湖北铁路客运专线车站多支点横向移动模架施工工法

'多支点横向移动模架施工工法完成单位：中建XX局股份公司工程总承包公司申报单位：中建XX局股份公司工程总承包公司二OO九年十一月 1前言移动模架造桥机是一种自带模板，利用桥墩支承，对桥梁进行现场浇筑的施工机械。其主要特点：施工质量好，施工操作简便，成本低廉等。在国外，已广泛地被采用在公路桥、铁路桥的连续梁施工中，是较为先进的施工方法。传统的移动模架主要以纵向移动的方式逐跨施工。而对于平行布置的群桥作业，传统移动模架在各工位间的转移无法实现，故无法使用。要实现模板自身的滑移，以提高模板的周转速度，并创造简洁的现场施工环境，必须解决一系列难题，如整体脱模问题，模架整体大高度下降，整体折叠，整体横向过孔等等问题。为实现模板体系的快速周转，针对新建XX站工程10座三跨刚构拱桥桥梁结构体量大、现场施工环境复杂、工期紧张等特点，从解决具体工程项目施工技术问题着手，项目部对一系列难题开展了系统研究和应用。通过在工程实践中的运用和总结，形成了有多项创新的、系统的、可推广应用的关键施工技术，逐渐摸索形成一套自己独有的多支点横向移动模架（以下简称“移动模架”）施工技术。在此基础上总结研制过程和施工工艺，编制本工法。2工法特点移动模架按整体支承、整体升降进行脱模与合模、整体移动变幅方式进行动作，以简化施工，缩短周转时间为目的。主要特点如下：⑴采用多支点的支撑方式，有效的减小了梁体荷载大带来的模架挠度变形，同时减少了模架的用钢量，也降低了模架对地基基础的要求。⑵模架下可以预留足够的净空，保证施工期间交通顺畅。⑶移动模架可以使模板支架体系整体脱模，整体下降，模板整体折叠，提高了模板的周转工效，同时也保证了梁体的外观效果。⑷与传统的移动模架不同，本多支点横向移动模架是采用整体横向移动过孔，就位的方式，实现群桥平行作业条件下的模板快速周转。3适用范围本工法适用于公路、铁路工程中的桥梁施工，尤其是群桥作业环境下的桥梁施工，其关键技术也适用于大体量、异形桥梁的模板工程。 4工艺原理移动模架动作系采用液压传动，由液压油缸驱动，而模板的成形面通过机械撑杆调节，以形成准确的模板空间，保证梁体线形。其中液压系统不做为梁体混凝土施工过程中的承力结构。⑴采用液压系统，通过梁体模板大高度的折叠，及模架的整体一降，以保证整个模架顺利过梁。⑵梁体模板通过整体折叠、立起，保证了梁体外观质量。⑶采用合适的脱模剂，实现梁体模板的大面积脱模。⑷模架通过全液压驱动及微调系统，使模架能够在顺桥向、横桥向及标高等各方向上精确定位。5施工工艺流程及操作要点5.1施工工艺流程施工工艺流程如图5.1所示。图5.1施工工艺流程图 5.2操作要点5.2.1施工准备⑴对进场模板主要构件及配件按编号进行清点，确保材料齐全。⑵移动模架钢支腿和轨道基础进行处理。根据移动模架所承受荷载对其基础计算，一般采用桩基础或钢筋混凝土扩大基础。对轨道基础还应设置预埋锚栓，与轨道连接。5.2.2移动模架安装5.2.2.1移动模架构造移动模架包括桥梁外模板、模板支撑桁架、承重平台、移模小车、电液控制系统。模架按整体支承、整体升降进行脱模与合模、整体移动的方式进行。由模板支撑桁架、承重平台、移模小车、电液控制系统组成的系统完成模架的各项动作及作为梁体施工的承力系统，而桥梁的外模板可以根据不同的梁体截面形式制作成不同的形状，例如可以加工成“π”形梁、箱形梁、鱼腹形梁截面形式等。“π”形梁鱼腹形梁箱形梁图5.2.2-1梁体截面形式模架构造以鱼腹形截面箱梁为例，其构造图如图5.2.2-2、5.2.2-3所示。图5.2.2-2移动模架立面图 此部分构造的梁体模板可根据梁体形状制作，其它构造均可通用。图5.2.2-3移动模架断面图1-跨端钢支腿，2-跨中钢支腿，3-移模小车，4-顶升油缸，5-砂箱，6-出（回）油管路，7-液压泵站，8-承重平台，9-支撑桁架，10-轨道，11-梁体模板，12-折叠油缸，13-鱼腹形梁体⑴移动模架钢模板按桥梁装饰缝设计要求，进行钢模板分块，同时使模板拼缝与分格缝重合，有效减少因拼缝给桥梁表面美观所造成的影响。两侧箱梁模板为对称布置，同时在箱梁底模与侧模分缝处设置旋转铰点，侧模可绕此铰点进行旋转放平，以有效降低模板的过幅时整体高度，方便模板滑移过桥。⑵模板支撑桁架模板支撑桁架采用立体桁架。整个支撑桁架为一个整体桁架结构，以增加桁架的刚度及稳定性。侧模板与支撑桁架之间通过机械螺旋撑杆连接，耳板采用钢板。折叠部分的侧模每道背楞设置有四根机械撑杆，待整体脱模完成后将机械撑杆拆除，通过液压油缸将侧模折叠放平。⑶承重平台包括承重钢箱梁、连接桁架、支承钢支腿。承重钢箱梁主要采用钢板的组焊而成的箱形结构，通过桁架把四组钢箱梁连接成一个大平台。 连接桁架由型钢组焊而成，通过高强螺栓与钢箱梁连接，使钢箱梁组成一个承重平台。支承钢支腿分承重钢立柱与油缸支柱。由钢板组焊成的钢箱结构，用于承受重载与空载。⑷移模小车移模小车安装在油缸支腿的下部，用以承受空载及移动变幅时的移动模架。⑸电液控制系统电液控制系统用来完成侧模板折叠、模架升降、横移变幅、纵横向调整等动作。其相应的油缸有三种：升降油缸，模板折叠油缸和横移油缸。每个油缸均应带有换向阀和截止阀（用于单独动作）各一个，并必须带有液压锁，各类油缸采用一个泵站集中控制，以便于同类油缸同步运行。5.2.2.2移动模架安装方法⑴移动模架安装流程移动模架安装流程如图5.2.2-4所示。图5.2.2-4移动模架安装流程图 ⑵移动模架安装说明移动模架的组装，可在桥位外组装完成后再整体滑移就位。组装模架前首先对钢支腿处的地基进行处理，确保地基有足够的承载力以承受上部荷载，还应保证各个钢支腿处的地基顶面在同一标高上。同时，对滑移轨道的基础进行处理，在基础上放线安装小车滑移轨道。基础处理完成后先进行承重平台的安装。首先安装两端的支腿，然后安装承重钢箱梁及钢箱梁之间的连接桁架，此时平台已基本安装完成，将移模小车安装就位。接下来在平台上进行模板支架的安装，模板支架安装完成后即进行钢模板的安装。对模板表面进行清渣处理，安装分格缝橡胶条。钢模板板面处理过程中，将移动模架统一顶升到设计标高，（顶升过程为分节顶升，轮流安装承重支腿及油缸支腿的调节支腿），纵横向调试完成，随后进行中间支腿及砂箱的安装。最后移交工作面。⑶注意事项①在移动模架的钢模板安装中，采取从中间向两端对称的顺序进行。在模板安装前，必须精确测设箱梁的中心线及平面位置后，再根据模板设计的划分尺寸从中间向两边对称进行、先下后上的安装顺序进行安装。②在移动模架安装前，必须对其平面定位进行复测，同时还需对模板编号、尺寸、平整度、弧度等技术指标进行复核。③安装过程中，每安装一块对其各项技术指标调整一次，特别应对模板的平整度、相邻模板之间的拼缝错台以及平面位置、标高进行严格控制。模板安装过程中，相邻模板之间先采用临时连接，在整桥模板安装完毕后，再对每块模板进行联合调整，以保证标高、平面位置、尺寸以及模板板面的光滑圆顺、模板接缝横平竖直；最后，对模板的加固体系进行重新紧箍，以满足混凝土施工过程中对模板体系稳定性、安全性、刚度的要求。④安装完成后，对模板平面尺寸、标高、空间位置等各项技术指标重新进行复核，如不满足必须重新调试。⑤安装过程中的临时固定必须焊接牢固，在交出钢筋工作面后及时对模板支架的临时连接进行焊接到位。5.2.3移动模架动作5.2.3.1砂箱卸载 砂箱设置在钢支腿的底部，作用在地基上，整个移动模架的卸载由砂箱来完成，为了确保砂箱在施工过程中不产生沉降，砂箱在使用就位前进行预压。砂箱卸载前先将砂箱两侧的堵板打开，用小铲之类工具将河砂从砂箱中掏出，即可完成卸载。砂箱最大下降高度以保证模架的脱模下降空间为宜。5.2.3.2移动模架整体脱模利用移动模架自重实现整体脱模。砂箱卸载前，在站台梁外侧的企口部位使用千斤顶顶推，使模板与梁体松开，以加快模板与梁体之间脱离，千斤顶顶推前可尽量松动机械撑杆。打开两侧的出砂口堵板，用小铲之类工具将河砂从砂箱中掏出。在掏砂的过程中应用铁锤类重物不断敲打砂箱外壳，使砂箱的内套管可以较顺利的下降，完成卸载工作。在卸载过程中应先卸载跨端的砂箱，再卸载跨中的砂箱，同时采用相应的辅助措施使模板与梁体脱开，直至模架彻底脱离梁体混凝土。整体脱模如下图5.2.3-1所示：图5.2.3-1整体脱模示意图5.2.3.3整体下降（顶升）顶升移模小车上设置的顶升油顶，留出足够的空间，将所有砂箱拆除，将跨中钢支腿旋转后吊挂在钢箱梁下方。然后通过移模小车支腿与跨端钢支腿间的相互转换，轮流分段将跨端支腿、油顶支腿拆除，使模架整体下降。将跨端钢支腿和顶升油缸支腿按轮流拆除，最终下降高度以可以通过桥梁下方为准，如下图5.2.3-2所示：图5.2.3-2整体下降后状态 移动模架整体顶升，按拆除支腿的方式反向将支腿安装到位。将跨中支腿旋转放下并重新连接牢固。将预压后的砂箱安装在支腿底部并连接牢固。最后按首次安装时的调整方式将模架调到施工要求。5.2.3.4侧模整体折叠安装钢模板折叠液压系统，包括液压油顶、泵站及管路等。顶升油顶，使模架自重全部由液压油顶支撑。然后将上侧模所有机械支撑拆除；将上侧模与底模间的连接解除。在确保上侧模与底模已完全分解后，操作液压系统将上侧模翻转到位。图5.2.3-3侧模折叠示意图移动模架移动至下一桥位后，操作翻转液压系统，将上侧模立起，并安装侧模机械撑杆。5.2.3.5移动模架工位调整移动模架整体结构的工位变换由移模台车完成，通过行走装置及液压系统，可以对模架整体进行纵向、横向及高程等六个方向的自由调整。⑴移动模架整体横向移位移动模架整体横向移位采用液压顶推的步进式移动。采用液压油顶为动力，模架整体移动平稳、可靠，速度可以轻易调节，整体定位精确，调整快捷、方便。操作移模小车液压系统，采用步进的方式将模架沿移模轨道横移至下一桥位。⑵模架整体升降通过液压装置的整体或单个升降操作，可以使方便的对模架的整体或局部高程进行调节。⑶模架就位后需在顺桥向进行微调通过安装小段移动轨道，再调整移模小车走行轮箱的角度，就可将模架整体沿纵移进行细微的移动，使模架整体中心对位。6材料与设备6.1材料性能6.1.1钢材采用标号Q235A符合《碳素结构钢》（GB700-88）。6.1.2螺栓采用标号G4.8和G10.9符合GB/T1228～1231-2006。6.1.3焊条采用E4301符合《碳钢焊条的药皮类型和焊接电源》(GB5117-85)。 6.1.4销轴和螺杆应采用标号Q345钢材符合《低合金高强度结构钢》GB/T1591-94。6.1.5液压系统符合《液压系统通用技术条件》（GB3766-83）。6.2机具设备移动模架施工所用机具设备见表6-1。表6-1移动模架施工所需机具设备序号机具设备名称型号单位数量备注1电焊机BX--500F台32运输平板车台2自制3叉车1.5吨台14汽车吊QY25B台35全站仪索佳SET-1130台16自动安平水准仪DSZ2台17激光经纬仪/经纬仪JD2-JDE台17劳动组织劳动力组织见表7-1。表7-1劳动组织序号工种人数备注1电焊工10需持证上岗2汽车吊司机6需持证上岗3平板车司机4需持证上岗4叉车司机2需持证上岗5液压系统操作2需持证上岗5测量工2需持证上岗7普工15非技术工种8质量控制8.1模板及支架应具有足够的强度、刚度和稳定性；能承受所浇筑混凝土的重力、侧压力及施工荷载；保证结构尺寸的正确，模板及支架的材料质量、结构必须符合施工工艺设计要求。检验数量：全部检查。检验方法：设计符合、静载试验、观测和测量。8.2 模板安装必须稳固牢靠，接缝严密，不得漏浆。模板板面与混凝土接触面必须清理干净并涂刷脱模剂。混凝土浇筑前，模板内不得存有积水和杂物。检验数量：全部检查。检验方法：观测。8.3模板及支架安装和拆除的检验，必须符合设计或相关规范的规定。8.3拆模时的梁体混凝土强度、对梁体混凝土芯部与表面、箱内与箱外、表面与环境温差的要求应满足设计或相关规范的指标。8.4移动模架制梁时的模板尺寸偏差和检验方法，应符合设计或相关规范的规定。9安全措施9.1施工过程中，必须遵守国家有关桥梁施工安全技术规范、规程以及国家和地方其它有关施工现场安全生产管理规定。9.2根据施工特点编制符合工程实际的安全操作注意事项及具体的施工安全措施，并作好对现场操作人员及管理人员的安全技术交底工作。9.3在移动模架安装与拆除时，必须制定专项安全操作规程，并作好高空作业的防护措施；制定安全应急预案。9.4在进行模板漆的涂刷时，严禁烟火。9.5钢模板和钢筋绑扎均为大件工具吊装，在吊运时必须留有足够的安全距离和采用相应的安全措施。9.6在混凝土浇筑过程中，指派专人对移动模架的外模、支架系统进行巡视，确保模板、支架体系的稳定性和安全性。10环保措施10.1在施工过程中应遵守国家的《环境管理体系要求及使用指南》（GB/T24001）和《污水综合排放标准》（GB8978）等国家和地方有关施工现场环境保护管理规定。10.2根据工程特点编制环境保护操作手册及注意事项，并作好对现场操作人员及管理人员的环保措施交底工作。10.3做好污水排放等工作。10.4制定切实可行的废旧模板、钢材以及脱模剂回收处理措施。 11效益分析11.1社会效益该工法成功应用于武广客运专线新建XX站工程10座三跨刚构拱桥的施工，实现了模板的快速周转，确保了总体工程质量和进度目标的如期实现。11.2经济效益⑴多支点横向移动模架能够保证工程质量，降低劳动强度，缩短工期，节约人工费用115.05万元；⑵以XX站简支箱梁施工为参考，若模板体系采用散支散拆的结构形式，为满足工期要求，需配置10套模板支架。而应用了多支点横向移动模架，实现了快速周转，只需5套就能满足工期要求，节约模板支架费用3666.575万元。12应用实例中国XXX限公司承建的新建XXXX公铁两用长江大桥新建XX站工程（以下简称“新建XX站工程”），采用了国内首创的上部大型建筑与下部桥梁共同工作的“桥建合一”新型结构。新建XX站有10座平行的高架桥，每座桥由5-36m简支箱梁+（22.1～34m+48m+22.1～34m三跨刚构拱桥）+5-36m简支箱梁组成。设计要求混凝土耐久性100年，强度等级C50，外观为饰面清水混凝土效果。新建XX站站房铁路高架桥三跨刚构拱桥共有10座平行布置，总共混凝土用量达3.1万m3；根据工期要求，共投入了5套多支点横向移动模架,桥梁施工于2009年3月开始施工，2009年8月全部完成。经过长达一年的技术攻关与改进，该工法成功应用于XX站工程站房铁路高架桥，确保了总体工程质量和进度目标的如期实现，施工过程中取得了良好的经济效益和社会效益。本移动模架制造的三跨刚构拱桥外观雄浑敦厚、质朴，颜色一致，线条流畅，混凝土表面密实、平整、光滑、洁净、外观大方，无肉眼可见裂缝，充分展现了大型公共建筑浑厚、质朴、大气之美。 图12-1承重平台图12-2支撑桁架图12-3移模小车升降油缸图12-4横移油缸图12-5移模小车行走图12-6升降油缸整体动作图12-7整体脱模图12-8整体下降实例 图12-9侧模折叠'