下行式移動模架在硯瓦河渡槽工程的應(yīng)用

張傳偉

(淮河水利水電開發(fā)有限公司，安徽 蚌埠 233001)

1 工程概況

硯瓦河渡槽工程是黃河小浪底北岸(濟源)灌區(qū)工程施工二標工程的構(gòu)成部分，小浪底北岸(濟源)灌區(qū)工程施工二標總干渠全長18.29km，一干渠總長8.91km。硯瓦河渡槽工程主要利用已經(jīng)建成的黃河小浪底樞紐進水塔由小浪底庫區(qū)取水，經(jīng)由總干渠由西向東沿黃河北岸實現(xiàn)向灌區(qū)的供水。濟源灌區(qū)工程段建成后能解決濟源市4.09萬畝灌區(qū)的農(nóng)業(yè)灌溉用水及生活、工業(yè)用水需求。硯瓦河渡槽和支渡槽全長190m，包括進口漸變段(5m)、槽身段(179m)和出口漸變段(6m)三個部分，屬于9×20m梁柱式渡槽結(jié)構(gòu)，下部采用薄壁墩擴大基礎(chǔ)，單排架類型，槽身跨徑20m，且采取預應(yīng)力混凝土矩形槽結(jié)構(gòu)型式，渡槽造橋機整體結(jié)構(gòu)詳見圖1。

圖1 小浪底北岸(濟源)灌區(qū)工程施工二標硯瓦河渡槽造橋機整體結(jié)構(gòu)

2 下行式移動模架應(yīng)用的技術(shù)要點

2.1 關(guān)鍵性技術(shù)參數(shù)的確定

小浪底北岸(濟源)灌區(qū)工程施工二標硯瓦河渡槽和支渡槽選用QJMXD300型下行式移動模架造橋機用于渡槽20m梁現(xiàn)澆施工的專用設(shè)備。根據(jù)渡槽結(jié)構(gòu)圖，標準橋墩為實心墩，其中實心墩頂設(shè)計有帽梁，帽梁寬5.1m。QJMXD300型下行式移動模架造橋機使用于渡槽20m梁設(shè)計以及后續(xù)施工實際情況。硯瓦河渡槽工程在施工過程中運用下行式移動模架造橋機完全可以獨立進行過孔移位，不用在地面配備輔助吊機、千斤頂?shù)戎涡栽O(shè)備，能提高渡槽工程施工的機械化操作水平，施工簡單，安全性有保障。在渡槽主梁側(cè)翼的頂部位置通過安裝頂棚起到防雨、防曬作用，便能確保移動模架造橋機24h施工的順利進行，施工功效大大提升；在借助連續(xù)梁或連續(xù)鋼構(gòu)等進行模架移動時，只需要將側(cè)模架和底模充分展開便可完成，免去了拆除整機的過程，模架移動施工效率顯著提升。QJMXD300型下行式移動模架造橋機分為承重梁及其導梁、支撐托架、橫梁、臺車系統(tǒng)、側(cè)翼模板、底模、底模架、側(cè)模架、可拆卸式內(nèi)膜、液壓、電氣系統(tǒng)等，主要技術(shù)參數(shù)必須控制在表1范圍[1]。

2.2 渡槽型式選擇

矩形渡槽斷面與底板夾角通常為直角，容易引起應(yīng)力集中，而U形渡槽截面輪廓圓滑，呈漸變過渡形體，不存在局部應(yīng)力集中問題，總體而言，矩形渡槽和U形渡槽均具有整體性良好，剛度較大，受力明確等特點，都能通過預應(yīng)力束的科學配置改善渡槽漕底受力結(jié)構(gòu)，確保渡槽漕底應(yīng)力達到控制標準。就預應(yīng)力束而言，U形渡槽一般為直線束，且只能通過增加環(huán)向預應(yīng)力束控制槽端剪力；而矩形渡槽則可以通過在側(cè)墻與底板分別布束、彎起主應(yīng)力跡線減少預應(yīng)力束，增強渡槽側(cè)墻預應(yīng)力效果，但底板預應(yīng)力束的張拉必須搭建專門的施工平臺。此外，U形渡槽重量通常為矩形渡槽的60%-80%，鋼筋、鋼絞線等用量更省，但施工操作難度較大，必須借助造槽機現(xiàn)澆、采用架槽機預制，現(xiàn)澆過程中槽體模板變形容易影響混凝土澆筑質(zhì)量[2]。矩形渡槽自重大，投資額也較大，本工程矩形渡槽投資額約128萬元，槽體模板變形直接與渡槽槽身混凝土澆筑質(zhì)量有關(guān)。U形渡槽投資額為102萬元，但由于工程區(qū)施工期間較為寒冷(1月最低氣溫-15℃)，U形渡槽槽壁較薄，最小槽壁厚度僅為35cm，在抗凍融等方面比矩形渡槽差，所以，矩形渡槽綜合投資更小。

綜合考慮渡槽特點后，小浪底北岸(濟源)灌區(qū)工程施工二標硯瓦河渡槽和支渡槽工程選擇矩形渡槽，施工立模支撐結(jié)構(gòu)較大，應(yīng)分別從橫向、縱向、豎向等方向進行槽身預應(yīng)力錨索張拉施工，考慮到河道行洪要求，矩形渡槽立模施工必須在一個枯水季全部完成。

表1 QJMXD300型下行式移動模架主要技術(shù)參數(shù)

2.3 移動模架造橋機失穩(wěn)的控制

1)主梁及導梁。主梁設(shè)計為承重鋼箱梁，共由兩層箱型結(jié)構(gòu)梁組成，主梁連接處均采用高強螺栓摩擦連接，主梁下方安裝有軌道，便于縱移。在主梁的前、后兩端連接有桁架導梁。主千斤頂支撐于主梁處的部位的腹板，必須通過斜支撐以加強其內(nèi)側(cè)結(jié)構(gòu)。主梁之間設(shè)有伸縮橫撐，過孔時依次開合，以確保過孔時主梁、模架能夠保持橫向的設(shè)計穩(wěn)定值。設(shè)置滑軌于導梁內(nèi)側(cè)下弦桿底部，便于模架縱移過孔。在導梁桁架內(nèi)側(cè)，沿通長方向安裝有走道平臺。

2)臺車輪箱。根據(jù)本渡槽工程實際，輪箱在橋墩側(cè)翼托架處安裝，輪箱的托輥輪踏面主要承擔對主梁軌道的拖承作用。渡槽工程中平均每組托輥論包括四只鋼制輪，每兩只鋼輪按一個單元組在小輪箱內(nèi)分組安裝，再將小輪箱置于大輪箱，固定在大輪箱支座位置，從而形成最終的橋式支承結(jié)構(gòu)，并確保各輪承受均等的承載力。

3)支撐托架。此托架內(nèi)含水平鋼梁1束和鋼斜撐2根，并構(gòu)成一個三角狀的托架，從而發(fā)揮將主梁所承受的主要荷載借助墩身預留孔轉(zhuǎn)移至橋墩的主要作用，在兩側(cè)橋墩進行牛腿托架的對稱性安裝，按要求張拉到位，每根精扎螺紋鋼張拉力F=500KN。托架下支點直接錨入墩身預留孔內(nèi)。在拼裝支撐托架施工開始前按規(guī)范檢查起臨時固定作用的手拉葫蘆、鋼絲繩等的磨損情況；橋墩預期留孔洞的平整性，孔內(nèi)的清潔性等，都達到設(shè)計標準后開始吊裝施工。

支撐托架安裝位置、鋼筋張拉檢查的重點在于支撐托架是否已正確固定在墩柱上并按50%、100%、100%的次序分三次將全部托架連接[3]，精扎螺紋鋼張拉力是否達到500KN。渡槽工程全部鋼筋綁扎工作量結(jié)束，指派專人二次復查全部吊桿及其間的連接狀態(tài)，如存在松動必須隨即擰緊，查驗吊桿標高值無誤后，為控制和簡化拼接點過多過雜的連接螺栓，盡可能控制先擰與后擰過程可能出現(xiàn)過大的預拉力，將初擰和后擰間隔控制在2d內(nèi)。初擰的過程中必須保證兩塊模板間無縫隙緊貼；終擰則必須施加規(guī)定的預拉力，在螺栓擰緊的過程中必須借助扭矩桿配倍器加強對設(shè)計扭矩大小的控制。

4)內(nèi)外模。內(nèi)模板除包含鋼模組合結(jié)構(gòu)外，還包括部分組拼而成的異型鋼模結(jié)構(gòu)，內(nèi)模結(jié)構(gòu)的安裝和拆卸施工均由人工完成，拆模后，內(nèi)模結(jié)構(gòu)支承如圖2所示。外模結(jié)構(gòu)所包括的底板必須按設(shè)計規(guī)范鋪設(shè)于橫梁，通過模架的過孔施工將其從中間橫向隔開，并通過普通螺栓進行每對底板的連接。腹板與翼緣板也必須按照沿橫梁銷接的邊線與外模板支撐梁連接。硯瓦河渡槽工程外模板由6mm厚面板和數(shù)量既定的不等邊角鋼、H型鋼組焊。

圖2 內(nèi)模結(jié)構(gòu)支承情況

2.4 槽身混凝土澆筑過程的控制

混凝土澆筑前檢查作業(yè)平臺、樓梯、安全網(wǎng)是否完整、牢固可靠；檢查油閥、油泵、油管等液壓系統(tǒng)是否處于關(guān)閉狀態(tài)；主千斤頂位置、機械鎖定、是否頂?shù)皆O(shè)計標高、保險機械螺旋是否鎖定；橫向千斤頂是否回縮，主梁節(jié)端間的螺栓是否無漏裝、松動或超擰，橫梁與主梁間的螺栓是否無漏裝、松動或超擰，橫梁間的高強螺栓是否安裝水平、錨具齊全，橫梁保險機械螺旋是否鎖定，橫梁螺旋頂是否到設(shè)計標高。

槽身混凝土按水平分層對稱澆筑，澆筑狀態(tài)見圖3，并定期檢查模板支撐連接情況，隨時檢查支腿及底肋連接螺栓情況。待模板調(diào)整妥當，安裝30根由上下兩節(jié)組成的吊桿，并將吊桿上連接器位置做出標記，鎖定橫向移動油缸及限位裝置。

混凝土澆筑過程中檢查4個墩身預留孔處的異常裂縫，托架松脫、斷裂，其余模架松動、位移，有無達到既定標高，混凝土模架滑移等情況，一旦發(fā)現(xiàn)上述潛在質(zhì)量問題，必須加強加固與修復，待問題徹底解決后才能進行混凝土澆筑施工。具體澆筑的過程中，應(yīng)從渡槽模板前端向后端進行，確保側(cè)翼腹板和翼緣等處混凝土下料的勻稱性，確保渡槽工程主梁結(jié)構(gòu)受力均勻的偏載誤差必須控制在5%范圍內(nèi)[4]。

圖3 槽身混凝土澆筑狀態(tài)

2.5 人員配備

為確保施工質(zhì)量與進度，硯瓦河渡槽和支渡槽工程QJMXD300型下行式移動模架造橋機現(xiàn)場拼裝及施工過程中必須配備專職的指揮員、操作員、電工、技術(shù)員及安全檢查員，嚴格按照施工組織設(shè)計明確分工，協(xié)同一致，保證施工質(zhì)量與安全。小浪底北岸(濟源)灌區(qū)工程施工二標硯瓦河渡槽和支渡槽QJMXD300型下行式移動模架造橋機施工人員配備情況詳見表2。

表2 硯瓦河渡槽和支渡槽QJMXD300型下行式移動模架造橋機施工人員配備情況

3 結(jié) 論

QJMXD300型下行式移動模架因具有安全穩(wěn)定性高的施工特點，不受河流、道路影響，完全滿足硯瓦河渡槽和支渡槽工程的施工要求。由于QJMXD300型下行式移動模架造橋機擁有其獨特的性能，適用性廣泛，生產(chǎn)效率更高，定將會成為跨海、跨河、跨山谷、跨軟地基等復雜條件下各類水利渡槽工程建設(shè)必不可少的施工技術(shù)。