上海長江隧橋工程位于上海市東部,工程范圍南起上海市浦東新區(qū)外高橋東的五號(hào)溝, 接上海市郊區(qū)環(huán)線(A30),以隧道穿過長江南港水域,經(jīng)長興島中部新開港及陸域再以橋梁跨越長江口的北港水域,止于崇明陳家鎮(zhèn)奚家港西,接陳海公路。路線全長25.526km。其中上海長江大橋工程全長約16.55km(跨江部分長約8.5km),長興島側(cè)淺灘區(qū)段非通航孔50m連續(xù)梁采用雙幅等高單箱單室箱梁,跨徑組合為7~50m+8x50m,設(shè)計(jì)施工工藝要求采用移動(dòng)模架造橋機(jī)施工。
1、預(yù)應(yīng)力箱梁結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
箱梁橋面最大縱坡2.88%,最小縱坡5%,橋面橫坡2.0%。箱梁單箱橫截面凈高3m,下底面寬7m,上橋面寬16.95m。斜向腹板厚0.6m。箱梁設(shè)縱橫向預(yù)應(yīng)力鋼絞線。每聯(lián)首跨澆筑60m,其后各跨澆筑50m,最后一跨為40 預(yù)應(yīng)力筋用連接器相連。箱梁下部墩柱采用“Y”型薄壁空心墩,墩高約13m。
2、移動(dòng)模架造橋機(jī)的選型
結(jié)合箱梁結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)施工要求,我們對市面上的造橋機(jī)進(jìn)行了調(diào)查和分析比較,最后選定挪威NRS公司生產(chǎn)的SLMSS-50型下行式移動(dòng)模架SLMSS-50型移動(dòng)模架采用下行式結(jié)構(gòu),利用橋墩安裝支撐托架,具有良好的穩(wěn)定性。下行式造橋機(jī)外模模板隨主梁一同橫向和縱向移動(dòng),對橋梁兩側(cè)凈空尺寸要求較低。側(cè)模高度可調(diào),適用變腹板橋梁施工。支腿設(shè)置剪力鍵,受力體系明確,采用精軋高強(qiáng)螺紋鋼筋對拉連接,安裝方便有利施工。支腿設(shè)置橫向移位油缸,便于調(diào)整主梁位置,便于曲線過孔作業(yè)。
3、移動(dòng)模架結(jié)構(gòu)組成
我公司選購的SLMSS-50型下行式移動(dòng)模架主要由支撐托架、推進(jìn)小車、主梁、橫梁、鼻梁、外模系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)及輔助設(shè)施等部分組成(詳見圖1)。適用于直線曲線整孔全斷面梁體現(xiàn)澆施工,具有工效高、施工成本低、橋體強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)。
3.1支撐托架
支撐托架俗稱牛腿,通過鋼立柱,支撐在承臺(tái)上及橋墩中部。牛腿上設(shè)置橫梁支承主梁,把主梁上的荷載通過牛腿傳遞到墩身及承臺(tái)上。支撐托架的左右兩部分利用高強(qiáng)精軋螺紋鋼
對拉與橋墩固結(jié)成一個(gè)整體。
3.2推進(jìn)小車
推進(jìn)小車由托盤、縱移滑座及吊掛裝置、支撐油缸、縱移油缸、橫移油缸等部分組成。支撐托架和整個(gè)模架的橫向開合可由推進(jìn)小車在橫移油缸的推拉作用下在支撐托架的橫梁上橫向移動(dòng)實(shí)現(xiàn)。橫移油缸的缸端與支撐裝置銷接,桿端利用插銷與支撐托架的橫梁連接,支撐托架橫梁上等距設(shè)置若干插孔,以倒換插銷位置的方式實(shí)現(xiàn)主粱在托架上移動(dòng)。
3.3主梁
模架主梁為承重結(jié)構(gòu),由2組并列的縱梁組成。每組縱梁由6節(jié)承重鋼箱梁組成,相鄰兩組縱梁之間中心距為9.8m,全長63m。承重鋼箱梁每節(jié)長9~12(m),高約3.4m,寬2.2m。鋼箱梁接頭采用高強(qiáng)螺栓節(jié)點(diǎn)板聯(lián)結(jié)。導(dǎo)梁采用空腹箱型結(jié)構(gòu),接頭為高強(qiáng)螺栓節(jié)點(diǎn)板聯(lián)結(jié)連接。
3.4橫梁
橫梁設(shè)置在兩根主梁之間,縱向分布為11個(gè)節(jié)段,主梁上每隔5-6(m)設(shè)置一道橫梁,用螺栓連接在主梁上。橫梁構(gòu)造為型鋼梁桁架形式,在縱向軸線處一分為二,兩側(cè)分別與主梁采用高強(qiáng)螺栓連接,橫梁間的連接為可分合形式,采用高強(qiáng)螺栓聯(lián)接。每一橫梁設(shè)置4個(gè)支撐點(diǎn),以完成預(yù)拱度的調(diào)節(jié),可調(diào)支撐位于支撐點(diǎn)上,支撐模板重量使操作更簡便。橫梁中間分合接頭的連接板一邊設(shè)置錐形導(dǎo)向銷、一邊開孔,依靠銷孔問的導(dǎo)向作用,能在接合過程中保證連接孔位對齊。
3.5鼻梁
鼻梁有前后鼻梁,分別與主梁前后兩端連接。前鼻梁采用鋼桁架結(jié)構(gòu)(由H型鋼及角鋼組成),分4個(gè)節(jié)段,總長約43.5m,外形尺寸同主梁;后鼻梁也為鋼桁架結(jié)構(gòu),長約8.2m。鼻梁分段運(yùn)輸、拼裝,主梁與鼻梁及鼻梁與鼻梁連接形式均為上部螺栓連接,下部進(jìn)行銷接。
3.6模板系統(tǒng)
模板系統(tǒng)包括底模桁架及外模系統(tǒng),主要分為底模桁架、底模、腹模、翼模、可調(diào)支撐系等幾大部分。內(nèi)模為木模,由施工單位自行加工。底模通過螺旋千斤頂支撐在底模桁架上,底模桁架可從中部分成兩部分,每部分均與同側(cè)主梁相聯(lián)。底??捎媒M合模板或整體模板組成,在模架移動(dòng)前應(yīng)卸落。腹模、翼模通過可調(diào)支撐系支撐在主梁上。所有外模板均應(yīng)設(shè)起拱,起拱度的設(shè)置應(yīng)按造橋機(jī)主梁承受的實(shí)際施工箱梁總荷載+內(nèi)模自重產(chǎn)生的曲線特征值進(jìn)行,以使成橋后橋梁曲線與設(shè)計(jì)值吻合??烧{(diào)支撐系是用來支撐模板和調(diào)節(jié)模板,把模板承受的力通過底模桁架傳給主梁。
3.7吊架
吊架分為前支撐橫梁、中央吊架及后推進(jìn)吊架三種類型:
(1)前支撐橫梁設(shè)置在導(dǎo)梁前端并與導(dǎo)梁連接為一個(gè)整體,作為主支腿吊掛過孔時(shí)的臨時(shí)支撐。前輔助支腿可以從中間分為兩部分,以適應(yīng)移動(dòng)模架橫向開啟過孑L作業(yè)的需要。前輔助支腿設(shè)置2臺(tái)手動(dòng)油缸,可以調(diào)整支腿的高度,以適應(yīng)導(dǎo)粱上墩和主支腿前移安裝的需要。
?。?)中央吊架由承重橫梁和吊掛裝置、走行系組成,在主支腿吊掛過孔前,中輔助支腿移位至指定位置并支撐在橋面f或墩頂1上,安裝吊掛裝置使主梁懸吊在中輔助支腿的承重橫梁上,以實(shí)現(xiàn)主支腿的吊掛自行過孔。走行系可實(shí)現(xiàn)人工推動(dòng)中輔助支腿移位的作用。
(3)后推進(jìn)吊架有三個(gè)作用:
一是在澆注混凝土梁作業(yè)時(shí)作為主梁后端的吊掛;
二是吊掛主梁,實(shí)現(xiàn)后主支腿自行過孔,吊掛并實(shí)現(xiàn)主梁橫向開啟;
三是吊掛主梁后端以利主梁縱移,實(shí)現(xiàn)移動(dòng)模架的過孔作業(yè)。
后推進(jìn)體系由上承重橫粱、下滑動(dòng)橫梁、墩身、橫移油缸、支腿、吊掛裝置等部分組成。支腿下部設(shè)走形輪系,在鋪設(shè)于橋面的軌道上走行(走行軌道為P60軌),在澆注狀態(tài)則使輪組脫空,使承力裝置支撐橋面。
3.8移動(dòng)模架液壓系統(tǒng)
移動(dòng)模架液壓系統(tǒng)由前后主千斤頂系統(tǒng)、縱向和橫向推進(jìn)油缸、鼻梁縱向調(diào)整系統(tǒng)、底??v向調(diào)整系統(tǒng)、牛腿安裝系統(tǒng)、撓度調(diào)整系統(tǒng)、牛腿推進(jìn)系統(tǒng)組成。
?。?)前后主干斤頂系統(tǒng):前后主千斤頂系統(tǒng)在澆注混凝土過程中支撐MSS,后千斤頂根據(jù)混凝土施工程序坐在后牛腿或吊架上,前主千斤頂總是在前牛腿上,每個(gè)系統(tǒng)包括2臺(tái)單向液壓油缸,用一臺(tái)液壓泵相連。
?。?)縱向和橫向推進(jìn)油缸:用于縱向和橫向推動(dòng)MSS。每臺(tái)系統(tǒng)包括1臺(tái)油泵連接2臺(tái)雙向液壓油缸和一臺(tái)雙向液壓推進(jìn)油缸;牛腿上共設(shè)4臺(tái)橫向推進(jìn)油缸,2臺(tái)縱向推進(jìn)油缸,此外,在吊架牛腿上設(shè)有2臺(tái)橫向推進(jìn)油缸。
?。?)鼻梁縱向調(diào)整系統(tǒng):豎向通過鼻梁間絞節(jié)點(diǎn)調(diào)整鼻梁高度以適應(yīng)不同縱坡;橫向通過設(shè)備不等距橫移實(shí)現(xiàn)不同曲率橋梁。
?。?)底模縱向調(diào)整系統(tǒng):在調(diào)整預(yù)拱度時(shí)對外模地板進(jìn)行垂直向調(diào)整,包括2套瓶式千斤頂并附帶手動(dòng)油泵。
?。?)牛腿安裝系統(tǒng):牛腿安裝裝置提供可用于牛腿張拉,包括1套手動(dòng)油泵,同1只單向空心液壓油缸連接。
(6)撓度調(diào)整系統(tǒng):在設(shè)備自行、運(yùn)輸、安裝牛腿過程中調(diào)整撓度,座落于前墩上。包括l套袖珍油泵,2臺(tái)雙向空心油缸,行程800mm,力值為50t。
?。?)牛腿推進(jìn)系統(tǒng):將牛腿從一根墩柱向另一根墩柱推進(jìn)。包括2套液壓絞盤,牛腿用鋼絲繩通過連接板連接起來。絞盤通電后,鋼絲繩前后移動(dòng),帶動(dòng)牛腿(牛腿在主珩架下移動(dòng))。
4、移動(dòng)模架結(jié)構(gòu)參數(shù)(見表1)
5、移動(dòng)模架施工
5.1移動(dòng)模架的拼裝和調(diào)整
在移動(dòng)模架造橋機(jī)施工前,必須進(jìn)行移動(dòng)模架的拼裝和調(diào)整。調(diào)整分模架自身結(jié)構(gòu)調(diào)整和預(yù)拱度標(biāo)高調(diào)整。我們通過等量堆載預(yù)壓,監(jiān)測主梁的撓度的變化情況,通過分析比較預(yù)壓值和理論計(jì)算值,再考慮在預(yù)壓過程中的環(huán)境因素,得出了需要的撓度值,根據(jù)撓度值確定預(yù)拱度的設(shè)置(詳見圖2)
5.2施工工藝
使用移動(dòng)模架造橋機(jī)施工多孔連續(xù)梁分為三個(gè)階段:第一階段是施工起始孔,主梁支撐在前后四個(gè)牛腿上,第一次澆注50+100m;第二階段是施工中間孔,每次澆注50m,主梁前部支撐在兩牛腿上,后部懸吊在連續(xù)梁懸臂8.0m處;第三階段是施工結(jié)束孔,澆注40m,主梁固定方式同第二階段施工。
移動(dòng)模架造橋機(jī)利用墩身安裝主支腿,主支腿支撐主梁,外模及模架安裝在主梁上,形成一個(gè)可以縱向移動(dòng)的橋梁制造平臺(tái),完成橋梁的施工。
移動(dòng)模架橫向分離,使其能夠通過橋墩,縱向前移過孔到達(dá)下一施工位,橫向合攏,再次形成施工平臺(tái),完成下一孔施工。
施工從岸跨開始,每次施工接縫設(shè)在下一跨的10m處(L/5附近),之后繼續(xù)施工下一跨然后重復(fù)施工,移動(dòng)模架施工工藝流程如下:
?。?)移動(dòng)模架在起始孑L拼裝就位,施工50+10m跨混凝土梁,此時(shí)移動(dòng)模架支撐在前后支撐托架上;混凝土達(dá)到強(qiáng)度后,張拉完畢。移動(dòng)模架混凝土施工有其特殊性,本標(biāo)段箱梁采用的是C50高性能混凝土,膠凝材料是用P.I52.5硅酸鹽水泥和高摻量的粉煤灰和礦粉摻和而成。所以混凝土和易性好而粘性大,這對于移動(dòng)模架整體內(nèi)模來說無疑增大了施工難度。混凝土配合比設(shè)計(jì)坍落度為
,在施工中必須對坍落度進(jìn)行適時(shí)調(diào)整,因?yàn)榛炷恋臐沧㈨樞蚴窍鹊装逶俑拱遄詈箜敯?,?m寬的底板混凝土必須從3m高的腹板注入,這就要求澆注底板時(shí)混凝土坍落度相對放大以提高流動(dòng)性。然而在澆注腹板時(shí)必須減小坍落度以減少初凝時(shí)間,保證混凝土不向底板過多淤積,也為后面頂板澆注打好基礎(chǔ)。
?。?)后推進(jìn)吊架在橋面支撐,并安裝吊掛裝置吊住后推進(jìn)吊架的下滑梁;中央吊架在橋面支撐并安裝吊掛裝置吊住移動(dòng)模架主梁;前支撐橫梁在墩頂支撐;收回前、后支撐托架的承重油缸,解除機(jī)械鎖緊螺母及對拉精扎螺紋拉桿;啟動(dòng)橫移頂推油缸,使前、后支撐托架與橋墩分離(鋼立柱同時(shí)拆除)。
?。?)前、后支撐托架吊掛在移動(dòng)模架的主梁下部走道上,利用縱移油缸頂推前、后支撐托架前進(jìn)至下一橋墩;前、后支撐托架上的橫移油缸回收使前、后支撐托架與橋墩就位(鋼立柱同時(shí)安裝好);張拉前、后支撐托架的對拉高強(qiáng)精軋螺紋鋼筋;后支撐托架上的承重油缸與移動(dòng)模架的主梁頂緊。
?。?)后推進(jìn)吊架、后支撐托架、前支撐梁的油缸回收使移動(dòng)模架主梁底部的軌道落放在支撐滑道上。
?。?)解除中央吊架的吊掛裝置;拆除底模中縫的連接,同時(shí)開動(dòng)前、后支撐托架及后推進(jìn)吊架兩側(cè)的橫移機(jī)構(gòu);同步開動(dòng)水平千斤頂將造橋機(jī)主梁及外側(cè)模、底模等向外側(cè)移動(dòng)。
(6)解除后推進(jìn)吊架上的吊掛裝置;使后推進(jìn)吊架下走行輪作用在橋面鋪設(shè)的走行軌道上;啟動(dòng)后支撐托架上的縱移油缸,循環(huán)伸縮使模架前移一跨。
?。?)開啟橫移機(jī)構(gòu),模架橫移至合架及后推進(jìn)吊架兩側(cè)的橫移機(jī)構(gòu);同步開動(dòng)水平千斤頂將造橋機(jī)主梁及外側(cè)模、底模等向外側(cè)移動(dòng)。
6、結(jié)束語
移動(dòng)模架施工還涉及安全、質(zhì)量、設(shè)備等多方面管理工作,具體還要考慮后吊架張拉精軋螺紋鋼預(yù)留孔的設(shè)置及混凝土冬期養(yǎng)護(hù)等許多細(xì)節(jié)問題。在上海隧橋工程中,雙幅橋采用兩臺(tái)移動(dòng)模架同時(shí)錯(cuò)位施工,需考慮兩臺(tái)設(shè)備間的干擾問題。為確保工期,我們通過精心組織、合理安排,在冬季在箱梁內(nèi)采用蒸氣加熱養(yǎng)護(hù)。最快一跨循環(huán)過程為14天,比預(yù)想工期提前一個(gè)月完成了30個(gè)跨箱粱的施工,確保了上海長江大橋的順利貫通。