石武客专移动模架拼装施工工法.docx
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石武客专移动模架拼装施工工法
下承式移动模架拼装施工工法
施
工
工
法
中铁二十三局集团第八工程有限公司石武五项目部
2010年12月1日
下承式移动模架拼装施工工法
完成单位：
中铁二十三局集团第八工程石武线五项目部
主要完成人：
李江
1引言
根据《客运专线铁路桥涵工程施工质量验收暂行标准》、《铁路混凝土工程施工质量验收补充标准》、《DXZ32m（900t）移动模架使用说明书》的要求,介绍了石武客运专线湖北段TJI标石家冲特大桥下承式移动模架拼装及预压技术总结,为以后同类的下承式移动模架拼装及预压提供了参考。
2箱梁现浇形式选择
石家冲特大桥（桥梁中心里程：
DK1081+473.68），1#～5#,13#～15#为双线圆端形实体墩，6#～12#为双线圆端形空心墩，其中8#墩最高为17.5m。
考虑到桥址范围为大片水田旱地，墩身较高，若采用现浇支架，基础处理难度大，投入费用高；而DXZ32/900下承自行式移动模架系针对铁路客运专线双线整孔桥梁施工而设计，能够自行倒装主支腿，避免了设备、材料的大量投入，且其在温福铁路、甬台温铁路32m跨及24m跨简支箱梁原位现浇梁施工中，性能可靠，操作方便，占用施工场地少。
固在此应用DXZ32/900下承自行式移动模架。
图1DXZ32/900下承自行式移动模架
3DXZ32/900型移动模架主要技术特点
DXZ32/900型移动模架造桥机采用下承式结构，利用桥墩安装支撑托架，具有良好的稳定性。
墩旁托架直接支撑在墩台上，受力体系明确，采用精轧高强螺纹钢筋对拉连接，安装方便，较大的方便施工。
造桥机升降、横向开合、纵移过孔均采用液压控制，动作平稳、安全可靠，且极大的降低了劳动强度，同时提高了施工效率。
各支腿能够自行过孔就位安装，不仅方便了高桥高墩的施工，也极大的降低了施工成本。
支腿设置横向移位油缸，便于调整主框架位置，便于曲线过孔作业。
其主要技术参数见附表1.
4模架拼装步骤
4.1场地平整
石家冲特大桥的拼装跨桥下净空不满足移动模架施工要求，需要在移动模架施工区域内清除土方，清方范围见图2、图3。
图2挖方范围断面轮廓示意（顺桥向为整个纵移范围）
图3桥墩处挖方范围断面轮廓示意（顺桥向为桥墩中心前后各2米）
场地要满足拼装和开模两项要求，墩身中心线每侧20m。
拼装要求场地平整，坚硬，不积水。
建议采用10cm厚的素混凝土垫层，有以下几点好处：
①吊车的站位稳固；
②螺丝、螺帽、销轴等构件不易丢失；
③整地整齐，文明施工；
④移动模架过孔后，可以规划为职工宿舍场地。
4.2地基处理
①郑州台处梁底至承台顶高度h=2.17m<3.87m，不能安装墩旁托架，承台宽度7.70m<8.4m，横向满足拼装要求，因此只能安装移位台车。
移位台车下面地基需换填C30混凝土进行处理，采用阶梯形独立基础。
实际开挖至强风化岩层（基底至h=3.27m处，高度为1.5m），经试验确定，地基承载力为350KPa,竖向荷载为4000KN，经计算，所需面积为：
400×104/350×103=11.4m2。
考虑其安全因素，初选底层砼截面尺寸为：
4m×4m×0.75m，顶层砼截面尺寸为：
2.5m×2.5m×0.75m。
抗冲切力验算：
Fl=0.7*1.43*106*2.5*4*0.75=7507.5KN>4000KN,满足要求。
底层砼受弯矩：
Φ16钢筋：
（400-4*2）/20+1=21根，As=4222.3mm2>3579mm2，则底层配筋为双向Φ16@200mm。
为防止顶层混凝土开裂，顶层砼顶配双向Φ16@200mm。
郑州台侧支墩具体尺寸及配筋详见图1.
图4支墩形式
为增加移位台车与基础的接触面积，需在基础顶面设四个50cm*30cm*2cm预埋钢板，钢板下设四根Φ20的锚固钢筋与钢板连接。
支墩及预埋钢板与郑州台的位置关系图详见图2。
图5支墩及预埋钢板与郑州台的位置关系图
实际压载至961t时，该支墩砼无裂缝，最大沉降量为1.6cm，最小沉降量为0.7cm，满载24h后沉降趋于稳定。
②1#墩处梁底至承台顶高度3.87m＜h=7.6m<8.09m，不能完整安装墩旁托架，仅安装移位台车和三角梁上节。
三角梁下节采用钢支墩支承，支墩在承台以上高度1.48m。
采用等效代换的原则设计钢支墩。
钢支墩尺寸详见附图1，2。
钢支墩材料用表详见附表2。
4.3拼装程序（支架法）
桥梁两侧各20m范围内作为拼装和临时存放场地，要求场地平整；在预定拼装的桥台和桥墩处安装前后墩旁托架作为两个拼装支点，中间搭设2组拼装支墩；支墩基础采用混凝土基座，平面尺寸根据地基承载力确定，单个基础设计承载力要求大于60t；拼装临时支墩根据现场条件采用预压块和枕木；拼装临时支架墩与造桥机承重钢箱梁间净空不小于0.8m，以便人工操作。
步骤一（见图6）
1.计划拼装处的墩台浇筑施工并安装预埋件；
2.在1#墩上安装墩旁托架；
3.按下图所示搭设临时拼装支墩。
临时支墩（4个）结构为C30混凝土结构，平面尺寸2.5×4m，现场地基承载力为100Kpa,高度取0.5m。
临时支墩上垫混凝土预压块（1.0m*1.0m*1.0m），以上用枕木调平。
图6临时拼装支墩布置图
步骤二（见图7）
根据现场条件，利用1台50t和1台25t流动吊车共同抬吊左线侧1#主梁并安放在后墩旁托架和拼装支墩上；依次拼装2#、3#主梁。
图7左线侧主梁拼装图
步骤三（见图8）
拼装支墩脱空并倒换至右线侧相应位置上，依次拼装1-3#主梁。
图8右线侧主梁拼装图
步骤四（见图9）
1.安装底模横梁及底侧模板；
2.调试液压、电气系统；
3.调整模架并进行试压试验；
4.调整模板并设置预留拱度，准备首跨混凝土施工；
5.拆除临时支墩。
图9底模横梁及底侧模板安装图
步骤五（见图10）
1.绑扎钢筋并浇筑首跨混凝土；
2.过孔前安装导梁及前、中、后辅助支腿；
3.模架横移开启前必须先安装配重支架及混凝土配重块；
4.进入标准跨施工。
图10导梁及前、中、后辅助支腿安装图
4.4人员、设备、物资准备
①人员
起重工、钳工、铆工、电工、技术人员其它辅助工作人员。
②设备
50t汽车吊：
2台；
25t汽车吊：
1台；
电焊机2台；
气割设备：
2套
③物资
20*20cm枕木：
100根用于抄垫
δ=2~30mm厚钢板1.0t；
手锤：
8磅4把，5磅4把；
M24和M30螺栓套筒扳手各10把；
大号活动扳手2把；
5tU型卡环：
8个；
撬棍：
6根（一头尖，一头扁）；
5t和10t倒链各4台；
30t液压手动千斤顶2台；
6-8m梯子：
2架
水准仪：
1台；
水平尺：
2把；
50m钢卷尺：
1把；
预压块（1m*1m*1m）：
8块
5移动模架的预压与线形调整
5.1试验对象及其目的
试验目的：
为确保箱梁现浇施工安全，需对DXZ32/900下承自行式移动模架进行预压试验以检验移动模架的承载能力和挠度值。
通过模拟移动模架在箱梁施工时的加载过程来分析、验证移动模架的弹性变形，消除其非弹性变形。
通过其规律来指导移动模架施工中模板的预拱度值及其混凝土分层浇注的顺序。
5.2加载方法
试验方法就是模拟该孔砼梁的现浇过程，进行实际加载，以验证并得出其承载能力。
其荷载是顺序逐加的、且观测时间（或卸载时间）长达24小时。
1、载荷：
简支砼箱梁长32.6米，计算重量约828吨，涨模系数取1.1倍，内模重量约为50吨，因此重载试验的载荷为828×1.1＋50≈961吨。
2、关于基准点的设置：
模拟实际空模床的准确位置，并以此姿态作为沉降的初始态。
1）观测点用长度为2cm，直径为12的钢筋点焊在该处。
2）进行观测点编号和预压前测量。
在堆载完成后，每天用水平仪观测四次，待各点沉降数据后，即可卸载。
5.3加载前的检查
1、检查造桥机各构件联接是否紧固，机构装配是否精确和灵活，金属结构有无变形，各焊缝检测满足设计规范的要求。
2、检查造桥机的立柱、墩旁托架及主梁框架与桥墩间的锚固是否牢固。
3、即完全模拟浇注状态进行全面检查，全面检查合格后方能进行试验工作。
5.4加载方案及加（卸）载程序
首先在两梁端范围内按荷载分布示意图堆码砂袋及混凝土预制块，然后沿模板32.6米纵向，从两端至中心对称逐层吊放砂袋及混凝土预制块。
1、加载程序
加载分以下几个步骤：
1）加载过程共分三级：
0——50%——80%——110%
2）每加载一级都要测试所有标记点的数据。
如发现局部变形过大时停止加载，对体系进行补强后方可继续加载。
2、卸载后观测各点数据。
当造桥机沉降达到稳定，观测值变化不大可以进行卸载。
卸载后再进行一次读数。
卸载方案类似加载方案，只是加载程序的逆过程，卸载过程同样分三个步骤：
卸载时每级卸载均待观察完成后，做好记录后再卸至下一级荷载，测量记录造桥机的弹性恢复情况。
所有测量记录资料要求当天上报预压指导小组，现场发现异常问题要及时汇报。
卸载后测量数据-加载稳定后测量数据=弹性变形数据
加载前测量数据-弹性变形数据=非弹性变形数据
5.5预压结论
根据本次试验实践及“预压报告”，本试验小组认为：
在加载过程中，主要构件的数据如下：
1、主梁跨中处最大沉降变形为68mm，且整个主梁变形基本呈二次抛物线，与厂家提供的最大弹性变形值49.2mm基本吻合（不包括非弹性变形）。
2、0#台支墩砼无裂缝，最大沉降量为1.6cm，最小沉降量为0.7cm，满载24h后沉降趋于稳定。
3、1#墩处墩旁托架的沉降变形一般为2mm。
通过模拟造桥机在箱梁施工时的加载过程来分析、验证了造桥机主梁框架的弹性变形，消除了非弹性变形。
可以通过预压数据来指导造桥机施工中模板的预拱度值以及混凝土浇筑施工。
组长：
王政副组长：
孙艳龙时间：
2009年8月12日
5.632m预应力混凝土箱梁（梁宽13.0m）反拱计算及模架预拱度设置
根据铁路工程建设通用参考图《无砟轨道后张法预应力混凝土简支箱梁（双线）》，梁体应预设反拱，理论计算跨中反拱值为18.5mm，其它位置应按二次抛物线过渡。
为推算该二次抛物线公式，按下图建立直角坐标系，设y=ax2+b，由于箱梁计算跨度为31.1m，跨中最大反拱值-18.5mm，将坐标点（0，-18.5）及（15.55，0）代入上式得y=0.076509x2-18.5。
利用公式y=0.076509x2-18.5计算出箱梁纵桥向各点反拱值，见下图。
根据上面计算出的梁体纵桥向各点反拱数据，计算出移动模架主梁需要设置的预拱度。
具体数据见《移动模架主梁预拱度调整图》。
6注意事项
1．未经现场技术人员和设计方认可，不得对结构进行改动；
2．连接螺栓应按设计要求的规格与数量，上满拧紧；
3．所有销轴均应插开口销以防脱落；
4．因错孔等原因使得连接螺栓的数量不得不缺少时，每个连接面的螺栓缺失数不超过总额的5%，且每块连接块的螺栓缺少不可多于1颗；
5．参与造桥机施工的人员均应经过培训及技术交底，熟悉造桥机施工的流程及关键环节。
6.禁止双层作业；
7.高层作业必须系好安全带；
8.如需要在模架上铺设人行道，脚手板要求两端固定，无悬空、探头且要挂设安全网，保证人员上下安全方便；
9.严格遵守安全用电的有关规程；
10.在造桥机安装过程中，在起吊的重物上、下严禁站人。
7拼装总结
DXZ32/900移动模架采用下行式结构，利用桥墩安装支撑托架，具有良好的稳定性。
墩旁托架受力体系明确，采用精轧螺纹钢对拉连接，安装方便快捷，使用方便安全。
在拼装过程中要抓好支墩的处理，在没有经验可循的情况下，建议加大安全系数，保证移动模架拼装过程中的安全。
加强工人的安全教育，严格执行《移动模架安全操作规程》。
精轧螺纹钢的张拉是移动模架施工的重中之重，精轧螺纹钢至少要张拉三遍，保证其受力均匀。
精轧螺纹钢抗剪能力差，要注意控制墩旁托架的安装高差，最大高差不得大于3cm（厂家经验值）。
预压及每孔箱梁施工，要有专人负责全面检查移动模架的销轴，高强螺栓的状况，发现问题及时整改。
移动模架的升降，开合，纵移，全部依赖于电气、液压系统，由于电气、液压系统配件数专业配件，购买维修极不方便，一旦电气、液压系统出现故障不仅易造成安全隐患，还使施工进度受到制约。
因此平时的移动模架的平时的保养及维修就显得十分关键，需设专人负责。
因为移动模架纵移所需空间较大，净高、净宽均需满足要求，且受到路基施工的影响，所以在末跨时纵移困难，建议采用满堂支架或管墩基础施工。
总之，移动模架系大型特种设备，必须本着“安全第一”的原则严格施工，在拼装，预压，浇筑，过孔过程中，必须要设立组织机构，制定安全检查制度，明确各方的责任，派专业人员指导、旁站。
DXZ32/900移动模架主要参数表附表1
序号
项目
技术规格及特性
1
设备型号
DXZ32/900下承自行式移动模架
2
施工使用工法
逐跨整孔原位现浇
3
总体方案
桥面下支撑，两根纵向主梁支撑模板系统
4
适用桥跨
跨度≤32.7m，梁重小于900t/的简支或先简支后连续预应力混凝土双线整孔箱梁
5
适应桥墩高
≥3米
6
适应纵坡
2.0％
7
适应曲线半径
2000m
8
环境风压要求
移位时最大允许风压150N/m2
浇注时最大允许风压800N/m2（否则锚固）
9
自动化方式
竖向顶落用大吨位分离式千斤顶实现
纵向移位用液压油缸完成
模架横向开、合采用液压油缸完成
支腿自动前行倒装
10
前主支腿最大支点反力
2*377吨
11
后主支腿最大支点反力
2*322吨
12
前辅助支腿最大支点反力
2*40吨
13
中辅助支腿最大支点反力
2*140吨
14
后辅助支腿最大支点反力
2*110吨
15
整机使用总功率
约95kW
16
动力条件
～4AC、380V、50Hz
17
液压系统压力
31.5MPa
18
移位速度
0～1.0m/min
19
主梁挠度
小于L/700
（仅考虑混凝土荷载和内模的自重引起的挠度）
20
过孔稳定系数
K>1.5
21
运输条件
最大单件重小于≤20t，最大单件尺寸小于
12.5m×2.8m×1.72m，满足铁路、公路运输限界
22
单台总重量
约520t（不含支座处散模）
23
设计施工周期
12天/跨（按每天工作24小时计）
钢支墩材料用表附表2
石家冲墩旁托架三角梁下节材料统计
序号
材料种类及规格
理论重量（kg/m）
长度（m）
数量
总重（kg）
1
I32a
52.717
1.46
8
615.73
2
I32a
52.717
1.11
8
468.13
3
I32a
52.717
1.40
8
590.43
4
I32a
52.717
1.558
8
657.06
5
I32a
52.717
2.671
8
1126.46
6
20钢板
157
1.067
4
670.08
7
I32a
52.717
5
4
1054.34
8
∟75*8
9.03
1.069
4
38.61
9
I14a
16.89
1.46
10
246.59
10
I32a
52.717
1.46
2
153.93
合计
5621.37
DXZ移动模架预压观测记录表附表3
工程名称：
石家冲特大桥
观测点号
加载（50﹪）
加载（80﹪）
加载（100﹪）
卸载（80﹪）
卸载（0﹪）
非弹性变形
弹性变形
2009年8月8日
2009年8月9日
2009年8月10日
2009.8.11
2009.8.11
沉降量
沉降量
沉降量
沉降量
高程
高程
本次
累计
高程
本次
累计
高程
本次
累计
高程
累计
底板
左线
1
163.865
163.823
-0.012
-0.042
163.815
-0.001
-0.050
163.810
-0.005
-0.055
163.853
-0.012
-0.012
-0.038
2
163.887
163.835
-0.013
-0.052
163.825
0.001
-0.062
163.825
0.000
-0.062
163.871
-0.016
-0.016
-0.046
3
163.908
163.852
-0.020
-0.056
163.839
-0.002
-0.069
163.843
0.004
-0.065
163.890
-0.018
-0.018
-0.051
4
163.94
163.875
-0.025
-0.065
163.868
-0.001
-0.072
163.876
0.008
-0.064
163.920
-0.020
-0.020
-0.052
5
163.957
163.894
-0.025
-0.063
163.887
-0.001
-0.070
163.896
0.009
-0.061
163.939
-0.018
-0.018
-0.052
6
163.972
163.915
-0.024
-0.057
163.910
0.001
-0.062
163.914
0.004
-0.058
163.958
-0.014
-0.014
-0.048
7
163.992
163.944
-0.013
-0.048
163.937
-0.002
-0.055
163.940
0.003
-0.052
163.979
-0.013
-0.013
-0.042
8
164.007
163.974
-0.009
-0.033
0.000
163.999
-0.008
中线
1
163.856
163.819
-0.015
-0.037
163.818
0.003
-0.038
163.810
-0.008
-0.046
163.844
-0.012
-0.012
-0.026
2
163.881
163.833
-0.017
-0.048
163.824
0.000
-0.057
163.825
0.001
-0.056
163.867
-0.014
-0.014
-0.043
3
163.907
163.849
-0.018
-0.058
163.832
-0.006
-0.075
163.844
0.012
-0.063
163.889
-0.018
-0.018
-0.057
4
163.941
163.875
-0.025
-0.066
163.862
-0.006
-0.079
163.875
0.013
-0.066
163.922
-0.019
-0.019
-0.060
5
163.961
163.899
-0.020
-0.062
163.885
0.003
-0.076
163.897
0.012
-0.064
163.944
-0.017
-0.017
-0.059
6
7
163.986
163.937
-0.017
-0.049
163.927
0.002
-0.059
163.937
0.010
-0.049
163.974
-0.012
-0.012
-0.047
8
164.016
163.979
-0.017
-0.037
163.967
0.002
-0.049
164.01
-0.006
-0.006
-0.043
右线
1
163.863
163.826
-0.009
-0.037
163.82
0.002
-0.043
163.810
-0.010
-0.053
163.85
-0.013
-0.013
-0.030
2
163.892
163.844
-0.019
-0.048
163.84
0.001
-0.052
163.836
-0.004
-0.056
163.878
-0.014
-0.014
-0.038
3
163.911
163.856
-0.024
-0.055
163.849
0.001
-0.062
163.848
-0.001
-0.063
163.896
-0.015
-0.015
-0.047
4
163.938
163.883
-0.020
-0.055
163.872
0.000
-0.066
163.874
0.002
-0.064
163.922
-0.016
-0.016
-0.050
5
163.964
163.904
-0.022
-0.060
163.902
0.008
-0.062
163.899
-0.003
-0.065
163.946
-0.018
-0.018
-0.044
6
163.977
163.924
-0.020
-0.053
163.913
-0.002
-0.064
163.921
0.008
-0.056
163.962
-0.015
-0.015
-0.049
7
163.991
163.949
-0.015
-0.042
163.941
0.001
-0.050
163.947
0.006
-0.044
163.98
-0.011
-0.011
-0.039
8
164.013
163.979
-0.012
-0.034
0.000
164.005
-0.008
翼缘板
左线
1
166.629
166.625
-0.007
-0.004
166.623
0.000
-0.006
166.617
-0.006
-0.012
166.623
-0.006
-0.006
0.000
2
166.648
166.631
-0.010
-0.017
166.624
0.000
-0.024
166.624
0.000
-0.024
166.641
-0.007
-0.007
-0.017
3
166.649
166.635
-0.017
-0.014
166.627
0.000
-0.022
166.633
0.006
-0.016
166.659
0.010
0.010
-0.032
4
166.678
166.644
-0.017
-0.034
166.630
0.000
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