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1、 车站枢纽区高架桥纵横向行走式模架施工方法车站枢纽区高架桥纵横向行走式模架施工方法摘要：广州南站枢纽区高架桥多线桥梁密集并列布置，采用传统施工方法，难以达到预期目标，根据移动模架施工技术的理念，将普通梁柱式支架改进为行走式，形成一套纵横向行走式模架施工方法。由于此模架系统除一侧侧模可周转使用，用于 20 跨简支梁桥施工共缩短施工周期 100 天，节省施工材料用量、人工工及机械台班费用 7-8 万元每跨桥，具有很高经济效益，值得在同类型或具有相似条件下工程中推广使用。关键词：枢纽区：高架桥：纵横向行走式；梁柱式支架1 引言考虑到城市占地和城市空间布置美学问题，广州南站枢纽区铁路工程以高架桥形式通
2、过，咽喉区由两线群组成，分别为武广线群和广珠线群。武广线群由咽喉区 6 座桥逐渐分为 19 线桥，广珠线群由 4 座桥逐渐分为 9 线桥，共 28 线桥(见图 1)，设计分别采用现浇简支箱梁和现浇连续箱梁，桥梁呈并列密集布置，为保质保期，必须选取合适的施工方法。21 世纪初我国高速铁路建设蓬勃发展，现代铁路车站迈向功能集中化、大型化发展。促使现代工程建设呈高效、节能的发展趋势。采用一种高效节能的施工方法具有极重要的现实意义。2 铁路高架桥施工方案研究目前，我国高速铁路简支箱梁的施工以预制架设法为主，辅以移动模架法及支架原位现浇法，若采用预制架设施工，由于车站工程地处城市区域，考虑到减少拆迁及生
3、态保护，制梁场地受限，无法发挥预制施工的优势：移动模架施工则存在只能纵向移动无法横向移动的问题，且需要大型设备，投入成本较高，现代化施工要求能耗低而高效；传统支架原位现浇法由于支架无法一次搭设循环使用时间成本较大，难以保证工期要求。为此，极有必要突破传统来开发一种新型的施工方法，以适应现代化施工的需要并达到预期施工目标。本文所介绍的施工方法，将移动模架思想引入梁柱式支架中，是一种新颖的纵横向行走式模架施工方法。3 纵横向行走式模架设计3.1 支架及基础设计以跨度 32.7m 支架为例。3.1.1 梁部荷载一跨简支梁总重为：5.70552.632.7=485t，每工重为14.8t，模板总重：70
4、t由建筑结构荷载规范gb 5000-21 知：永久荷载效应组合系数取 1.35，可变荷载效应组合系数取 1.4，本计算按 1.4 组合系数取用。简支梁自重均布荷载：14，87.61.4=2.73tm简支梁腹板下自重均布荷载：6.811.4=9.53tm简支梁翼板下自重均布荷载：0.761.4=1.06tm简支梁一般位置下自重均布荷载：2.281.4=3.19tm3.1.2 附加荷载模板荷载按：0.2tm 计施工人员、机械、机具、振捣等施工荷载按 0.2tm 计贝雷梁支架荷载按：0.3tm 计。3.1.3 荷载组合梁自重均布荷载：14.81.4+(0.2+0.2+003)7.61.4=28.2t
5、m腹板下均布荷载：9.53+(0.2+0.2+0.3)1.4=10.5tm翼板下均布荷载：1.06+(0.2+0.2+0.3)1.4=2.0tm一般位置均布荷载：3.19+(0.2+0.2+0.3)1.4=4.2tm支架横移时荷载组合为：60+700.6=102t支架纵移时荷载组合为：60+700.3=81t经过设计计算，需贝雷梁支架 10 片组合为纵梁方满足强度要求，每根立柱下 4 根直径 400mm 钢管桩满足基础沉降及强度要求。3.2 模架系统组成支架系统由纵梁、立柱、横梁、落架系统组成，纵横向移动系统由基础滑道、横移平车、横移动力系统、横定位、纵移平车、纵移动力系统组成。支架布置见图
6、2、图 3，模架系统节点组成见图 4、图 5。图 2图 5 中：1-立柱，2-立柱法兰盘，3-支架基础(滑道基础)，4-横梁，5-纵梁，6-模板，7-横移平车，8-滑道，21-砂桶，22-砂子，23-压块，24-凸缘，25-千斤顶，26-卸砂口。3.2.1 纵梁采用贝雷片，横向布置 10 片，纵向布置 9 片，每两片一组，组间横向联接。3，2 2 立柱采用 426mm，壁厚 8mm 的螺线管，立柱上下口设置法兰盘，法兰盘采用 20mm 厚钢板，加强肋采用 20mm 钢板三角肋。上口法兰盘与工字钢横梁焊接，同时钢梁与立柱间设置钢板角支撑。立柱底角位置利用 7.5cm 角钢做横向连接，每排支柱间利
7、用壁厚 4mm的 219mm 钢管和壁厚 3mm103mm 钢管在横梁下方 2m 范围内做纵联和水平联，纵联和水平联与钢管立柱采用抱箍连接。布置按纵桥向 4 排，横桥向 3 排，横向支柱间距为 2，25m。3.2.3 横梁采用两根 45a 工字钢，工宇钢长度 8m，利用 u 型螺栓与贝雷片连接。3.2.4 落架装置采用半封闭活塞式砂箱。砂箱分为两部分，上面为 426mm 钢管混凝土活塞，下面为 525mm 的无缝钢管砂桶，活塞直接坐落与砂桶中，根据需要高度，在砂箱里放置合适高度的中砂，落架时只需将砂桶中砂子从流沙口用风枪吹出即可。3.2.5 支架基础采用 phc 管桩基础，每排立柱下设置 4
8、根 400mm 的 phc 管桩，管桩上施工 1.2m*0.6m*xm(x 根据每跨宽度设定)的钢筋混凝土基础。支架基础兼作横移滑道基础。3.2.6 滑道采用 40b 槽钢，槽钢内侧焊接 20mm 钢板进行加强。滑道直接铺设于滑道基础上，利用细砂找平。支架利用特制平车直接支撑于滑道和立柱之间。滑道共设两条，分别设置于中间两排立柱下。3.2.7 横移系统横移平车采用钢制平车，整个平车为一个大型的滚轴轴承。横移动力采用两台人工绞磨，绞磨利用地锚固定，绞磨于支架问设置一组滑轮组，以减少牵引力，同时消除施工人员的步调差异。横定位采用钢楔，放置于滑道上，防止横移超过预定位置，同时准确定出需要横移的位置。
9、3.2.8 纵移系统纵移平车为轮胎式平车，共分 6 个，分别布置于中间两排立柱位置，其中前进方向三个平车设有转向装置，可以调整纵向移动方向。纵移动力可利用装载机、推土机等。4 施工工艺施工步骤：phc 管桩施工一钢筋混凝土条基施工支架施工(搭设、加固)梁部施工落架施工横移施工纵移施工移回施工。梁柱式支架在某一桥位搭设并完成梁部施工后可通过落架装置将支架整体与梁体分离，并拆除沿下一桥位方向一侧侧模，即可通过移动装置将支架沿支架基础横向移动至下一桥位进行施工，如此完成同一排桥梁施工后将支架横移至桥梁相邻一侧施工便道再利用纵移装置将支架移动至同列下一桥位，完成下一排桥梁施，如此通过支架纵横向循环移动
10、，完成所有桥梁施工。其具体施工工艺流程见图 6。5 施工过程控制要点5.1 支架基础施工控制根据梁轴线及支架设计尺寸，准确定位，保证管桩与支柱同心。管桩施工时控制最后一次振锤沉降量小于 2cm。支架基础采用钢筋混凝土基础，施工必须保证管桩深入基础深度不小于 10cm，混凝土施工振捣必须密实，分层浇筑，顶面必须水平，平整度利用 3m 靠尺检查，误差小于 3mm。基础混凝土初凝后，立即覆盖养生，养生时间不小于 7 天。5.2 砂箱制作及安装控制砂箱采用活塞式砂箱，活塞采用钢管混凝土，砂桶采用无缝钢管。制作砂箱，主要控制砂箱活塞钢管耀凝土浇筑质量，上钢板与钢管焊接质量，砂桶下钢板与砂桶焊接质量。砂箱
11、安装时控制砂桶位置准确，与支柱钢管中心偏差小于 5mm，砂桶标高偏差小于 1mm。5.3 支架加工及安装控制立柱长度误差控制在 2mm。上下法兰盘与立柱焊接时，注意施工顺序，必须先将法兰盘钢板先于立柱钢管点焊连接，不能满焊，然后对称焊接三角肋，最后满焊法兰盘与立柱钢管。每排立柱在加工场地整体加工完成后运至桥位，整体吊装。每排立柱加工时，立柱间距误差要求为：5mm。支柱上法兰盘与工字钢横梁满焊连接，横梁中心与立柱中心偏差小于 2mm。两排立柱间距偏差小于 10mm，立柱中心与砂箱中心偏差小于 2mm。每立柱安装完成后立即安装纵联和水平联。安装纵联和水平联，保证纵联和水平联与抱箍焊接位置牢固，抱箍
12、与钢管立柱密贴。贝雷片纵梁在桥位按设计长度，每 2 片组成 1 组，整体安放与支架横梁上，保证贝雷片大节点直接作用与横梁中心，同时用 u型螺栓与工字钢横梁连接，保证整个支架形成刚性整体。5.4 横移准备及横移施工控制横移梁滑道安装时必须保证滑道平行与移动方向，两条滑道间相互平行，对角误差小于 10mm，滑道与基础之间必须密贴，同时保证滑道中心与立柱中心偏差小于 2mm。平车安装时，其受力中心必须与立柱中心重合，方向与滑道平行，两条滑道间的平车相互平行，对角误差小于 5mm。落架施工时，千斤顶顶点必须位于支柱法兰盘加强肋位置，留够安放滑道空间的前提下，尽量靠近立柱。落架施工每次落架高度小于 2c
13、m，并保证逐排顺序下落。横移施工时，随时观测前进方向是否偏离设计方向，并观测支架立柱垂直度，防止支架倾斜。严格控制两组绞磨的同步性。在接近设计位置时，应控制移动速度，分次缓慢进行，直至设计位置。5.5 纵移准备及纵移施工控制撤出移动平车和滑道施工前，先将最外两排立柱利用枕木临时支撑，然后逐条撤出平车和滑道，严格控制千斤顶顶点位置。支架抬升施工顺序与落架施工顺序相同，均需逐排循环进行，每次起升高度小于 1cm。直至设计高度。纵移施工时，放置平车施工要求与横移时安放横移平车要求相同。要求 6 台纵移平车安放时，相互平行，对角误差小于 2mm。由于采用机械牵引，要求机械操作手熟悉机械性能，严格控制起
14、步速度。起步后，缓慢、连续进行，避免中间停顿，减少起步次数。6 纵横向行走式模架施工方法施工效益分析6.1 工艺特性分析由上表 1 可以看出：纵横向行走式模架施工方法与普通原位支架现浇方法及移动模架施工方法相比较，结合了两种方法的优势，避免了各自的不足。6.2 经济效益分析由上图 7 可见：应用柱式支架纵横移工法与普通支架施工相比，增加了耗时不多的横移和纵移施工式作，但节省了较为耗时的支架搭设与拆除过程，平均每跨减少施工时间约 5 天，20 跨桥梁施工共节约时间约 100 天，表明柱式支架总横移施工工法可以大大减少施工时间，加快施工进度。由上图 8 可见：侧模、底模可周转使用，并由于缩短了施工周期，减少了人工工日和机械台班(表中其他费用中包括)；与普通支架相比，节省费用 78 万元跨，体现了柱式支架纵横移施工艺法的高效性与经济性。7 结语纵横向行走式模架施工方法在广州南站工程咽喉区桥梁工程中首次应用。由于支架在一次支立、一次拆装情况下多次周转使用，节省了拆装一侧侧模、底模及支架拆装时间，节约了大量的机械台班和人工工日，加快周转料周转速度，并且施工方便，大大的节省了施工成本，并缩短了施工工期，确保了广州南站工程如期完工。实践表明纵横向行走式模架施工方法高效、可靠，值得在具有类似条件下的桥梁工程中推广使用，同时此种施工方法还有待于进一步规范化、精细化。
