上行式移動(dòng)模架技術(shù)改造與應(yīng)用

譚堅(jiān)釗

（中交四航局珠海工程有限公司，廣東珠海519080）

1 移動(dòng)模架應(yīng)用概述

目前，移動(dòng)模架法施工以較新穎的橋梁施工工藝被廣泛應(yīng)用，該施工方法相對(duì)于支架現(xiàn)澆、預(yù)制架梁等施工方法具有無(wú)須基礎(chǔ)處理、對(duì)橋下凈空要求較小、施工占地面積小、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、施工成本低等優(yōu)點(diǎn)，特別在市區(qū)橋梁工程施工中，并不具備梁場(chǎng)制梁、運(yùn)梁和架梁的施工條件，選用移動(dòng)模架進(jìn)行簡(jiǎn)支梁現(xiàn)澆施工相對(duì)能取到較好的經(jīng)濟(jì)效益。

但是，橋梁施工中往往存在很多制約因素，例如，前山水道特大橋中簡(jiǎn)支梁分布不連續(xù)，需跨越多聯(lián)變寬截面連續(xù)梁、小半徑平面曲線段等區(qū)域，采用傳統(tǒng)的移動(dòng)模架在正常脫模狀態(tài)下，模架容易與前移方向上已施工的梁體等障礙物發(fā)生碰撞，或者由于平面曲線半徑過(guò)小，無(wú)法順利前移過(guò)孔，需多次拆裝，嚴(yán)重影響了施工連續(xù)性，且增加了成本、延長(zhǎng)了工期增加了安全風(fēng)險(xiǎn)。因此，移動(dòng)模架的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)很大程度上取決于移動(dòng)模架施工的連續(xù)性。

本文以前山水道特大橋雙線簡(jiǎn)支箱梁施工為背景，主要針對(duì)上行式移動(dòng)模架在前山水道特大橋復(fù)雜工況下的過(guò)孔施工進(jìn)行研究，通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)的上行式移動(dòng)模架進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，增強(qiáng)其行走、過(guò)孔時(shí)通過(guò)障礙物的能力，提高上行式移動(dòng)模架重復(fù)利用率，提高其適用性、經(jīng)濟(jì)性、安全性。

2 工程概況

2.1 簡(jiǎn)介

珠機(jī)城際鐵路前山水道特大橋位于珠海市拱北區(qū)，本橋起點(diǎn)珠海站，從珠海站由中間夾著站臺(tái)梁的兩條單線引出，在10#和11#墩處并為正線雙線橋，終點(diǎn)與橫琴隧道相接，橋長(zhǎng)2033.395m。

前山水道特大橋共有雙線簡(jiǎn)支梁22 孔（單箱雙室，底板寬6m，梁寬11.6~12.2m），分布在4 個(gè)不連續(xù)的區(qū)段（14#~19#墩、29#~40#墩、43#~45#墩、49#~53#墩），間隔有連續(xù)梁，區(qū)間曲線半徑R=400~1600m，簡(jiǎn)支梁跨度有24m、30m、32m 3 種，其下橋墩有雙線矩形實(shí)心墩和門式墩。

橋址15#~35#墩位于排洪渠內(nèi)，42#~53#墩跨越前山水道，在市區(qū)內(nèi)進(jìn)行橋梁施工，受施工場(chǎng)地限制，綜合考慮采用上行式移動(dòng)模架施工雙線簡(jiǎn)支梁。

2.2 需要解決的問(wèn)題

2.2.1 解決上行式移動(dòng)模架無(wú)法通過(guò)相對(duì)于簡(jiǎn)支梁橫截面更寬的已施工連續(xù)梁的問(wèn)題

前山水道特大橋40#~43#墩的40m+56m+40m 連續(xù)梁底板寬度為7.2m，而本線移動(dòng)模架施工的雙線簡(jiǎn)支箱梁底板寬度僅為6.0m，連續(xù)梁與簡(jiǎn)支梁的梁體橫截面尺寸及外輪廓差異較大。

為了保證梁體施工的連續(xù)性，移動(dòng)模架需行走跨越連續(xù)梁進(jìn)行下一跨簡(jiǎn)支梁的施工。然而，該移動(dòng)模架正常脫模狀態(tài)過(guò)孔時(shí)，側(cè)模架凈寬為6.17m，無(wú)法正常通過(guò)變寬截面的連續(xù)梁。若采用傳統(tǒng)的上行式移動(dòng)模架，往往只能拆除底模架、側(cè)模架，僅保留主梁、吊架等不與梁體沖突的部分，通過(guò)連續(xù)梁后再行組裝。

對(duì)于特大橋，簡(jiǎn)支梁可能分布在不同區(qū)段，間隔多座連續(xù)梁，若采用部分拆解模架，就位再安裝的方式，會(huì)極大地延誤工期，增加安拆成本及安全風(fēng)險(xiǎn)；更多時(shí)候，在市區(qū)環(huán)境下，連續(xù)梁多為跨路、跨江河等設(shè)置，不一定具備多次拆裝條件。

2.2.2 解決小半徑平面曲線過(guò)孔模架轉(zhuǎn)彎困難的問(wèn)題

本項(xiàng)目橋梁平面曲線半徑主要為R=400m 和R=1600m 2 種，而傳統(tǒng)的上行式移動(dòng)模架原設(shè)計(jì)允許通過(guò)曲線半徑R≥2000m。當(dāng)通過(guò)平面曲線半徑小于2000m 的梁段時(shí)，移動(dòng)模架的側(cè)模受到已施工梁體的限制，前、后支腿橫移油缸無(wú)法充分發(fā)揮作用，使模架左右調(diào)整位置達(dá)到轉(zhuǎn)彎過(guò)孔要求。例如，曲線半徑R=400m 跨度32.6m 的梁段，移動(dòng)模架主梁左右調(diào)整幅度需達(dá)到2.7m，才能保證模架順利通過(guò)；曲線半徑R=1600m 的梁段，側(cè)模容易與前移方向已施工梁體發(fā)生碰撞造成梁體外觀磨損，同時(shí)容易造成前支腿與主梁位置跟前墩中心線偏離，無(wú)法順利就位。

上述問(wèn)題的癥結(jié)在于上行式移動(dòng)模架正常脫模狀態(tài)下，側(cè)模架與梁體垂直脫離，無(wú)明顯的水平張開，若僅作為通過(guò)相同截面、平面曲線半徑大于設(shè)計(jì)允許半徑的梁體時(shí)，完全適用。在遇到特殊障礙時(shí)，模架能否自由張開，成為解決問(wèn)題的關(guān)鍵。

3 移動(dòng)模架改造創(chuàng)新

3.1 移動(dòng)模架構(gòu)造特點(diǎn)

傳統(tǒng)的上行式移動(dòng)模架，吊架系統(tǒng)主要由挑梁、吊臂、側(cè)模架、底模架及拉桿組件等構(gòu)件組成。由拉桿組件拼成門式結(jié)構(gòu)支承在主梁上。挑梁與吊臂間設(shè)有斜撐桿，斜撐桿為2 根鋼桿通過(guò)螺桿連接，而側(cè)模架張開寬度只能通過(guò)吊臂與挑梁間斜撐桿的調(diào)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)。吊掛結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

根據(jù)模架結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，鋼斜撐桿的調(diào)節(jié)只能通過(guò)旋擰連接螺桿進(jìn)行微調(diào)，最大增量只有10cm。而本項(xiàng)目通過(guò)56m 連續(xù)梁需要模架至少?gòu)堥_70cm，R=400m 小半徑平面曲線過(guò)孔模架至少?gòu)堥_50cm，才能保證模架順利通過(guò)。另外，由于每組底模架分別由2 組挑梁吊臂吊掛，兩兩對(duì)應(yīng)，必須保證左側(cè)或右側(cè)所有鋼斜撐桿同步調(diào)整，才能使側(cè)模架張開，即使更換鋼斜撐螺桿長(zhǎng)度，只通過(guò)人工同步調(diào)整難以實(shí)施。因此，原設(shè)計(jì)鋼斜撐不能滿足現(xiàn)場(chǎng)側(cè)模張開順利通過(guò)障礙物的要求[1]。

圖1 吊掛結(jié)構(gòu)圖

3.2 液壓翻轉(zhuǎn)開模裝置

通過(guò)對(duì)模架結(jié)構(gòu)特點(diǎn)研究，將上行式移動(dòng)模架挑梁與吊臂間鋼斜撐桿改裝成液壓翻轉(zhuǎn)開模裝置的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)開模。

液壓翻轉(zhuǎn)開模裝置主要部件包括活塞桿、油缸、鋼撐桿、液壓站等。油缸與鋼撐桿通過(guò)連接板固定連接，活塞桿、油缸和鋼撐桿位于同一直線上。油缸通過(guò)油管連接于液壓站，液壓站固定于挑梁上。油壓變化，油缸即會(huì)運(yùn)作，使活塞桿伸長(zhǎng)或回縮，從而改變液壓翻轉(zhuǎn)開模裝置的總長(zhǎng)度。當(dāng)液壓翻轉(zhuǎn)開模裝置總長(zhǎng)度發(fā)生變化時(shí)，吊臂與挑梁的夾角也改變，達(dá)到開模或合模的目的。相關(guān)參數(shù)如表1 所示，改造前后結(jié)構(gòu)對(duì)比如圖2 所示。

表1 液壓翻轉(zhuǎn)開模裝置參數(shù)表

圖2 移動(dòng)模架斜撐桿改造前和改造后對(duì)照?qǐng)D

3.3 創(chuàng)新點(diǎn)

該技術(shù)的創(chuàng)新點(diǎn)分析如下：

1）液壓翻轉(zhuǎn)開模裝置具有可伸縮性，即當(dāng)液壓油缸活塞桿頂升時(shí)，液壓翻轉(zhuǎn)開模裝置伸長(zhǎng)，改變了挑梁與吊臂之間的開合夾角，使固定于吊臂上的模架可繞軸（挑梁與吊臂銷接點(diǎn)）翻轉(zhuǎn)張開，進(jìn)而調(diào)整移動(dòng)模架過(guò)孔姿態(tài)，有效避開了障礙物，例如，寬截面連體或小半徑平面曲線，從而滿足過(guò)孔要求。使上行式移動(dòng)模架具有更強(qiáng)的適用性。

2）在上行式移動(dòng)模架左、右兩側(cè)挑梁上分別固定設(shè)置一臺(tái)液壓站，液壓站隨移動(dòng)模架共同前移，不需重復(fù)拆裝。每個(gè)液壓站只需2 人作業(yè)，同時(shí)操控10 組控制閥，達(dá)到了控制單側(cè)模架同步張開的目的。

3）挑梁和吊臂為桁架結(jié)構(gòu)，液壓翻轉(zhuǎn)開模裝置分別銷接于吊臂桁架的下桿和挑梁桁架的下桿，液壓翻轉(zhuǎn)開模裝置與吊臂桁架的下桿和挑梁桁架的下桿構(gòu)成底邊可伸縮的三角形?？赏ㄟ^(guò)測(cè)量液壓油缸活塞桿頂升長(zhǎng)度換算開模寬度，反之亦然。

4 工作方法

上行式移動(dòng)模架翻轉(zhuǎn)開模過(guò)孔實(shí)施步驟如下：

1）脫模：箱梁張拉完畢后，拆除吊桿、底模及側(cè)?？v橫向連接螺栓，拆除模架橫向?qū)勇菟??？煞D(zhuǎn)開模避開障礙物的上行式移動(dòng)模架后支腿前移就位，輔助支腿及前支腿支承油缸收回脫空，整機(jī)下降0.27m，底模架橫移開啟并臨時(shí)鎖定，達(dá)到正常脫模狀態(tài)。

2）開模：根據(jù)過(guò)孔障礙尺寸或前移方向梁體截面寬度，計(jì)算需開模寬度。利用液壓站的控制閥操控液壓油缸頂升活塞桿，頂升力傳遞至吊臂，模架以吊臂和挑梁的銷接點(diǎn)為軸轉(zhuǎn)動(dòng)，使模架緩慢向外翻轉(zhuǎn)張開。模板張開幅度，以模板與障礙物（或梁體）距離不小于50mm 為宜。

3）鎖定：油缸頂升將模架翻轉(zhuǎn)至規(guī)定寬度后，在缸筒與活塞桿頂部的活塞桿銷接銷接頭之間放入保險(xiǎn)裝置，然后將其緊固，并旋緊螺母，由此可將移動(dòng)模架過(guò)孔作業(yè)時(shí)的模架荷載通過(guò)剛性接觸傳至加長(zhǎng)鋼撐桿，避免油缸千斤頂長(zhǎng)期受力損壞。根據(jù)油缸活塞桿伸長(zhǎng)量需要放置不同高度尺寸的保險(xiǎn)裝置。

4）前移過(guò)孔：?jiǎn)?dòng)移動(dòng)模架縱移機(jī)構(gòu)，整機(jī)前移、就位，前移過(guò)程中需時(shí)刻觀察模板與障礙物（或梁體）是否仍存在沖突，及時(shí)通過(guò)液壓斜撐桿翻轉(zhuǎn)開模裝置調(diào)整模架姿態(tài)。

5）閉模：模架就位后，解除油缸保險(xiǎn)裝置，斜撐桿液壓油缸活塞桿收回使模架緩慢向內(nèi)翻轉(zhuǎn)閉合，恢復(fù)模架正常狀態(tài)。然后橫移關(guān)閉底模架，進(jìn)入模架現(xiàn)澆簡(jiǎn)支梁標(biāo)準(zhǔn)工序。

5 結(jié)論

通過(guò)上行式移動(dòng)模架工藝工法改造創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)了以下目標(biāo)：

1）通過(guò)改造模架構(gòu)件，滿足了移動(dòng)模架通過(guò)寬截面連續(xù)梁段的要求及小曲線半徑梁段施工過(guò)孔可行性；

2）移動(dòng)模架曲線段過(guò)孔行走時(shí)，通過(guò)對(duì)側(cè)模張開幅度及主梁姿態(tài)的調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)模架在曲線段簡(jiǎn)支梁的行走以及過(guò)孔就位，確保連續(xù)逐跨施工，保證了施工工期；

3）避免在復(fù)雜環(huán)境下進(jìn)行拆裝，減少施工成本，降低安全風(fēng)險(xiǎn)。

通過(guò)技術(shù)改造，有效提高了上行式移動(dòng)模架在橋梁施工中的適用性、經(jīng)濟(jì)性，對(duì)于不同梁型的橋梁，只要對(duì)模板、桁架局部改造，可重復(fù)投入使用。對(duì)同類線形復(fù)雜，施工區(qū)段較為離散的簡(jiǎn)支梁移動(dòng)模架法施工有著重要的借鑒意義。