腿先在地面上整体拼装好以后,再吊到桥墩侧安装,其中 19#墩的小车借用右幅移动模架。图 5.2.0-3 首跨临时支点、横移轨道梁断面图 牛腿托架吊装到指定位置后,按照设计吨位张拉牛腿间精轧螺纹钢筋,牛腿与墩
8、身间设置橡胶垫片,既保证牛腿与墩身紧贴,又避免牛腿破坏混凝土外观质量。5.3、前鼻梁拼装5.3、前鼻梁拼装 考虑到现场前鼻梁安装区域较小,20#墩两侧为便道与山体,开挖困难且开挖工作量大,20#与 19#墩间受已浇筑墩身影响,且起吊半径大,因此 21#墩台前安装前鼻梁,首先将前面 2 节拼装成整体,根据前鼻梁安装高度,在前鼻梁拼接处设置临时支墩,由 4 块预压砼组成,然后用 1 台 100t 吊车起吊前鼻梁安装就位。第 3 节鼻梁,吊车起吊安装到位,然后安装高强螺栓,将鼻梁连接成一个整体。图 5.3.0-1 前鼻梁安装示意图 图 5.3.0-2 前鼻梁安装图5.4、主梁拼装5.4、主梁拼装 在
9、鼻梁拼装吊装完成后,拼装主梁,此处台背不施工,供履带吊操作。在鼻梁后方安置主梁第一段,前方利用吊车、千斤顶、葫芦等工具对主梁与鼻梁进行初定位,精确定位后,采用扭矩扳手施拧连接处高强螺栓。每个主梁接头高强螺栓施拧顺序为:底板、顶板、腹板。单块连接板按中心向四侧对称辐射依分级力矩进行间隔性施拧。单个螺栓施拧分初拧、复拧、终拧三阶段。图 5.4.0-1 主梁首节拼装示意图 图 5.4.0-2 主梁首节拼装图 首节拼装完成后,考虑首节主梁需要跨过 20#墩身,因此不用安装横梁等构件,然后临时支点的千斤顶落下主梁,推进小车前移顶推主梁,直至具备第二节主梁安装空间。图 5.4.0-3 主梁首节顶推就位图
10、采用上述相同方法定位、施拧高强螺栓,开始安装第二节主梁,此时左右幅主梁完成后,安装主梁间横梁、配重、底板与侧模,然后才开始落下千斤顶,向前顶推主梁,严格控制两侧主梁同步性,并重复上述方法完成梁体拼装(前吊架到位即刻安装)。完成主梁拼装后,对于第 1 主梁对应的横梁等构件,吊车停放在 20#墩,安装相应的横梁、配重、底板、侧模。主千斤顶顶升主梁到设计标高,同步安装 21#桥台的满堂钢管脚手架、底模、侧模,全部安装完成后,使整个模架进入预压状态。图 5.4.0-4 主梁前面 5 节安装完成示意图 图 5.4.0-5 移动模架拼装完成施工图 5.5、移动模架过孔5.5、移动模架过孔 5.5.1 安装
11、主梁第六节主梁与后吊架5.5.1 安装主梁第六节主梁与后吊架 首跨箱梁预应力张拉压浆完成后,此时要求 19#墩必须有推进小车,然后主千斤顶落模,前吊架连接螺栓松开,推进小车顶推主梁,为第 6 节主梁安装预留空间,然后横移千斤顶开模,吊车摆放在 21#桥台后,安装第 6 节主梁、横梁、配重、底板、侧模及后吊架。图 5.5.1 主梁第 6 节与后吊架安装 5.5.2 主梁过孔、合模、升模、安装后悬挂5.5.2 主梁过孔、合模、升模、安装后悬挂 主梁重量依靠 19#墩与 20#墩牛腿、后吊架承载。推进小车逐步顶推主梁下一孔、然后合模、主千斤顶顶升至设计标高,同时安装后悬挂。图 5.5.2 主梁过孔就
12、位、安装后悬挂图 5.5.5.5.3 3 箱梁钢筋、内模、预应力、砼施工。箱梁钢筋、内模、预应力、砼施工。5.5.5.5.4 4 倒牛腿倒牛腿 箱梁预应力施工完成后,开始安装中吊架、拧紧精轧螺纹钢,然后前吊架、中吊架、后悬挂、后吊架一起提主梁,主千斤顶落下,牛腿挂在主梁上,牵引系统逐步将牛腿向前倒运。图 5.5.4 牛腿倒运图 5.5.5.5.5 5 主梁过孔主梁过孔 牛腿安装到位后,主千斤顶顶升到主梁底,然后松开所有的精轧螺纹钢筋,主梁转到由两个牛腿及后吊架承载,然后推进小车逐个行程顶推主梁过孔。图 5.5.5 主梁顶推过孔图 5.5.5.5.6 6 合模、升模、安装后悬挂合模、升模、安装后
13、悬挂 主梁过孔就位后,然后开始横移主梁合模,主千斤顶顶升主梁至设计标高,然后安装后悬挂,已具备下孔箱梁施工条件。图 5.5.6 主梁安装后悬挂图(具备箱梁施工条件)6.6.材料与设备材料与设备 本工法主要设备为移动模架。本移动模架采用下行式结构、牛腿自行式,承重支撑在桥墩承台上。桥梁荷载与模架的自重是通过外模系统、主梁、横梁、移动小车、牛腿、调节垫块传递给桥墩的承台。移动模架是一台大型的非标设备,部件组成主要有:牛腿、推进小车、主梁、横梁、鼻梁、前吊架、中吊架、后吊架、悬吊架、配重系统、液压及电气、模板系统,另配有首次浇筑时临时的横移滑道、支承等。本套移动模架为两跨式。移动模架配置全液压系统,
14、其行走以及支模等由液压系统来完成。两侧各设一组主梁(一组 6 节),它是主要的承力结构。截面积1.8*3.4 米,总长约 62 米,单根总重约 135 吨,两组主梁间纵向中心距为 10.5m。主梁接头采用螺栓节点板联结,采用高强螺栓连接,连接方式为摩擦连接。主梁底部设有系统纵向滑移所需的滑板,在小车上滑动实现纵向推进。图 6.0.0-1 移动模架基本构造图 表 6.0.0-1 移动模架主要性能参数表 序号序号 项项 目目 技术规格及特性技术规格及特性 1 设备型号 下行式移动模架(50m),承台支撑式 2 施工使用工法 逐跨整孔原位现浇 3 适用桥跨 跨度50m,梁重小于 1600t/的预应力
15、砼(后张)连续箱 4 全长 108.34m 5 最大浇筑长度 50m+10m 6 标准浇筑长度 42m+8m 7 浇筑时系统宽度 13.8m 8 推进时系统宽度 21m 9 牛腿宽度 20m 10 浇筑时结构最大高度 12.425m 11 适应桥墩高 6.2m9.6m 12 适应纵坡 2.0%13 适应曲线半径 2500m 14 环境风压要求 设备推进12m/s 混凝土浇筑22m/s 设备需采取加固措施38m/s 15 自动化方式 竖向顶落用大吨位分离式千斤顶实现 纵向移位用液压油缸完成 模架横向开、合采用液压油缸完成 16 动力条件 380V、50Hz 17 液压系统压力 31.5MPa 1
16、8 移位速度 01.0m/min 19 主梁挠度 小于 1/500(仅考虑混凝土荷载和内模自重)表 6.0.0-2 移动模架各部件重量及规格(套)几何尺寸(m)序号 部件名称 单位 数量 单重(t)总重(t)长 宽 高 备注 1 主梁 1 榀 2 22.5 45 8.49 1.84 3.42 2 主梁 2 榀 2 30.5 61 11.49 1.84 3.42 3 主梁 3 榀 2 30.5 61 11.49 1.84 3.42 4 主梁 4 榀 2 30.5 61 11.49 1.84 3.42 5 主梁 5 榀 2 29.2 58.4 10.99 1.84 3.42 6 主梁 6 榀 2
17、29.2 58.4 10.99 1.84 3.42 单榀主梁长64.94m 重172.4t 7 鼻梁 1 榀 2 17.5 35 18.5 1.84 3.42 8 鼻梁 2 榀 2 13.6 27.2 14.4 1.84 3.42 9 鼻梁 3 榀 2 9.9 19.8 10.5 1.84 3.42 单榀鼻梁长43.4m 重 41t 10 牛腿内 组 2 8.5 17 4.3 2.4 2.18 11 牛腿外 组 2 9.3 18.6 5.2 2.4 2.18 12 牛腿梁内 组 2 12.3 24.6 6.76 2.35 9.5 13 牛腿梁外 组 2 13.5 27 8.23 2.35 9.
18、5 14 横梁 组 18 1.25 22.5 8.68 0.2 0.6 15 推进小车 台 4 5.21 20.84 3.6 3.1 1.4 16 后推进滑车 台 2 4 8 17 前吊架 套 1 8.5 8.5 12.342 18 中吊架 套 1 11 11 12.42 19 后吊架 套 1 25.2 25.2 19.97 20 后悬挂 套 1 10 10 11.255 21 内模 套 1 43 43 22 外模 套 1 144 144 23 走道平台 套 1 23 23 合计(t)830.4 7.7.质量控制.质量控制7.1 移动模架前期准备7.1 移动模架前期准备 7.1.1 移动模架采
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