现浇连续梁mss滑移模架施工工法(工法)

'现浇连续梁滑移模架（MSS）施工工法杨利全　张运书一、前言由中铁十八局集团公司承建的济南顺河高架桥北延工程第三合同段，全线采用高架桥形式，主线桥全长1483ｍ，上部结构设计为五孔一联的大悬臂单箱单室断面纵、横向预应力砼现浇连续箱梁，共11联51孔，实行逐孔浇筑逐孔张拉，跨径30ｍ，箱高1.5ｍ，单幅顶板宽12.24ｍ，底板宽5.5ｍ，箱梁顶板悬臂2.62ｍ，单孔箱梁砼220ｍ3，重量约5800KN。该桥顺西泺河而建，河宽22ｍ，有36孔连续梁位于河道上，采用传统的碗扣式满堂支架施工方法难度较大。根据该桥的地理环境和等截面连续梁的结构特点，对各种跨河方案进行比选，引进了两套滑移模板支架系统（MoveSupportSystem，简称MSS）逐孔现浇造桥设备，采用奥地利VCE技术制造，该系统在施工中取得了优异效果。经不断总结形成本工法。二、工法特点1．该系统机械化程度高，功能完善，整体移动，施工效率高。2．滑移模架主梁采用箱形钢结构，载荷能力强，抗弯刚度大，主梁工作时弹性变形为L/750(L为桥跨)，可事先根据梁体自重计算出预留的拱度，便于梁体线型和标高控制。3．滑移模架操作系统为工厂化生产，标准化作业，重复熟练的工序，无需传统的碗扣支架，使用辅助设备少，施工周期快，质量易于控制。4．该系统主梁为受力明确的简支梁体系，其弹性变形为已知量，施工预拱度可控可调。5．可利用滑移模架两侧的护栏设置防雨、防寒、防晒的顶棚围护措施，保证施工期间不受天气的影响。13 三、适用范围1．适用于河道或高墩身使用支架或其它施工方法不经济的情况下建造桥梁上部连续梁，无需传统的碗扣支架，不限制桥下的净空，特别适合城市立交桥或高架桥施工。2．适用于多跨等截面连续梁。3．适合地面为软弱土层，支架地基处理困难且投资费用高，如海滩、河滩等地区修建的现浇砼连续梁桥。四、工艺原理滑移模架系统施工技术是世界桥梁施工的先进工法，架空施工和移动除牛腿外在桥下无需设置任何支撑，该设备以箱形钢结构的主梁支承横梁和外模板，两主梁通过两对牛腿支架支撑在桥墩承台上（深水高墩亦可支承在墩身预埋件上），主梁两端加上鼻梁，其总长大于两倍桥梁跨径，便于模架在各墩之间移动。两对牛腿顶部滑面上共安装有四个推进平车，主梁支承在推进平车上，模板系统与主梁联为一体，并于单幅桥轴线处可分合。主梁通过各推进平车上安装的横、纵、竖向三套液压千斤顶实现模架在横桥向的分合、顺桥向的移动及标高上的调整。五、基本构造本系统从下至上由牛腿、推进平车、主梁、横梁、外模、内模及后横梁组成。各组成部分结构和功能简介如下：1．牛腿：牛腿为三角形结构，附着在墩身上并支撑在承台顶面上。牛腿共配有三对，每对重约15吨，它的主要作用是支撑主梁，将施加在主梁上的垂直荷载通过牛腿传递到承台上，移动时墩身也承受部分水平推力。每对牛腿在箱梁纵轴线处用高强螺栓连接，以抵抗系统在工作中产生的翻转力矩。三角形结构的下部设四根型钢支柱，型钢支柱分2m、1m、0.5m、0.2m不同高度以调整牛腿高程。13 2．推进平车：推进平车是移动支撑系统滑移、调整的关键部分，设于牛腿顶部滑面上，各平车配有一台25吨行程500ｍｍ横向移动液压千斤顶、一台280吨行程350ｍｍ竖向位自锁式液压千斤顶和一台25吨行程1200ｍｍ纵向移动液压千斤顶。主梁在施工时支撑在竖向千斤顶上，移动时支撑的滑移支柱上，滑移支柱的上表面安有聚四氟乙烯滑板，以减小纵向移动的摩擦系数。每对牛腿上设两套推进平车。系统的纵移、横移均为滑动式，通过液压千斤顶交替动作来实现。3．主梁：滑移模架支撑系统主梁为一对钢箱梁。钢箱梁断面的宽和高尺寸为1.4m´2.2m，长度为38.01m，分为三节组成，每节长12.67m。节间用高强螺栓连接。主梁两端设有鼻梁，每个长为14m，起到支架向下一孔移动时的引导和承重作用。4．横梁：横梁为桁架结构，设在两主梁之间，间距3.75m，两端与主梁联接，中间设计为分合形式，上弦杆采用2个高强螺栓连接，下弦杆采用4个高强螺栓连接。横梁上设外模板支撑梁，同一断面上每对横梁间为销连接，外模板支撑梁上设有销孔，以安置外模支架。横梁通过液压系统进行竖向和横向调整。5．外模：外模由底板、腹板、肋板及翼缘板组成。底板分块直接铺设在横梁上，并与横梁相对应，沿桥轴线一分为二，该系统纵移时可分开，以避开墩身。底板沿横梁销接方向由普通螺栓连接。腹板、肋板及翼缘板由这部分带丝杠的外模板支撑梁支撑，并通过丝杠调整定位。6．内模：采用型钢骨架上铺组合钢模板系统，钢骨架全部采用丝杆连接，操作方便，易于安装拆卸。7．后横梁及后吊杆：13 用于每联第二孔及以后各孔，后横梁置于已完箱梁尾端，用千斤顶顶起后横梁带动吊杆，将主梁悬挂在上一施工段箱梁的悬臂端，防止前后施工段箱梁混凝土出现错台，梁体事先按设计位置预留吊杆孔。吊杆采用8根F32精轧螺纹钢筋，通过两个280吨液压自锁千斤顶施加顶力。六、组装与预压滑移模架系统现场组装精度的高低，直接影响到施工的质量、进度及安全生产。在组装时，根据移动支撑系统设计图纸，严格按照《钢结构施工技术规范》进行操作，对于高强螺栓连接面，逐一进行表面处理，使其达到应有的摩阻系数。高强螺栓连接，采取初拧、终拧，循环重复操作，使每一高强螺栓都达到设计扭矩值，并对扭矩扳手定期进行标定，保证连接面的受力强度，对质量和施工安全有影响的构（配）件必须剔除或经过处理，合格后方可使用。1．牛腿的组装：牛腿呈三角形且有一定高度，拼装时应先做一支架支撑在牛腿外缘，防止倾覆。安装牛腿时在牛腿顶面用水准仪抄平，保证牛腿的水平精度不超过5mm，以便使推进平车在牛腿顶面上顺利滑移。2．主梁安装：主梁在陆地桥跨内组装，根据现场起吊能力采用搭设临时满布碗扣支架将主梁分段吊装在牛腿和支架上。组成整体后拆除临时支架。也可将全部主梁组装完成后用大吨位吊车整体吊装就位。主梁安装时节段间连接用的高强螺栓要达到设计扭矩值，φ22高强螺栓设计扭矩为700N·m，φ16高强螺栓为264N·m。3．横梁及外模板的拼装：主梁拼装完毕后，进行横梁拼装。横梁桁架与主梁间、两片横梁间均用高强螺栓连接。顺桥向用支撑螺旋丝杠和剪刀撑连接。待横梁全部安装完成后，主梁在液压系统作用下，横桥向、顺桥向依次准确就位。在墩中心放出桥轴线，按桥轴线方向调整上横梁，并用高强螺栓连接好。为保证两片横梁能正确对接，与主梁连接处的螺栓不能拧的过紧，待横梁间对接螺栓拧紧后方可拧紧主梁根部的连接螺栓。曲线施工时，上横梁需延沿径向作微小调整，以满足平曲线的要求。13 4．外模板拼装横梁拼装完成后进行模板拼装。首先拼装底板，然后是模板横肋和支撑螺旋，最后拼装腹板和翼缘板。滑移模架系统拼装时要求各部件之间连接可靠，拼装完后要通过认真地全面检查，确认安全可靠后方可使用。5．预压模板安装好后进行预压，预压采用砂袋加载，重量为梁体自重的1.2倍。预压的目的：（1）检验各构件受力后的安全性，检查各个系统在各种工况时，构件应力与应变实测值与理论值的差异；（2）消除系统结构的非弹性变形；（3）确定施工预拱度。整个荷载试验按模拟施工荷载的方法进行。根据36ｍ、30ｍ、24ｍ三种施工工况下的施工荷载进行预压，对主梁及外模板的变形及关键部位应变进行观测，主梁测点布置在横梁位置。主梁变形观测结果如表1所示。　　　　　　　　　主梁变形观测结果表（ｍｍ）　　　　　　　表1　　测点　　工况1234567891011工况一理论4－13－27－38－42－41－35－23－8620实测4－12－26－36－40－40－33－20－6418工况二理论112－8－17－23－24－22－16－707实测90－6－16－21－22－20－15－504工况三理论122－10－20－27－29－26－19－8415实测100－7－18－24－27－25－16－5314表注：工况一为第一施工段，工况二为第二、三、四施工段，工况三为第五施工段。13 从表中数据可看出，主梁实际应变值同理论值基本相同，最大应变值为4.2ｍｍ，满足使用要求。七、施工工艺1．施工工艺流程图（见图一）由前孔滑移就位，横向合并牢固施工测量，调整位置及高程清理模板，绑扎底、腹板钢筋，布置预应力钢束支立内模绑扎顶板钢筋，布置顶板预应力钢束浇筑混凝土及养生张拉预应力钢绞线落架、横向拉开压浆滑移至下一孔图一2．系统操作系统的操作主要包括落架、横移、纵移、主千斤顶顶升就位、调整等。简易操作规程如下：（1）卸落模架：梁体砼浇筑、养护、张拉完成后，主千斤顶稍微顶升，以松自锁螺旋装置，千斤顶回油，模架随着整体下落，主梁下落到推进平车的滑移支柱上。13 （2）解开横移：解除横梁中间联接，用25ｔ横移液压千斤顶拉动平车使模架分离并对称外移，直至底模能顺利通过墩身为止。（3）纵移：通过推进平车上的纵移千斤顶卡住主梁下部销孔推动主梁前移，逐销孔交替工作，将支架滑移至下一施工段。（4）合并横移：通过横移液压千斤顶横移主梁使横梁合拢，上高强螺栓。（5）顶升就位：安装后横梁及千斤顶，穿紧轧螺纹，顶后横梁，主千斤顶顶升使主梁就位达到控制标高，用翼板支撑丝杠调整翼板模板高程。3．关键技术（1）标高控制滑移模架系统施工标高控制是较复杂的工作，其预拱度设置是施工中重点，该系统的挠度值主要有四部分组成：ａ　梁体混凝土自重产生的挠度值；ｂ　系统主梁在砼浇注后产生的变形；ｃ　由后悬臂吊杆产生的挠度值（浇注第二孔以后各孔时方考虑此值）；ｄ　预应力钢束张拉产生的反拱值，支点间按抛物线计算；另外还有牛腿沉降产生的沉降值。根据以上五种因素计算出每根横梁位置的变形值，通过调整横梁来设置预拱度来调整模板标高。在施工中及时测出实际变形值，及时调整下一施工段的标高。（2）曲线段外模板的调整　针对本合同段的两处大半径平曲线（分别为R=2000m和R=5000m）施工，为保证施工质量和外观美观，外模及上横梁沿径向水平向外做微小移动，以保证箱梁内外翼缘的平滑性。为此，将外模板沿施工方向分为三大组，与上横梁一起作径向移动（在2000m半径上移动最大80mm，在5000m半径上最大约移动16mm13 ），组间设楔形钢板，并用平头螺丝固定在横肋间的方木上。待曲线段施工完毕进入直线段施工后，将楔形钢板取出，用螺栓将两片模板拧紧复位即可。（3）每个伸缩缝两侧翼板加肋的制作梁体翼板在伸缩缝处设计加肋，在施工到此处时需将侧翼缘板钢模拆除，在外模骨架上预设挂篮，架设H25型钢纵梁，在型钢纵梁上铺小方木，用竹胶板现场制作此处加肋模板。（4）模架的前移模架的横向分合状态及纵向位置状况见图二及图三。事先安好已定高度的第三对牛腿，按前述操作规程进行卸落模架→解开横移→纵移→合并横移→顶升就位→调整标高，然后按前述施工工艺流程做好各工序工作。全部工序经验收合格后浇筑箱梁混凝土。（5）砼浇筑箱梁混凝土整孔一次浇筑完成，由悬臂端向已浇梁段推进。每一孔箱梁悬臂端翼缘板位置设置八个吊杆预留孔。针对25m、27m及29.5m的非标准段的施工，移动模架主梁上设若干个支点位置，以满足不同工况下的施工要求。　　　　　　　　　　　图二图三八、施工周期表13 从表二可以看出，影响滑移模架施工进度的关键工序是钢筋绑扎、内模安装和砼养生增强。加快施工进度主要从这两道工序上争取时间，一是组成技术熟练的钢筋班，钢筋绑扎及内模安装从最初的3天缩短到1.5天；二是使用高效缓凝减水剂，梁体砼强度达85%设计强度所需时间缩短到2.5天（气温20℃以上）。通过以上措施，在气温达20℃以上时，正常进度可达7天一孔。　　　　　　　　施工周期表　　　　　　　　　　　表二时间（天）工作内容12345678滑移模架落架、滑移施工放样、模板调整钢筋绑扎、内模安装砼浇筑　砼养生　　预应力张拉进入下一循环13 九、机具设备13 主要机具设备　　　　　　　　　　表三序号名称规格数量备注1小千斤顶32ｔ5台调整横梁2手动倒链2ｔ、5ｔ各4个3扭矩扳手10把上紧高强螺栓4检查扭矩扳手2把5电焊机BX3－5002台6气焊设备2套7φ22冲钉50套8小型机动翻斗车2台零星材料、配件倒运十、劳动组织劳动组织　　　　　　　　　　表四序号作业组人数工作内容1队长1负责滑移模架的管理、运行2技术组2负责技术、现场施工、指导、质量控制3电工组2现场用电管理、电气系统的保养、维修4液压操作组8液压泵站的操作、落架、横移、纵移、就位5模板拼装组8模板的调整、加固、监控6后勤保障组4设备的保养维修，配件的采购与管理十一、质量控制标准1．牛腿顶面滑道水平精度不大于5ｍｍ，相临的三对牛腿顶面高程应为同一个坡度，以保证主梁顺利滑移，避免鼻梁集中受力。2．模板拼装平整度要求不大于2ｍｍ，相临施工段的错台不大于5ｍｍ。13 3．翼板支撑要加固牢固，防止在浇筑砼时出现下沉，尤其是桥梁两幅内侧相临翼板，用Ι16型钢扁担梁吊紧。十二、安全措施　　1．建立完善的安全保证体系，加强施工过程中的安全检查，确保作业标准、规范。2．安全网挂设牢固，高空作业人员必须系好安全带，严禁随意从高空向下抛掷物品，所有进场人员必须配带安全帽。3．所有高强螺栓都要用扭矩扳手校验是否符合设计要求，检查主梁连接板是否有异常。4．作业人员的扳手、锤头、撬棍等，必须用绳栓在吊篮内，防止失落。5．横移、纵移过程中，设专人监视系统的平衡状态，千斤顶工作要平稳，系统打开后，左、右要对称，行走速度要均匀，防止对前支腿墩柱产生过大力矩。6．牛腿支柱要支承在平整的承台砼面上，底部淤泥、杂物必须清除。十三、效益分析济南顺河高架路北延工程第三合同段顺西泺河而建，主桥全长1483ｍ，总计11联102单幅孔，上部结构实际工期只有6个月。根据工程实际情况，从技术先进性、可操作性、工期保证和经济效益上，我们选择了两种方案：北段5联50单幅孔有33单幅孔在水中，采用MSS滑移模架施工。南段5联50单幅孔采用传统的碗扣支架施工，跨河部分采用军用梁碗扣支架组合支承系统。南北两段最后合拢于中间的简支梁孔。两种方案技术经济比较见表五。　　　　　　　　　13 技术经济比较一览表　　　　　　　　　　表五方案比较项目军用梁碗扣支架组合系统MSS滑移模架系统2套承担任务量5联50单幅孔11000ｍ3砼5联50单幅孔11000ｍ3砼碗扣支架数量3个工作面12孔1200ｔ，租赁费18万/月，8×18＝144万元墩顶及伸缩缝处用20ｔ64式军用梁550ｔ，使用费235元/月.ｔ，550×8×235＝103万元滑移模架加工1套263万元，租赁1套53万元计316万元地基处理15ｃｍ厚碎石垫层计20000ｍ2，军用梁砼基础240ｍ3，合计25万元不需方木数量500ｍ3，550×1200＝66万元零星用20ｍ3竹胶板4500ｍ2，4500×50＝23万元系统自带钢模板预压每孔0.8万元计40万元只第一次需2万元每孔工日数每孔650个计98万元每孔320个计48万元合计总投入499万元372万元每M3砼摊销454元338元周转性材料回收方木、竹胶板按50%计，45万元设备按30%折旧，184万元每孔施工周期10天7天是否受地形、地基影响　受地形、地基影响大不受地形、地基影响工程效益分析不是一个单纯的问题，每一个投资项目都必须摆在战略长远的角度来论证，特别是建筑企业的生存发展，具有本身的规率。随着国内建筑市场的逐步开放，建筑企业间的竞争越来越激烈，优胜劣态是必然的，其表现在：一是技术上的竞争，二是设备上的竞争。这次我们引进MSS，能在济南顺河高架桥中成功应用，抓住了机遇，为吸收国际先进施工技术，提高公司职员专业技术素质创造了机会，推动了公司桥梁施工设备现代化的进程，增强了公司在桥梁施工方面的竞争力。13'