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造桥机节段拼装施工技术的应用

2021-01-13 11:12 来源:施工技术论文 人参与在线咨询

摘要:近年来,预应力混凝土简支箱梁造桥机节段拼装施工技术在我国高铁、客专项目中得到广泛应用。文章结合实例,对造桥机节段拼装的施工流程及操作要点作简单介绍。

关键词:简支箱梁;造桥机;节段拼装施工

1工程概况

新建银川至西安铁路YXZQ-5标段水北村泾河特大桥(起讫里程:DK135+321.11~DK137+104.09),全长1.782km。上部结构有14孔采用64m跨预应力混凝土简支箱梁采用湿接法造桥机节段拼装法施工,梁体为单箱单室、等高度、变截面结构。箱梁由15个节段组成,最重节段重167.9t。

2造桥机节段拼装施工原理

造桥机节段预制拼装施工包括标准化部分预制和造桥机节段拼装两个阶段。预制阶段将梁体沿纵向分割成若干标准化单元节段,台座节段预制完成后,在节段拼装阶段利用移动支架造桥机整孔依次完成节段拼接,完成湿接缝施工,同时施加预应力,将节段连接成整体梁结构。

2.1SX64/2800型上行式移动支架造桥机研制背景。移动支架(国外称:MSS-TheMovableScaffoldingSystem)最早是在德国阿母辛克(Amsinck)桥使用后定型,八十年代引入国内使用。移动支架(国内也称节段预制拼装造桥技术,区别于桥位现浇移动模架)是一种桥梁施工专用设备、其特点是在桥墩位置完成拼装混凝土节段箱梁,梁体节段预制和下部结构施工可同时进行,不仅上下结构同步进行,质量可控,成桥速度快,减少高空作业。

2.2SX64/2800型上行式移动支架造桥机简介。SX64/2800型上行式移动支架造桥机(以下简称造桥机)全长150m,主梁宽11.8m(中心距),导梁宽5.8m(中心距)。该造桥机为双桁架结构,每侧桁架分为两片,桁架中心距3m,桁高9m/6m/3m,左右侧桁架中心距为8.8m,自重约1200t。该型号造桥机主要组成部分为:主梁(承受混凝土节段梁质量部分)、前导梁(辅助过孔部分)、尾梁(节段安装到移动支架上的过渡结构部分)、回转天车、悬吊系统、后支点小车、前支腿、中支腿、后支腿等部分组成。

2.3造桥机的组拼及调试。按照设计梁体体量及跨径要求选择合适移动支架造桥机,进行造桥机进场验收,在地基承载力满足要求的场地进行桥机拼装,拼装过程如下:首先进行导梁拼装,拼装顺序为:下弦杆→下平联→腹杆→上弦杆→上平联。导梁部分拼装完成后,进行主梁拼装,拼装顺序为:下弦杆→腹杆→上弦杆→上平联→下弦大节点外侧“牛腿”。主梁拼装完成后,然后进行尾梁及桁吊拼装,其拼装顺序为:下弦杆→下层腹杆→中弦杆→上层腹杆→上弦杆→轨道梁及钢轨→走行桁吊→上平联。最后进行辅助设备安装,主要包括:绑挂铺设安全网,铺设人行道步板、消防设施、防雷电设施等。造桥机完成拼装后采用卷扬机整体拖拉就位,再对下托梁进行打开、闭合试验,同时对喂梁系统、移行系统进行联调联试。为了验证造桥机各部件受力及变形是否与设计计算结果相符,首先在造桥机的主要受力杆件上粘贴和位移计及电阻应变片,接着再对吊装节段梁进行加荷试压,确保造桥机性能安全、可靠。

2.4梁段位置放样、设置造桥机预挠度。造桥机就位后,安排测量人员和技术人员在移动支架纵梁上测量放出梁段纵向位置线以及线路中心线,便于节段梁拼装能够准确就位。因造桥机本身构造特点,承受节段梁荷载后会产生挠度,因此在架梁之前结合设计验算结果,须提前考虑设置挠度值。

2.5节段梁运输、吊装、悬挂和调位。采用200t龙门吊机吊放到170t的运梁平车上,通过运梁平车按施工方案确定的拼装顺序,将第一段节段梁移运至造桥机尾部喂梁系统中,并通过4台起重小车将梁段吊起10cm后,撤出170t运梁平车,将第一段节段梁前移,并下放至距离下托梁顶面大约30cm左右,再启动造桥机的喂梁系统,最后继续前行,将节段梁喂送至预定位置。在该跨段的15节节段梁全部就位后,安排测量人员采用水平仪和经纬仪进行复测,并精确调整各节段梁的位置。(1)准备工作造桥机拼装到位后,需完成以下工作:a.测量相邻两桥墩之间的高差、距离,复核支承垫石高度、平面位置。b.测量复核所有桥墩纵横向中心轴线。c.检查支承垫石上锚栓孔的深度、平面位置。d.摆正支座位置并检查复核,采取初步固定措施。e.检查造桥机桁吊及运梁平车安全性能。f.组装完毕移梁小车。(2)节段梁移出存梁场地采用龙门吊吊取节段梁至运梁车,运梁至移动支架回转天车下方,并用天车吊节段梁喂梁至造桥机的指定位置。(3)节段梁喂梁、悬挂架桥机过孔完毕就位,调整好支腿高度,检查完所有项目,处于待架状态,运梁车载节段梁到达桥墩下待架跨内。运梁车载节段梁缓慢接近架桥机下部,此时起重天车到达待吊梁块上方。检查天车吊具与梁块上吊具连接好,起吊并转动节段梁块,运行至指定位置。调整中间或端吊挂吊杆位置,与要吊挂节段梁块上吊具连接好,完成把节段梁块从天车至吊挂的连接置换。天车起吊节段梁块时,架桥机在重载提升节段梁块时要防止梁体在纵、横向偏斜,并严格控制偏斜角度。架桥机吊具安装应由人工牵引螺纹钢筋对位,人工牵引吊杆对准吊节段梁孔。a.悬挂前,节段梁的连接断面需清除灰尘、油脂、水泥浆等污染物及松散混凝土、浮浆,清除完毕后采用高压水冲洗并干燥处理。b.节段梁吊挂注意先挂两端,后吊挂中点位置的节段块。c.为了预留出湿接缝空间,悬挂时调整中、端吊挂间距,将各节段梁块间预留出湿接缝宽度。d.节段梁的提升应缓慢、匀速,提升速度应控制在2m/min内。e.每次起吊节段梁块时,都应在吊起约5cm~10cm后暂停,检查吊点及吊机情况后方可继续起吊。f.节段梁临近到位时,天车需减速慢行,并在与已挂好节段梁块间垫木楔或者其他软包物,防止节段碰撞。g.后续施工必须在所有节段梁悬挂完成后再进行,使架桥机主梁受力稳定挠度不再变化,并保证节段吊挂系统受力状态不会发生变化,趋于稳定,避免后续施工对相邻节段梁发生扰动。(4)节段梁组装节段梁组拼时先将两个端头段安装就位后,再将其他节段按照方案顺序全部摆放到移动支架上,留出相应湿接缝,所有节段梁块全部摆放到支架上后进行整孔湿接缝的钢筋绑扎、钢绞线穿束、模板安装及湿接缝混凝土浇筑施工。(5)节段梁就位节段梁初步就位是指将节段梁块按顺序编号布置在移动支架腹内并悬挂在支架悬吊系统上。初步就位试拼装时,可通过天车吊具调整功能微调,调整待拼节段梁块标高,节段梁块拼接面靠拢,保证节段梁块拼接面完全匹配。每节段试拼过程中,需检查节段梁的标高、中线和匹配面的情况,并及时调整偏差。每节段试拼过程中,检查预应力孔道接头对位情况,检查临时预应力钢筋及张拉设备是否完善。节段调位是一个反复调整逐渐趋近设计要求的过程,精确就位是指节段梁在纵向、横向和竖向三个方向的调位。故在施工过程中按先纵向调整→横向调整→竖向调整的次序反复循环调整,纵向调整按照线路的中心线为基准方向。首尾两端节段梁预埋螺栓应该对正支座预留孔,并按设计要求采取固定措施。考虑到预应力张拉及后期节段梁混凝土的收缩徐变容易引起梁跨收缩,因此提前按设计要求预留压缩量,直至达到设计要求。

2.6架设线形控制。箱梁架设线形控制工艺始终贯穿施工的整个过程,因此,配套测量小组需全程跟踪测量架梁工程。(1)测点布置测点是指在梁节段梁预制过程中,根据线路的设计参数(桥梁的预拱度设置)在待安装节段顶面预埋的轴线控制点、标高控制点,简称六点控制坐标。(2)起始节段测量的控制里程控制:采用三坐标调梁,采用千斤顶沿主梁纵向移动,使其里程满足设计里程位置要求。轴线控制:在已完成的桥面上设轴向控制点,采用全站仪精确校核节段梁的轴线位置。高程控制:使用三坐标进行测量第一段节段梁顶面的高程控制点,使其满足设计要求。

2.7梁段湿接缝作业。钢束穿完后,用波纹管套住接缝处外露钢束。由于所有荷载均由造桥机承托,为了整孔节段梁的线形控制,湿接缝浇筑必须按照先底板后腹板、顶板,左右侧对称,先两端后中间的顺序进行,为防止浇筑过程产生施工薄弱层,必须一次连续成型。浇筑完成做好混凝土的养护。

2.8钢绞线预应力张拉与管道压浆作业。湿接缝混凝土达到设计要求的强度后,进行纵向钢绞线张拉。在第一节阶段钢束张拉过程中,为了避免节段梁在张拉施工过程中发生开裂现象,首先应该调整各节段梁底部的千斤顶高度,以满足张拉需要。所有钢束张拉完毕后,应及时压浆,采用真空压浆,并通过水泥浆使钢束与孔道粘结,填充达到结构的整体性。

2.9造桥机滑移过墩与就位作业。过孔作业是节段梁拼装至关重要的环节,具体步骤如下:安装后支点小车,后支腿过孔→顶升前支腿,中支腿过孔并锚固于桥墩→收起前支腿,检查各部位,支架前移过孔→支架前移到位,拆除后支点小车,进入架梁状态。

3结束语

通过具体项目的实施,得出如下结论:(1)从施工技术控制角度方面讲,节段梁段在造桥机上的组拼、线型控制、湿接缝施工、张拉是造桥机拼装的重难点。从施工作业安全风险程度讲,造桥机滑移、梁段运输、吊装安全、节段梁高位拼装和湿接缝的混凝土高位现浇施工是安全监管的重难点。(2)在交通不便的偏远山区铁路建设项目中,节段梁预制场的选址及制梁、存梁规模、造桥机开发设计、加工、运输和现场安装是造桥机节段梁拼装施工顺利的关键之所在。(3)本项目考虑到经济因素,工程实施中试掺加价格较低的聚丙烯纤维,取得了预期的效果。(4)采用64m跨度预应力混凝土节段箱梁,因梁段长、体积大,重量大,吊装、运输皆困难。今后可尝试采用新材料运用在桥梁主体结构混凝土中,即活性粉末混凝土(ReactivePowderConcrete,简称RPC),因其具有自重轻、强度高、耐久性高、质量稳定等特点,可减轻节段梁结构自重,增加节段梁段预制施工长度,减少梁段之间的施工接缝,且保证施工质量,节约建设工期。(5)为更好的实现工厂化、信息化、精细化管理,解决造桥机节段梁工期紧、工序复杂、节段多、精度控制难等问题,今后可引入BIM(建筑信息模型(BuildingInfor-mationModeling))技术,通过三维可视化技术应用、碰撞检查技术应用,可提高节段拼装箱梁在进度等关键因素卡控,取得良好的经济、社会效益。(6)研究开发节段梁线形监控信息化技术,开发信息平台,对节段梁的线形数据进行采集、超限提示、问题处置管理势在必行。(7)造桥机节段拼装施工技术很好解决了施工占地多、交通干扰大、支架现浇法与悬臂现浇法施工质量及安全因素不易控制等问题,同时实行桥下节段梁工厂化预制生产,既可保证施工质量,又可大大节约工期,很好的为后续类似桥梁施工提供重要的参考和借鉴。

参考文献:

[1]赵逵.节段桥梁设计与施工的关键问题[J].中国新技术新产品,2011(05):42.

[2]柳学发.节段拼装在轨道交通高架桥中应用的关键设计技术[J].铁道标准设计,2006(5):35-37.

[3]杨志敏,李惠玲,徐晓晴,等.BIM技术在建筑工程设计与施工阶段中的应用价值)[J].建筑与预算,2017(3):5-9.

作者:魏军 单位:西安铁一院工程咨询监理有限责任公司

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