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廈深鐵路廣東段客運專線雙線移動模架造橋施工技術及管理

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以廈深鐵路橋梁梁部施工為背景,介紹移動模架制梁施工技術及安全質量管理。

  摘 要 :以廈深鐵路橋梁梁部施工為背景,介紹移動模架制梁施工技術及安全質量管理。

  關鍵詞 :客運專線 移動模架 造橋 施工技術、管理

  1、工程概況

  廈深鐵路東起廈門西站、西至新深圳站,全線建筑長度501km,工程投資估算總額427億元。其中廣東境內357km,初步設計概算批復投資總額296.95億元,途徑潮州、汕頭、揭陽、汕尾、惠州、深圳等六城市。設車站11個,正線新建橋梁118座,147454延長米,占正線總長的41.3%。橋梁上部結構大部分為簡支箱梁,部分交通便利的長大橋梁梁部施工為預制架設,部分橋遂相間,地形復雜,交通不便的橋梁梁部為移動模架法或支架法現澆。施工單位投入了總計26套移動模架進行施工。

  2、移動模架概述

  移動模架法造橋技術于1959年開始用于聯邦德國的克欽卡漢橋,因其設備制造費用昂貴,用鋼量大,一度限制了該技術的推廣應用。我國交通部第一公路工程總公司在伊拉克修建摩蘇爾4號橋時曾使用了原聯邦德國PZ公司研制、瑞士LOSINGER公司生產的支承式活動模架。1991年該公司又用這套設備修建福建廈門高集海峽大橋。隨著橋梁施工技術的飛速發展,在梁部施工的設備、工藝方法,混凝土施工,橋梁檢測等方面都有很大的提高和改善,使移動模架法可適用于現澆施工的簡支梁、連續梁、剛構橋和懸臂梁橋等橋梁結構形式,截面形式包括T形或箱形等。

  3、移動模架施工技術

  3.1 移動模架拼裝及過孔關鍵技術

  根據移動模架整體受力支撐在橋墩上的位置,移動模架分為下行式移動模架和上行式移動模架兩種形式。本篇以下行式移動模架為例進行闡述。

  3.1.1 移動模架拼裝方案

  移動模架設備進場前,必須首先確定移動模架的主梁拼裝方案。主梁拼裝方案根據場地和橋墩高度可采用臨時支墩拼裝和起吊提升兩種方案。 一般較高的橋墩(>15m)及拼裝場地臨時征地困難時,采用臨時支墩方案;橋墩高度≤15m,同時臨時征地條件較好,采用起吊提升方案,即兩片主梁分別在橋墩兩側地面整體拼裝完成后,采用吊車或在橋墩上設置扁擔梁對稱提升主梁就位方案。起吊方案較臨時支墩方案,節約了拼裝時間。廈深鐵路DK389+030~DK450+786.47段橋梁移動模架拼裝就采用臨時支墩和吊車提升兩種方案。

  3.1.2 移動模架拼裝

  移動模架拼裝時,先編制拼裝工序方案,拼裝主要工序為:組拼支撐托架—安裝工作小車—吊裝主梁—組拼橫梁—安裝配重塊—安裝鼻梁—安裝底模并調整預拱度—組拼側模及頂模—檢查所有安裝件及螺栓—系統調試。安全措施上嚴格遵守廠家提供的《移動模架操作規程》和國家相關行業規定的起重及高空作業安全規程,確保機械設備及人員安全。

   3.1.3.1移動模架過孔工況一

  箱梁混凝土強度達到設計的80%后,進行初張拉,張拉完畢后,進行移動模架過孔工作,拆除底模橫梁中間聯結系,在橫移油缸的作用下,實現移動模架系統雙側同時橫向打開。

  3.1.3.2 移動模架過孔工況二

  移動模架橫向打開到滿足模架系統可以通過橋墩條件時,停止橫向開啟,進行移動模架縱移過孔工作,移動模架系統在縱移油缸的作用下實現移動模架系統同時縱向推進。

  3.1.3.3 移動模架過孔工況三

  移動模架縱移到下一梁跨處時,停止縱移工作,進行移動模架合攏工作,移動模架系統在橫移油缸的作用下實現雙側同時橫向合攏,完成合模工作后,調整模板標高,進行箱梁鋼筋綁扎等工作。

 
3.2下行式移動模架現澆簡支箱梁施工工藝及技術要點

 

  下行式移動模架現澆簡支箱梁施工工藝主要流程:模架拼裝、預壓—支座安裝—模架就位—施工放樣及模板調整—鋼筋綁扎及預應力孔道安裝—混凝土澆筑及試件制作—養護—拆除內模—預應力初張拉—移動模架落架、脫模—移動模架縱移過孔(制造新梁)—預應力終張拉—孔道壓漿、封錨。

  3.2.1原材料質量控制

  水泥:采用水化熱和收縮性較小的水泥,摻入適量的粉煤灰和礦粉。

  粗、細骨料:選用粒徑均勻、、級配良好、堿活性小、質地堅硬、含泥量控制在規范容許范圍內的材料。

  施工過程嚴格控制砂、碎石的含水量,保證混凝土水灰比穩定。

  3.2.2 混凝土澆筑順序

  混凝土澆筑從箱梁兩端向中間推進,采用兩臺混凝土泵車輸送入模,以插入式振動棒為主,附著式振動器輔助振搗。按照底板、腹板、頂板及翼板形成一定梯度,全斷面分層錯開5m間距。腹板分層厚度控制在40cm。底板和頂板一次澆筑到位。

  箱梁混凝土澆筑分4批前后平行作業。第一批澆筑底板兩側混凝土,當澆筑到腹板后,緊跟著第二批澆筑底板中間,當混凝土從梁端向跨中澆筑的過程中,澆筑斷面間相距3~4m,開始第三批澆筑腹板,依次逐步向跨中澆筑,最后澆筑頂板及翼板,這樣逐批澆筑面相隔時間保持在30min之內,避免出現混凝土施工冷縫。

  3.2.3 混凝土澆筑時間控制

  箱梁混凝土數量達313m³,方量很大。驗標要求箱梁混凝土澆筑時間控制在6h內,為此,首先要制定科學有效的施工方案;其次明確施工人員的崗位工作及職責,制訂獎罰措施;三是加強機械設備的全面檢修和保養;四是制訂預案,備足備用設備,防止意外情況。

  3.2.4預應力筋安裝及張拉控制

  現澆簡支梁采用波紋管造孔,為防止波紋管在混凝土澆筑、振搗過程中損壞,波紋管內設聚乙烯襯管,混凝土初凝后將襯管抽出,進行預應力鋼絞線穿束。

  鋼絞線按設計長度下料,先單根編號再集束。單根編號時鋼絞線兩端采用不同顏色或不同編號標識,編束用的鐵絲間距不大于2m,保證鋼絞線順直,以防穿頂張拉時錯位,使鋼絞線在孔道內纏絞,造成預應力不準確。穿束時,將鋼束一頭纏裹成圓端形,一頭牽引,一頭送進,以防鋼束在波紋管接頭處引起波紋管翻卷,堵塞孔道。

  預應力張拉采用應力、應變雙控。以張拉應力為主,以鋼絞線的伸長量為校核。其張拉程序為:0→10%(0.10控制應力 )→ 初應力(0.20控制應力)→ 1.0控制應力,持荷5min→錨固。

  實際伸長值與理論伸長值之差應控制在±6%以內,否則暫停張拉,待查明原因并采取措施加以調整后,方可繼續張拉。

  3.2.5 混凝土脫模及養護

  在梁體混凝土強度達設計值80%后一次進行預張拉和初張拉,張拉后移出內模和拆除外模。拆模時梁體混凝土芯部與表層、箱內與箱外、表層與環境溫差均≯15℃,梁體棱角完整。大風或氣溫急劇變化時不宜拆模。

  混凝土澆筑完畢,用土工布覆蓋,開始養護。自然養生為灑水覆蓋養生,覆蓋應采用雙層,一層為保水層土工布,一層為防止水分蒸發的不透水薄膜,養生要保持梁體一直處于濕潤狀態。養生時間根據混凝土強度發展能否滿足拆模要求而定。模板拆除后,繼續灑水覆蓋養護,養生時間不少于14d。在灑水困難的部位以及夏季高溫時段噴養護劑養護。

  3.2.6 模架過孔

  箱預梁應力張拉完成后,即可進行模架過孔作業,過孔過程中應設置專人對過孔全過程監控,確保過孔安全和質量。模架過孔完成后,開始下一孔梁的制作。

  3.2.7 管道壓漿和封錨

  當箱梁預應力終張拉完成后,在2d內進行管道壓漿。壓漿前割絲封頭,鋼絞線伸出錨具外部3cm為宜,割絲用砂輪切割機。封頭用p.o52.5水泥、107膠水及水拌和,封頭一定要密實,無氣孔、無裂紋。壓漿采用真空壓漿技術,壓漿完成后及時進行封錨,采用與梁體同等級別混凝土進行。

  4、移動模架施工安全質量管控

  4.1加強施工組織準備

  組織有豐富施工經驗的技術專家、工程師,成立施工組織設計編寫小組,根據施工設計圖紙、橋梁施工技術規程和驗標、移動模架設備廠家提供的《移動模架設計說明書》和《移動模架操作規程》等,認真編寫移動模架施工組織設計及移動模架拼裝、過孔及拆除等專項施工方案、安全細則和作業指導書。組織有關專家對方案進行了評審和論證。

  4.1.1做好設備選型

  為確保移動模架設備質量安全可靠,在移動模架設備的采購上,采用公開招標的方式進行,認真比選,本著質量可靠,安全系數高的原則,選擇有資質、守信用的移動模架專業制造商生產的移動模架設備。

  4.1.2 做好施工人員組織及培訓

  在施工人員組織方面,按照鐵道部關于架子隊管理辦法要求組建移動模架制梁架子隊。架子隊的主要管理和技術人員由有相關施工經驗的人員組成。并由移動模架廠家技術人員對參加移動模架施工管理和技術人員進行上崗前技術培訓,考核合格后持證上崗。

  4.1.3 加強組織領導,強化過程控制

  4.1.3.1各施工單位成立以指揮長為組長、總工、副指揮長為副組長的移動模架安全質量專項管理領導小組,負責對移動模架施工安全質量進行管理。

  4.1.3.2制定移動模架施工專項管理制度

  制定移動模架施工檢查和安全質量會議制度,每月進行一次移動模架安全質量檢查評比活動,召開一次安全質量分析會,及時發現和排查安全質量隱患。制定移動模架架子隊主要管理和技術人員專項管理制度,對架子隊隊長、施工技術員、設備工程師、安全員及移動模架機械操作員登記建檔,實行定人定崗,不經項目部移動模架安全質量專項管理領導小組同意,上述人員不得更換。制定處罰制度,對違規行為嚴格處罰。

  4.1.3.3抓好安全質量制度執行管理

  強化以下制度的管理:一是移動模架設備進場驗取證收制度,設備及構配件進場必須具有“三證”和“一標志”:即生產許可證、產品合格證、安全鑒定證和安全標志。進場設備必須進行專門驗收,并按有關規定要求,使用前對其安全系數、防護功能等進行必要的檢查。每套移動模架設備在完成2孔箱梁施工后,建設單位組織施工、監理、設備供應等單位對設備進行評審論證,評審合格后發合格證。在進行評定前設備供應商應提供以下資料:設計圖紙、工廠加工報告、預壓報告、安裝過程發現問題及解決報告。二是做好設備運行中安全質量檢查,每套移動模架完成12孔箱梁澆注或設備轉場后,建設單位組織施工、監理、設備供應等單位對移動模架的主要構件及液壓系統重新進行檢查驗收。三是移動模架施工過程檢查制度,移動模架是一種特殊的大型現澆制梁設備,為保證其在施工過程中處于安全可控狀態,施工單位根據移動模架的施工特點及施工經驗,針對移動模架拼裝及移動模架在工作中的的安全狀態和要求編制了12張移動模架施工過程安全檢查表(主要涉及移動模架安裝后、過孔前、過孔中、過孔后、澆筑前、澆筑后等),要求安全檢查人員在每孔箱梁施工過程中進行對照檢查,檢查結果報現場監理人員復核確認合格后,方可進行下一工序。

  5、結論

  (1)廈深鐵路采用移動模架制梁,解決預制梁架設和支架法制梁困難的難題,透過精細過程控制,能夠達到同預制梁一樣的質量,同時保證工程進度。

  (2)移動模架制梁預拱度控制,主要通過理論計算和現場預壓驗證取得數據合理設置,并通過首跨梁進一步調整,基本通過前三跨梁的澆筑和觀測,即可取得最合理的預拱度設置數據;另外,通過對移動模架的預壓檢驗了理論計算及模架的安全可靠度。

  (3)根據設計,梁體混凝土強度達到80%時進行初張拉,初張拉后,移動模架可以過孔的情況,通過研究移動模架提前過孔技術,在配合比上采用添加礦粉摻和料的辦法,提高混凝土早期強度,保證了提前過孔的安全可靠,有力保證了制梁進度,實現11天/孔的進度指標。

  (4)移動模架施工標準化作業程度高,施工期間加強管理培訓,明確崗位職責,嚴格按照下行式移動模架的過孔程序和步驟進行操作,加強現場監測,就能保證施工安全、周期快、質量可控。

  參考文獻:

  1、宋宏坤、李波.武廣客運專線東湖特大橋移動模架原位現澆箱梁施工技術【J】。鐵道標準設計,2008(4)

  2、劉家鋒.我國移動支架造橋機的發展綜述【J】.鐵道標準設計,2002(2)。

  3、中國工程科學高層論壇(京滬高速鐵路橋梁建設技術及工藝設備材料交流研討會)論文集-會刊。

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