有限空間內(nèi)移動(dòng)模架旋轉(zhuǎn)掉頭施工技術(shù)研究

陳春衛(wèi)

中鐵一局集團(tuán)第四工程有限公司 陜西 咸陽(yáng) 712099

1 工程概況及移動(dòng)模架設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介

1.1 工程概況

我項(xiàng)目施工管段位于云南省鎮(zhèn)雄縣大灣鎮(zhèn)境內(nèi)，管段全長(zhǎng)5.575km2，從小里程往大里程主要結(jié)構(gòu)物依次為文閣隧道、香壩河特大橋、大地坎1號(hào)隧道、大灣大橋、大地坎2號(hào)隧道、茨菰山1號(hào)大橋、92m路基過(guò)渡段、茨菰山2號(hào)大橋。橋梁上部設(shè)計(jì)現(xiàn)澆簡(jiǎn)支梁32孔（其中32m梁26孔，24m梁6孔）。香壩河特大橋?yàn)槿€的控制性工程，最高墩107m，其余橋梁平均墩高為38.5m，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查橋區(qū)無(wú)公路通往，山路崎嶇，新建便道不能滿運(yùn)梁通道要求，不具備預(yù)制梁工作。

1.2 移動(dòng)模架設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介

移動(dòng)模架造橋機(jī)主要由主框架、后行走機(jī)構(gòu)、后支承、中主支腿、前支腿、起吊小車(chē)、吊掛外肋、外模及底模系統(tǒng)、端模系統(tǒng)、外肋橫移機(jī)構(gòu)、吊掛外肋橫向鎖定機(jī)構(gòu)、液壓縮放式內(nèi)模系統(tǒng)、電氣液壓系統(tǒng)及輔助設(shè)施等部分組成。

⑴主梁系統(tǒng)由并列的2組縱梁+連接梁、挑梁組成，總重236噸。主要吊掛外模板系統(tǒng)等設(shè)備重量及鋼筋、混凝土等結(jié)構(gòu)材料重量。

每組縱梁由5節(jié)承重鋼箱梁(8m+3×7m+8m)+4節(jié)導(dǎo)梁（3×8+9m）組成，全長(zhǎng)70m，相鄰兩組縱梁中心距為6m。澆注狀態(tài)時(shí)，鋼箱梁的設(shè)計(jì)剛度大于1/550。鋼箱梁高2.9 m，翼緣板寬1.6m，腹板中心距1.5m。鋼箱梁接頭采用螺栓節(jié)點(diǎn)板聯(lián)結(jié)。每節(jié)鋼箱梁重量小于12t。導(dǎo)梁采用空腹式箱梁結(jié)構(gòu)，接頭為螺栓節(jié)點(diǎn)板聯(lián)結(jié)。鋼箱梁蓋板和腹板材質(zhì)為Q345B，主梁接頭螺栓GB5782-2000，10.9級(jí)。其它鋼材材質(zhì)Q235B。主梁連接系共9組，挑梁每側(cè)8組。挑梁與連接系位置對(duì)應(yīng)，便于力的對(duì)稱傳遞[1]。

⑵后主支腿

后主支腿共1套，位于主梁系統(tǒng)的尾部，支撐于已澆筑好的橋梁端部，主要由后走行機(jī)構(gòu)2個(gè)、后支承機(jī)構(gòu)（含400t液壓支撐油缸,行程150mm）2個(gè)等組成。 后走行機(jī)構(gòu)為輪軌式，電機(jī)驅(qū)動(dòng)（8×1.5KW），以實(shí)現(xiàn)主梁系統(tǒng)攜外模系統(tǒng)縱移過(guò)孔。走行速度0～1.5m/min。后走行輪共8個(gè)，啟動(dòng)時(shí)輪壓最大為39.5t，走行至已澆注梁的跨中時(shí)輪壓為28t，過(guò)孔過(guò)程中，最小輪壓為20t。后支承機(jī)構(gòu)的豎向支撐油缸用于重載支撐，并有機(jī)械鎖緊螺母，在澆注狀態(tài)實(shí)現(xiàn)機(jī)械支撐。

⑶液壓系統(tǒng)

RHS32(24)-900上行式移動(dòng)模架整機(jī)共配四套液壓系統(tǒng)，每套液壓系統(tǒng)由泵站、400t自鎖支承油缸（1根）、橫移油缸（4根）、液壓管路和電氣控制系統(tǒng)組成。

2 施工中遇到的重難點(diǎn)問(wèn)題

香壩河特大橋?yàn)槿€的重難點(diǎn)控制工程，施工任務(wù)重、工期緊、作業(yè)空間有限且交通運(yùn)輸困難。如何克服實(shí)際困難，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)模架整體施工安全，工期可控、成本可控，是本項(xiàng)目成敗的關(guān)鍵。通過(guò)關(guān)鍵分析，如何縮短移動(dòng)模架拆解運(yùn)輸拼裝時(shí)間成為本項(xiàng)目研究的重點(diǎn)、難點(diǎn)。經(jīng)多次研討分析，將移動(dòng)模架三次拆解運(yùn)輸拼裝分為兩類問(wèn)題進(jìn)行研究和解決。

第一個(gè)問(wèn)題：第一次拆解主要因?yàn)槁坊鶎挾葹?6m、長(zhǎng)度為92m，而移動(dòng)模架要實(shí)現(xiàn)移動(dòng)模架整體快速掉頭，需旋轉(zhuǎn)掉頭，但場(chǎng)地要求不小于60m×60m，現(xiàn)場(chǎng)不能滿足要求，且該路基為土質(zhì)滑坡高路塹，不具備拓寬條件。如何實(shí)現(xiàn)快速原地調(diào)頭是關(guān)鍵所在。

第二個(gè)問(wèn)題：第二次拆解和第三次拆解主要原因是移動(dòng)模架被大地坎2號(hào)隧道和大地坎1號(hào)隧道所阻擋，移動(dòng)模架穿越隧道代替拆解、運(yùn)輸、拼裝是縮短工期的關(guān)鍵。

3 重難點(diǎn)問(wèn)題解決措施

3.1 有限空間內(nèi)移動(dòng)模架旋轉(zhuǎn)掉頭解決措施

為了節(jié)省施工時(shí)間，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)模架快速掉頭，須通過(guò)調(diào)整移動(dòng)模架主梁方向來(lái)實(shí)現(xiàn)，項(xiàng)目邀請(qǐng)廠家一起對(duì)掉頭方案進(jìn)行了研究。

經(jīng)過(guò)對(duì)場(chǎng)地、移動(dòng)模架設(shè)計(jì)圖紙及相資料查詢后，要實(shí)現(xiàn)移動(dòng)模架整體快速掉頭，需旋轉(zhuǎn)掉頭，但場(chǎng)地要求不小于60m×60m，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)后發(fā)現(xiàn)路基線路左右側(cè)可調(diào)頭位置最寬只有26m，場(chǎng)地受限，但可以利用路基施工便道入口。項(xiàng)目購(gòu)置的移動(dòng)模架因進(jìn)場(chǎng)道路條件限制，加工模型每組縱梁由5節(jié)承重鋼箱梁(8m+3×7m+8m)與4節(jié)導(dǎo)梁（3×8m+9m）組成，全長(zhǎng)70m，相鄰兩組縱梁中心距為6m，鋼箱梁高2.9m，鋼箱梁接頭采用螺栓節(jié)點(diǎn)板聯(lián)結(jié)，每節(jié)鋼箱梁重量小于12t。經(jīng)過(guò)研討，要實(shí)現(xiàn)移動(dòng)模架旋轉(zhuǎn)掉頭需將移動(dòng)模架從中部節(jié)點(diǎn)板處拆分成兩部分，利用施工便道口位置分別進(jìn)行旋轉(zhuǎn)調(diào)頭。

通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬各種工況下的掉頭方式。最終確定采取在92m路基過(guò)渡段上將主梁先采用臨時(shí)支墩進(jìn)行支墊，然后將移動(dòng)模架主梁從中部節(jié)點(diǎn)處拆分成兩部分。 拆分完成后，將走行、頂升支腿進(jìn)行安裝加固，在施工便道口將移動(dòng)模架行走系統(tǒng)底部填筑密實(shí)，并在走行軌道下方鋪墊2cm厚鋼墊板，對(duì)行走路線精確測(cè)量。

主梁在前支腿托輥輪與后支腿走形軌道上進(jìn)轉(zhuǎn)彎掉頭，當(dāng)行走出現(xiàn)卡位時(shí)，通過(guò)中支腿與后支腿安裝的頂升系統(tǒng)頂起主梁，調(diào)整位置，反復(fù)行走偏轉(zhuǎn)180°。

支腿移動(dòng)后，掉頭工況導(dǎo)梁移動(dòng)荷載傾覆分析:

L1：后行走機(jī)構(gòu)與中主支腿之間的間距；

L2：（澆注工況時(shí)）中主支腿與前支腿之間的間距；

q：主梁后段均布荷載；

P1：主梁后支腿后主梁處集中荷載；

P2：主梁前支腿移動(dòng)至最大位置處前端主梁集中荷載；

X：位移量；

P：中支腿與后支腿之間集中荷載；

支腿調(diào)整后，當(dāng)P+P2＞P1且P+P1＞P2時(shí)不會(huì)出現(xiàn)傾覆；

當(dāng)x∈[0，16]時(shí)變化時(shí)，前支腿移動(dòng)至中支腿位置處時(shí)，P2增加到最大，此時(shí)為最不利條件，分析計(jì)算知：

P+P1＞P2

后支腿前移8m，前支腿在0-16m范圍移動(dòng)，移動(dòng)模架旋轉(zhuǎn)掉頭過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)傾覆。

橫向、縱向滑移穩(wěn)定性檢算與移動(dòng)模架設(shè)計(jì)檢算相同，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全。

通過(guò)以上模擬分析實(shí)現(xiàn)有限空間內(nèi)移動(dòng)模架旋轉(zhuǎn)掉頭需要經(jīng)過(guò)以下七個(gè)步驟。

步驟一、依據(jù)計(jì)算機(jī)模擬計(jì)算結(jié)果在92m路基過(guò)渡段測(cè)量放養(yǎng)，在施工便道口將移動(dòng)模架行走系統(tǒng)底部填筑密實(shí)，并在走行軌道下方鋪墊2cm厚鋼墊板，對(duì)行走路線精確測(cè)量。對(duì)安裝臨時(shí)支墩位置進(jìn)行地基加固，確保移動(dòng)模架不因地基沉降而發(fā)生傾覆。

步驟二、將移動(dòng)模架行走只指點(diǎn)地點(diǎn)，并在規(guī)定的主梁位置安裝臨時(shí)支墩進(jìn)行支墊，然后將移動(dòng)模架主梁從中部節(jié)點(diǎn)處拆分成兩部分。

步驟三、主梁在前支腿托輥輪與后支腿走形軌道上進(jìn)轉(zhuǎn)彎掉頭，當(dāng)行走出現(xiàn)卡位時(shí)，通過(guò)中支腿與后支腿安裝的頂升系統(tǒng)頂起主梁，調(diào)整位置，反復(fù)行走偏轉(zhuǎn)180°

步驟四、移動(dòng)模架原地調(diào)頭后采用節(jié)點(diǎn)板組裝，組中后進(jìn)行移動(dòng)模架整體性能驗(yàn)收。

步驟五、移動(dòng)模架整體性能驗(yàn)收合格后正常行走至下一座施工橋位準(zhǔn)備作業(yè)。

步驟六、移動(dòng)模架需調(diào)整整機(jī)的前進(jìn)方向時(shí)把鋼墊板與四氟乙烯滑板墊在前輔助支腿與墊石之間，可以通過(guò)手動(dòng)千斤頂使前輔助支腿偏移到正確的位置[2]。

步驟七、進(jìn)入移動(dòng)模架預(yù)壓及正常作業(yè)環(huán)節(jié)。

3.2 有限空間內(nèi)移動(dòng)模架減少拆解重組解決措施

為加快施工進(jìn)度，確保香壩特大橋工期受控，經(jīng)工期分析，移動(dòng)模架拆解、轉(zhuǎn)場(chǎng)運(yùn)輸、重組是關(guān)鍵性工序。為解決這一難題，項(xiàng)目邀請(qǐng)廠家一起到現(xiàn)場(chǎng)研究，最終確定移動(dòng)模架分別穿越大地坎1號(hào)、2號(hào)隧道的施工方案。

步驟一、移動(dòng)模架澆筑后茨菰山1號(hào)大橋的最后一孔簡(jiǎn)支梁后利用路基過(guò)渡段拆除移動(dòng)模架吊掛外肋、外模及底模系統(tǒng)、端模系統(tǒng)、外肋橫移機(jī)構(gòu)、吊掛外肋橫向鎖定機(jī)構(gòu)、拆裝式內(nèi)模系統(tǒng)。只保留主框架、后行走機(jī)構(gòu)、后支承、中主支腿、前支腿、起吊小車(chē)、電氣液壓系統(tǒng)及輔助設(shè)施等部分，確保主框架可以正常行走。

步驟二、清理要穿越隧道內(nèi)的障礙物，確保動(dòng)力電線或備用電源滿足移動(dòng)模架行走要求，將拆除移動(dòng)模架吊掛外肋、外模及底模系統(tǒng)、端模系統(tǒng)、外肋橫移機(jī)構(gòu)、吊掛外肋橫向鎖定機(jī)構(gòu)、拆裝式內(nèi)模系統(tǒng)根據(jù)重組先后順序依次倒運(yùn)至下一個(gè)拼裝場(chǎng)地。

步驟三、移動(dòng)模架主框架在電氣液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)下穿越隧道，每行走100m設(shè)備冷卻休息1h，直至穿越出隧道。

步驟四、在移動(dòng)模架穿越出隧道口側(cè)，依次安裝動(dòng)模架，重新驗(yàn)收移動(dòng)模架對(duì)存在問(wèn)題進(jìn)行整改，并進(jìn)行整機(jī)預(yù)壓，然后進(jìn)入移動(dòng)模架正常作業(yè)環(huán)節(jié)。

4 總結(jié)

通過(guò)成貴鐵路香壩河特大橋移動(dòng)模架現(xiàn)澆梁工程實(shí)踐，針對(duì)山嶺重丘移動(dòng)模架現(xiàn)場(chǎng)有限空間不足，我部對(duì)移動(dòng)模架調(diào)頭設(shè)施模擬計(jì)算，研制出有約束可旋轉(zhuǎn)的調(diào)頭裝置，通過(guò)后支腿與前支腿不斷前后偏移移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)有約束可旋轉(zhuǎn)的調(diào)頭，確保移動(dòng)模架的整體安全、快速調(diào)頭，比預(yù)期工期提前45天完成；通過(guò)移動(dòng)模架穿越2次隧道減少了移動(dòng)模架拆解、運(yùn)輸、拼裝工序，節(jié)約了80天。