山區(qū)組拼式桁架箱梁外側(cè)模整體推拉向前施工工法

李 翔

(中鐵十七局集團(tuán)第六工程有限公司，福建福州 350014)

1 概述

京福鐵路客運專線馬坑尾特大橋位于南平市巨口鄉(xiāng)丘陵地帶，地勢起伏，植被茂密。該特大橋上部結(jié)構(gòu)橋跨布置為:1-(48+80+48)m連續(xù)梁+18-32 m簡支箱梁，箱梁截面類型為單箱單室等高度簡支箱梁。因受地理位置條件限制，無法進(jìn)行預(yù)制梁架設(shè)或移動模架法施工，而滿堂支架法施工繁瑣，為此，根據(jù)實際情況采用貝雷支架現(xiàn)澆法施工。貝雷支架現(xiàn)澆法中側(cè)模架一般采用鋼管支架或鋼桁架，考慮到支架體系的整體剛度、穩(wěn)定性及外觀要求，采用由鋼桁架、倒角鋼模和竹膠板面板組合成的節(jié)段組拼式可滑移側(cè)模系統(tǒng)，施工靈活，減少安全隱患，提高外觀質(zhì)量，加快施工進(jìn)度，有效節(jié)約成本。目前馬坑尾特大橋已經(jīng)成功施工完成17片現(xiàn)澆簡支梁，其施工質(zhì)量及外觀等受到建設(shè)單位的一致好評，已經(jīng)成為本標(biāo)段的一大亮點，對山區(qū)橋梁施工具有建設(shè)性指導(dǎo)意義，經(jīng)總結(jié)形成本工法。

2 特點

1)采用節(jié)段組拼式鋼桁架可滑移外側(cè)模系統(tǒng)，材料來源簡單，施工靈活，拼裝、拆除、過孔操作簡單，安全風(fēng)險低;2)拆模過孔不需要吊車配合，不受地形條件影響，采用軌道移動式，由人工推動或卷揚(yáng)機(jī)配合即可，減少機(jī)械投入，避免吊車長時間占道對其他工作面施工造成影響;3)整體拆裝，減少模板變形、模板拼接縫錯臺、拉桿孔錯位等不利因素，有利于箱梁的施工質(zhì)量及外觀控制，保證良好的線形;4)梁體混凝土達(dá)到拆模強(qiáng)度后即可拆模，且兩側(cè)可同時進(jìn)行節(jié)段拆裝，縮短施工周期，有效加快施工進(jìn)度;5)節(jié)段組拼式可滑移外側(cè)模拆裝簡便，模板損耗小，周轉(zhuǎn)次數(shù)多，有效減少人力、機(jī)械、材料等消耗，降低施工成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。

3 適用范圍

本工法特別適用于山區(qū)中因場地限制較大，大型設(shè)備不易就位，側(cè)模架吊裝困難的現(xiàn)澆簡支梁施工。

4 工藝原理

節(jié)段組拼式側(cè)模架靠軌道滑移，各節(jié)段的鋼桁架、倒角鋼模、方木及竹膠板面板可以在地面平整場地上組拼完成，并用角鋼焊接成剪刀撐對其加固(亦可用φ48鋼管連接)，以控制其變形，然后通過吊車吊裝到首孔梁支架上，其中支架的分配梁上需先安裝固定好滑移軌道，左右側(cè)各兩根，采用［18a槽鋼制作。各節(jié)段側(cè)模架間用鋼管連接加固，倒角鋼模部分通過螺栓法蘭連接，可以更好地控制接縫錯臺現(xiàn)象，鋼桁架與軌道間采用木楔調(diào)整標(biāo)高，安裝簡易，拆除方便。各節(jié)段側(cè)模架滑移前先退除底部木楔，套入滑移軌道車，通過人工或者小卷揚(yáng)機(jī)牽引前進(jìn)，在有限的空間進(jìn)行快速拆裝作業(yè)，且無需吊車配合。

5 施工工藝流程及操作要點

5.1 工藝流程

山區(qū)組拼式桁架箱梁外側(cè)模整體推拉向前施工工藝流程見圖1。

圖1 施工工藝流程圖

5.2 操作要點

1)施工準(zhǔn)備。a.復(fù)核圖紙，確認(rèn)支架體系及梁體截面各相關(guān)尺寸。b.根據(jù)現(xiàn)場實際情況制定并優(yōu)化施工組織設(shè)計，并對施工作業(yè)人員進(jìn)行崗前安全技術(shù)等培訓(xùn)。c.認(rèn)真學(xué)習(xí)熟悉相關(guān)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)、施工規(guī)范及相關(guān)文件要求。

2)模板支架整體設(shè)計。馬坑尾特大橋簡支箱梁采用條形擴(kuò)大基礎(chǔ)或鋼管樁基礎(chǔ)，由鋼管立柱、砂箱、工字鋼橫梁、貝雷梁、工字鋼分配梁、方木及竹膠板底模等組成的支架體系。分配梁以上外側(cè)模采用鋼桁架，內(nèi)模架采用鋼管架。底模、內(nèi)模及外側(cè)模均采用優(yōu)質(zhì)竹膠板制作，外側(cè)模及底模圓弧段、端頭模等異形模板采用特制定型鋼模。模板材質(zhì):優(yōu)質(zhì)竹膠板厚度為15 mm，鋼模厚度為8 mm。模板及支架總體設(shè)計圖見圖2。

3)箱梁側(cè)模模板及支架設(shè)計。a.側(cè)模加構(gòu)件組成設(shè)計。根據(jù)箱梁模板的設(shè)計荷載、剛度要求及考慮施工中的可操作性等控制要求，側(cè)模架構(gòu)件材料設(shè)計見圖3。b.側(cè)模架分節(jié)段設(shè)計加工。根據(jù)現(xiàn)場施工條件，施工場地狹窄，只有單側(cè)便道且山區(qū)場地不平，吊車長時間作業(yè)對其他工作面施工干擾大，遠(yuǎn)離便道側(cè)的側(cè)模支架吊裝困難。為了解決以上施工矛盾，考慮將外側(cè)模架系統(tǒng)分節(jié)段臺車式設(shè)計，通過［18槽鋼制作成滑移軌道，運用自制的簡易軌道車將側(cè)模架分節(jié)段整體往前推移，確保在有限的空間上進(jìn)行快速拆裝，靈活操作。本橋現(xiàn)澆梁梁長32.6 m，整體支架設(shè)計中采用Ⅰ18a工字鋼作為分配梁，共47根，間距70 cm。為了使側(cè)模架受力均衡，Ⅰ10工字鋼側(cè)模架也按70 cm間距設(shè)計，共47榀，分為11組，由4榀一組的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段及一組3榀調(diào)節(jié)段組成，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段長2.8 m，調(diào)節(jié)段長2.1 m。側(cè)模鋼桁架按設(shè)計組拼焊接成整體，縱向采用兩道∠80×5的等邊角鋼焊接連接(或者采用φ48×厚3.5 mm鋼管連接)，外側(cè)也用∠80×5的角鋼焊接成剪刀撐(或者采用φ48鋼管連接)形成一個簡易節(jié)段臺車，制作過程注意預(yù)留15 cm的軌道及落架空間。節(jié)段鋼桁架安裝完畢后，根據(jù)梁體截面尺寸依次安裝加固底部倒角鋼曲模、腹板外模、上部鋼倒角曲模、翼板模板。倒角曲模支架與鋼桁架焊接牢固，方木通過螺栓開孔固定在桁架上，高強(qiáng)竹膠板通過鋼釘固定于方木上，接縫平順，為防止產(chǎn)生變形，需整體加固牢靠，以便減少后期維修，增加周轉(zhuǎn)次數(shù)。c.側(cè)模架滑移系統(tǒng)設(shè)計施工。側(cè)?；葡到y(tǒng)由滑移軌道及簡易滑移軌道車組成，見圖4～圖8?；栖壍啦捎茫?8a的槽鋼焊接于分配梁上，間距180 cm，梁體左右側(cè)各兩道，作為配套，需加工兩個簡易的滑移軌道車，左右側(cè)各一個，軌道車尺寸為長180 cm×寬180 cm(寬度與滑移軌道一致)。軌道車同樣采用［18a的槽鋼加工而成，軌道車順軌道方向的槽鋼槽口向下，橫向的向上，四根槽鋼連接的四個角各需加焊一塊L10 cm×10 cm的三角鋼板加固，防止導(dǎo)向架使用時變形。橫向每根槽鋼上焊接兩道φ20圓鋼，外套φ30的圓管，作為橫向移動各組側(cè)模架用?？v向兩根槽鋼槽口向下，每根槽鋼靠近端頭處需焊接兩個軸承作為軌道車的“輪子”，整個軌道車共8個“輪子”，焊接時需保證輪子超出槽口邊緣1 cm～2 cm;此外，還需焊一個稍小的軸承固定于順軌道方向的槽鋼底，以減小側(cè)模架移動時軌道車與滑移軌道間的摩擦力。d.側(cè)模架拼接縫設(shè)計施工。各組節(jié)段桁架間倒角鋼模處設(shè)置法蘭螺栓連接，便于側(cè)模安裝時能夠快速就位，有利于減小節(jié)段間的模板錯臺，鋼模與木模拼縫用方木支墊平順，具體設(shè)計見圖9。側(cè)模支架下方設(shè)置4排槽鋼(中間兩排作為節(jié)段臺車滑移軌道，間距180 cm，澆筑前及澆筑時4排槽道均為側(cè)模架的支撐點)，采用木楔或鋼楔支撐，調(diào)整至設(shè)計標(biāo)高后固定每處支撐點的上下兩楔塊，以防止施工過程中松動走位。軌道有利于各節(jié)段臺車整體均勻受力。

圖2 模板及支架總體設(shè)計圖

圖3 側(cè)模架構(gòu)件材料設(shè)計圖

圖4 側(cè)模架滑移系統(tǒng)

圖5 側(cè)模架滑移軌道

圖6 滑移軌道車

圖7 滑移軌道車構(gòu)造圖

圖8 軌道車滑輪

圖9 模板拼縫設(shè)計圖

4)移動側(cè)模架施工。a.側(cè)模架首次組拼。箱梁側(cè)模架首次組拼安排在地面平整場地上，按4榀一組組拼標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段桁架及3榀一組的調(diào)節(jié)段，榀與榀間距嚴(yán)格按照70 cm控制，并用∠80角鋼或φ48鋼管聯(lián)接加固。待貝雷支架預(yù)壓完成、標(biāo)高調(diào)整到位后，在兩側(cè)分配梁上按設(shè)計間距鋪設(shè)［18a槽鋼，槽口向上，每側(cè)4根，中間兩根為滑移軌道，需嚴(yán)格控制間距為180 cm，然后依次吊裝各節(jié)段鋼桁架至槽鋼上，底部用木楔或鋼楔將桁架調(diào)整到位，并用U形螺栓卡將鋼桁架與底部分配梁連接牢固，防止施工過程中發(fā)生偏位扭轉(zhuǎn)，保證安全。然后按設(shè)計尺寸位置將倒角鋼曲模焊接于桁架上，之后鋪設(shè)方木并固定牢靠，再將竹膠板固定于方木上，并處理好接縫位置，避免錯臺。整體拼裝加固完成后，根據(jù)設(shè)計的節(jié)段長度將鋼模及竹膠板等斷開，形成2.8 m長的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段及一組2.1 m長的調(diào)節(jié)段，節(jié)段間按拼接縫設(shè)計加固。b.側(cè)模架的脫模與滑移。梁體混凝土施工完并達(dá)到拆模強(qiáng)度后即可進(jìn)行脫模作業(yè)，脫模前需先將節(jié)段之間的聯(lián)接鋼管拆除，然后退除滑移軌道上的木楔，在桁架底部套入滑移軌道車，軌道車就位后再將剩余兩排楔子退除，使節(jié)段鋼桁架落于軌道車上，并將節(jié)段鋼桁架往外移動約30 cm，保證其順利往前推移。各節(jié)段可通過人工或小卷揚(yáng)機(jī)牽引滑移至下一跨拼裝就位。側(cè)模架的拆裝可兩側(cè)同時進(jìn)行作業(yè)，加快施工進(jìn)度，且無需吊車配合。節(jié)段側(cè)模整體滑移施工見圖10，圖11。c.側(cè)模架下一循環(huán)組拼與維護(hù)。各節(jié)段側(cè)模架滑移就位后，首先要對整個模架進(jìn)行檢查，對變形破損部位進(jìn)行維修，并對模板接縫處進(jìn)行處理，多次周轉(zhuǎn)后破壞嚴(yán)重的模板需要進(jìn)行更換處理。循環(huán)過程中倒角鋼模要進(jìn)行打磨除銹，對木模進(jìn)行清理后均勻涂刷脫模劑，以提高模板的周轉(zhuǎn)次數(shù)和混凝土的外觀質(zhì)量。

圖10 節(jié)段側(cè)模整體滑移

圖11 U形卡扣加固

5.3 勞動力組織

主要人員配置如表1所示。

表1 主要人員配置表

6 材料與設(shè)備

1)主要材料。節(jié)段組拼式箱梁外側(cè)模整體推拉向前施工中所用材料主要有:軌道及軌道車加工所用槽鋼、滑輪等。

2)主要機(jī)具設(shè)備。主要機(jī)具設(shè)備如表2所示。

表2 機(jī)具設(shè)備

7 質(zhì)量控制

節(jié)段組拼式側(cè)模架施工嚴(yán)格按照《高速鐵路橋涵工程施工技術(shù)指南》(鐵建設(shè)［2010］241號)，TB 10752-2010，J 1148-2011高速鐵路橋涵工程施工質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。

8 安全措施

建立有效的安全管理體系，設(shè)置專職安全員。建立和實施安全生產(chǎn)責(zé)任制，明確各級人員的職責(zé)。各種機(jī)械設(shè)備的操作人員必須經(jīng)過相應(yīng)部門組織的安全技術(shù)操作規(guī)程培訓(xùn)，持有效證件上崗。施工用電必須符合用電安全規(guī)程。

9 環(huán)保措施

建立健全的環(huán)保管理機(jī)構(gòu)，深入貫徹執(zhí)行《環(huán)境保護(hù)法》《水土保持法》《水污染防治法》《土地管理法》等有關(guān)的國家法律法規(guī)。

10 效益分析

10.1 經(jīng)濟(jì)效益

1)通過本工法的運用，成本節(jié)約估算如下:模板采用分節(jié)段整體移動，避免了吊裝及重新組拼，可節(jié)約人工18個工日，按當(dāng)前一般工費120元/d，共120×18=2 160元;采用人工移模方式脫模拼裝約節(jié)省3個吊車臺班，節(jié)約成本1 200×3=3 600元;32 m現(xiàn)澆簡支梁側(cè)模竹膠板模板共計260 m2，模板周轉(zhuǎn)率提高50%，改進(jìn)前的普通拆拼方式按周轉(zhuǎn)6次計算，每片梁攤銷260÷6=43.3 m2，分節(jié)段整體滑移方式按周轉(zhuǎn)9次計算，每片梁攤銷260 ÷9=28.9 m2，節(jié)約43.3 －28.9=14.4 m2，節(jié)約成本14.4 ×55=792元。合計節(jié)約成本:2 160+3 600+792=6 552元。2)作為與節(jié)段組拼式外側(cè)模相配套的內(nèi)模系統(tǒng)，也按外側(cè)模節(jié)段長度做成標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，可以有效減少對拉桿預(yù)留孔眼以及拆模造成的模板損耗，提高周轉(zhuǎn)率約50%，腹板內(nèi)側(cè)模150 m2，改進(jìn)前按周轉(zhuǎn)6次計算，每片梁攤銷150÷6=25 m2，改進(jìn)后按周轉(zhuǎn)9次計算，每片梁攤銷150 ÷9=16.7 m2，節(jié)約 25 －16.7=8.3 m2，節(jié)約成本 8.3 ×55=456元。3)采用本工法施工，每片梁工期可節(jié)約3 d，一片梁支架所需螺旋管約39.5 t、貝雷片147片，按租賃價格螺旋管7元/(t·d)，貝雷片1.7 元/(片·d)，每片梁可節(jié)約39.5×7×3+147×1.7×3=1 579元。綜上，采用節(jié)段組拼式桁架箱梁外側(cè)模整體推拉向前施工工法，每片梁可節(jié)約成本6 552+456+1 579=8 587元，馬坑尾特大橋目前施工完成17片，已節(jié)約8 587×17=145 979元，本公司共承建82片現(xiàn)澆梁，其中已采用和計劃采用本工法的共有42片，將節(jié)約成本8 587×42=360 654元。

10.2 社會效益

使用本工法施工，有效減少了人工、機(jī)械設(shè)備、物資材料等投入，同時也提高了施工效率，縮短施工周期，且提高了混凝土的外觀質(zhì)量，為后續(xù)工程的開展創(chuàng)造了有利條件。同時響應(yīng)了公司開展“節(jié)能增效、創(chuàng)先爭優(yōu)”活動的企業(yè)建設(shè)要求。

10.3 環(huán)保效益

該工法的應(yīng)用，在施工中減少了臨時便道的征用，減少了對耕地或林地的占用，有利于保護(hù)施工區(qū)域的生態(tài)環(huán)境。

11 工程實例

1)工程概況。本公司施工的京福鐵路客專馬坑尾特大橋，上部結(jié)構(gòu)橋跨布置為:1-(48+80+48)m連續(xù)梁+18-32 m簡支箱梁，因受地理條件限制，采用節(jié)段組拼式桁架箱梁外側(cè)模整體推拉向前施工。

2)工程評價。該工法施工靈活，外側(cè)模拼裝、拆除操作簡單靈活，無需吊車配合，不受地形條件影響，安全風(fēng)險低，施工期間無任何安全事故發(fā)生，有效節(jié)約工期，加快進(jìn)度，且箱梁的外觀質(zhì)量良好;同時可以有效減少人力、機(jī)械、材料等消耗，降低施工成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，為以后類似的橋梁施工提供了經(jīng)驗技術(shù)儲備。