車站樞紐區(qū)高架橋縱橫向行走式模架施工方法

盧勝坤

摘要：廣州南站樞紐區(qū)高架橋多線橋梁密集并列布置，采用傳統(tǒng)施工方法，難以達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，根據(jù)移動模架施工技術(shù)的理念，將普通梁柱式支架改進(jìn)為行走式，形成一套縱橫向行走式模架施工方法。由于此模架系統(tǒng)除一側(cè)側(cè)?？芍苻D(zhuǎn)使用，用于20跨簡支梁橋施工共縮短施工周期100天，節(jié)省施工材料用量、人工工及機(jī)械臺班費用7-8萬元每跨橋，具有很高經(jīng)濟(jì)效益，值得在同類型或具有相似條件下工程中推廣使用。

關(guān)鍵詞：樞紐區(qū)：高架橋：縱橫向行走式；梁柱式支架

1引言

考慮到城市占地和城市空間布置美學(xué)問題，廣州南站樞紐區(qū)鐵路工程以高架橋形式通過，咽喉區(qū)由兩線群組成，分別為武廣線群和廣珠線群。武廣線群由咽喉區(qū)6座橋逐漸分為19線橋，廣珠線群由4座橋逐漸分為9線橋，共28線橋(見圖1)，設(shè)計分別采用現(xiàn)澆簡支箱梁和現(xiàn)澆連續(xù)箱梁，橋梁呈并列密集布置，為保質(zhì)保期，必須選取合適的施工方法。21世紀(jì)初我國高速鐵路建設(shè)蓬勃發(fā)展，現(xiàn)代鐵路車站邁向功能集中化、大型化發(fā)展。促使現(xiàn)代工程建設(shè)呈高效、節(jié)能的發(fā)展趨勢。采用一種高效節(jié)能的施工方法具有極重要的現(xiàn)實意義。

2鐵路高架橋施工方案研究

目前，我國高速鐵路簡支箱梁的施工以預(yù)制架設(shè)法為主，輔以移動模架法及支架原位現(xiàn)澆法，若采用預(yù)制架設(shè)施工，由于車站工程地處城市區(qū)域，考慮到減少拆遷及生態(tài)保護(hù)，制梁場地受限，無法發(fā)揮預(yù)制施工的優(yōu)勢：移動模架施工則存在只能縱向移動無法橫向移動的問題，且需要大型設(shè)備，投入成本較高，現(xiàn)代化施工要求能耗低而高效；傳統(tǒng)支架原位現(xiàn)澆法由于支架無法一次搭設(shè)循環(huán)使用時間成本較大，難以保證工期要求。為此，極有必要突破傳統(tǒng)來開發(fā)一種新型的施工方法，以適應(yīng)現(xiàn)代化施工的需要并達(dá)到預(yù)期施工目標(biāo)。本文所介紹的施工方法，將移動模架思想引入梁柱式支架中，是一種新穎的縱橫向行走式模架施工方法。

3縱橫向行走式模架設(shè)計

3.1支架及基礎(chǔ)設(shè)計

以跨度32.7m支架為例。

3.1.1梁部荷載

一跨簡支梁總重為：5.7055×2.6×32.7=485t，每工重為14.8t，模板總重：70t

由《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB 5000-2∞1知：永久荷載效應(yīng)組合系數(shù)取1.35，可變荷載效應(yīng)組合系數(shù)取1.4，本計算按1.4組合系數(shù)取用。

簡支梁自重均布荷載：14，8÷7.6×1.4=2.73t／m

簡支梁腹板下自重均布荷載：6.81×1.4=9.53t／m

簡支梁翼板下自重均布荷載：0.76×1.4=1.06t／m

簡支梁一般位置下自重均布荷載：2.28×1.4=3.19t／m

3.1.2附加荷載

模板荷載按：0.2t／m計

施工人員、機(jī)械、機(jī)具、振搗等施工荷載按0.2t／m計

貝雷梁支架荷載按：0.3t／m計。

3.1.3荷載組合

梁自重均布荷載：14.8×1.4+(0.2+0.2+003)×7.6×1.4=28.2t／m

腹板下均布荷載：9.53+(0.2+0.2+0.3)×1.4=10.5t／m

翼板下均布荷載：1.06+(0.2+0.2+0.3)×1.4=2.0t／m

一般位置均布荷載：3.19+(0.2+0.2+0.3)×1.4=4.2t／m

支架橫移時荷載組合為：60+70×0.6=102t

支架縱移時荷載組合為：60+70×0.3=81t

經(jīng)過設(shè)計計算，需貝雷梁支架10片組合為縱梁方滿足強(qiáng)度要求，每根立柱下4根直徑400mm鋼管樁滿足基礎(chǔ)沉降及強(qiáng)度要求。

3.2模架系統(tǒng)組成

支架系統(tǒng)由縱梁、立柱、橫梁、落架系統(tǒng)組成，縱橫向移動系統(tǒng)由基礎(chǔ)滑道、橫移平車、橫移動力系統(tǒng)、橫定位、縱移平車、縱移動力系統(tǒng)組成。支架布置見圖2、圖3，模架系統(tǒng)節(jié)點組成見圖4、圖5。

圖2～圖5中：1-立柱，2-立柱法蘭盤，3-支架基礎(chǔ)(滑道基礎(chǔ))，4-橫梁，5-縱梁，6-模板，7-橫移平車，8-滑道，21-砂桶，22-砂子，23-壓塊，24-凸緣，25-千斤頂，26-卸砂口。

3.2.1縱梁

采用貝雷片，橫向布置10片，縱向布置9片，每兩片一組，組間橫向聯(lián)接。

3，2 2立柱

采用φ426mm，壁厚8mm的螺線管，立柱上下口設(shè)置法蘭盤，法蘭盤采用20mm厚鋼板，加強(qiáng)肋采用20mm鋼板三角肋。上口法蘭盤與工字鋼橫梁焊接，同時鋼梁與立柱間設(shè)置鋼板角支撐。立柱底角位置利用7.5cm角鋼做橫向連接，每排支柱間利用壁厚4mm的φ219mm鋼管和壁厚3mmφ103mm鋼管在橫梁下方2m范圍內(nèi)做縱聯(lián)和水平聯(lián)，縱聯(lián)和水平聯(lián)與鋼管立柱采用抱箍連接。布置按縱橋向4排，橫橋向3排，橫向支柱間距為2，25m。

3.2.3橫梁

采用兩根45a工字鋼，工宇鋼長度8m，利用U型螺栓與貝雷片連接。

3.2.4落架裝置

采用半封閉活塞式砂箱。砂箱分為兩部分，上面為φ426mm鋼管混凝土活塞，下面為φ525mm的無縫鋼管砂桶，活塞直接坐落與砂桶中，根據(jù)需要高度，在砂箱里放置合適高度的中砂，落架時只需將砂桶中砂子從流沙口用風(fēng)槍吹出即可。

3.2.5支架基礎(chǔ)

采用PHC管樁基礎(chǔ)，每排立柱下設(shè)置4根φ400mm的PHC管樁，管樁上施工1.2m*0.6m*Xm(x根據(jù)每跨寬度設(shè)定)的鋼筋混凝土基礎(chǔ)。支架基礎(chǔ)兼作橫移滑道基礎(chǔ)。

3.2.6滑道

采用40b槽鋼，槽鋼內(nèi)側(cè)焊接20mm鋼板進(jìn)行加強(qiáng)。滑道直接鋪設(shè)于滑道基礎(chǔ)上，利用細(xì)砂找平。支架利用特制平車直接支撐于滑道和立柱之間?；拦苍O(shè)兩條，分別設(shè)置于中間兩排立柱下。

3.2.7橫移系統(tǒng)

橫移平車采用鋼制平車，整個平車為一個大型的滾軸軸承。橫移動力采用兩臺人工絞磨，絞磨利用地錨固定，絞磨于支架問設(shè)置一組滑輪組，以減少牽引力，同時消除施工人員的步調(diào)差異。橫定位采用鋼楔，放置于滑道上，防止橫移超過預(yù)定位置，同時準(zhǔn)確定出需要橫移的位置。

3.2.8縱移系統(tǒng)

縱移平車為輪胎式平車，共分6個，分別布置于中間兩排立柱位置，其中前進(jìn)方向三個平車設(shè)有轉(zhuǎn)向裝置，可以調(diào)整縱向移動方向?？v移動力可利用裝載機(jī)、推土機(jī)等。

4施工工藝

施工步驟：PHC管樁施工一鋼筋混凝土條基施工→支架施工(搭設(shè)、加固)→梁部施工→落架施工→橫移施工→縱移施工→移回施工。

梁柱式支架在某一橋位搭設(shè)并完成梁部施工后可通過落架裝置將支架整體與梁體分離，并拆除沿下一橋位方向一側(cè)側(cè)模，即可通過移動裝置將支架沿支架基礎(chǔ)橫向移動至下一橋位進(jìn)行施工，如此完成同一排橋梁施工后將支架橫移至橋梁相鄰一側(cè)施工便道再利用縱移裝置將支架移動至同列下一橋位，完成下一排橋梁施，如此通過支架縱橫向循環(huán)移動，完成所有橋梁施工。其具體施工工

藝流程見圖6。

5施工過程控制要點

5.1支架基礎(chǔ)施工控制

根據(jù)梁軸線及支架設(shè)計尺寸，準(zhǔn)確定位，保證管樁與支柱同心。管樁施工時控制最后一次振錘沉降量小于2cm。

支架基礎(chǔ)采用鋼筋混凝土基礎(chǔ)，施工必須保證管樁深入基礎(chǔ)深度不小于10cm，混凝土施工振搗必須密實，分層澆筑，頂面必須水平，平整度利用3m靠尺檢查，誤差小于3mm?；A(chǔ)混凝土初凝后，立即覆蓋養(yǎng)生，養(yǎng)生時間不小于7天。

5.2砂箱制作及安裝控制

砂箱采用活塞式砂箱，活塞采用鋼管混凝土，砂桶采用無縫鋼管。制作砂箱，主要控制砂箱活塞鋼管耀凝土澆筑質(zhì)量，上鋼板與鋼管焊接質(zhì)量，砂桶下鋼板與砂桶焊接質(zhì)量。

砂箱安裝時控制砂桶位置準(zhǔn)確，與支柱鋼管中心偏差小于5mm，砂桶標(biāo)高偏差小于1mm。

5.3支架加工及安裝控制

立柱長度誤差控制在2mm。上下法蘭盤與立柱焊接時，注意施工順序，必須先將法蘭盤鋼板先于立柱鋼管點焊連接，不能滿焊，然后對稱焊接三角肋，最后滿焊法蘭盤與立柱鋼管。

每排立柱在加工場地整體加工完成后運至橋位，整體吊裝。每排立柱加工時，立柱間距誤差要求為：5mm。支柱上法蘭盤與工字鋼橫梁滿焊連接，橫梁中心與立柱中心偏差小于2mm。兩排立柱間距偏差小于10mm，立柱中心與砂箱中心偏差小于2mm。

每立柱安裝完成后立即安裝縱聯(lián)和水平聯(lián)。安裝縱聯(lián)和水平聯(lián)，保證縱聯(lián)和水平聯(lián)與抱箍焊接位置牢固，抱箍與鋼管立柱密貼。

貝雷片縱梁在橋位按設(shè)計長度，每2片組成1組，整體安放與支架橫梁上，保證貝雷片大節(jié)點直接作用與橫梁中心，同時用U型螺栓與工字鋼橫梁連接，保證整個支架形成剛性整體。

5.4橫移準(zhǔn)備及橫移施工控制

橫移梁滑道安裝時必須保證滑道平行與移動方向，兩條滑道間相互平行，對角誤差小于10mm，滑道與基礎(chǔ)之間必須密貼，同時保證滑道中心與立柱中心偏差小于2mm。

平車安裝時，其受力中心必須與立柱中心重合，方向與滑道平行，兩條滑道間的平車相互平行，對角誤差小于5mm。

落架施工時，千斤頂頂點必須位于支柱法蘭盤加強(qiáng)肋位置，留夠安放滑道空間的前提下，盡量靠近立柱。落架施工每次落架高度小于2cm，并保證逐排順序下落。

橫移施工時，隨時觀測前進(jìn)方向是否偏離設(shè)計方向，并觀測支架立柱垂直度，防止支架傾斜。嚴(yán)格控制兩組絞磨的同步性。在接近設(shè)計位置時，應(yīng)控制移動速度，分次緩慢進(jìn)行，直至設(shè)計位置。

5.5縱移準(zhǔn)備及縱移施工控制

撤出移動平車和滑道施工前，先將最外兩排立柱利用枕木臨時支撐，然后逐條撤出平車和滑道，嚴(yán)格控制千斤頂頂點位置。

支架抬升施工順序與落架施工順序相同，均需逐排循環(huán)進(jìn)行，每次起升高度小于1cm。直至設(shè)計高度。

縱移施工時，放置平車施工要求與橫移時安放橫移平車要求相同。要求6臺縱移平車安放時，相互平行，對角誤差小于2mm。由于采用機(jī)械牽引，要求機(jī)械操作手熟悉機(jī)械性能，嚴(yán)格控制起步速度。起步后，緩慢、連續(xù)進(jìn)行，避免中間停頓，減少起步次數(shù)。

6縱橫向行走式模架施工方法施工效益分析

6.1工藝特性分析

由上表1可以看出：縱橫向行走式模架施工方法與普通原位支架現(xiàn)澆方法及移動模架施工方法相比較，結(jié)合了兩種方法的優(yōu)勢，避免了各自的不足。

6.2經(jīng)濟(jì)效益分析

由上圖7可見：應(yīng)用柱式支架縱橫移工法與普通支架施工相比，增加了耗時不多的橫移和縱移施工式作，但節(jié)省了較為耗時的支架搭設(shè)與拆除過程，平均每跨減少施工時間約5天，20跨橋梁施工共節(jié)約時間約100天，表明柱式支架總橫移施工工法可以大大減少施工時間，加快施工進(jìn)度。

由上圖8可見：側(cè)模、底模可周轉(zhuǎn)使用，并由于縮短了施工周期，減少了人工工日和機(jī)械臺班(表中其他費用中包括)；與普通支架相比，節(jié)省費用7～8萬元／跨，體現(xiàn)了柱式支架縱橫移施工藝法的高效性與經(jīng)濟(jì)性。

7結(jié)語

縱橫向行走式模架施工方法在廣州南站工程咽喉區(qū)橋梁工程中首次應(yīng)用。由于支架在一次支立、一次拆裝情況下多次周轉(zhuǎn)使用，節(jié)省了拆裝一側(cè)側(cè)模、底模及支架拆裝時間，節(jié)約了大量的機(jī)械臺班和人工工日，加快周轉(zhuǎn)料周轉(zhuǎn)速度，并且施工方便，大大的節(jié)省了施工成本，并縮短了施工工期，確保了廣州南站工程如期完工。實踐表明縱橫向行走式模架施工方法高效、可靠，值得在具有類似條件下的橋梁工程中推廣使用，同時此種施工方法還有待于進(jìn)一步規(guī)范化、精細(xì)化。