非制梁位空中拼装法拼装移动模架的应用探析.pdf

交通世界TRANSPOWORLD收稿日期：2023-02-07作者简介：孟志琴（1976），女，山西太原人，工程师，研究方向为公路与桥梁。非制梁位空中拼装法拼装移动模架的应用探析孟志琴（山西路桥第二工程有限公司，山西 临汾 041000）摘要：为探究跨河桥梁移动模架拼装改进工艺及实施效果，以某主桥为钢筋混凝土斜拉桥、副孔桥为等截面预应力混凝土连续箱梁的跨河大桥为例，从施工工期、成本等方面综合考虑，提出了非制梁位空中拼装移动模架的施工方案，并按照模架主梁实际拼装位置，提前在墩身间使用50 t吊车和振动锤打设2排钢管桩，搭设空中拼装平台；为克服吊车作业范围受限问题，进行了墩旁托架专用吊具设计，在拼装平台拼装右幅模架、拼接主梁节段及其余梁段后，将移动模架退回至首跨制梁位，再进行左幅移动模架、主梁及其余梁段安装；最后退回至首跨制梁位进行剩余部件拼装。结果表明，非制梁位空中拼装法拼装移动模架的施工方案可有效解决工程施工难点，在工期、成本、施工方便程度等方面均具有其他技术无可比拟的优势，可在类似桥梁工程中推广应用。关键词：非制梁位；空中拼装法；移动模架；现浇箱梁中图分类号：U445.4文献标识码：B0 引言对于地质条件差的跨河大桥而言，如果采用传统工艺展开箱梁施工，安全性、经济性均无法达到最优状态。移动模架是一种自带模板，以墩柱或承台为支承而展开桥梁现浇的施工机械，其自带模板刚度高，能形成流水作业，便于整体控制，施工简便。在国外，移动模架在公路、铁路桥连续梁施工中已经得到广泛应用，而国内仅在高速公路、铁路客运专线等工程中有所应用。结合国外应用实践来看，跨河高墩多跨现浇箱梁采用移动模架施工技术，能有效克服满堂支架法和钢管桩支架法的不足，大幅提升施工过程的安全性和经济性。基于此，本文依托某跨河桥梁实际，提出在非制梁位空中拼装移动模架，并倒行至制梁位，以有效应对副孔桥等截面预应力混凝土连续箱梁起始跨全部位于水面，桥面下场地不具备模架拼装施工条件；施工平台与水中墩距离远，墩旁移动模架安装难度大等问题，可为类似工程提供借鉴参考。1 工程概况某跨河公路大桥按全封闭双向6车道高速公路设计，主桥为钢筋混凝土斜拉桥，宽38.9 m，引桥宽33.5 m，桥梁全长 5.54 km。副孔桥上部为 2（750）m+2（650）m等截面预应力混凝土连续箱梁；副孔桥连续箱梁左幅和右幅均为 26 跨，墩号依次为 2450 号，其中，2434号墩箱梁设置在河道浅滩中，水位为1.03.0 m；3548号墩箱梁位于陆地；4950号墩箱梁则位于河道支流，平均水深2.0 m。2 施工方案2.1 现浇箱梁施工方案通常采用钢管支架法、满堂脚手架法、移动模架法展开现浇箱梁施工。其中，钢管支架法、满堂脚手架法便于多跨支架同时搭设，工期短，但设备及材料一次性投入大，施工成本高；钢管桩打设和拔除均受水位影响，起重船及方驳投入量大，施工周期长；存在较大的高空作业风险。移动模架法施工时落架、立模、过跨等均为流水作业、工序分明，易控制；大块钢模刚度高，尺寸精准，施工质量有保证；材料及设备均可重复使用，投入小；但施工设备一次性购入成本高。为此，该跨河桥梁副孔桥等截面预应力混凝土连续箱梁采用移动模架法现浇施工，模架在工厂预制，将散件运抵施工现场后拼装。按照工程规模，计划投入2套移动模架，左幅和右幅各配备1套。2.2 移动模架拼装方案结合设备配备及施工环境，提出2种移动模架拼装方案。方案1：于制梁位桥下场地整体拼装移动模架，177总653期2023年第23期（8月 中）再借助大型起吊设备整体吊装至墩旁托架处拼装；方案2：将钢管桩平台搭设于制梁位桥下相应位置，并与墩旁托架组成空中拼装平台，借助起重机械吊起模架散件后在平台拼装。移动模架结构见图1。后辅助支腿外模、底模及端模系统中辅助支腿前辅助支腿导梁施工方向主支腿移动台车主框架32 70032 700（a）移动模架立面1/2模架开启过孔状态1/2模架浇筑混凝土状态f32精轧螺纹钢筋（c）主支腿和中辅助支腿断面（b）主支腿和后辅助支腿断面图1 移动模架结构单位：mm通过比较两套方案看出，方案1借助大型起吊机械使移动模架1次吊装就位，高空作业风险小，拼装工期短；但起重机械使用费用高。方案2不使用大型起吊机械，而是充分利用施工现场已有起重设备，设备费用低；但拼装施工周期长。综合考虑两种方案的优缺点，为保证移动模架能提前进场，选用方案 2 进行模架拼装。3 施工难点就所选用的移动模架拼装方案而言，现场施工存在以下难点：副孔桥等截面预应力混凝土连续箱梁起始跨全部位于水面，桥面下场地不具备模架拼装施工条件，对于非制梁位拼装，移动模架必须倒行，但常规模架不具备倒行功能1；按照方案2拼装移动模架时，必须先拼装右幅首套移动模架，再退回至49号和50号墩并向24号墩方向制梁；此后拼装左幅第二套模架，完成后退回至49号和50号墩并向24号墩方向制梁。按照以上操作，左幅模架前进过程中必将与右幅模架后退过程相遇，左幅箱梁和右幅箱梁间存在1.0 m净距，左右幅模架过跨时必然存在2.1 m重叠，无法顺利错位通过；48号墩和49号墩均为水中墩，墩旁托架重量为25 t/个，施工平台与水中墩距离远，施工现场的50 t履带吊无法顺利吊装，作业平台也难以承受大吨位吊车，故水中墩旁移动模架存在较大安装难度。4 移动模架拼装施工4.1 移动模架设计该跨河桥梁副孔桥等截面预应力混凝土连续箱梁下承式移动模架包括支承台车、墩旁托架、横梁、模板、主梁、配重块等组成部分，各部位均配备液压系统、电气系统或机械系统。按照施工方案设计，在非制梁位置展开移动模架拼装，且拼装完成的模架必须倒行至制梁位，故所使用的模架必须具备倒行功能2。4.2 构建空中拼装平台移动模架拼装前应在拼装区相应桥墩墩身之间打设2排钢管桩，1排4根，共8根，并使用相同型号钢管接高后作为立柱，立柱间通过型材连接固定，组成排架结构。在两侧墩身安装墩旁托架，并确保托架高程与排架顶部对齐，托架和排架共同构成空中模架拼装平台。将拼装区场地平整处理后，还应将区域内淤泥等软弱土体清理干净并回填混合料，通过推土机整平及重型机械压实，保证地基承载力能满足50 t履带吊车吊装施工要求。移动模架主梁由 6个节段构成，结合实际拼装位178交通世界TRANSPOWORLD置，应在第2节段和第4节段主梁与末端相距150 cm处架设钢管桩排架。立柱和钢管桩全部使用f1200 mm钢管。借助50 t履带吊与振动锤的配合，顺桥向打设2排钢管桩，每排4根。打设完成后使用钢管接高为立柱；立柱间再通过f630 mm钢管连接排架。待立柱顶面高程达到要求后，将 1根双拼 H588型钢设置于立柱顶部，用于主梁拼装承力件。对于陆地拼装场地，通过2台吊车直接吊装墩旁托架。具体而言，将墩身预留孔清理后在地面拼装墩旁托架并吊装，穿精轧螺纹钢并施加250 kN的预紧力后张拉，并调平托架。待完成钢管桩支架及托架施工后，移动模架空中拼装平台便架设完成。4.3 拼装右幅首套移动模架按照设计要求，在地面使用节点板及高强螺栓将2节段主梁拼装成1个段落，并预留一定预拱度。通过2台50 t履带吊将组拼好的主梁段落起吊，放置在钢管桩支架平台及墩旁托架上，调整好后按照次序吊装剩余节段。借助吊车起吊横梁后和主梁连接，并安装螺纹千斤顶，根据箱梁底标高调整千斤顶伸出量3。4.4 拼装左幅第2套模架待完成右幅首套移动模架拼装后应将移动模架整体退回至首跨制梁位，继续拼装左幅模架。此时先不安装左幅模架内侧部分杆件，待右幅模架第2跨箱梁施工结束后，将左幅模架推行至首跨制梁位，借助右幅箱梁施工桥面的50 t汽车吊安装剩余杆件。第2套模架不对称安装思路与首套模架拼装不同，内侧使用钢管支架而非墩旁托架，这便使首套模架受墩旁托架干扰而无法过跨的问题得以解决；待将主梁和导梁安装就位后，仅安装配重、模板及外侧横联，暂不安装内侧配重、横联及模板，等首套模架错位过跨且纵向移动至左幅箱梁首跨制梁位后，再安装其余部件，彻底免除首套模架过跨所面临的空间干扰。4.4.1 搭设墩旁托架外侧墩旁托架因不受任何影响，可直接使用模架自带墩旁托架。内侧托架与首套移动模架存在空间上的冲突而无法使用，故用支撑于临时钢管支架的自制托架代替。在加工场将自制托架加工为整体，通过吊车吊装，并使用水准仪测量并调整顶面标高，保证托架顶面高程满足设计要求，并为顺利安装精轧螺纹钢提供条件。4.4.2 不对称拼装移动模架先拼装移动模架内侧主梁和前后导梁，再按先后顺序拼装外侧主梁、前后导梁、横梁及模板。待完成第2套移动模架不对称拼装任务并将2跨箱梁纵向移动至第3跨后，应使移动模架退行至制梁位。按照要求继续安装内侧横梁、模板及配重，完成第2套移动模架拼装。4.5 安装水中墩墩旁托架墩旁托架专用吊具包括吊架、小车、反压梁及起重系统等部分。安装墩旁托架时，先通过50 t履带吊将专用吊具吊放至墩顶，并借助墩顶预埋钢筋和反压梁使其与墩身固定；将墩顶吊具钩头和吊车挂置于待起吊托架上，吊钩缓缓升起后起吊托架，墩顶吊具卷扬机同时启动，并回收钢丝绳。待将托架起吊至设计高度后停吊，并调整钢丝绳长度，使钢丝绳进入临界受力状态；吊钩缓慢下落，使钢丝绳完全受力，墩旁托架也同时向墩身侧移动。待吊钩完全松开后，托架便垂落，托架全部重量主要由卷扬机承受4。此后，将吊钩彻底解除，同时启动卷扬机，将墩旁托架缓慢托起至安装高度。采用相同操作将另一侧墩旁托架安装到位后，使吊具小车向内侧移动，同时借助卷扬机调整托架高程，最终完成托架安装。4.6 混凝土浇筑混凝土由2台HZS90B2-X型自动计量拌和楼生产，混凝土强度等级为C50，此外还选用42.5R普通硅酸盐水泥、粉煤灰、瑞邦NF-2型减水剂等材料。将按照设计配比制备好的混凝土通过8 m罐车运输，运抵施工现场后泵送入模。按照左右并进、水平和斜向结合的次序展开混凝土分层灌注，分层厚度为30 cm。从一端腹板侧与梁端头相距3.0 m的位置开始灌注，向前灌注3.0 m长度后再灌注另一端6.0 m的长度，顺次推进并循环。底板混凝土浇筑时，腹板上导入振动棒振捣密实；待底板浇筑完成90 min且腹板浇筑高度达到50 cm后，底板混凝土因初凝而丧失流动性，此时应对底板实施首次找平，通过人工方式铲除超高部分混凝土。此后，由人工压光抹平，以两侧下角模底为基准确定底板厚度，避免底板厚度过大或过小。完成底板灌注后，及时浇筑腹板混凝土，两者之间的时间间隔不得超出初凝时间。浇筑腹板混凝土时必须严格分层，并加强振捣，有效改善施工缝。最后，从一端全断面浇筑桥面混凝土，振捣密实后通过高频振动整平机打造流水坡，并初步抹平；待混凝土达到初凝状态后二次压光抹平。高频振动整平机布置情况见图2。（下转第182页）高频整平机电动机高频整平机图2 整平机布置情况179总653期2023年第23期（8月 中）用相应软件制定桥梁进度计划，实现自动化生成，并直观展示桥梁施工的全过程。从而更好地协助编制施工进度计划，最大程度地提高施工效率。通过数字化桥梁模型，可以实现对桥梁施工进度的跟踪。因此利用BIM技术，可以直观地展示现场施工情况，通过与设定的进度计划进行比对，及时发现偏差，并对后续的进度计划进行相应的调整。同时，还能够实现现场数据的采集和处理，为最终的成本计算提供数据支持。4.3 成本控制方面成本管理是工程管理中不可或缺的一部分，成本管理需要结合相关行业的特定条件，在保证完成工程任务目标的前提下，采取最恰当的措施，将成本控制在合理的范围内，达到最大限度节约成本目的。将信息集成在BIM模型中，可以对项目施工过程中的成本和支出进行预测。在实际施工前，施工管理人员通过系统化的预测报告，实现精细化管理，同时能及时有效地指导现场施工，提高现场各方沟通和协调的效率，减少项目管理过程中的成本浪费。4.4 安全管理方面安全管理是工程项目管理的重中之重，施工过程中对于安全隐患的忽视会造成不可挽回的严重后果。借助于BIM技术，可以对桥梁模型进行三维可视化，从而更加全面地评估建筑物结构的强度、稳定性等。同时，还可以利用BIM技术进行危险源识别，在模型中标记出来，为后续的安全评估提供数据支持。这些数据能够帮助施工人员更全面地了解桥梁的安全风险，采取相应的措施进行处理。此外，在BIM技术的辅助下，施工管理人员能够更便捷合理地安排施工工序，制定相应的安全工作策略和安全施工细则，降低安全风险，排除安全隐患，将安全控制工作落到实处，为后续施工的安全管理工作打下坚实的基础。5 结束语本文结合实际工程案例分析BIM技术的优势以及在桥梁工程中的应用要点。经过研究发现，BIM技术有利于提高桥梁工程的管理水平、优化施工过程、降低风险和成本，具有广泛的应用前景。然而，随着项目规模和复杂度的不断提高，BIM技术在实际应用中也遇到了一些挑战，例如数据质量和完整性、技术标准的统一等问题。因此，在BIM技术应用中还需要进一步探讨相关的技术标准、规范和管理措施，确保其在实际应用中可以最大程度地发挥的作用。参考文献：1 王武勤.桥梁工程领域的技术发展状况及焦点问题J.施工技术，2021，50（13）：20-26.2 樊长刚，宋俊江.BIM技术在桥梁工程中的运用J.建筑科学，2021，37（1）：1.3 赵占军.BIM技术在施工阶段的成本控制管理J.建筑技术，2016（6）：567-570.4 王婷，池文婷.BIM技术在4D施工进度模拟的应用探讨J.图学学报，2015，36（2）：306-311.5 吴巨峰，祁江波，方黎君，等.基于BIM的桥梁全生命期管理技术及应用研究J.世界桥梁，2020（4）：75-80.6 唐封凯.道路桥梁施工管理中的问题控制及解决方法探析J.科技创新与应用，2017（3）：223.（上接第179页）5 结束语工程应用结果表明，该跨河公路大桥副孔桥移动模架施工采用墩旁托架和钢管支架共同搭建起空中拼装平台，使吊装设备起重能力大大减轻；左幅和右幅箱梁现浇施工使用2套模架展开，待右幅首套模架拼装完成，通过不对称拼装技术拼装左幅第2套模架。这种施工方案的优化使第2套模架拼装时间整整提前了1个月，现浇箱梁施工工期得到节省；安装水中墩旁托架的过程中，通过专用吊具的使用，有效解决了墩旁托架受水位影响使吊车无法达到安装要求的问题，施工成本得到控制，施工质量也得以保证。参考文献：1 刘奖.超跨径小曲线富水区段移动模架行走过跨施工技术研究J.工程建设与设计，2022（17）：217-219.2 曹峰，邓洁，伏修.桥梁工程中移动模架现浇梁施工技术的应用分析J.工程技术研究，2022，7（13）：112-114.3 尹振君，肖劼.赤壁长江公路大桥南岸滩桥移动模架双幅交汇过孔施工技术J.桥梁建设，2022，52（3）：140-145.4 赵志江，陈超.移动模架单节吊装顶推拼装技术研究J.建筑机械，2019（5）：92-95.182