海上高墩變梁高曲線(xiàn)現(xiàn)澆箱梁移動(dòng)模架施工技術(shù)

華勇，向梨梨，胡偉邦，陳誠(chéng)

（中交第二航務(wù)工程局有限公司，湖北 武漢 430040）

0 引言

隨著現(xiàn)澆連續(xù)梁橋應(yīng)用的不斷深入，特別是在跨越大江、大河、甚至跨海大橋建設(shè)中，移動(dòng)模架施工正是能適應(yīng)現(xiàn)澆連續(xù)梁橋的各種環(huán)境，得以推廣、應(yīng)用。但在曲線(xiàn)形、變梁高等多種復(fù)雜條件下，移動(dòng)模架施工仍存在著一些技術(shù)難題制約著橋梁建設(shè)的工期和安全。

1 工程概況

海南鋪前大橋文昌側(cè)引橋全長(zhǎng)1 110 m，橋跨布置為 3伊（4伊30）m+3伊（5伊30）m+（6伊50）m，共 7聯(lián)左右兩幅預(yù)應(yīng)力現(xiàn)澆混凝土箱梁。起止墩（臺(tái)）號(hào)為0號(hào)橋臺(tái)~33號(hào)墩（33號(hào)墩為過(guò)渡墩），其中：0號(hào)橋臺(tái)~27號(hào)墩位于陸上，均為30 m跨1.8 m梁高。27號(hào)~33號(hào)墩位于海上，為50 m跨2.8 m梁高。墩身高度為14.1~37.5 m。

項(xiàng)目位于海南省北部，4月到10月均可出現(xiàn)10級(jí)以上大風(fēng)。設(shè)計(jì)基本風(fēng)速49.5 m/s，為國(guó)內(nèi)最大。

現(xiàn)澆箱梁采用2套移動(dòng)模架施工，單次最大澆筑節(jié)段為（30+30+6）m。左幅完成2跨現(xiàn)澆箱梁施工后右幅移動(dòng)模架開(kāi)始拼裝并同步作業(yè)。50 m跨現(xiàn)澆箱梁結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

圖1 現(xiàn)澆箱梁結(jié)構(gòu)示意圖（cm）Fig.1 Schematic diagram of the cast-in-place box girder(cm)

2 施工重難點(diǎn)

1）項(xiàng)目位于臺(tái)風(fēng)多發(fā)區(qū)，突發(fā)強(qiáng)對(duì)流天氣對(duì)施工安全威脅大，移動(dòng)模架海上高空施工時(shí)結(jié)構(gòu)抗風(fēng)要求高。

2）施工工期緊，組織難度大。根據(jù)施工組織安排，平均施工工效需滿(mǎn)足18 d/節(jié)段的要求。常規(guī)的現(xiàn)場(chǎng)流水作業(yè)由于現(xiàn)澆箱梁養(yǎng)護(hù)及預(yù)應(yīng)力張拉壓漿周期較長(zhǎng)，施工不連續(xù)易產(chǎn)生窩工現(xiàn)象。

3）針對(duì)高墩身，采用落地支撐顯然不經(jīng)濟(jì)，本項(xiàng)目采用三角托架將上部荷載傳遞至墩身，單側(cè)托架重量達(dá)23 t，常規(guī)起重設(shè)備無(wú)法滿(mǎn)足吊裝要求，而大噸位吊裝設(shè)備也增加了平臺(tái)荷載，施工安全風(fēng)險(xiǎn)大。

4）箱梁最小平曲線(xiàn)半徑為1 200 m，移動(dòng)模架曲線(xiàn)過(guò)跨施工難度大。

5）施工至27號(hào)墩時(shí)箱梁高度變化，底板高差為1 m，移動(dòng)模架需整體下降一定高度方可繼續(xù)施工。

6）海上移動(dòng)模架施工完成后，移動(dòng)模架拆除因吊裝作業(yè)面限制，常規(guī)分節(jié)下放拆除需要施工人員在高空拆除連接螺栓，施工安全風(fēng)險(xiǎn)極大。

3 關(guān)鍵技術(shù)

3.1 移動(dòng)模架抗風(fēng)

本項(xiàng)目移動(dòng)模架采用原九江二橋移動(dòng)模架改造而成，原移動(dòng)模架為橫梁整體開(kāi)合式[1]，如圖2所示，縱移時(shí)兩側(cè)主梁和橫梁均同步打開(kāi)，由于橫梁及模板的偏載，通過(guò)主梁外側(cè)增加配重保證主梁的平衡，這種結(jié)構(gòu)僅能夠滿(mǎn)足6級(jí)風(fēng)速下的縱移過(guò)跨施工。經(jīng)改造后采用橫梁分組開(kāi)合的結(jié)構(gòu)形式，增加了結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，使移動(dòng)模架滿(mǎn)足8級(jí)風(fēng)速條件下縱移施工，保證了施工的安全性。

圖2 橫梁整體開(kāi)合式Fig.2 The overall opening and closing of the beam

如圖3所示，分組開(kāi)合式移動(dòng)模架橫梁位于主梁上部，可相對(duì)主梁橫向移動(dòng)?？v移時(shí)將所有橫梁分為4組，首先打開(kāi)第一、三組橫梁以避開(kāi)墩身，保持其它兩組為連接狀態(tài)。待縱移1/2跨后，合攏第一、三組再打開(kāi)第二、四組橫梁之后繼續(xù)縱移。

3.2 移動(dòng)模架小半徑曲線(xiàn)段過(guò)跨

由于結(jié)構(gòu)抗風(fēng)需要，橫梁分組開(kāi)合結(jié)構(gòu)移動(dòng)模架在小半徑曲線(xiàn)段縱移過(guò)跨施工也存在著異于常規(guī)之處[2-3]。其主要不同在于：

1）過(guò)跨過(guò)程中，至少有兩組橫梁為連接狀態(tài)，兩側(cè)主梁縱移時(shí)必須同步防止橫梁與主梁連接處受扭失效。

2）在小半徑曲線(xiàn)段過(guò)跨時(shí)，每縱移1/2跨（15 m）后對(duì)移動(dòng)模架軸線(xiàn)進(jìn)行調(diào)整，使移動(dòng)模架近似沿著曲線(xiàn)線(xiàn)路的切線(xiàn)方向行進(jìn)，避免前導(dǎo)梁偏離前墩的托架。軸線(xiàn)調(diào)整通過(guò)臺(tái)車(chē)帶動(dòng)主梁橫移，使主梁繞中間墩旋轉(zhuǎn)一定角度實(shí)現(xiàn)。如圖3所示，保持中間墩兩側(cè)支承臺(tái)車(chē)位置固定，前墩兩側(cè)支承臺(tái)車(chē)向線(xiàn)路曲線(xiàn)內(nèi)側(cè)移動(dòng)，同時(shí)后墩兩側(cè)支承臺(tái)車(chē)向相反方向橫移，改變移動(dòng)模架縱移方向。

施工工藝流程為：主千斤頂回縮，移動(dòng)模架落模寅兩側(cè)主梁橫移寅打開(kāi)第一、三組橫梁寅頂推縱移15 m寅合攏第一、三組橫梁寅調(diào)整移動(dòng)模架軸線(xiàn)寅打開(kāi)第二、四組橫梁寅頂推縱移15 m寅調(diào)整移動(dòng)模架軸線(xiàn)，完成30 m過(guò)跨。

3.3 底腹板鋼筋分節(jié)段預(yù)制安裝

常規(guī)現(xiàn)澆箱梁施工工序?yàn)椋耗０逭{(diào)整寅底腹板鋼筋綁扎寅內(nèi)模安裝寅頂板鋼筋綁扎寅混凝土澆筑寅混凝土養(yǎng)護(hù)寅張拉壓漿。由于混凝土養(yǎng)護(hù)及張拉壓漿占用時(shí)間較長(zhǎng)，每一施工節(jié)段混凝土澆筑完成后空閑期較長(zhǎng)，相反鋼筋綁扎施工任務(wù)重，導(dǎo)致施工不連續(xù)容易產(chǎn)生窩工現(xiàn)象。

為加快施工進(jìn)度，使施工組織更加合理化，鋼筋在鋼筋加工場(chǎng)加工，運(yùn)輸至已澆筑的梁面上，利用胎架將底腹板鋼筋及預(yù)應(yīng)力管道分節(jié)段預(yù)制成型，再通過(guò)龍門(mén)吊分節(jié)段安裝。

經(jīng)過(guò)技術(shù)攻關(guān)，在每套移動(dòng)模架上設(shè)置2臺(tái)專(zhuān)用雙軌龍門(mén)吊，移動(dòng)模架翼緣板邊緣和已澆筑梁段護(hù)欄內(nèi)側(cè)各設(shè)置1套行走軌道，方便底腹板鋼筋和內(nèi)模安裝。

3.4 海上高墩托架安拆

因結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)單側(cè)托架重23 t，受吊高及空間限制，經(jīng)計(jì)算需要120 t履帶吊方能滿(mǎn)足吊裝要求。海上施工鋼棧橋常年受環(huán)境腐蝕影響，承載能力也逐漸衰退，采用大噸位履帶吊施工存在安全風(fēng)險(xiǎn)。

為解決上述問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種托架安裝吊架[4]，吊架自重約10 t，由起重系統(tǒng)、主梁及錨固系統(tǒng)組成。托架安裝通過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn)：

1）墩頂節(jié)段施工時(shí)提前預(yù)埋4根精軋螺紋鋼，用于錨固吊架。

2）采用80 t履帶吊，將吊架吊裝至墩頂并錨固。

3）將托架運(yùn)輸至墩身兩側(cè)，采用吊架的起重系統(tǒng)將托架同步起升至預(yù)定標(biāo)高位置。

4）吊架主梁上設(shè)有滑道，采用千斤頂頂推調(diào)整卷?yè)P(yáng)機(jī)橫移，使托架進(jìn)入墩身預(yù)留孔。

5）安裝托架對(duì)拉精軋螺紋鋼并進(jìn)行預(yù)緊。

6）托架拆除時(shí)，在梁面翼緣板上預(yù)留孔洞，采用卷?yè)P(yáng)機(jī)下放。

3.5 梁高變化條件下移動(dòng)模架過(guò)跨

移動(dòng)模架在25號(hào)~27號(hào)墩施工完成最后一節(jié)段1.8 m梁高現(xiàn)澆箱梁施工后，需要將移動(dòng)模架調(diào)整為50 m跨箱梁施工狀態(tài)?，F(xiàn)澆箱梁梁底高差1 m（見(jiàn)圖4），同時(shí)考慮移動(dòng)模架主梁避讓33號(hào)墩系梁，還需下降0.9 m，故移動(dòng)模架需要整體下降1.9 m，然后在橫梁與模板之間增加0.9 m墊高座，使底板標(biāo)高達(dá)到設(shè)計(jì)要求。移動(dòng)模架標(biāo)高調(diào)整如圖5所示。

圖4 變梁高現(xiàn)澆箱梁結(jié)構(gòu)示意圖Fig.4 Schematic diagram of the structure of the cast-inplace box girder with variable beam height

圖5 移動(dòng)模架過(guò)跨轉(zhuǎn)換示意圖Fig.5 Schematic diagram of the moving frame over-transition

主要施工步驟如下：

1）現(xiàn)澆30 m跨最后一個(gè)節(jié)段（24 m）完成后，拆除外模板。

2）27號(hào)、28號(hào)墩均按照50 m跨制梁工況安裝托架。27號(hào)墩臺(tái)車(chē)設(shè)置1.9 m墊高座滿(mǎn)足30 m跨箱梁施工，30 m跨箱梁施工完成后分2次拆除墊高座。

3）移動(dòng)模架過(guò)跨前第1次拆除27號(hào)墩部分臺(tái)車(chē)墊高座并同步墊高25號(hào)墩，使25號(hào)~28號(hào)墩臺(tái)車(chē)滑道標(biāo)高處于一條線(xiàn)上，然后移動(dòng)模架縱移過(guò)跨至27號(hào)~28號(hào)墩，過(guò)跨至27號(hào)~28號(hào)墩后第2次拆除27號(hào)墩處剩余的臺(tái)車(chē)墊高座，降低27號(hào)墩處主梁標(biāo)高，調(diào)整為設(shè)計(jì)縱坡。

4）安裝模板墊高座，重新安裝50 m跨箱梁模板，實(shí)現(xiàn)50 m制梁狀態(tài)。

3.6 海上移動(dòng)模架拆除

海上50 m跨箱梁施工完成后進(jìn)行移動(dòng)模架拆除施工，海上施工一般采用浮吊整體吊裝拆除，如甌江南口大橋[5]、平潭海峽大橋[6]，或回退到陸地上進(jìn)行拆除[7]。

本項(xiàng)目充分利用前期32號(hào)~33號(hào)墩規(guī)劃的材料堆場(chǎng)平臺(tái)作為海上拆除施工場(chǎng)地。但是移動(dòng)模架長(zhǎng)119 m，分為7個(gè)節(jié)段，而鋼平臺(tái)僅40 m長(zhǎng)，受平臺(tái)施工范圍限制，履帶吊作業(yè)面有限，常規(guī)的整體下放拆除方法并不適用。

為解決吊裝設(shè)備作業(yè)面限制的問(wèn)題，本項(xiàng)目改變思路，創(chuàng)新性的將托架及臺(tái)車(chē)固定在墩旁和鋼平臺(tái)上，使移動(dòng)模架整體下放到鋼平臺(tái)上之后具備縱向移動(dòng)的功能，通過(guò)移動(dòng)模架的前后縱移使待拆除的主梁節(jié)段進(jìn)入吊車(chē)調(diào)裝范圍后進(jìn)行拆除。關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)如下：

1）采用整體下放系統(tǒng)將移動(dòng)模架整體提升10 cm后拆除32號(hào)、33號(hào)墩墩旁托架及臺(tái)車(chē)。

2）將拆除的墩旁托架安裝到承臺(tái)和鋼平臺(tái)上，并保持31號(hào)~33號(hào)墩的臺(tái)車(chē)頂面標(biāo)高一致。

3）移動(dòng)模架整體下放至鋼平臺(tái)。

4）頂推臺(tái)車(chē)上的縱移油缸，移動(dòng)模架退回到31號(hào)墩，如圖6所示。履帶吊站位于靠近33號(hào)墩鋼平臺(tái)位置拆除第一節(jié)前導(dǎo)梁。

5）頂推移動(dòng)模架前移，逐節(jié)段拆除。

圖6 移動(dòng)模架拆除平面布置圖Fig.6 Plane layout of moving formwork removal

4 結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)復(fù)雜環(huán)境下現(xiàn)澆箱梁移動(dòng)模架施工關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究，針對(duì)常規(guī)工藝進(jìn)行了改進(jìn)及創(chuàng)新，主要結(jié)論如下：

1）強(qiáng)臺(tái)風(fēng)區(qū)施工應(yīng)考慮施工裝備的抗風(fēng)要求，減小環(huán)境對(duì)施工安全的影響，為施工安全和工期提供有力保障。

2）曲線(xiàn)段施工時(shí)，采用類(lèi)似于微分的方法，在移動(dòng)模架過(guò)程中不斷調(diào)整其軸線(xiàn)，使移動(dòng)模架前移方向始終與曲線(xiàn)切線(xiàn)方向一致，很好地解決了移動(dòng)模架曲線(xiàn)過(guò)跨的難題。

3）采用多個(gè)墊高塊將移動(dòng)模架進(jìn)行墊高再分階段拆除，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)模架主梁在30 m跨制梁、縱移過(guò)跨、50 m跨制梁3種姿態(tài)的轉(zhuǎn)換，確保了變梁高現(xiàn)澆箱梁連續(xù)施工，避免了支架法施工。

4）充分利用項(xiàng)目施工條件，吸收傳統(tǒng)陸上移動(dòng)模架拆除工藝優(yōu)點(diǎn)，將移動(dòng)模架整體下放至鋼平臺(tái)，通過(guò)技術(shù)改進(jìn)實(shí)現(xiàn)移動(dòng)模架下放后縱移功能，解決海上移動(dòng)模架拆除吊裝場(chǎng)地限制的難題。

以上技術(shù)的應(yīng)用，降低了施工風(fēng)險(xiǎn)，確保了施工精度，達(dá)到了“安全、優(yōu)質(zhì)、高效、創(chuàng)新”的工程目標(biāo)，未來(lái)橋梁結(jié)構(gòu)的多樣性也將對(duì)橋梁施工的特種裝備提出更高的要求，也必然會(huì)朝著安全性更高、專(zhuān)業(yè)性更強(qiáng)、施工效率更高、適用性更強(qiáng)的方向發(fā)展，推動(dòng)和促進(jìn)橋梁施工技術(shù)的發(fā)展。