移动模架综合项目施工基本工艺新工法.doc

移动模架施工工艺工法1 序言1.1 概况移动模架系统（move support system）简称MSS，是桥梁施工优异方法。移动模架系统是一个自带模板，利用承重梁支承模板，对混凝土梁进行逐孔现场浇注施工机械。国外，最早在1969年由德国PZ企业研制在德国阿母辛克（Amsinck）桥正式使用。中国最早于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多为两组定型钢箱主梁（图1），也有使用拆装式常备杆件改造后桁梁（图2）；定型钢箱主梁形式移动模架系统通常为专门设计，对匹配梁型使用，梁跨2040m范围全部有应用；拆装式常备杆件形式移动模架系统优势在于平曲线半径较小、梁跨多个组合等定型移动模架无法适应环境下，本工法关键内容为后者。图1 钢箱主梁式移动模架结构图图2 桁架主梁式移动模架结构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；支架平台上满堂支架体系。1.2 工艺原理1.2.1 整个支撑体系附着于支撑墩柱上，经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。1.2.2 每组桁梁经过可收折横联行成整体，作为现浇梁施工支架平台。1.2.3 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现浇梁进行施工，降低了对环境依靠和破坏，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 采取倒三角及倒梯形加强承重杆系，为桁梁提供足够抗弯能力及刚度；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 关键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关键承重结构，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，当完成一孔梁施工，以后移动模架落模，移动至下一跨就位，以此进行逐孔浇筑施工。采取逐孔施工能连续操作，施工设备周转次数愈多，经济效益越高。6 工艺步骤及操作关键点6.1 施工工艺步骤移动模架施工过程中，要调整各支点处模板纵向标高，使模板处于浇注混凝土时正确位置，和此同时设置好预拱度。预拱度设置由安装在横梁上机械支撑来完成，预拱度值由模架本身挠度和连续箱梁预拱度两部分组成，工艺步骤见表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络铺设横向分配梁、搭设高度调整支架铺设底模、侧模及翼缘部分模板（预压）安装钢筋和预应力浇筑主梁砼、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、分配梁解除横向联络、收起承重杆系、主桁梁纵向连接移动模架前移到位图3 施工工艺步骤图6.2 操作关键点6.2.1 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，斜撑由抱箍和支承键共同支承固定，抱箍和支承键为斜撑提供反力支承，减小横梁弯距，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，用卷扬机牵引发吊。3 支撑体系安装就位1）上下支撑键安装两片体系吊装提升到较横梁安装位置高出约0.5m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）抱箍安装在下支承键安装完成后，即可安装抱箍，抱箍用挂在体系上上葫芦及两侧葫芦安装，其中上葫芦吊住抱箍中间上内口，两个侧葫芦吊住抱箍两侧角点并向上提升便其转动90抱住墩柱，并置于下支承键上。抱箍就位时应确保两个半抱箍中点连钱应和两圆柱中心连线垂直，可经过两柱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6.2.2 承重桁梁结构及组装承重桁梁由收折式纵桁梁，横向联络组成。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贝雷桁片拼装而成矩形桁架；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部署组装，承重杆系根据收折状态组装。各组桁梁先三跨通装为一列，纵向就位后再拆除接头处连接销子成三段，具体见图7。本桥标准桥宽为16.75m，采取6组常规桁粱，超出此宽度则临时增加桁梁。增加桁梁在使用后即拆除，拼装时按目前浇筑段实际需要结构形式拼装。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和支撑架平片连接成整体桁梁支撑架立片有两种类型：一个为角钢支撑架，另一个为B型支撑架，这种支撑架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竖杆周围，方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，并在上半部钢板和支撑架竖杆之间还要安装B型支撑架斜连杆。6.2.3 模板调整、预拱度设置模架合模后，要调整各支点处模板纵向标高，使模板处于浇注混凝土时正确位置，和此同时设置好预拱度。预拱度设置由可调钢管顶托来完成，预拱度值由模架本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组成理论预拱度是整个移动模架系统理论挠度值和设计预应力张拉反拱值综累计算而得关键由三部分组成：1)碗扣支架和桁梁自重产生弹性、非弹性变形挠度值。2)混凝土自重产生挠度值。3)预应力钢束张拉产生反拱值(支点间按二次抛物线计算)。曲线方程以下：式中 L表示跨长； 表示梁段最大矢高。另外，还要考虑混凝土收缩、徐变和路面层及桥面隶属设施等后期施加永久荷载对挠度值影响。2 立模标高确实定式中为支架在现浇梁、模板及支架自重作用下弹性变形；其中 桁梁在自重下位移；桁梁加载后最终位移；桁梁卸载后位移；移动支架对已浇梁作用变形，由设计提供；汽车+其它活载作用下变形；包含施工过程温度改变、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，要计算吊带伸长值)等。3 立模标高控制1) 依据平、竖曲线复核设计标高； 2) 根据纵向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 预压试验在首次使用该类移动模架时，应科学严格进行预压试验，方便将试验数据和计算值进行对比，确定弹性变形是否和计算相符，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。预压采取堆码沙袋法分级加载，分别根据计算重量30%、60%、90%、120%实施，并在跨中、四分之一跨、梁端设置观察点进行观察，按规范正确取得预压试验数据。6.2.5 钢筋和预应力钢束安装1 钢筋绑扎模板调整完成后，进入箱梁钢筋模板预应力施工。钢筋绑扎次序为：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次序为：先底板，后腹板，最终顶板纵向、横向预应力束。1）预应力管道定位预应力管道定位必需正确、牢靠，严格根据图纸及规范施工。纵向预应力管道位置坐标偏差小于1cm，横向预应力管道坐标偏差小于0.5cm。预应力管道铺设完成后，仔细检验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）预应力钢绞线布设(成束)预应力钢绞线应严格根据图纸所提供长度进行下料，同时充足考虑千斤顶张拉工作长度，以500 t千斤顶为例，工作长度应大于70cm。预应力穿束完成后，要对预应力管道口进行封堵，并将裸露在外钢绞线包裹，预防水泥浆漏入波纹管或污染张拉端，影响预应力束张拉。6.2.6 浇注混凝土采取全断面快速浇注混凝土，混凝土浇注次序纵向由一端向另一端进行，每段梁横断面混凝土浇注次序为先浇底板，再浇腹板，最终浇顶板。混凝土振捣采取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通常领先腹板混凝土2.03.0m，浇注时泵车输送管道经过内模预留窗口，将混凝土送入底板。下料时，一次数量不宜太多，而且要立即振捣，尤其边角处必需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底板混凝土未初凝(通常浇注完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时进行，以保持模板支架受力均衡。每层混凝土浇注厚度不得超出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。浇注次序为：先浇中间，后浇注两侧翼板。两侧翼板要同时进行。为控制桥面标高，必需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，立即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浇注过程中，为确保箱梁顶面平整度符合规范要求，必需按测量高度进行混凝土浇注。可在箱梁顶面纵向每隔2 m部署一个高程点，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，立即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混凝土全部浇注完24h后，先拆除端模、侧模；在张拉前，预防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)。要求理论伸长量和实测伸长量之间误差不超出6%，超出此范围时，应分析原因并采取方法给予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成后尽早进行，通常预应力混凝土构件，在张拉完成，停10h左右，观察预应力钢束和锚具稳定后即可进行。对于埋置在构件内锚具，压浆后应先将其周围冲洗洁净并凿毛，然后按设计要求设置钢筋网和浇注封锚混凝土。封锚混凝土强度等级应符合设计要求。6.2.10 移动模架落模在已完梁纵向预应力钢束张拉完成后，拆除移动平台上满堂支架；在各组桁梁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；将各组桁梁之间横向联络桁片水平转动收折并附着子桁粱上，同时拆除各组桁梁承重杆系竖杆之间剪刀撑联络杆及竖杆上联络支撑架，将承重杆系向上收折。 6.2.11 移动模架转跨就位平台转跨推进行走系统由行走车和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，行走车本身可横向行走，从而实现平台双向行走，具体见图8。牵引装置采取慢速卷扬机。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和中跨桁梁连接成连续桁梁；同时，在中跨桁梁和后跨桁梁之间安装可竖直和水平转向转向接头，以满足曲线上3跨桁梁同时前移需要。纵向行走到位后，拆除第一、第二跨墩顶连接销子及第二、三跨之间转向接头和水平过渡件，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；平台正确就位后打开水平转动桁片并安装转动桁片传力螺栓，安装竖杆组之间联杆系，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，且因为其特殊性，现场需配置专业技术人员。作业人员一天二十四小时连续作业，人员配置见表1。表1 移动模架所需劳动力序号作业组关键作业内容人 数技术员技工普工1技术组施工、技术指导33 2试验组多种材料试验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 关键机具设备移动模架机械设备数量关键以移动模架在现场施工过程中，能一次性使移动模架平移而且达成混凝土待浇注状态为依据。关键分为牵引设备和起吊设备。表2 关键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台帮助安装支撑体系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台支撑体系安装和拆装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15m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9.1 易出现质量问题9.1.1 标高控制移动模架施工过程中，定位各支点处模板纵向标高，使模板处于浇注混凝土时正确位置，确保预拱度设置正确。9.1.2 外观混凝土外露面平整度，色泽等；轻易出现出现露筋和孔洞，表面蜂窝麻面面积超出该面面积0.5%，梁体裂缝，外形轮廓清楚度及外部线型控制。9.2 确保方法9.2.1 坚持设计文件图纸分级会审和技术交底制度。9.2.2 工程施工中做到每个施工步骤全部处于受控状态，每个过程全部有质量统计，施工全过程有可追溯性。9.2.3 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。9.2.4 技术人员必需在每道工序施工前交底，过程中检验，完成后依据规范验收，并填写检验统计。9.2.5 技术交底书、作业指导书、施工组织设计文件必需进行复核、审核、同意手续才可签发。10 安全方法10.1 关键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，而且移动模架吊装关键使用大型吊装设备，吊装难度较大。作业人员施工过程中必需切实做好安全防护工作，进场前必需经专业培训，达成要求后方能进场作业。10.2 确保方法10.2.1 对全部进场移动模架及相关加工构件进行仔细检验，关键检验钢板厚度、杆件尺寸、焊缝质量等项目，达不到要求不得使用。10.2.2 用于吊装用滑车、刀链、卷扬机、钢绳等必需是中国大厂产品，必需带有合格证及检验汇报。用于临时吊装吊篮、工作平台等必需经过安全质量部门验收经过后方可使用，上面施工人员必需挂设柱顶生根安全绳。10.2.3 预埋件加工应确保正确度，在墩柱上安装支撑平台对应构件时，必需设有安全挂篮，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靠地方，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，应采取型钢或横向拉条将其连为一个整体。有变形、裂隙、缺口及锈蚀严重钢件严禁使用，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，应由专员对吊装设备进行指挥，要求上下各设一人，必需时可采取信号旗、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，应采取方法将相邻数片连成整体，预防受风力等影响发生侧翻。纵向分配梁安装完成，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板材作为施工人员行走便道，板材应于构件牢靠连接。10.2.7 平台上堆载应尽可能均布，避免集中堆载过重。平台向前滑行时，应将上面物品清理洁净，而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，发觉异常，立即停止。10.2.8 根据施工方案中制订各项技术方法，组织工程施工，不得简化施工工序、减弱防护方法，对支撑、脚手架等要按要求架立，不得偷工减料。对关键支架须做出具体设计和计算，经审定后实施，并在使用前要检验验收，尤其关键要报监理同意。11 环境保护方法环境影响有两层含义：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，即对周围环境影响，对周围环境影响关键指因多种原因引发地表下沉；水文条件改变、枯水、水位降低、水质污染等；对周围结构物影响；对社会、生活环境影响。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破坏，确保当地居民生活用水；废水排放前要经过处理并排放到远离居民生活用水区，并由环境保护协调部定时联络当地环境保护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，对现场多种材料拌和站设置、弃碴场选择、施工便道设置等进行深入调查，具体掌握第一手资料，以“降低植被破坏，少占耕地”为标准，合理计划临时用地，最大程度地降低施工用地。严格遵守环境保护法和相关法律、法规、规章制度，严格实施“三同时”即：同时设计、同时施工、同时完工，不留尾巴、不留后患，采取一切合理方法保护现场内外环境，确保环境保护目标圆满实现。12 应用实例12.1 工程介绍重庆外环高速公路N12协议段施家梁互通立交根本桥为墩高50m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917.6m，右线桥为七联共32跨桥，箱梁总长942.56m。左右两线桥最大分联长度158.45m，基础跨径为30m，最大跨度34.45m，最小跨径为20.92m，35跨一联，多种梁依据实际情况采取多个跨径组合形式部署。根本桥处于平曲线半径R1000m弯道内和竖曲线半径33000m凹形竖曲线内，竖曲线两端纵坡1.75，箱梁平曲线超高5，两线桥箱梁全部有匝道分出和汇入，为不等跨弯坡斜异形桥。箱梁在标准区段宽度为16.75m，异形段最大宽度为28m，异形桥部分桥墩为三柱墩，为经典高墩高架现浇梁桥。12.2 施工情况重庆外环高速公路N12协议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。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。12.3 工程结果评价移动支架法现浇箱梁施工技术成功地处理了墩高、沟深等复杂地形现浇梁施工，为新技术、新工艺、新设备合理使用。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转跨行走问题、变宽段平台施工、曲线桥预拱度、横坡、纵坡设置等技术难题，使我们积累了不少经验，总结出一套经济可行、技术优异、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，对每一个部位方案全部进行认真比选，论证，并在施工过程中不停优化，尽可能采取现有材料、设备达成预想效果，节省施工投入。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施工不仅大大缩短了施工工期，而且有效地节省了施工成本。12.4 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：.5.19