模板臺車在橋梁現澆混凝土防撞護欄施工中的應用研究

楊 淼

(福建省華榮建設集團有限公司 福建福州 350112)

0 引言

傳統橋梁現澆混凝土防撞護欄施工，因勞動強度大、模板拼縫質量差、安全風險高等因素，造成施工進度緩慢，成品質量較差。本文以施工項目為依托，從模板臺車的結構受力分析、模板吊裝、安裝拆卸等方面剖析模板臺車在防撞護欄施工中的作用，指出，其在實現機械化、自動化、專業化的基礎上，保證了防撞護欄的的施工質量、降低了成本，值得在橋梁防撞護欄施工中推廣。

1 工程概況

永泰縣城區二環路古岸橋至馬洋橋段道路工程總長度3058 m(其中：黃厝大橋長337 m，城峰隧道長884 m，道路長1869 m)，黃厝大橋采用(4×30 m+4×30 m+4×30 m)預制預應力混凝土箱梁，橋臺采用柱式，橋墩采用樁柱式、樁基礎為沖孔灌注，全橋長367.0 m。城峰隧道位于永泰縣樟城鎮里島村及城峰鎮龍峰村，右線隧道長884 m，左線隧道長867 m；隧道左右洞內輪廓設計為三心圓拱形式。隧道結構安全等級為一級；隧道結構使用年限為100年；抗震設防烈度為6度。

2 工藝原理及創新改進

施工現場選用的橋梁防撞護欄臺車，由行走驅動系統、提升系統、轉向系統、電氣系統、底架、立柱、前后臂、配重箱和液壓支腿組成，與傳統模板臺車相比，較采取了以下創新改進：

(1)臺車底盤采用前后橋焊接而成，輪胎全部采用 28×9-15 實心橡膠輪胎。在前輪安裝全液壓轉向裝置，后輪安裝行走驅動裝置和差速器，可自動進行大角度轉彎、掉頭，增加了靈活性，實現全方位操作。

(2)旋轉系統采用電機直接式擺線針輪減速機鏈驅動。為了實現雙輪驅動，可以安裝結合子，當需要轉向時，可操作結合子分離，變為單輪驅動，有利于在橋梁橋面鋪裝完成后較快速的移動，實現模板吊運行走，消除施工中模板轉運的弊端，加快了施工進度[1]。

(3)操作平臺安裝在主體車架的外側。在車架的頂部設有滾動座導軌，滾動座導軌上安裝有可沿導軌移動的滾動座，吊掛裝置安裝在滾動座的底端。現場施工可利用吊掛裝置進行起吊，并且沿滾動座導軌將吊掛裝置移動至所需的位置，方便操作人員站立在操作平臺上安裝或拆卸防撞護欄模板。

(4)增加液壓式支腿設計，解決了輪胎支撐受壓不均勻而導致變形和臺車穩定性較差等問題。

(5)施工吊籃上配備了操作機械，實現了作業者自行操縱。此外，在起重臂框架上設置一個防墜器，充分保障了施工者的安全，加快了施工進程，降低勞動強度，提升了工作效率。

3 施工工藝流程及操作要點

3.1 施工工藝流程(圖1)

圖1 施工工藝流程圖

3.2 操作要點

3.2.1 防撞護欄臺車設計

底架由和的連接槽鋼組成，長6 m、寬2 m。立柱高4 m，由兩個對拼槽鋼組成，槽鋼屈服強度、抗拉強度、截面尺寸、厚度等應符合國家規范要求。槽鋼焊縫應滿焊，不得有裂紋、氣孔、夾渣等質量問題，焊縫檢測應符合規范要求應符合質量要求。前后臂由I32的工字鋼組成，前臂長4.835 m，后臂長2.465 m。其余的連接槽鋼，均由雙拼槽鋼組成。

設計配重方案：前臂端點配重2 t，后臂配重箱處配重3 t，根據配重方案計算各構件受力情況以及支架的整體穩定性。驗算由上至下依次進行，主要驗算前臂、后臂、立柱及連接桿件。

3.2.1.1 前臂驗算

人、小型機具等荷載按400 kg計算，即每根前臂末端承受荷載為2 kN，施工吊籃加裝工字鋼為I25b，人、小型機具荷載等效為前臂大梁末端荷載2.42 kN，臺車安全驗算結構圖如圖2所示。

(1)抗彎強度驗算

前臂最大彎矩為：Mmax=FL+1/2QL2=47.51 kN·m

前臂截面強度：σ=Mmax/W=65.38 N/mm2

選取Q235 32b工字鋼截面，[σ]/σ=3.29>1.6，抗彎強度滿足要求。

式中：Mmax——最大彎矩；

F——集中荷載作用力；

L——荷載作用長度；

q——均布荷載系數；

σ——截面強度；

W——抗彎截面系數；

[σ]——容許彎拉應力，安全系數取 1.6。

圖2 臺車安全驗算結構圖

(2)抗剪強度驗算

前臂最大剪力為：Fmax=F+QL=14.04 kN

前臂最大抗剪強度：τ=VS/Itw=4.47 N/mm2

選取Q235 32b工字鋼截面，[τ]/τ=27.96>1.6，抗剪強度滿足要求。

式中：Fmax——最大剪力；

τ——抗剪強度；

S——靜矩；

I——慣性矩；

tw——橫截面在中性軸的寬度；

[τ]——容許剪切應力，安全系數取 1.6。

(3)撓度變形驗算

前臂最大撓度為：f=FL3/3EI+QL4/8EI=7.85 mm

f/[f]<1/400，故前臂撓度變形滿足要求。

式中：f——撓度變形；

[f]——容許變形；

E——彈性模量；

L——荷載作用長度；

I——慣性矩；

q——均布荷載系數；

由上述計算可知，防撞護欄臺車前臂滿足驗算要求。

3.2.1.2 后臂驗算

后臂配重為3 t，在最不利情況下，簡化配重全部加載在后臂末端，沒根后臂末端受力為 5 kN。

(1)抗彎強度驗算

后臂最大彎矩為：Mmax=FL+1/2QL2=17.87 kN·m

后臂截面強度：σ=Mmax/W=2.46 N/mm2

[σ]/σ=87.43>1.6，抗彎強度滿足要求。

(2)抗剪強度驗算

后臂最大剪力為：Fmax=F+QL=15.67 kN

后臂最大切應力為：τ=VS/Itw=4.99 N/mm2

[τ]/τ=25.05>1.6，抗剪強度滿足要求。

(3)撓度變形驗算

后臂最大撓度為：f=FL3/3EI+QL4/8EI=0.35 mm

f/[f]<1/400，故后臂撓度變形滿足要求。

由上述計算可知，防撞護欄臺車后臂滿足驗算要求。

3.2.1.3 立柱驗算

立柱驗算在最不利情況下，考慮前、后臂荷載全部在立柱上集中加載。

按照壓桿穩定進行驗算，查表取穩定系數0.925，立柱最大軸力Nmax=31.21 kN，立柱截面積A=54.913×2=109.826 cm2，故有N/φAf=0.014<1.0，因此，立柱穩定性滿足要求。

3.2.2 施工準備

本工程防撞護欄尺寸為高110 cm、底座寬度為50.3 cm、上部寬度為20 cm。施工前，對梁板混凝土結合面進行沖洗及梁板預埋鋼筋進行調直處理。 根據線路設計線，進行防撞護欄施工放樣，直線段或曲線半徑較大的段落按照5 m一個控制點，曲線半徑較小的段落按照2.5 m一個控制點。為確保防撞護欄線形直線直順、曲線圓滑，加工制作長度為2.5 m、5 m的小尺寸防撞護欄模板，并制作1.0 m模板作為線形調整模板。安裝模板時，主要通過臺車拉桿進行加固，待混凝土澆筑完成后，再將臺車移動至模板處，通過倒鏈及起吊系統拆除拉桿和模板。

3.2.3 鋼筋加工及安裝

防撞護欄使用鋼筋根據設計要求加工，加工時嚴格控制鋼筋加工精度，確保安裝后，混凝土保護層厚度符合要求。鋼筋綁扎應滿足以下要求：①防撞護欄鋼筋的綁扎要滿足搭接長度；②如果預埋鋼筋缺失，則應進行植筋處理，鑿除部分混凝土，并與防撞護欄橫向鋼筋進行焊接；③做好預埋件的自檢工作，如有遺漏應立即增補。

3.2.4 模板吊運及安裝

(1)本工程利用模板臺車的機動性實現模板吊運及安裝，安裝時用78起重葫蘆，將模板運送至指定位置，固定模板時應符合起吊要求。

(2)通過模板臺車上的起重設備，可將護欄模板進行上下提升，再通過設備中的倒鏈裝置，可以實現模板的左右移動，使模板可以實現上下前后左右六個方向的調整，安裝位置符合要求后，再進行緊固。模板安裝時首先彈出兩側模板邊線，再安裝模板，模板安裝完成后，要對模板的外觀質量、拼縫質量、垂直度、平整度、軸線標高等進行復核，確保模板安裝的整體質量，發現問題及時進行調整，避免出現漏漿和錯臺現象，影響混凝土結構的觀感質量。

(3)在防撞護欄伸縮縫位置，采用“兩鋼板+泡沫板”的方式，進行防撞護欄伸縮縫施工，確保伸縮縫縫線齊整，模板拆卸方便。泡沫板的厚度根據伸縮縫寬度及鋼板厚度確定。

3.2.5 混凝土澆筑及模板拆卸

模板安裝完成并驗收合格后，進行混凝土澆筑，澆筑完成后，及時覆蓋養生。混凝土的強度達到2.5 MPa后方可開始拆卸模板，拆卸模板應避免造成混凝土結構的破壞。拆卸時，先松開緊固裝置，由起重葫蘆緩慢吊起，起吊過程中應盡量不碰撞防撞護欄，確保外觀質量，在拆卸伸縮縫模板時，應先進行松動處理，嚴禁直接通過起重葫蘆吊起拆卸，防止起重超限，確保安全[2]。

4 注意事項

(1)臺車在投入使用應對整車進行安全檢查，檢查驅動系統、提升系統、轉向系統的工作情況；底架、立柱、前后臂、配重箱和液壓支腿等緊固件是否松動，并作相應緊固，且對關鍵部位進行清理、潤滑[3]。檢查電氣系統是否符合要求，并留存維修保養記錄。

(2)若臺車停車，可關閉油泵，以延長使用壽命，液壓油每半年更換一次。

(3)操作人員進入吊籃應立即系好安全帶，模板臺車在行走過程中，吊籃內嚴禁站人。

(4)施工過程中如遇緊急情況，應立即拉手剎并關閉電源。

5 結論

橋梁現澆混凝土防撞護欄采用模板臺車施工，在永泰縣城區二環路古岸橋至馬洋橋段道路工程中，得到了成功應用。該防撞護欄模板臺車集模板吊裝和安拆施工作業一體化，結構性能簡單、施工操作方便迅捷，在保證安全性能的前提下，降低了成本。防撞護欄施工在實現了機械化、自動化、專業化的基礎上，施工全過程處于安全、穩定、快速、優質的可控狀態，工程質量合格率100%，日進度最高可達60 m，縮短了每一個循環的施工作業時間，保證了整個施工過程的質量，減少了施工中的機械油耗和廢煙、垃圾等排放量，降低了空氣中的粉塵污染，保護了環境，環保效益、經濟效益良好。通過嚴格的過程控制，每一道工序均能按照標準化完成，提升了工程施工的質量，社會效益顯著。