下行式移動(dòng)模架在硯瓦河渡槽工程的應(yīng)用

張傳偉

(淮河水利水電開發(fā)有限公司，安徽 蚌埠 233001)

1 工程概況

硯瓦河渡槽工程是黃河小浪底北岸(濟(jì)源)灌區(qū)工程施工二標(biāo)工程的構(gòu)成部分，小浪底北岸(濟(jì)源)灌區(qū)工程施工二標(biāo)總干渠全長(zhǎng)18.29km，一干渠總長(zhǎng)8.91km。硯瓦河渡槽工程主要利用已經(jīng)建成的黃河小浪底樞紐進(jìn)水塔由小浪底庫區(qū)取水，經(jīng)由總干渠由西向東沿黃河北岸實(shí)現(xiàn)向灌區(qū)的供水。濟(jì)源灌區(qū)工程段建成后能解決濟(jì)源市4.09萬畝灌區(qū)的農(nóng)業(yè)灌溉用水及生活、工業(yè)用水需求。硯瓦河渡槽和支渡槽全長(zhǎng)190m，包括進(jìn)口漸變段(5m)、槽身段(179m)和出口漸變段(6m)三個(gè)部分，屬于9×20m梁柱式渡槽結(jié)構(gòu)，下部采用薄壁墩擴(kuò)大基礎(chǔ)，單排架類型，槽身跨徑20m，且采取預(yù)應(yīng)力混凝土矩形槽結(jié)構(gòu)型式，渡槽造橋機(jī)整體結(jié)構(gòu)詳見圖1。

圖1 小浪底北岸(濟(jì)源)灌區(qū)工程施工二標(biāo)硯瓦河渡槽造橋機(jī)整體結(jié)構(gòu)

2 下行式移動(dòng)模架應(yīng)用的技術(shù)要點(diǎn)

2.1 關(guān)鍵性技術(shù)參數(shù)的確定

小浪底北岸(濟(jì)源)灌區(qū)工程施工二標(biāo)硯瓦河渡槽和支渡槽選用QJMXD300型下行式移動(dòng)模架造橋機(jī)用于渡槽20m梁現(xiàn)澆施工的專用設(shè)備。根據(jù)渡槽結(jié)構(gòu)圖，標(biāo)準(zhǔn)橋墩為實(shí)心墩，其中實(shí)心墩頂設(shè)計(jì)有帽梁，帽梁寬5.1m。QJMXD300型下行式移動(dòng)模架造橋機(jī)使用于渡槽20m梁設(shè)計(jì)以及后續(xù)施工實(shí)際情況。硯瓦河渡槽工程在施工過程中運(yùn)用下行式移動(dòng)模架造橋機(jī)完全可以獨(dú)立進(jìn)行過孔移位，不用在地面配備輔助吊機(jī)、千斤頂?shù)戎涡栽O(shè)備，能提高渡槽工程施工的機(jī)械化操作水平，施工簡(jiǎn)單，安全性有保障。在渡槽主梁側(cè)翼的頂部位置通過安裝頂棚起到防雨、防曬作用，便能確保移動(dòng)模架造橋機(jī)24h施工的順利進(jìn)行，施工功效大大提升；在借助連續(xù)梁或連續(xù)鋼構(gòu)等進(jìn)行模架移動(dòng)時(shí)，只需要將側(cè)模架和底模充分展開便可完成，免去了拆除整機(jī)的過程，模架移動(dòng)施工效率顯著提升。QJMXD300型下行式移動(dòng)模架造橋機(jī)分為承重梁及其導(dǎo)梁、支撐托架、橫梁、臺(tái)車系統(tǒng)、側(cè)翼模板、底模、底模架、側(cè)模架、可拆卸式內(nèi)膜、液壓、電氣系統(tǒng)等，主要技術(shù)參數(shù)必須控制在表1范圍[1]。

2.2 渡槽型式選擇

矩形渡槽斷面與底板夾角通常為直角，容易引起應(yīng)力集中，而U形渡槽截面輪廓圓滑，呈漸變過渡形體，不存在局部應(yīng)力集中問題，總體而言，矩形渡槽和U形渡槽均具有整體性良好，剛度較大，受力明確等特點(diǎn)，都能通過預(yù)應(yīng)力束的科學(xué)配置改善渡槽漕底受力結(jié)構(gòu)，確保渡槽漕底應(yīng)力達(dá)到控制標(biāo)準(zhǔn)。就預(yù)應(yīng)力束而言，U形渡槽一般為直線束，且只能通過增加環(huán)向預(yù)應(yīng)力束控制槽端剪力；而矩形渡槽則可以通過在側(cè)墻與底板分別布束、彎起主應(yīng)力跡線減少預(yù)應(yīng)力束，增強(qiáng)渡槽側(cè)墻預(yù)應(yīng)力效果，但底板預(yù)應(yīng)力束的張拉必須搭建專門的施工平臺(tái)。此外，U形渡槽重量通常為矩形渡槽的60%-80%，鋼筋、鋼絞線等用量更省，但施工操作難度較大，必須借助造槽機(jī)現(xiàn)澆、采用架槽機(jī)預(yù)制，現(xiàn)澆過程中槽體模板變形容易影響混凝土澆筑質(zhì)量[2]。矩形渡槽自重大，投資額也較大，本工程矩形渡槽投資額約128萬元，槽體模板變形直接與渡槽槽身混凝土澆筑質(zhì)量有關(guān)。U形渡槽投資額為102萬元，但由于工程區(qū)施工期間較為寒冷(1月最低氣溫-15℃)，U形渡槽槽壁較薄，最小槽壁厚度僅為35cm，在抗凍融等方面比矩形渡槽差，所以，矩形渡槽綜合投資更小。

綜合考慮渡槽特點(diǎn)后，小浪底北岸(濟(jì)源)灌區(qū)工程施工二標(biāo)硯瓦河渡槽和支渡槽工程選擇矩形渡槽，施工立模支撐結(jié)構(gòu)較大，應(yīng)分別從橫向、縱向、豎向等方向進(jìn)行槽身預(yù)應(yīng)力錨索張拉施工，考慮到河道行洪要求，矩形渡槽立模施工必須在一個(gè)枯水季全部完成。

表1 QJMXD300型下行式移動(dòng)模架主要技術(shù)參數(shù)

2.3 移動(dòng)模架造橋機(jī)失穩(wěn)的控制

1)主梁及導(dǎo)梁。主梁設(shè)計(jì)為承重鋼箱梁，共由兩層箱型結(jié)構(gòu)梁組成，主梁連接處均采用高強(qiáng)螺栓摩擦連接，主梁下方安裝有軌道，便于縱移。在主梁的前、后兩端連接有桁架導(dǎo)梁。主千斤頂支撐于主梁處的部位的腹板，必須通過斜支撐以加強(qiáng)其內(nèi)側(cè)結(jié)構(gòu)。主梁之間設(shè)有伸縮橫撐，過孔時(shí)依次開合，以確保過孔時(shí)主梁、模架能夠保持橫向的設(shè)計(jì)穩(wěn)定值。設(shè)置滑軌于導(dǎo)梁內(nèi)側(cè)下弦桿底部，便于模架縱移過孔。在導(dǎo)梁桁架內(nèi)側(cè)，沿通長(zhǎng)方向安裝有走道平臺(tái)。

2)臺(tái)車輪箱。根據(jù)本渡槽工程實(shí)際，輪箱在橋墩側(cè)翼托架處安裝，輪箱的托輥輪踏面主要承擔(dān)對(duì)主梁軌道的拖承作用。渡槽工程中平均每組托輥論包括四只鋼制輪，每?jī)芍讳撦啺匆粋€(gè)單元組在小輪箱內(nèi)分組安裝，再將小輪箱置于大輪箱，固定在大輪箱支座位置，從而形成最終的橋式支承結(jié)構(gòu)，并確保各輪承受均等的承載力。

3)支撐托架。此托架內(nèi)含水平鋼梁1束和鋼斜撐2根，并構(gòu)成一個(gè)三角狀的托架，從而發(fā)揮將主梁所承受的主要荷載借助墩身預(yù)留孔轉(zhuǎn)移至橋墩的主要作用，在兩側(cè)橋墩進(jìn)行牛腿托架的對(duì)稱性安裝，按要求張拉到位，每根精扎螺紋鋼張拉力F=500KN。托架下支點(diǎn)直接錨入墩身預(yù)留孔內(nèi)。在拼裝支撐托架施工開始前按規(guī)范檢查起臨時(shí)固定作用的手拉葫蘆、鋼絲繩等的磨損情況；橋墩預(yù)期留孔洞的平整性，孔內(nèi)的清潔性等，都達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)后開始吊裝施工。

支撐托架安裝位置、鋼筋張拉檢查的重點(diǎn)在于支撐托架是否已正確固定在墩柱上并按50%、100%、100%的次序分三次將全部托架連接[3]，精扎螺紋鋼張拉力是否達(dá)到500KN。渡槽工程全部鋼筋綁扎工作量結(jié)束，指派專人二次復(fù)查全部吊桿及其間的連接狀態(tài)，如存在松動(dòng)必須隨即擰緊，查驗(yàn)吊桿標(biāo)高值無誤后，為控制和簡(jiǎn)化拼接點(diǎn)過多過雜的連接螺栓，盡可能控制先擰與后擰過程可能出現(xiàn)過大的預(yù)拉力，將初擰和后擰間隔控制在2d內(nèi)。初擰的過程中必須保證兩塊模板間無縫隙緊貼；終擰則必須施加規(guī)定的預(yù)拉力，在螺栓擰緊的過程中必須借助扭矩桿配倍器加強(qiáng)對(duì)設(shè)計(jì)扭矩大小的控制。

4)內(nèi)外模。內(nèi)模板除包含鋼模組合結(jié)構(gòu)外，還包括部分組拼而成的異型鋼模結(jié)構(gòu)，內(nèi)模結(jié)構(gòu)的安裝和拆卸施工均由人工完成，拆模后，內(nèi)模結(jié)構(gòu)支承如圖2所示。外模結(jié)構(gòu)所包括的底板必須按設(shè)計(jì)規(guī)范鋪設(shè)于橫梁，通過模架的過孔施工將其從中間橫向隔開，并通過普通螺栓進(jìn)行每對(duì)底板的連接。腹板與翼緣板也必須按照沿橫梁銷接的邊線與外模板支撐梁連接。硯瓦河渡槽工程外模板由6mm厚面板和數(shù)量既定的不等邊角鋼、H型鋼組焊。

圖2 內(nèi)模結(jié)構(gòu)支承情況

2.4 槽身混凝土澆筑過程的控制

混凝土澆筑前檢查作業(yè)平臺(tái)、樓梯、安全網(wǎng)是否完整、牢固可靠；檢查油閥、油泵、油管等液壓系統(tǒng)是否處于關(guān)閉狀態(tài)；主千斤頂位置、機(jī)械鎖定、是否頂?shù)皆O(shè)計(jì)標(biāo)高、保險(xiǎn)機(jī)械螺旋是否鎖定；橫向千斤頂是否回縮，主梁節(jié)端間的螺栓是否無漏裝、松動(dòng)或超擰，橫梁與主梁間的螺栓是否無漏裝、松動(dòng)或超擰，橫梁間的高強(qiáng)螺栓是否安裝水平、錨具齊全，橫梁保險(xiǎn)機(jī)械螺旋是否鎖定，橫梁螺旋頂是否到設(shè)計(jì)標(biāo)高。

槽身混凝土按水平分層對(duì)稱澆筑，澆筑狀態(tài)見圖3，并定期檢查模板支撐連接情況，隨時(shí)檢查支腿及底肋連接螺栓情況。待模板調(diào)整妥當(dāng)，安裝30根由上下兩節(jié)組成的吊桿，并將吊桿上連接器位置做出標(biāo)記，鎖定橫向移動(dòng)油缸及限位裝置。

混凝土澆筑過程中檢查4個(gè)墩身預(yù)留孔處的異常裂縫，托架松脫、斷裂，其余模架松動(dòng)、位移，有無達(dá)到既定標(biāo)高，混凝土模架滑移等情況，一旦發(fā)現(xiàn)上述潛在質(zhì)量問題，必須加強(qiáng)加固與修復(fù)，待問題徹底解決后才能進(jìn)行混凝土澆筑施工。具體澆筑的過程中，應(yīng)從渡槽模板前端向后端進(jìn)行，確保側(cè)翼腹板和翼緣等處混凝土下料的勻稱性，確保渡槽工程主梁結(jié)構(gòu)受力均勻的偏載誤差必須控制在5%范圍內(nèi)[4]。

圖3 槽身混凝土澆筑狀態(tài)

2.5 人員配備

為確保施工質(zhì)量與進(jìn)度，硯瓦河渡槽和支渡槽工程QJMXD300型下行式移動(dòng)模架造橋機(jī)現(xiàn)場(chǎng)拼裝及施工過程中必須配備專職的指揮員、操作員、電工、技術(shù)員及安全檢查員，嚴(yán)格按照施工組織設(shè)計(jì)明確分工，協(xié)同一致，保證施工質(zhì)量與安全。小浪底北岸(濟(jì)源)灌區(qū)工程施工二標(biāo)硯瓦河渡槽和支渡槽QJMXD300型下行式移動(dòng)模架造橋機(jī)施工人員配備情況詳見表2。

表2 硯瓦河渡槽和支渡槽QJMXD300型下行式移動(dòng)模架造橋機(jī)施工人員配備情況

3 結(jié) 論

QJMXD300型下行式移動(dòng)模架因具有安全穩(wěn)定性高的施工特點(diǎn)，不受河流、道路影響，完全滿足硯瓦河渡槽和支渡槽工程的施工要求。由于QJMXD300型下行式移動(dòng)模架造橋機(jī)擁有其獨(dú)特的性能，適用性廣泛，生產(chǎn)效率更高，定將會(huì)成為跨海、跨河、跨山谷、跨軟地基等復(fù)雜條件下各類水利渡槽工程建設(shè)必不可少的施工技術(shù)。