来榜大桥施工技术探析

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  摘 要:国内所进行的下行式移动模架现浇箱梁施工中,箱梁曲线半径多为1 000 m以上,G318岳西现场至白帽“瓶颈路段”改建工程来榜大桥在半径500 m的圆曲线及两段缓和曲线段上进行了下行式移动模架现浇箱梁施工,施工过程中通过对模架结构进行一系列改造,使这一小半径现浇箱梁移动模架施工取得成功,并达到了较快的施工速度。本文探讨了小半径移动模架施工技术,并对施工中的注意事项进行分析。
  关键词:移动模架;施工技术;小半径;纵向移动
  1 工程概况
  来榜大桥(K13+657.00-K14+183.00)全桥共有13跨,桥跨布置为3+4*40+3*(3*40)+3 m,全桥长526 m。全桥钻孔桩基础分为摩擦桩与嵌岩桩,承台12个,桥台2个,墩柱14个。全桥共有四联,其中0~4#墩四跨一联,4~7#墩、7~10#墩、10~13#墩三跨一联,每联首跨浇筑48 m、中间浇筑40 m、末尾浇筑32 m。来榜大桥下部采用薄壁空心墩接群桩基础(2~11号墩)和桩柱式墩结构(1、12号墩),桥台为桩柱式桥台(0、13号墩),墩高最高为38.5 m。梁部采用下行式移模现浇法施工。笔者全程参与该桥建设,现探讨小半径移动模架施工技术,以期供类似工程借鉴。
  2 施工难点
  由于桥墩墩高壁薄,移动模架过孔推进过程中,如何保证桥墩结构安全、如何施加顶推力、施加多大顶推力成为第一个需要解决的难题。
  本工程的另一个难点在于半径500 m小曲线箱梁移动模架施工在国内尚属首次,模架设计和过孔方法无成功经验参考,能否解决这一难点,直接关系到国内首次半径500 m小曲线箱梁移动模架的应用能否成功。
  3 桥墩加固及预留孔洞
  在桥墩墩顶向下9 m位置开洞,洞口的大小为高1 100 mm×宽600 mm×深500 mm,洞口下方通过设计单位增加横隔梁,增加桥段的稳定性。牛腿通过横向移动,将牛腿的剪力块插入墩柱预留孔中。安装牛腿精轧螺纹钢并张拉。要认真测量牛腿的标高,保证前墩、中墩及后墩处的主箱梁轨道和鼻梁轨道在同一平面上,防止某一处的标高太高或者太低,使主箱梁和鼻梁受力不均而损坏。
  4 移动模架施工技术
  4.1 主要结构组成
  MSS40型移动模架造桥机是用于跨度30 m~48 m预应力混凝土连续箱梁现浇施工的专用设备。本工程的40 m跨箱梁墩身高度从14 m~38 m不等,设计方案考虑48 m跨与40 m、32跨箱梁通用。施工时从48 m过渡到40 m、32 m时只需作微小变动即可满足40、32 m跨施工要求。根据工程情况,移动模架设计方案采用下行式移动模架系统。移动模架系统主要由牛腿、推进小车、主箱梁、底模横梁、鼻梁、内模、端模、外模及其支撐系统、前吊架、中吊架、后吊架、液压系统和电气系统等。
  4.2 移动模架拼装控制要点
  4.2.1 高强螺栓连接施工一般规定
  (1)高强螺栓连接在施工前应对连接实物和摩擦面进行检验和复验,合格后才能进行安装。表面上和螺栓螺纹内有油污或生锈的应以煤油清洗,清洗后于螺母的螺纹内及垫圈的支承面上涂以少许黄油,以减小螺母与螺栓间的摩擦力。
  (2)拼装用的冲钉其直径(中间圆柱部分)应较孔眼设计直径小0.2 mm~0.3 mm,其长度应大于板束厚度。
  (3)对每一个连接接头,应先用螺栓和冲钉临时定位。对一个接头来说,临时定位用螺栓和冲钉数量的确定,原则上应根据该接头可能承担的荷载计算,并应符合下列规定:①不得少于接头螺栓总数的1/3。②临时螺栓不得少于两个。③穿入的冲钉数量不宜多于临时螺栓的30%。
  (4)高强螺栓的穿入,应在结构中心位置调整后进行,其穿入方向应以施工方便为准,力求一致。安装时要注意垫圈的正反面,螺母有圆台面的一面应朝向垫圈有倒角的面;对于六角头高强度螺栓连接副靠近螺栓头一侧的垫圈,有倒角的一面应朝向螺栓头的方向。
  (5)高强度螺栓安装时应能自由的穿入,严禁强行穿入。如螺栓不能自由的穿入时,孔应该用绞刀进行修整,修整后的孔最大直径应小于1.2倍螺栓直径。
  在修整孔前,应将四周螺栓全部拧紧,确保连接板紧贴,防止铁屑落入板缝内。其后再进行绞孔,严禁使用气割法扩孔。
  6)高强度螺栓在终拧以后,螺栓螺纹外露应为2至3扣。
  4.2.2 大六角头高强螺栓连接施工
  (1)大六角头高强度螺栓连接副扭矩系数。对于大六角头高强度螺栓连接副,拧紧螺栓时,加到螺母上的扭矩值M和倒入螺栓的轴向紧固力(轴力)P之间存在对应关系:
  高强度螺栓连接副的扭矩系数K是衡量高强度螺栓质量的主要指标,是一个具有一定离散性的综合系数。该值由厂家根据试验数理统计值取得并提供。
  (2)主梁拼装检查。①移动模架安装,应符合钢桥安装的相关规定。②连接板连接之前,应先检查主梁及连接板连接面是否喷砂。
  高强螺栓终拧完毕后,将部分抽检螺栓做好标记,用标过的扭矩扳手对抽检螺栓进行紧固力检测。检测值不小于规定值的10%,不大于规定值的5%为合格。对于主梁节点及纵横梁连接处,每栓群5%抽检,但不得少于两套。不合格者不得超过抽检总数的20%,否则应继续抽检,直至达到累计总数80%的合格率为止。对于欠拧者补拧,超拧者更换后,重新补拧。
  4.3 小半径移动模架施工工艺
  4.3.1 主要步骤
  起始跨混凝土浇筑及初张拉完毕后,首次落模----穿入中支点吊杆----前横梁油缸伸缸下降----牛腿分开----倒运牛腿---牛腿合拢----抽走吊杆---收前辅助油缸---第二次落模---拔前横梁销子--拆除横梁销子开模---纵移---合模---插横梁销---顶升模板。   4.3.2 牛腿行走前的准备工作
  鼻梁底部的推进用板的焊缝、几何尺寸、对接处错台情况,保证牛腿自行时推进时流畅。联结板是否阻碍小车滑行,必要时联结板处设置导向板,保证小车自行顺利。纵坡较大时制定防滑移措施,在小车挂轮与主梁滑道之间设置木楔子,随时塞紧,同时纵移油缸推动架棘块锁在限位孔中。制定统一联络信号,空载运行一个行程。对受拉焊缝(吊点部位,小挂轮)进行表观检查;对其进行无损检测。检查几何尺寸:位于曲线上的桥检查前横梁偏位情况,用水准仪测定下一墩的牛腿安装高度,误差较大时提前通过千斤顶调整,使三点保持在同一直线上。对滑道面粗糙部位进行打磨涂锂基质质黄油。检查牛腿小车与牛腿梁之间的受拉高强螺栓,联结扣板。在主梁上每侧纵向设置小车操作人员用的安全绳。
  4.3.3 荷载体系转换1
  这时MSS荷载转移到前中后3个横梁上。根据测量标高,调整好C型梁,后橫梁的提升高度确保前、后、中支点保持在同一直线上。前辅助支腿油缸下垫好方木垛,保证液压千斤顶有足够的稳定性,同时要保证千斤顶与墩身外缘不小于200 mm。
  4.3.4 提升牛腿
  竖向千斤顶回油降落,精轧螺纹钢松张,将精扎螺纹钢抽出,小车提升油缸缩缸提升牛腿,将滑套安全销插。
  4.3.5 牛腿横移
  操纵小车横移油缸使牛腿离开墩身。
  4.3.6 牛腿纵移(自行)
  固定好前横梁;必须保证前横梁牢固于墩身上,可通过增加辅助支撑实现;牛腿自行锁定棘块定位销与常规相反;操纵牛腿纵移小车液压系统使牛腿纵移;对于大偏心牛腿除过墩身外,尽量将牛腿调整到平衡位置;对于纵坡较大的桥自行时必须采取制动措施。在小车挂轮与主梁滑道之间设置木楔子,随时塞紧。纵移油缸推动架棘块锁在限位孔中。两侧牛腿必须对称行进,注意检查前横梁受拉焊缝;拐角处大应力部位焊接情况。
  4.3.7 牛腿合拢对接
  整好小车的提升油缸,使牛腿尽量接近水平状态,操纵纵移液压油缸,使牛腿行走到大致位置。操作横移油缸横移使牛腿贴紧墩柱。对穿精扎螺纹钢,用手动扳手预紧。操作提升油缸将牛腿下放,压力达到10 Mp以上,使牛腿下平面压紧预留孔内的橡胶垫。分3次逐级张拉精扎螺纹钢。取掉提升油缸销子,并将顶升油缸顶起至主梁。
  4.3.8 荷载体系转换2
  收起前横梁液压油缸。降落中(后横梁)、后支点(C型梁)处的竖向千斤顶使主梁降落到小车千斤顶上。调整好前后牛腿,使小车上的竖向千斤顶伸缸接触到MSS主梁。取掉中吊梁的吊杆。
  4.3.9 落模、开模
  将4个小车和后吊梁上的竖向千斤顶回油缩缸,注意统一信号同时落模,且每次落模不超过5 cm。拆掉横梁连接销和螺栓,模板中缝的连接螺栓。通过小车和后吊梁的横移油缸开模,左右对称开模,偏差不得超过50 cm。开模到位后取掉后吊梁的吊杆。
  4.3.10 MSS纵移要点
  (1)调试对讲机信号,清理所有滑道上的杂物,并涂以润滑油。设专人监控行进中的障碍。
  (2)保证所有纵移千斤顶同步运行,作用于鼻梁上纵移千斤顶提前受力,但必须将其推力调整为<20t(通过油压表调整)。
  (3)为了减少MSS对墩身产生水平推力,前牛腿上的纵移千斤顶只要条件允许必须施加推力。
  (4)指派专人观察:MSS横梁与墩身、后吊梁与砼梁腹板、后吊梁梁与砼翼缘板钢筋之间是否发生碰撞。
  (5)纵移推动架拨叉定位销:MSS前进时---插在前边孔,MSS后退时---插在后边孔。行走时要设专人观察推动架拨叉就位情况在未卡入前不得强行推进,清除焊渣、检查销孔咬合情况。如有障碍及时清理。
  (6)根据纵移情况,随时涂抹好滑动面间的润滑油。
  (7)纵移油缸推动主梁带动外模移至下一孔,对于纵坡较大的桥倒换纵移千斤定油缸时前后错开替换,否则自动脱钩装置不能进行。
  (8)确保牛腿与墩身的临时固结以安置固定好!否则不准纵移!(特别是前牛腿)
  (9)确保中支点牛腿标高不低于前后支点连线推算的设计高度。
  (10)对准mss主梁支点,当主梁支点与砼梁预留孔有出入时必须保证主梁支点正确,砼梁预留孔人工修正。否则mss主梁腹板局部失稳,引发事故!
  (11)C梁纵移时必须保证划归按放位置正确、水平、牢固,否则易引发事故!
  (12)C梁纵移必须保证一个行程进行一次同步误差修正(同时走完一个行程)!
  (13)纵移中不得用一台千斤顶顶升mss主梁,如更换滑板必须将一片主梁的两个千斤顶短时间内同时顶起。
  (14)大风(6级以上)、暴雨天气及光线不明时,停止作业直到纠正为止。
  (15)牛腿标高不正确:偏位、不水平,高差大,支点不牢停止作业直到纠正为止。
  4.3.11 MSS横移合拢
  (1)向内横移使MSS模板对接闭合,对接时除模板横梁所有销孔对正外,还要保证前、中、后横梁位置对正。插好连接销子。
  (2)后横梁于砼梁悬臂端吊着主梁,并通过竖向液压缸顶升横梁带动主梁上的模板贴紧砼梁(注:2台竖向油缸对悬臂端模板各施加20T竖向预紧力,使连接端砼错台控制≤5㎜)。
  4.3.12 鼻梁调曲
  位于曲线上的MSS前鼻梁需调曲:将前支点千斤顶定起(大小等于自重支反力),增加临时辅助支腿(方木垛),利用横移镐慢慢将前端移动到设计位置。
  调整鼻梁预主梁连接处的定位撑杆。
  锁定鼻梁预主梁连接处的铰支大销轴。
  5 安全保证措施
  5.1 高空作业安全保证措施
  按照施工方案中制定的各项技术措施,组织工程施工,不得减化施工工序、减弱防护措施,对支撑、脚手架等按要求架立,不得违章作业。
  设立专职安全员,并建立值班制度,施工现场24小时进行安全值班,及时纠正和消除施工中出现的不安全苗头。
  高空作业要严格按照规范和安全作业规则配戴安全帽、安全带、设置安全网,大风、大雨、大雾等不良气候条件下不得进行高空作业。
  高空吊装作业施工严格按安全规则进行施工,吊装作业时,吊车附近严禁人员机械进入停留,并设立明显的作业和禁入标志。各种起重系统、要派专人经常检查保养。
  严禁机电设备带病运转或超负荷作业,夜间作业时有足够的照明设施,工作视线不清时不作业。
  5.2 移动模架安全保证措施
  移动模架构件出场前要有超声波等检验报告;荷载试验前,专人负责检查各部位的螺栓连接是否符合要求;荷载试验时,要对其各部位变形进行测量。
  移动模架进行拼装时,编写拼装工艺和安全操作细则,拼装前对各种工况进行分析并作技术交底,拼装完成后进行试压,填写试压记录,并对整个操作程序及钢结构各设备进行全面检查和验收。
  移动模架首孔梁施工时编写施工工艺和安全操作细则,首孔梁施工前进行技术交底,并在以后的施工中将工艺进行完善。
  支腿安装时一定要将支腿上部连接精轧螺纹钢拧好,下部与墩身预留孔的上下两个面顶紧。模架落架前,要将各部位与混凝土箱梁连接松开。模架推进过程中,两侧主梁要对称前移。
  为保证安全操作,在所有移动模架各个部位设有工作平台,鼻梁上沿主梁在横梁处,外模等处设工作平台及步道,这些步道可通往包括液压系统在内的所有工作区域。
  6 结语
  来榜大桥梁部采用移动模架施工,施工过程中,项目部重点控制了移动模架的拼装及纵向移动工艺,使工程顺利完成。该施工技术克服了小半径施工难题,模架过孔安全、稳定、快捷,节省了大量的材料成本和时间成本,加快了工程的进度,同时移动模架施工的安全性和质量也得到了保证。这一成绩为更小曲线半径现浇箱梁的移动模架施工,提供了理论的支点和实践的经验。
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