城际铁路双线箱梁上行式移动模架反向施工技术研究_朱龙华.pdf

2023 年 4 月城际铁路双线箱梁上行式移动模架反向施工技术研究朱龙华(中铁二十二局集团轨道工程有限公司，北京 100000)摘要:目前，城际铁路双线箱梁上行式移动模架施工技术已在国内外许多工程中得到应用。城际铁路为市域铁路，绝大多数线路频繁跨越村镇、园区、公路网、河道等，用地成本高，拆迁难度大。城际铁路简支箱梁采用梁场预制箱梁受场地、交通运输、施工线路等影响，存在较大局限性，采用支架原位现浇工艺，需要占用大量场地，投入大量模板、人工，整体施工周期长、成本高。城际铁路双线箱梁上行式移动模架结构简单，施工时间短，质量保证，工艺周期基本不变，操作和流程管理方便，机械化程度高，设计不受桥下交通的干扰和限制，移动模架增加反向施工功能，使移动模架实用性更强，有效节约移动模架转场施工成本，缩减工期，降低施工风险。随着铁路快速发展战略的实施，大量的铁路桥梁通过移动模架施工完成。关键词:城际铁路;上行式移动模架;反向施工技术;方法文章编号:2095 4085(2023)04 0037 03城际铁路双线箱梁上行式移动模架反向施工技术主要体现了经济性和速度性的特点。它可以标准化并定期构建，以最大限度地减少劳动力成本份额并降低成本。与之前架设的梁相比，移动模架可以满足使用红线的基本要求，节省大量临时用地，非常有利于环境保护。具备反向施工功能的移动模架适应性强，可满足不同桥梁结构、区段施工要求，更适合施工环境复杂、用地紧张的城际铁路，上行式移动模架反向施工工艺具有广阔的前景。1双线箱梁上行式移动模架反向施工工程概况1 1工程简介本项目名称为新塘经白云机场至广州北站城际轨道交通项目，我项目部承担桥梁 5 座，共计 6 339 延米。其中跨京珠高速公路大桥 3 374 延米(16 112#墩台)，广佛环左线大桥分劈 698 延米(16 37#墩台)，广佛环右线大桥分劈 606 延米(29 33#墩台)，光明村特大桥 789 延米，矛岗特大桥 872 延米(0 28#墩台)。移动模架现浇双线简支梁 94 孔，连续梁及路基将移动模架施工段落分为三段，段落划分如下:第一段 36 40#墩 4 孔;第二段 43 102#墩 59孔;第三段为跨京珠特大桥 106 112#墩 6 孔+光明村特大桥 25 孔。1 2施工部署情况受场地拆迁进度及现场施工环境影响，经项目部综合对比分析，跨京珠特大桥 81 82#墩体周边为闲置地，地质环境好，场地规模符合移动模架存放及吊装要求，81#墩身整体高度 9 5m，82#墩高度 8m，移动模架拼装上桥难度较低，吊装用起重机型号要求低，吊装风险低，最终确定首台移动模架在跨京珠特大桥 81 82#墩吊装上桥，移动模架整体朝大里程方向拼装。先往大里程方向施工至跨京珠特大桥 102#墩，后调转施工方向往小里程方向施工。正常移动模架调转施工方向需要移动模架整体拆解下桥，进行转运至新的施工场地，再次拼装上桥，更换整套模架高强螺栓，拼装完成后需进行预压调整后方可进行箱梁施工。跨京珠特大桥 101#墩高度14 5m，位于地方厂区及养殖场旁，整体场地狭小，同时二次转运存在运输道路问题，整体不具备拆解及二次转运条件。项目部经过与移动模架生产单位多次研讨设计方案，最终通过加长主梁设计长度，将主梁端头构造设计为对称结构，具备两端与导梁连接功能，反向行走前将走行系统移至主梁对称侧，完成移动模架反向施工走行系统位置转换，满足移动模架反向行驶功能，中支腿与前辅助支腿均设计为可拆装结构，反向行走前拆除中间节，实现高度方向支撑点转化，可以满足移动模架整体在梁面、路基、隧道通行，满足移动模架在主梁不下桥情况下进行导梁拆解转运，通过导梁二次反向拼装，实现移动模架整体反向施工功能1。2城际铁路双线箱梁上行式移动模架施工特点及反向施工技术要素2 1我项目进场的上行式移动模架结构设计特点(1)双主梁结构比单主梁结构支撑受力均衡，整体重心稳定，抗台风、抗倾覆能力强。(2)两跨式结构比一跨半式结构在移动模架过孔73时，操作更为简便，用时更短，安全系数更高。(3)外模系统整体横向平移系统比底模单独平移系统，可操作性更好，结构更稳定，设计更合理。比采用外模旋转打开式更能满足桥下净空施工要求，可满足最低桥下净空 1 65m 高度施工。(4)对比油缸步履顶推过孔采用同步电机驱动行走，操作简单，推力持续、稳定，有效缩短过孔时间，降低过孔安全风险，提高施工效率。(5)移动模架主梁主结构的升降以及外模系统、外肋横向开合均通过液压油缸控制，动作平稳连续，同步起升操控简便，减少操作人员投入。(6)后支腿、中支腿能够实现自行过孔就位安装，前辅助支腿通过使用起吊小车满足施工区域位移，减少外部辅助设备、降低交叉施工配合难度，提高了施工效率、有效降低施工成本。(7)移动模架所有承重支腿直接支撑在桥墩或墩台顶部，对墩型、高度无要求，墩身不需增加预埋件或调整结构尺寸，桥墩施工更为快捷。(8)过孔时外模系统横向开启以避开桥墩，通过主梁行走机构，外模系统可随主梁系统一同纵移，中支腿、前辅助支腿可自行向前安装，过孔时无需增加外部设备，降低成本。(9)根据连续梁截面尺寸及主梁桥墩宽度，通过调整挑梁长度及外模体系，可满足不拆除模板及外肋，整体通过连续梁。(10)前辅助支腿、中支腿设计为分离式结构，可调整支承高度，实现桥梁首跨和末跨施工，能满足通过高压线、房屋建筑等障碍物的净空要求。(11)结构设计满足拆除外模系统、吊挂外肋，调整前中后支腿高度后，主梁结构可整体直接通过隧道、路基，可实现跨区施工功能，降低移动模架短距离移动成本。2 2移动模架构件组成我工区双线箱梁施工移动模架为上行式双主梁结构，主要由主框架(主梁+导梁)、后行走机构、后主支腿、中主支腿、前辅助支腿、起吊小车、吊挂外肋、外模及底模系统、端模系统、外肋横移机构、吊挂外肋横向锁定机构、拆装式内模系统、电气液压系统及辅助设施等部分组成。2 3移动模架主要技术参数项目技术规格及特性:(1)施工梁跨:32 7m/24 7m(通过调整模板系统可实现变跨施工);(2)施工混凝土梁重:700t;(3)适 应 纵 坡:1 0%;(4)适 应 曲 线 半 径:2 000m;(5)适应最低墩高:1 65m;(6)总电容量:约80kW;(7)最大件尺寸及重量:长 13 1m 宽 1 6m 高 2 9m，重量约 22t;(8)模架移位速度:1 5m/min;(9)工作效率:13d/单孔(按全工班配置，每天工作 24 小时计算);(10)整机重量:约450t(不含墩顶散模)。2 4移动模架反向施工主要流程2 4 1调整移动模架具备反向行走能力起升后支腿油缸，将行走机构电机调整为反转，实现移动模架反向行走;拆除中支腿中间调节段，使中支腿可正常立于已施工的跨京珠特大桥 101 102#箱梁梁面上;使用起吊小车将前辅助支腿从跨京珠特大桥 103#墩吊运至 102#墩上方，松开吊挂外肋、外模系统连接螺栓，伸开模板横向油缸，张开外模系统，使移动模架具备反向过孔功能。2 4 2移动模架反向行走至二次施工区域收缩后支腿、中支腿油缸，使移动模架整体由行走机构与前辅助支腿支撑;通电驱动行走机构，使移动模架整体平稳后移，后支腿行走至 99 100#箱梁位置;起升后支腿、中支腿油缸，用后支腿、中支腿支撑起移动模架，使前辅助支腿与导梁呈分离状态;拆除前辅助支腿加高节，使用起吊小车将缩短后的前辅助支腿调至中支腿目前位置(101#100#梁缝位置)，使移动模架整体位于已施工完成的 99 102#梁面上;收缩后支腿、中支腿油缸，使行走机构、前辅助支腿支撑受力，驱动行走机构使移动模架继续反向行走;过程中通过前辅助支腿横向移动机构控制行走方向，行走至已施工梁体末端 82 81#梁位置2。2 4 3调整移动模架施工方向到达指定位置后，收缩后支腿、中支腿油缸，使用前辅助支腿、行走机构支承移动模架，拆除后支腿、中支腿，调换后支腿与中支腿安装位置，更换新的后支腿、中支腿与主梁连接的高强度螺栓;起升后支腿、中支腿油缸，将导梁、前辅助支腿拆解吊装下桥;将行走机构从最前端 81#墩位置调换至最末端 82#墩位置;前辅助支腿安装中间调节段，吊装至 80#桥墩顶部;导梁转运至 81 80#墩下中间位置，使用吊车整体吊装上桥，使用全新的高强螺栓与移动模架主梁固定连接。2 4 4移动至施工区域反向具备施工条件83移动模架收缩后支腿、中支腿，驱动行走机构，使移动模架行走至待施工的 81 80#梁;中支腿加装加高节，使其正常立于 80#墩墩顶;使用起吊小车将前辅助支腿运至 79#墩墩顶;收缩模板横移油缸，合拢外模系统，使用高强螺栓连接外模系统、吊挂外肋，届时移动模架完成反向施工调整，具备施工条件3。3城际铁路双线箱梁上行式移动模架反向施工成效对比在当前的社会环境下，经济发展水平显著提高，城际铁路在国内的发展得到了很好的促进。然而，随着铁路建设公司的不断涌入，竞争越来越激烈，如果想在竞争如此激烈的施工大环境中更好地发展和提高企业竞争力，需要确保百分百质量、安全的前提下，通过有效的成本控制，提高项目经济效益，使企业在市场竞争中处于领先优势，上行式移动模架反向施工成效对比如下。3 1有效缩减工期使用传统移动模架拆解二次拼装工期:移动模架原地解体吊装下桥工工期 15 天;二次转运、上桥拼装工期 20d;加载预压件、采集监测数据、卸载预压件工期 12d;整体计划工期 47d。移动模架反向施工过程工期:调整移动模架反向行走功能 1d;空载走行至 81 80#墩，距离约 650m，正常满足行走速度 3 孔梁/d，实际行走时间 9d;拆解导梁吊装下桥，调整后支腿、中支腿、行走机构位置 2d;导梁、前辅助支腿重新吊装上桥 1d;移动模架过孔至 80 79#墩位置，合拢吊挂外肋、外模 1d;整体实际工期 14d。移动模架反向施工实际节约工期 33d，大大节约期间项目管理成本以及劳务工班成本，在现实施工过程中，在施工质量、安全可控的前提下，缩减工期带来的效益相当可观。3 2降低成本传统移动模架需在跨京珠特大桥 102 102#解体吊装下桥，转运至 80 81#墩重新上桥拼装，根据项目部施工成本核算，整套移动模架拆解下桥费用约10 万元，场地转运费及道路维护费用约 5 万元，拆解、吊装占用场地费用约 1 万元，拆解及吊装场地平整、加固约 2 万元，重新拼装上桥 15 万元，预压调整 5 万元(未考虑预压件费用)，更换全套高强连接螺栓 8 万元，整体共计约 46 万元。使用可反向施工移动模架成本较低，多数为人工操控移动模架，仅需增加拆解、转运、二次吊装导梁及前辅助支腿时使用的吊车(80t)和平板运输车，设备使用费及人工费核算约 6 万元。根据对比，使用反向施工移动模架可直接节约成本约 40 万元。3 3降低安全风险传统移动模架拼装上桥与拆解下桥均属于高风险作业，城际铁路 700t 箱梁用移动模架总重量约450t，其中最大构件重量约 22t，吊装上桥最大构件为全套主梁与连系梁整体吊装，整体重量约 125t，为超过一定规模危险性较大的分部分项工程。另外安装及拆除模架各种构架均涉及到大量的高空作业。移动模架结构件较为特殊，多数存在超长、超宽、超高运输，在工地临时道路或地方现有交通道路运输，存在较大风险4。可反向施工移动模架拆除吊装主要构件为导梁，而每节导梁重量约 5t，吊装作业少，起吊重量小，安全风险大量减少。4结语综合对比，可反向施工上行式移动模架，具有施工速度快、周期短、成本低、安全风险低的优点，尤其在施工用地成本高、施工环境复杂的城际铁路建设中最为突出，可有效解决施工建设中客观存在的征地拆迁难、工作面不连续、交通运输不便等现实问题。可根据现场情况，灵活调整移动模架上桥位置，实现移动模架早进场早施工。使移动模架能够在桥上直接调转方向施工新的工作面，实现往返施工功能，降低拆装安全风险，缩短施工工期，节约施工成本。随着城际铁路建设规模的逐步扩大，上行式反向施工移动模架可根据实际施工环境，大规模投入使用。参考文献:1 张峰 铁路工程项目的 32m 双线整孔箱梁移动模架应用分析 J 中国新技术新产品，2017，(6):80 81 2 户东阳，曾敏 玉磨铁路木乃河双线特大桥结构设计 J 高速铁路技术，2017，8(1):91 94 3 王小飞DSZ32m/900t 型移动模架法施工双线铁路32m 跨箱梁线形控制技术 J 浙江建筑，2020，31(4):25 27 4 刘永铭 客运专线双线铁路简支箱梁几种现浇施工的成本分析 J 江西建材，2019，(6):255 25793