牛腿自行式移動模架造橋工法

中鐵二局集團第五工程有限公司 四川省成都市 610000

摘要：本文主要介紹廣州南沙鳧洲大橋南引橋的淺海現場環境和混凝土連續箱梁的結構特點，中鐵二局五公司和山東博瑞路橋公司聯合研制開發了MSS40—1350型下行式牛腿自行移動模架，并成功運用于混凝土箱梁的逐孔現澆施工，經總結形成本工法。為類似工程施工的推廣提供參考。

關鍵詞：牛腿自行式；移動模架；造橋工法

1 工法特點

1.不需起重運輸設備倒運和安裝支撐牛腿。

2.機械化程度高，結構受力明確，施工安全可靠。

3.無需多次拼裝模板及預壓，周期短且所需人員少。

4.跨中無支撐，不影響通車通航。

2 適用范圍

本工法適用于橋跨≤40m、縱向坡度<3%、半徑≮2000m現澆預應力砼連續箱梁逐孔現澆施工。

3 工藝原理

3.1 移動模架構造

MSS移動模架主要由牛腿、主梁、橫梁、C型梁、后橫梁、前支撐橫梁、外模及內模（選配）組成。

其中：主梁外形尺寸51.2m（長）×2.8m（高）×1.8m（寬），端鼻梁，長約34.5m，分三節，起到支架向下一孔移動時的引導和承重作用，并作為牛腿移位時的支撐縱梁。牛腿主要作用是支撐主梁。C型梁主要作用為懸吊MSS移動模架系統并帶動主梁系統向前移動。吊點橫梁有行走牛腿和防止新舊砼接縫處出現錯臺兩個功能。前支撐橫梁主要作用為MSS移動模架系統牛腿縱移時，通過千斤頂將鼻梁端頂起，起到支撐橫梁的作用。

3.2 移動模架技術參數

1.全套移動模架自重574t

2.適用箱梁跨徑40m以下，箱梁每延米自重28t

3.墩身高度9.5m以上

4.最小平曲線半徑2000m

5.最大撓度L/500

6.行走及橫移時最大風速6級

7.施工速度9～11d/跨

3.3 工作原理

一跨砼澆注完成張拉縱向索后，通過C型梁、吊點橫梁、前支撐橫梁懸吊主梁和鼻梁，牛腿懸掛于主梁和鼻梁自行至下一跨，移動模架由橋軸線分離橫移，避開墩身前行至下一跨施工位置合攏，同時完成上一跨箱梁預應力索壓漿，完成一個循環周期。

4 工藝流程

移動模架安裝或移動就位→調整模板→安裝底板、腹板鋼筋及底板、腹板預應力→檢查合格后安裝內模→綁扎頂板、翼板鋼筋及安裝預應力鋼絞線→檢查合格后澆筑砼→砼養生、等強→預應力張拉→壓漿、封錨。

5 施工過程及操作要點

5.1 移動模架的安裝

5.1.1 組拼工藝流程

搭設臨時支撐→拼裝方案設計→場地硬化→設備進場存放→布置臨時支撐→拼裝牛腿梁、小車→拼裝主梁→安放主梁內螺旋頂→拼裝橫梁→拼裝橫梁下走道護欄→拼裝底模縱筋→拼裝底模板、墩頂模板→拼裝側模支撐架、側模→拼裝鼻梁→拼裝前橫梁→校核尺寸→調試液壓系統→拼裝完畢。

圖6.2.2-1 臨時支撐布置圖

5.1.2 牛腿拼裝

將支撐托梁置于墩柱預留孔中，牛腿置于支撐托梁上。每組牛腿橫梁由左右兩根對接組成，接頭處用銷子連接。牛腿橫梁對接緊固后，調整其與墩身的相對位置。

5.1.3 滑移小車拼裝

先將底梁、支梁、護欄踏板拼裝好，掛梁等主梁放到小車上以后再拼裝。待組裝小車液壓站和液壓缸后，用吊機將小車整體吊至牛腿梁上，并安裝就位，小車安裝之前，應將牛腿梁與小車的接觸面處清理干凈。小車有高矮之分，矮的放在曲線半徑的內側。

5.1.4 主梁拼裝

MSS40—1350型移動模架單側主梁共4節，單節主梁約重 20t，采用兩臺25噸汽吊起吊主梁從一端開始，逐節組拼，對稱進行。

5.1.5 橫梁的安裝

主梁拼裝完成后（按照橫坡尺寸調整、安裝好梁內螺旋千斤頂），利用滑移小車，將主梁在橫向和縱向上精確定位，用吊機安裝橫梁；兩側橫梁安裝好后，主梁橫移至合模狀態，兩側橫梁間用銷連接，從而使其形成一個穩定的框架系統。

5.1.6 模板拼裝

橫梁安裝完成后，鋪設底板，并及時檢查、調整好橫坡、縱坡及曲線，并通過主梁內螺旋頂調好預拱度。待底模安裝好后安裝機械調節支撐座、側模支撐梁，再安裝外腹板、肋板及翼緣板，同時調整腹板凈空尺寸、翼緣板標高。最后進行模板撓度值調整。

5.1.7 鼻梁拼裝

利用吊機自右側依次交叉拼裝1#，2#，3#和左側1#，2#，3#。拼裝時注意螺栓的規格型號，必要時增加墊圈個數。鼻梁安裝完畢后，即可在墩頂安裝前橫梁，并與鼻梁連接固定。

5.2 移動模架加載試驗

5.2.1 試驗目的：

⑴ 檢驗移動模架主梁的實際抗彎能力。

⑵ 消除其非彈性變形。

⑶ 為箱梁澆注預拱度設置提供經驗數據和準確參數。

5.2.2 加載方法

試驗采用逐級加載，直至加至與砼等載。每級荷載加載完畢后對主梁和橫梁進行詳細檢查，并跟蹤觀測主梁和模板橫梁的撓度變形值，分析撓度有無異常，直至加載試驗完畢，并做好記錄值。主梁觀測點分布于各橫梁位置，共15根橫梁，每根模板橫梁設3個觀測點。主、橫梁觀測點布置見下圖。

圖6.3.1-1 主、橫梁觀測點分布圖

5.3 預拱度設置

主要考慮以下四個方面：

1.40m跨連續梁前、后支點之間部分按拋物線分布，懸臂端按三角形分布。

2.由懸臂吊桿引起的撓度，按三角形分布。

3.加上其本身的非彈性變形。

5.4 鋼筋、澆筑砼、養護、張拉、壓漿、封錨施工

均采用傳統的施工方法。

5.5 移動模架移動

1.第一次落模

點動頂升油缸，緩慢施力，使主梁在油缸的作用下帶動模板脫離梁底，下落到主梁底面離小車滑板上平面100mm左右距離，下落時注意整個模架基本同步下降。

2.牛腿自行

將小車掛架掛在主梁上，伸出掛架上的四個油缸，吊起小車和牛腿，抽出托梁，通過小車上的橫移油缸將牛腿從墩中移出，推動小車上的縱移油缸，小車帶著牛腿在主梁上縱移。當兩組牛腿移到下一橋墩時，小車橫移油缸頂推將牛腿插入墩中兩側牛腿插入預留孔后，在墩身預留孔中安裝牛腿支撐橫梁。

3.第二次落模

在兩對牛腿自行過孔就位后，頂升油缸頂起主梁，拆除后橫梁8根吊桿，收起前橫梁輔助油缸，主梁在油缸的作用下帶動模板繼續下落至小車滑板上進行二次落模。

4.模架橫移

為使底模繞過墩身，移動模架必須沿橋軸線分離后向兩側橫移一定距離方可通過，每側橫移的寬度略大于墩身寬度的一半即可。

5.模架縱移

橫移到位后，利用后兩個小車（靠近C型梁的）及C型梁上縱移油缸將移動模架縱移到下一箱段澆注位置，縱移時同樣需保證同步，且須密切關注油表讀數的變化。

6.模架閉合

模架閉合是向外橫移的逆向作業，方法類似，但在向內橫移至接近合攏時，要減緩移動速度。

5.6 移動模架箱梁施工線形控制

5.6.1 平面線形控制

主要分以下兩個方面：

（1）外模平面曲線的調整主要依靠外模下15組橫梁與主梁連接的長型孔進行調整，事先將螺旋頂上的螺栓旋松，然后測量出每根橫梁橫移的距離，用鏈條葫蘆強行拉動，待到位后，固定螺栓。模型調整順序：先底板，再腹板，最后翼緣板。

（2）連續箱梁的內箱按照設計要求分30米跨、40米跨和30米跨到40米跨過渡的C2梁段三種。30米跨和40米跨的內箱、人洞均采用小塊定型鋼模拼裝輔以Φ48mm、t=3mm的鋼管、天地托支撐。過渡C2梁段底模采用直接在造橋機底模上按照設計的斜率鋪設木模內箱拼裝橫斷面由多塊定型鋼模通過普通螺栓連接組成。

5.6.2 高程控制

本橋30米跨A、B、C2三種梁段及40米跨A、B、C三種梁段移動模架系統撓度值的設置均通過左、右幅64#墩～63#墩30米跨A梁段加載預壓消除結構非彈性變形，得出荷載-撓度曲線，根據實際測量與理論計算值對比，確定第一孔箱梁施工預拱度值。澆注完第一孔后測量實際標高，待預應力張拉后，測量反拱值；在30m、40m跨的第一聯箱梁澆注完畢并移走所有施工荷載后，將實測的橋梁線形與設計值對比，為以后孔跨及后期40m跨梁段的施工提供立模標高參數。

5.7 移動模架的拆卸

本方案采用精扎螺紋鋼（φ32）32根和四個頂升千斤頂下放移動模架，其具體布置如圖

移動模架拆除步驟

拆除前支撐橫梁→拆除一、二節懸臂鼻梁→拆除懸臂端模板及橫梁→拆除第三節懸臂鼻梁→埋設吊桿孔→拆除模板、支撐桿、橫梁、配重塊等→拆除支撐托梁→整體下放模架，拆除牛腿三角架→拆除模架→運輸和存放。

6 機具設備

表6-1 主要拼裝設備配置表

序號設備名稱規格型號單位數量備注

1吊車50/25噸臺1/2用于移動模架拼裝及拆除

2載重汽車15噸輛1

3裝載機ZL-50臺1

4電焊機500-X臺3

5氣割設備 套2

6橫移鎬50-80t臺4

7扭矩扳手1500N.M臺2

8電動扳手1500N.M臺3

9手動千斤頂10噸/32噸個4/2

10手拉葫蘆5噸/10噸個4/3

11超薄液壓頂20-30噸臺4

12千斤頂24/26噸臺2/2箱梁張拉

13千斤頂100/150噸臺2/2

14千斤頂500t臺3

15壓漿泵 臺1用于壓漿作業

16真空泵 臺1

17擠壓機 臺2

18凈漿攪拌機 臺1

19汽車吊25t輛2用于材料吊裝、轉運等

20彎曲機 臺2用于鋼筋作業

21切斷機 臺2

22砂輪切割機 臺1

23插入式振動器 臺14用于混凝土作業

24混凝土拌和站120座1

25混凝土臥泵60m3/h臺2

26混凝土輸送車9m3臺4

7 勞動組織

移動模架人員配備見表7-1。

表7-1 移動模架所需勞動力統計

序號作業組主要作業內容人 數

技術員技工普工

1技術組施工、技術指導33

2實驗組各種材料試驗122

3造橋作業組移動模架作業1168

4鋼筋組鋼筋加工、制作160

5模型組模型加工、安裝及混凝土施工150

6張拉組預應力張拉、壓漿118

8 質量標準及質量控制

1.移動模架的加工和拼裝質量嚴格按照其相關的規范控制。

2.鋼筋、水泥、地材、鋼絞線、錨具等原材料的檢驗與試驗均按現行規范有關規定執行。

3.梁體鋼筋、預應力、砼等質量檢查和標準都應按《公路橋涵施工技術規范》中預應力砼工程有關規定執行。

9 安全措施

1.防止出現吊機傾覆事故。

2.定時檢測設備的各部分的變形及有無焊縫開裂現象。

3.每澆筑完一跨箱梁，需對主梁支點處和跨中段連接螺栓進行檢查，發現異常及時補強。

10 環境保護措施

1.所有運輸車卸料溜槽處必須裝設防止遺撒的活動擋板，并清理干凈后方可出現場。

2.確保道路暢通，為過往車輛、行人提供方面。嚴防施工污水直接流出施工區域污染環境。

11 效益分析

以鳧洲大橋南引橋為例，選擇MSS40—1350型牛腿自行式移動模架，盡管存在結構較非自行式移動模架復雜，移動較非自行式移動模架困難，整個循環時間也要相對略長一些。但與非自行式牛腿移動模架相比有較為明顯的經濟效益：

項目牛腿自行式移動模架牛腿非自行式牛腿移動模架

移動模架620萬450萬

河灘處棧橋租賃

（含插打費）0每跨按照10天計算：

13×10×1.1=143萬

河內船舶01.5×10/30×7=35萬

租用吊車、汽車05.2×12=62.4萬

合 計620萬690.4萬

工期平均每跨9～11天平均每跨9～10天

12 工程實例

廣州鳧洲大橋南引橋工程起訖里程為K2+079～K3+459，長1380米，橋梁最大縱坡1.841%，最小豎曲線半徑28000m，平曲線半徑2000m。其上部結構箱梁主要為兩聯5×30m、六聯4×40m和一聯3×40m。

圖4.3-3 澆注（合模）狀態

本工法成功運用于鳧洲大橋施工，自2006年5月開始，廣州鳧洲大橋南引橋使用MSS40-1350型移動模架系統已經成功澆注了64跨，每跨的循環時間平均為9～11天，成梁速度快，線性好，并且取得了較好的經濟效益。

收稿日期：2014-10-02

作者簡介：

孫孟勝，男，（1968-11），本科，工程師，主要從事工程技術工作。

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建立標準、科學的操作流程有利于試驗檢測部門在公路橋梁檢測過程中得出正確、真實的數據，從而提高試驗檢測技術。因此，企業及相關管理部門在制定規章制度之后還要建立統一的標準、科學的操作流程，使新老員工都能正確按規范、按流程進行試驗檢測工作，且在統一、科學的操作下，員工能更好的熟悉相關專業理論和原始數據，為試驗檢測技術的發展提供了研究樣例，這也有利于試驗檢測技術向好的方向發展。

4.4政策鼓勵，進行技術創新

公路橋梁試驗檢測技術的發展與創新還離不開政府及企業相關政策的支持。作為企業。應在技術創新方面制定相應的獎勵、鼓勵政策，最大程度激發員工的積極性和創造性，從而不斷提升試驗檢測技術。同時，企業相關激勵政策的建立和完善不僅可以有效提升試驗檢測技術水平，在還能使企業試驗檢測技術團隊有獲得獨有技術專利的可能，更進一步激發其他員工進行試驗檢測技術創新的激情，最終提升試驗檢測技術。

5.結語

公路橋梁檢測工作涉及學科眾多、工作內容復雜，每一個環節都要協調配合好，才能達到精準的結果。所以要加強基礎學科的研究，針對每個不同的檢測條件進行分析，不斷吸取精華，去其糟粕，獲得更好更先進的技術和經驗。就目前而言，公路橋梁試驗檢測技術已經取得了一定的成果，在將來的發展中會跟隨工作環境和運營條件的變化而不斷深化和創新。

參考文獻：

[1]林俊，姜小磊.公路橋梁試驗檢測技術及應用研究[J].交通世界（建養.機械）.2013（12）：46-47

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[3]湯根發，歐陽露.公路橋梁試驗檢測技術及應用[J].科技創新與應用.2012（08）：45-46

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這一領域也取得長足進步，例如北京星通聯華科技發展有限公司研制的路面破損采集系統是基于高速線掃描CCD方式，可全路段連續采集路面圖片，經過軟件分析可發現路面破損位置、程度。下面就對攝像測量法進行闡述。

路面破損檢測系統一般由數據采集、數據處理、里程定位和底盤四個部分所組成，它能在正常車速下獲取路面平整度、路面車轍、路面破損以及路產信息等數據[3]。

數據采集系統主要由高速CCD攝像機、激光傳感器等設備構成，用于路面破損測量的方式包括快速獲取路面二維圖像信息和路表三維激光圖像，前者可識別諸如路面裂縫這樣的病害（如圖1所示），而像波浪、擁包、沉陷、坑槽等變形缺陷必須依據后者才能確認（如圖2所示）。CCD獲取圖像方式包括線掃描和面掃描兩類，線掃描方式不用拼接圖像，不存在遺漏或重疊，用于路面破損觀測效果更好。路表三維激光圖像利用多個高性能激光傳感器通過三角測量原理獲得，不會受到陰影影響，數據精度較高，但目前設備仍較昂貴。

如前所述，路面破損的數據處理是通過軟件實現的。首先，對數據進行預處理，區分有病害圖片與無病害圖片，篩選出病害圖片，這樣可以提高處理的效率，減少對系統資源的占用。處理裂縫一類病害要在軟件處理基礎上結合人工校正，而變形一類病害只需軟件處理即可。

里程定位的目的是為了確定路面病害的具體位置，一般通過GPS與測距儀結合的方式來實現。宏觀上的位置信息是通過GPS確定的，而微觀上的精確位置是由測距儀調正的。在檢測車輛行駛過程中，儀器會自動獲取公路樁號信息，但由于里程樁號布置并非十分嚴格，所以仍需在數據采集過程中不斷進行修正。北京星通聯華科技發展有限公司已經研發出一種智能樁號獲取系統，無需人工修正，這極大地減輕了檢測人員的工作強度。

除了上述系統以外，還有一些輔助系統，例如燈光輔助照明系統，可用來消除陰影的干擾；再如集成控制單元，用來接收、處理采集系統所需的各種信號，并分配給各個子系統。

采集并處理路面破損信息以后，要按照《公路技術狀況評定標準》進行評價，我國一般采用路面狀況指數（PCI）進行評價。但是PCI未考慮車轍深度、路面平整度以及沒有明確路面破損與平整度之間的關系，因此該方法仍然需完善，目前的趨勢是路面狀況評定指標多樣化，以此適應不同的評價條件和需求。

3 結語

公路路面檢測項目多，方法也較多。公路檢測人員應根據工程特點和設備情況首選高效、準確的方法。一些傳統方法盡管效率較低，但在施工控制中仍不失為簡便、有效的方法。公路路面檢測技術正朝著智能、集成、無損、高效、自動化方向發展。隨著檢測標準與檢測軟硬件的不斷完善，可以預見公路路面檢測技術水平必將大幅提升。

參考文獻：

[1] 丁傳鑫. 公路路面檢測技術綜述[J]. 市政技術，2013，31（6）：160-163，173.

[2] 蔣陽升，彭博，韓世凡，等. 路面破損狀況檢測、評價、預測與管理系統研究進展[J]. 交通運輸工程與信息學報，2013，11（4）：1-9.

[3] 高全亭，米剛. 國內外最新公路路面智能檢測技術[J]. 山東交通科技，2009（3）：63-64，67.