連續(xù)特大剛構(gòu)橋造橋機(jī)設(shè)計(jì)及施工工藝研究

摘要：連續(xù)特大剛構(gòu)橋作為一種關(guān)鍵的橋梁形式，在現(xiàn)代交通網(wǎng)絡(luò)中占據(jù)著舉足輕重的地位。依托五步河雙線特大剛構(gòu)橋，針對(duì)連續(xù)特大剛構(gòu)橋智能懸臂式造橋機(jī)的設(shè)計(jì)及施工工藝進(jìn)行系統(tǒng)分析，并優(yōu)化造橋機(jī)安裝、調(diào)試和預(yù)壓等步驟。通過在實(shí)際工程中的應(yīng)用，驗(yàn)證了連續(xù)特大剛構(gòu)橋造橋機(jī)的高效性及施工工藝的可行性和有效性，為相關(guān)工程實(shí)踐提供參考。

關(guān)鍵詞：連續(xù)特大剛構(gòu)橋；造橋機(jī)設(shè)計(jì)；施工工藝

0" "引言

隨著橋梁工程技術(shù)的不斷發(fā)展，連續(xù)特大剛構(gòu)橋以其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)形式和優(yōu)越性能，成為現(xiàn)代橋梁工程領(lǐng)域的翹楚。然而在橋梁跨度不斷增加、結(jié)構(gòu)形式日益多樣化的背景下，如何確保連續(xù)特大剛構(gòu)橋的施工質(zhì)量和安全，成為擺在工程師面前的一大難題。

近年來，國內(nèi)眾多學(xué)者對(duì)連續(xù)特大剛構(gòu)橋造橋機(jī)設(shè)計(jì)及施工工藝展開研究。朱富杰[1]以巴馬-憑祥公路橋梁工程為例，對(duì)連續(xù)剛構(gòu)橋施工控制技術(shù)、施工控制內(nèi)容和控制方法進(jìn)行了研究。余曾[2]通過對(duì)基礎(chǔ)參數(shù)及經(jīng)驗(yàn)參數(shù)的混合修正，確保了橋梁成橋線形達(dá)到設(shè)計(jì)幾何形狀。文庭亞[3]介紹了某客運(yùn)專線上行式移動(dòng)模架的結(jié)構(gòu)、拼裝及現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁施工工藝流程。

劉宏波[4]對(duì)施工工藝集成化、施工過程自動(dòng)化、施工管理智能化的智能造橋機(jī)進(jìn)行了系統(tǒng)分析。李麗君[5]采用新型懸臂灌注造橋機(jī)，成功解決了大節(jié)段懸灌梁的施工難題。修鵬磊[6]依托具體的連續(xù)梁工程，分析了傳統(tǒng)的掛籃澆筑施工存在的問題和隱患，介紹了工程所采用的造橋機(jī)的結(jié)構(gòu)和施工工序。

本文依托五步河雙線特大剛構(gòu)橋，針對(duì)連續(xù)特大剛構(gòu)橋智能懸臂式造橋機(jī)的設(shè)計(jì)及施工工藝進(jìn)行系統(tǒng)分析，并優(yōu)化造橋機(jī)安裝、調(diào)試和預(yù)壓等步驟。通過在實(shí)際工程中的應(yīng)用，驗(yàn)證了連續(xù)特大剛構(gòu)橋造橋機(jī)的高效性及施工工藝的可行性和有效性。

1" "工程概況

本文依托新建重慶至萬州高速鐵路站前工程CQWZZQ-9標(biāo)D2K241+279五步河雙線特大橋工程，其D2K241+082.1～D2K241+475.9里程（24至28號(hào)墩）的68m+2×128m+68m連續(xù)剛構(gòu)項(xiàng)目，采用懸臂式造橋機(jī)進(jìn)行施工。該橋梁主墩分別為83m、105m、97m，0號(hào)塊長12m，最重節(jié)段質(zhì)量為207.12t，最長節(jié)段為4m。24#墩墩高61m，25#墩墩高83m，26#墩墩高105m，27#墩墩高97m，28#墩墩高75.5m。橋面寬度12.6m，梁全長為393.8m，計(jì)算跨度為68m+2×128m+68m，中支點(diǎn)截面最低點(diǎn)梁高10.035m，邊跨直線段截面最低點(diǎn)梁高為5.535m。

2" "連續(xù)特大剛構(gòu)橋造橋機(jī)設(shè)計(jì)

2.1" "造橋機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

智能懸臂式造橋機(jī)主要包括承重桿件、模板系統(tǒng)、自動(dòng)控制系統(tǒng)、智能監(jiān)測系統(tǒng)、噴淋養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)、平臺(tái)防護(hù)系統(tǒng)等結(jié)構(gòu)。造橋機(jī)的技術(shù)參數(shù)如表1所示。

2.1.1" "承重桿件

承重桿件在使用過程中將承載混凝土及施工載荷，其將大部分受力桿件設(shè)計(jì)在梁面以下，再通過結(jié)構(gòu)將受力傳遞到梁面以上。主要包括后上橫梁、C型掛腿、主吊架錨固系統(tǒng)、主桁架、前上橫梁、底籃系統(tǒng)、行走系統(tǒng)、吊掛系統(tǒng)等。

2.1.2" "模板系統(tǒng)

模板系統(tǒng)由側(cè)模、內(nèi)模以及底模組成，內(nèi)模與側(cè)模采用對(duì)拉桿對(duì)拉，該系統(tǒng)主要用于混凝土成型。

2.1.3" "自動(dòng)控制系統(tǒng)

自動(dòng)控制系統(tǒng)主要由運(yùn)算模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、液壓驅(qū)動(dòng)模塊組成。造橋機(jī)設(shè)計(jì)有行走、模板調(diào)節(jié)、模板移動(dòng)、自動(dòng)脫立模等驅(qū)動(dòng)和控制單元，可以實(shí)現(xiàn)造橋機(jī)自動(dòng)行走、自動(dòng)鋪軌、受力轉(zhuǎn)換、模板標(biāo)高調(diào)節(jié)、模板自動(dòng)脫立模等功能。

2.1.4" "智能監(jiān)測系統(tǒng)

智能監(jiān)測系統(tǒng)包括感應(yīng)端傳感器、數(shù)據(jù)處理模塊、報(bào)警模塊等。該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)后上橫梁、C型掛腿、底籃前部吊桿受力情況的監(jiān)測，同時(shí)也能監(jiān)測主桁架傾斜角度，實(shí)時(shí)掌控造橋機(jī)姿態(tài)。

2.1.5" "噴淋系統(tǒng)養(yǎng)護(hù)

噴淋系養(yǎng)護(hù)統(tǒng)包括噴淋頭、噴淋管道、噴淋泵、溫濕度傳感器以及控制部分等，可以根據(jù)實(shí)際需要控制噴淋時(shí)間與噴淋范圍，為混凝土梁體養(yǎng)護(hù)提供幫助。

2.1.6" "平臺(tái)防護(hù)系統(tǒng)

平臺(tái)防護(hù)系統(tǒng)包括后上橫梁平臺(tái)、C型掛鉤平臺(tái)、外模平臺(tái)、主桁架平臺(tái)、前上橫梁平臺(tái)、前端步梯、內(nèi)模平臺(tái)、底籃平臺(tái)、兜底防護(hù)等，可為施工人員提供方便的作業(yè)通道和全方位的安全保障。

2.2" "造橋機(jī)制造要點(diǎn)

造橋機(jī)承重及關(guān)鍵受力構(gòu)件焊縫質(zhì)量應(yīng)滿足一級(jí)焊縫標(biāo)準(zhǔn)，各構(gòu)件如有對(duì)接焊縫均需進(jìn)行100%探傷。造橋機(jī)承重系統(tǒng)各構(gòu)件不宜采用拼接方式，主桁架斜拉桿或斜拉鋼帶、懸吊系統(tǒng)鋼吊帶及其他重要受拉構(gòu)件不應(yīng)使用對(duì)焊拼接的方式。

所有孔眼均應(yīng)采用機(jī)加工方式成孔，不得氣割成孔。對(duì)具有轉(zhuǎn)動(dòng)特征的裝配組件，裝配后應(yīng)進(jìn)行檢查，轉(zhuǎn)動(dòng)應(yīng)順暢，對(duì)有潤滑要求的組件應(yīng)加注潤滑劑。所有外露的鋼材表面均應(yīng)進(jìn)行防銹處理。

2.3" "工程適用性優(yōu)化設(shè)計(jì)

基于前文工程概況，本文對(duì)造橋機(jī)進(jìn)行了工程適用性的優(yōu)化設(shè)計(jì)。鑒于受到橋梁高墩的限制，造橋機(jī)只能采用分部吊裝、空中組裝的方案。

受限于塔機(jī)最大吊裝質(zhì)量，設(shè)計(jì)構(gòu)件時(shí)，要將25m范圍內(nèi)組合構(gòu)件的最大質(zhì)量控制在10t以內(nèi)。同時(shí)，為減少機(jī)身配重，可先不組裝主桁架上反頂輪。為便于后續(xù)翼緣下方安裝，特設(shè)計(jì)了C型吊具。

3" "造橋機(jī)施工工藝

3.1" "造橋機(jī)安裝

3.1.1" "整體框架安裝

首先，安裝梁面構(gòu)件，包括后上橫梁、滑座和軌道，利用內(nèi)導(dǎo)梁預(yù)留孔錨固后上橫梁。其次，安裝主桁架。先在地面組拼主桁架1和2，將Tr80鋼棒及主吊架扁擔(dān)梁等主吊架錨固系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)件起吊至梁面。再次，起吊已拼好的主桁架。吊裝后安裝第一層部分平臺(tái)防護(hù)，再將C型鉤吊裝，安裝在主吊架上，用高強(qiáng)螺栓和后上橫梁進(jìn)行錨固。之后重復(fù)上述步驟，完成另一側(cè)主桁架安裝。從次，在地面拼裝底籃系統(tǒng)和兜底，整體起吊，并安裝兜底步行欄和底籃。最后，將前上橫梁和平臺(tái)防護(hù)在地面拼裝好，吊裝到位后將其和主桁架連接。造橋機(jī)底籃系統(tǒng)示意圖如圖1所示。

3.1.2" "安裝平臺(tái)防護(hù)系統(tǒng)

造橋機(jī)整體框架安裝完成后，還要繼續(xù)安裝剩余平臺(tái)防護(hù)系統(tǒng)，如撐桿安裝、主桁架第二層平臺(tái)防護(hù)、梁面電控柜、泵站、電控系統(tǒng)走線等，確保各部件安裝緊密，并做好基礎(chǔ)防護(hù)。造橋機(jī)總體安裝效果如圖2所示。

3.2" "造橋機(jī)調(diào)試

調(diào)試前，需確認(rèn)除內(nèi)模系統(tǒng)外，所有構(gòu)件已完成安裝，電控、液壓線路已完成接線。調(diào)試時(shí)，先輸入控制程序，按照操作流程點(diǎn)動(dòng)相關(guān)控制單元。確定所有液壓缸動(dòng)作方向，將動(dòng)作方向相反的進(jìn)行更正。完成所有動(dòng)作調(diào)試后，調(diào)整主桁架的姿態(tài)、底籃系統(tǒng)標(biāo)高和外模，核對(duì)各監(jiān)測點(diǎn)監(jiān)測值。整個(gè)調(diào)試過程應(yīng)保持高度警惕，調(diào)整底模時(shí)細(xì)心觀察，禁止無限制向上提升。

3.3" "造橋機(jī)預(yù)壓試驗(yàn)

為了保證懸澆施工安全，造橋機(jī)安裝調(diào)試后，需要對(duì)造橋機(jī)進(jìn)行預(yù)壓試驗(yàn)，以評(píng)估造橋機(jī)的安全性。預(yù)壓試驗(yàn)以質(zhì)量最大的1#塊混凝土質(zhì)量為標(biāo)準(zhǔn)，按預(yù)壓總荷載的50%、75%、100%、120%分4級(jí)加載。每級(jí)加載完成后，在1h后進(jìn)行變形觀測，然后每間隔6h監(jiān)測記錄各監(jiān)測點(diǎn)的位移量。

當(dāng)相鄰兩次監(jiān)測位移平均值之差不大于2mm時(shí)，開始下一級(jí)加載。若在壓重過程中出現(xiàn)變形值的突然增加等異?，F(xiàn)象，需立即停止加載并及時(shí)處理。預(yù)壓荷載卸除時(shí)，應(yīng)按加載預(yù)壓時(shí)的分次分級(jí)逐步卸載，并在卸載的過程中做好沉降量觀測。兩次觀測點(diǎn)相同[7]。預(yù)壓塊布置示意圖如圖3所示。

3.4" "造橋機(jī)施工要點(diǎn)

造橋機(jī)調(diào)試和預(yù)壓完成后，即可進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段的施工。其施工流程為機(jī)器走行到位、調(diào)節(jié)標(biāo)高、綁扎鋼筋、混凝土澆筑和張拉壓漿。通過先進(jìn)的自動(dòng)同步行走、自動(dòng)調(diào)節(jié)標(biāo)高、自動(dòng)脫合模等功能，可以實(shí)現(xiàn)橋梁的高效施工。當(dāng)進(jìn)行合攏段施工時(shí)，需要將前上橫梁拆除，然后把底籃系統(tǒng)兩側(cè)吊點(diǎn)換位至主桁后退及合攏段澆筑吊點(diǎn)，并進(jìn)行錨固。之后造橋機(jī)前進(jìn)至指定位置，即可進(jìn)行合攏段的澆筑。

3.5" "造橋機(jī)拆除

當(dāng)連續(xù)剛構(gòu)造橋機(jī)完成施工任務(wù)且所有鋼束張拉完畢后，即可進(jìn)行造橋機(jī)拆除[8]?，F(xiàn)場不具備直接下放條件時(shí)，需將造橋機(jī)退回可拆卸位置以便拆除。

拆除順序?yàn)椋簰旎@拆除前準(zhǔn)備→拆除內(nèi)模系統(tǒng)及內(nèi)導(dǎo)梁→底籃系統(tǒng)吊點(diǎn)轉(zhuǎn)換→拆除前上橫梁→行走系統(tǒng)切換→后退至可拆除下放節(jié)段→拆除C型掛腿→整體下放、地面各構(gòu)件拆除→清理現(xiàn)場。

施工人員在拆除時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格按照技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行操作。拆除作業(yè)應(yīng)對(duì)稱進(jìn)行。當(dāng)各構(gòu)件拆除出現(xiàn)卡滯等異常情況時(shí)，嚴(yán)禁強(qiáng)行拆解，應(yīng)采取措施進(jìn)行妥善處理。當(dāng)有多個(gè)構(gòu)件連接時(shí)，必須采取分步拆除方式，并在拆除過程中觀察構(gòu)件是否穩(wěn)定。嚴(yán)禁在惡劣天氣時(shí)進(jìn)行造橋機(jī)拆除作業(yè)。

3.6" "施工保障措施

為確保造橋機(jī)的安全高效運(yùn)行，本文提出幾項(xiàng)保障措施[9]。首先，對(duì)造橋機(jī)各構(gòu)件都進(jìn)行定期的維護(hù)和保養(yǎng)。要實(shí)行嚴(yán)格的三級(jí)檢查制度，對(duì)每一道工序進(jìn)行精細(xì)化監(jiān)控。需建立健全安全管理自控體系，制定明確的安全生產(chǎn)責(zé)任制度。應(yīng)制定安全生產(chǎn)應(yīng)急救援預(yù)案，以應(yīng)對(duì)可能出現(xiàn)的緊急情況。要在施工現(xiàn)場設(shè)置醒目的安全警示標(biāo)志，提醒人員時(shí)刻保持警惕。

4" "結(jié)束語

本文依托五步河雙線特大剛構(gòu)橋，針對(duì)連續(xù)特大剛構(gòu)橋智能懸臂式造橋機(jī)的設(shè)計(jì)及施工工藝進(jìn)行系統(tǒng)分析，并優(yōu)化造橋機(jī)安裝、調(diào)試和預(yù)壓等步驟。通過在實(shí)際工程中的應(yīng)用，驗(yàn)證了連續(xù)特大剛構(gòu)橋造橋機(jī)的高效性及施工工藝的可行性和有效性，

該機(jī)具有高效、便捷的特點(diǎn)，其施工工藝適用于地形復(fù)雜和跨越能力要求高等施工場景。在五步河雙線特大橋項(xiàng)目中，該機(jī)高效完成了澆筑任務(wù)，為提高橋梁建設(shè)進(jìn)度、質(zhì)量和安全性提供了可靠保障。

參考文獻(xiàn)

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