瓯江大桥移动模架水上拼装技术

瓯江大桥移动模架水上拼装技术
摘要：瓯江大桥移动模架现浇箱梁施工节段全部位于水中，为适应瓯江潮水变化，制定专项水上拼装方案满足移动模架拼装。

本文介绍了移动模架的优点及移动模架系统的组成，重点介绍本次水上拼装施工过程中应用的主梁叉位对接、标高线形调整、悬拼及牛腿托架整体吊装等关键点。

关键词：移动模架；水上拼装；叉位对接；悬拼；整体吊装。

Abstract: the oujiang river bridge movable formwork cast-in-place construction segmental box all in the water, in order to adapt to the changes in the oujiang river, formulate special water assembly scheme meet mobile formwork assembly. This paper introduced the mobile formwork and the advantages of movable formwork system composition, the paper focuses on the water in the construction process of application assembled a docking, the elevation of the main girder fork linear adjustment, suspended spell and bracket integral lifting brackets and the key point.
Keywords: mobile formwork; Water assembly; Fork a docking; Suspended spelling; Integral lifting.
移动模架系统是一种广泛用于长大混凝土桥梁施工中自带模板，可在桥位间自行移位，逐孔完成箱梁现浇施工的大型制梁设备。

箱梁的钢筋绑扎、混凝土浇筑和养护、预应力张拉等工序均在移动模架系统上完成。

移动模架施工与其他施工方法相比具有工序程序化、线形易于控制、施工周期短、周转次数多、不需要地基处理、使用范围广、施工交通影响小、安全可靠、现场文明整洁等优点，在滩涂、高墩和城市高架桥梁施工中得到广泛的应用。

1 工程概况
瓯江大桥北引桥第九~十三联为50m跨等截面连续箱梁，设计采用移动模架分节段现浇施工，单幅箱梁采用单箱单室斜腹板截面。

箱梁顶宽15.5m，底宽7.0m，高为2.8m，最大浇筑段长50m+9m，重1675t。

由于这5联箱梁均位于水中，左右幅桥面的横向间距为50cm，并考虑在施工时牛腿托架的安装、拆卸等方面的问题，我部采用的是下行式自推进（牛腿托架自行过孔）移动模架。

移动模架系统主要由牛腿托架、主梁、鼻梁（前后）、横梁、吊架（前中后）、模板系统及液压电气系统组成，整机钢结构总重约800t。

2 移动模架整体方案选择
基于移动模架跨度大、整体重量大、结构复杂、主件组装精度要求高及施工墩位为水上等具体情况，按照移动模架的结构特点和前后组装条件，移动模架的拼装采用原位水上分节段拼装的方式，以临时钢管桩平台为主梁支承平台，浮吊与履带吊配合拼装。

现场67、68、69、70#左幅桥墩已浇筑完成，第九联起始墩为68#，主梁安装位置选在68、69#墩之间最合适，系统安装好后不需纵向移动就能直接进行箱梁现浇施工。

移动模架拼装整体方案有2：①分节段牵引方案。

增加临时支撑，在68#墩位置悬臂安装一节梁段后，利用牵引装置逐节牵引推进，直到完成全部梁段的安装工作。

②原位分节段拼装方案，采用临时搭设的钢管桩支撑平台，拼装时主梁落于两支点上，鼻梁悬臂拼装。

2.1 分节段牵引方案
在68、69#墩之间搭设钢管桩支承平台，在70#安装临时牵引所用卷扬机。

将前三节鼻梁在支承平台上安装好后，其后梁段在68#墩处悬拼，当悬拼梁段连接好后利用卷扬机将梁段尾部牵引至牛腿处再进行下一梁段的悬拼牵引直到完成单侧全部梁段的安装。

该方案需要的临时工程量偏少，对吊机起吊能力要求不高，一台80t履带吊即能满足主要构件（主梁及鼻梁）拼装工作，不受潮水影响，机械占用少。

本方案中，悬拼对主梁螺栓孔的定位是比较有利的，但可参见实际成功的工程案例少，因移动模架自重大，牵引时在支撑钢管桩平台上设置的滑板摩阻力不易控制，所需牵引设备功率大，牵引线形控制难，安全隐患较大。

2.2 原位分节段拼装方案
在68、69#墩之间搭设钢管桩支承平台，利用浮吊从68#到69#墩墩处分节段起吊安装主梁（后两节悬拼），前后鼻梁在相应位置分节段悬臂拼装。

这个方案比较成熟，在许多工程中已成功运用。

由于潮水的影响及构件安装精度的要求，起吊后构件必须保持平稳，故需大吨位的浮吊起吊。

移动模架构件均为陆路运输至栈桥，梁段最重一节约为30t，需要考虑浮吊在靠近钢管桩支承平台位置回转半径（28m左右）能到新搭设工作平台，故对浮吊起重能力要求大。

对分节段牵引方案和原位分节段拼装方案综合考虑风险、机械费用、技术成熟性、施工单位的经验等因素，决定选用原位分节段拼装方案。

3 原位分节段拼装方案
3.1 构件安装要素
1）现场具体情况
68、69#墩顶高程分别为11.43m、11.706m，河床面高程-1.0m,平均高潮位+2.52m，平均低潮位-2.43m，栈桥、钻孔平台及新搭设吊机平台高程均为7.5m。

主梁及前后鼻梁高度均为3.5m，单节主梁最重约30t。

2）设备配置
选用施工现场已有150t浮吊为主要起重机械，负责主梁及鼻梁的安装。

配以25t汽车吊和50t履带吊在地面进行牛腿托架、推进小车、横梁、模板系统、液压电气系统的安装工作。

150t浮吊性能参数表
3.2 牛腿托架的安装
牛腿托架分上、下两部分，由于涨潮时墩身预留剪力孔均在水中，故在已有钻孔平台上先将上下两部分组拼完成后整体起吊安装。

将牛腿托架下支点锚入墩身预留孔后用手拉葫芦及钢丝绳绕墩临时固定，然后吊装另一侧牛腿托架，穿设φ36mm的精轧螺纹粗钢筋，并对称张拉固定，最后解除临时固定。

3.3 主梁的安装
主梁为移动模架上午主要承重结构，左右两侧主梁均分6个节段，各节段长8~12m不等，宽均为2m，单节段最重约为30t。

主梁节段间通过10.9级、M24摩擦型高强螺栓连接，每连接节段螺栓为694颗。

前四节主梁吊装后支撑在新搭设钢管桩平台上，后两节主梁悬拼。

3.3.1 主梁钢管桩支撑平台布设
支撑平台布置原则：
1）主梁节段长度及安装后的具体平面位置；
2）能最大程度的悬拼（多节悬拼，节约平台钢材用量）；
3）安装时主梁微调便捷；
3）主梁拼装完成后钢管桩能方便、快捷的拔出，并对模架后续拼装干扰最小；
4）尽可能方便主梁螺栓的连接及工人的操作。

按照以上布设原则，钢管桩支承平台钢管桩布设如下图所示（68#、69#平台为已有钻孔平台）：
均用φ630mm，δ=8mm的钢管桩，钢管桩之间以平联、剪刀撑连接后组成一稳定小群桩具有较大的横向抗力，1#、2~6#钢管桩承载力分别按500KN、350KN 设计。

3.3.2 主梁拼装
1）在主梁拼装前在68、69#墩平台上用细钢丝及紧线器按照主梁纵移轨道标高拉线，主梁就位后底部纵移轨道底边必须与细钢丝齐平并为一直线。

2）1~5#型钢支座设计时顶标高比拼装后主梁轨道底标高低5cm，以实现局部小悬拼达到精准螺栓孔定位，定位后用钢板加垫。

2）主梁在起吊就位前将上下连接板安装到位，并在连接板远离接点处松穿两螺栓使上下连接板形成一定叉口，如右图所示。

3）利用150t浮吊首先起吊G1007（68#墩处）梁段落于牛腿小车轨道和平台临时支座上，然后起吊G1008梁段与G1007梁段对接，起吊时需保证梁段尾部稍微上翘，在接头处表现为下口比上口宽2~3cm。

对接时先将顶板螺栓孔对位好并穿螺栓，底板螺栓孔对位时利用手拉葫芦将起吊的梁段底部拉拢并穿螺栓，然后安装腹板连接板并穿螺栓。

螺栓全部穿完后，依据既定标高和线形在临时型钢支座上利用不同厚度规格的钢板施垫，松吊机钢丝绳，进行螺栓的施拧工作。

当主梁需要适当调整标高时，利用螺栓千斤顶在型钢支座上利用螺旋通过两I12.6工字钢中部空隙从而顶升主梁上升，千斤顶顶起后需及在I12.6工字钢及铁板之间加垫不同厚度规格的钢板防止千斤顶受压行程回缩。

4）单支撑、悬臂拼装时，步骤与2）相同，但必须在所有节点板螺栓全部穿好，完成主梁线形调节好，螺栓复拧完成之后松吊机钢丝绳，开展另一侧主梁的起吊工作，两侧主梁交替进行吊装。

5）主梁接头连接全为10.9级，M24高强螺栓，单个接头螺栓共计694颗。

螺栓紧固需经过初拧、复拧及终拧三个阶段。

为保证节点板与主梁的贴适紧密及应力的完全释放，螺栓的紧固必须由节点板的中心向外侧螺旋状的顺序施拧。

初拧：主梁定位及所有节点板穿好之后，立即开始螺栓的初拧工作。

初拧：用梅花扳手将螺栓拧到单人在不用加力杆的情况下拧不动为止，该过程需耗时约为1小时。

复拧：用电动扳手施拧，施拧扭矩值为50%T，该过程耗时约50分钟。

终拧：用电动扳手施拧，施拧扭矩值为T，该过程耗时约30分钟(一次终拧)。

为消除电压不稳定对电动扳手施拧扭矩的影响，在一次终拧完成后立即用高精度的力矩扳手人工逐个将螺栓的扭矩拧到T值（二次终拧）。

在T（终拧扭矩）值的确定方面，考虑到施工现场节点板摩擦面摩擦系数的衰减，T值调整为1.1T1（T1为根据连接副的扭矩系数计算所得理论终拧扭矩），以防止节点板在受荷状态下发生滑移现象。

3.4 前后鼻梁的安装
前鼻梁共四节，长度分别为11m、10m、10m、12m，单节重10~12t。

后鼻梁一节，长度为9.5m，重约8.5t。

前鼻梁利用浮吊分节段悬臂拼装，适当调整吊点位置，使起吊后前端适当上翘。

这样方便先将下部两个销轴安装好，然后吊机向上起钩并适当转动臂杆使后端钢丝绳受力并对位上部精轧螺纹钢筋孔，安装精轧螺纹钢筋并将螺帽用特制开口扳手拧紧。

后鼻梁利用履带吊在68#平台上安装。

3.5 横梁的安装及调整
每根底模横梁由3节组成，单节长2.6m、重1t。

左右侧横梁与主梁通过螺栓连接固定，中间节横梁通过销轴与右侧横梁连接且为横向可折叠形式，中间节与左侧横梁通过精轧螺纹钢筋连接。

安装时使用汽车吊机先后安装左右侧横梁及中间节横梁，过程中按照设计要求在与主梁连接处添加不同规格厚度的垫板，并用吊垂线的方法保证每节横梁安装后保持竖直。

由于厂内试拼与现场拼装条件的不同，在横梁全部安装好后需通过牛腿上的横移小车将主梁横向移动并合龙横梁，在横梁连接处的精轧螺纹钢筋不能顺利穿过时需在与主梁连接处适当增减垫板以达到精轧螺纹钢筋顺利穿过。

3.6 底模的安装及调整
底模分三部分，左右侧为螺旋顶支撑，中部底模与左侧底模通过销轴连接，能通过其下的油缸实现翻转并与右侧连接。

底模安装前需根据模架在自重及100%荷载下的挠度初步调节出底模螺旋千斤顶的高度，左右两侧底模需按照顺序安装，安装时必须带线以保证单侧模板顺直并保持与主梁有相同的距离。

待左右侧底模安装好后再安装中部底模。

如两侧底模安装后不在一直线在底模开模时会出现卡模现象的出现。

由于单块底模纵向长度为6~10m，由四个螺旋丝顶支撑（单排纵向共11个，合计44个）。

在精调预拱度时以大面控制方法，在纵向两底模丝顶中间及悬臂端头布置11个标高观测点，横向布置左中右3个观测点，共计33个点。

这样通过大面控制的方法能避免通过丝顶控制底标高时出现丝顶处标高合格，其余地方标高离差太大的情况发生。

3.7 侧模的安装及调整
底模安装好并合拢后适当纵横移模架系统，测量放出箱梁地板边线，侧模依据边线安装并与底板通过螺栓连接，调节外侧撑杆并用角度尺控制侧模与底模相对角度。

由于侧模安装好后已形成60m长一整体结构，在调整时单靠调整单块侧模后的撑杆难以达到要求，需要7~10个工人（每个工人控制1~2个撑杆）同时微调撑杆。

在本次拼装侧模调整时，左侧模板需整体向内调5cm，9个工人利用联动微调的方法半个小时调整完成。

3.8 翼模的安装与调整
翼模在起吊后将撑杆安装好，在与侧模连接后调节撑杆长度达到既定线形及标高。

翼板调整时同样使用联动微调的方法。

3.9 液压电气系统的安装
按设计要求完成液压电气系统的安装及调试工作。

4 施工实践
2011年11月13日开始模架主梁的拼装，6天后左右侧共12榀主梁全部拼装检测完成。

12月14日经过一个月紧张而繁忙的水上拼装工作，顺利完成模架的拼装及空行试验，15日开始加载预压。

拼装过程中各工序均在现场技术员的全程监控过程中进行，符合厂家设计要求，拼装质量得到各方的肯定，过程中未发生任何安全事故。

实践证明水上分节段原位分节段拼装方案安全、科学、合理。

5 结论
瓯江大桥50m下行式自推进移动模架水上分节段原位拼装施工表明：
1、移动模架在钢管桩支承平台上拼装，吊装采用150t大型浮吊，在受潮水影响的施工现场，具有梁段起吊平稳、安全、一位多吊等优点，有力的保证了拼装进度。

2、主梁叉位对接保证了螺栓孔精确对位，提高拼装工效并降低拼装成本。

3、型钢支座低主梁标高5cm、支座下预留千斤顶位置方便了主梁螺栓孔的对位及线形的微调，保证主梁拼装后整体线形的同时节约了型钢用量。

参考文献
1中华人民共和国行业推荐性标准《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T F50-2011）.北京：人民交通出版社，2011年
2周水兴何兆益邹毅松等《路桥施工计算手册》北京：人民交通出版社.2004年罗浩，男，1986年2月，本科，助理工程师。