有限空間內移動模架旋轉掉頭施工技術研究

陳春衛

中鐵一局集團第四工程有限公司 陜西 咸陽 712099

1 工程概況及移動模架設計簡介

1.1 工程概況

我項目施工管段位于云南省鎮雄縣大灣鎮境內，管段全長5.575km2，從小里程往大里程主要結構物依次為文閣隧道、香壩河特大橋、大地坎1號隧道、大灣大橋、大地坎2號隧道、茨菰山1號大橋、92m路基過渡段、茨菰山2號大橋。橋梁上部設計現澆簡支梁32孔（其中32m梁26孔，24m梁6孔）。香壩河特大橋為全線的控制性工程，最高墩107m，其余橋梁平均墩高為38.5m，經現場調查橋區無公路通往，山路崎嶇，新建便道不能滿運梁通道要求，不具備預制梁工作。

1.2 移動模架設計簡介

移動模架造橋機主要由主框架、后行走機構、后支承、中主支腿、前支腿、起吊小車、吊掛外肋、外模及底模系統、端模系統、外肋橫移機構、吊掛外肋橫向鎖定機構、液壓縮放式內模系統、電氣液壓系統及輔助設施等部分組成。

⑴主梁系統由并列的2組縱梁+連接梁、挑梁組成，總重236噸。主要吊掛外模板系統等設備重量及鋼筋、混凝土等結構材料重量。

每組縱梁由5節承重鋼箱梁(8m+3×7m+8m)+4節導梁（3×8+9m）組成，全長70m，相鄰兩組縱梁中心距為6m。澆注狀態時，鋼箱梁的設計剛度大于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點板聯結。每節鋼箱梁重量小于12t。導梁采用空腹式箱梁結構，接頭為螺栓節點板聯結。鋼箱梁蓋板和腹板材質為Q345B，主梁接頭螺栓GB5782-2000，10.9級。其它鋼材材質Q235B。主梁連接系共9組，挑梁每側8組。挑梁與連接系位置對應，便于力的對稱傳遞[1]。

⑵后主支腿

后主支腿共1套，位于主梁系統的尾部，支撐于已澆筑好的橋梁端部，主要由后走行機構2個、后支承機構（含400t液壓支撐油缸,行程150mm）2個等組成。 后走行機構為輪軌式，電機驅動（8×1.5KW），以實現主梁系統攜外模系統縱移過孔。走行速度0～1.5m/min。后走行輪共8個，啟動時輪壓最大為39.5t，走行至已澆注梁的跨中時輪壓為28t，過孔過程中，最小輪壓為20t。后支承機構的豎向支撐油缸用于重載支撐，并有機械鎖緊螺母，在澆注狀態實現機械支撐。

⑶液壓系統

RHS32(24)-900上行式移動模架整機共配四套液壓系統，每套液壓系統由泵站、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組成。

2 施工中遇到的重難點問題

香壩河特大橋為全線的重難點控制工程，施工任務重、工期緊、作業空間有限且交通運輸困難。如何克服實際困難，實現移動模架整體施工安全，工期可控、成本可控，是本項目成敗的關鍵。通過關鍵分析，如何縮短移動模架拆解運輸拼裝時間成為本項目研究的重點、難點。經多次研討分析，將移動模架三次拆解運輸拼裝分為兩類問題進行研究和解決。

第一個問題：第一次拆解主要因為路基寬度為26m、長度為92m，而移動模架要實現移動模架整體快速掉頭，需旋轉掉頭，但場地要求不小于60m×60m，現場不能滿足要求，且該路基為土質滑坡高路塹，不具備拓寬條件。如何實現快速原地調頭是關鍵所在。

第二個問題：第二次拆解和第三次拆解主要原因是移動模架被大地坎2號隧道和大地坎1號隧道所阻擋，移動模架穿越隧道代替拆解、運輸、拼裝是縮短工期的關鍵。

3 重難點問題解決措施

3.1 有限空間內移動模架旋轉掉頭解決措施

為了節省施工時間，實現移動模架快速掉頭，須通過調整移動模架主梁方向來實現，項目邀請廠家一起對掉頭方案進行了研究。

經過對場地、移動模架設計圖紙及相資料查詢后，要實現移動模架整體快速掉頭，需旋轉掉頭，但場地要求不小于60m×60m，現場實測后發現路基線路左右側可調頭位置最寬只有26m，場地受限，但可以利用路基施工便道入口。項目購置的移動模架因進場道路條件限制，加工模型每組縱梁由5節承重鋼箱梁(8m+3×7m+8m)與4節導梁（3×8m+9m）組成，全長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點板聯結，每節鋼箱梁重量小于12t。經過研討，要實現移動模架旋轉掉頭需將移動模架從中部節點板處拆分成兩部分，利用施工便道口位置分別進行旋轉調頭。

通過計算機模擬各種工況下的掉頭方式。最終確定采取在92m路基過渡段上將主梁先采用臨時支墩進行支墊，然后將移動模架主梁從中部節點處拆分成兩部分。 拆分完成后，將走行、頂升支腿進行安裝加固，在施工便道口將移動模架行走系統底部填筑密實，并在走行軌道下方鋪墊2cm厚鋼墊板，對行走路線精確測量。

主梁在前支腿托輥輪與后支腿走形軌道上進轉彎掉頭，當行走出現卡位時，通過中支腿與后支腿安裝的頂升系統頂起主梁，調整位置，反復行走偏轉180°。

支腿移動后，掉頭工況導梁移動荷載傾覆分析:

L1：后行走機構與中主支腿之間的間距；

L2：（澆注工況時）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；

支腿調整后，當P+P2＞P1且P+P1＞P2時不會出現傾覆；

當x∈[0，16]時變化時，前支腿移動至中支腿位置處時，P2增加到最大，此時為最不利條件，分析計算知：

P+P1＞P2

后支腿前移8m，前支腿在0-16m范圍移動，移動模架旋轉掉頭過程中不會出現傾覆。

橫向、縱向滑移穩定性檢算與移動模架設計檢算相同，結構設計安全。

通過以上模擬分析實現有限空間內移動模架旋轉掉頭需要經過以下七個步驟。

步驟一、依據計算機模擬計算結果在92m路基過渡段測量放養，在施工便道口將移動模架行走系統底部填筑密實，并在走行軌道下方鋪墊2cm厚鋼墊板，對行走路線精確測量。對安裝臨時支墩位置進行地基加固，確保移動模架不因地基沉降而發生傾覆。

步驟二、將移動模架行走只指點地點，并在規定的主梁位置安裝臨時支墩進行支墊，然后將移動模架主梁從中部節點處拆分成兩部分。

步驟三、主梁在前支腿托輥輪與后支腿走形軌道上進轉彎掉頭，當行走出現卡位時，通過中支腿與后支腿安裝的頂升系統頂起主梁，調整位置，反復行走偏轉180°

步驟四、移動模架原地調頭后采用節點板組裝，組中后進行移動模架整體性能驗收。

步驟五、移動模架整體性能驗收合格后正常行走至下一座施工橋位準備作業。

步驟六、移動模架需調整整機的前進方向時把鋼墊板與四氟乙烯滑板墊在前輔助支腿與墊石之間，可以通過手動千斤頂使前輔助支腿偏移到正確的位置[2]。

步驟七、進入移動模架預壓及正常作業環節。

3.2 有限空間內移動模架減少拆解重組解決措施

為加快施工進度，確保香壩特大橋工期受控，經工期分析，移動模架拆解、轉場運輸、重組是關鍵性工序。為解決這一難題，項目邀請廠家一起到現場研究，最終確定移動模架分別穿越大地坎1號、2號隧道的施工方案。

步驟一、移動模架澆筑后茨菰山1號大橋的最后一孔簡支梁后利用路基過渡段拆除移動模架吊掛外肋、外模及底模系統、端模系統、外肋橫移機構、吊掛外肋橫向鎖定機構、拆裝式內模系統。只保留主框架、后行走機構、后支承、中主支腿、前支腿、起吊小車、電氣液壓系統及輔助設施等部分，確保主框架可以正常行走。

步驟二、清理要穿越隧道內的障礙物，確保動力電線或備用電源滿足移動模架行走要求，將拆除移動模架吊掛外肋、外模及底模系統、端模系統、外肋橫移機構、吊掛外肋橫向鎖定機構、拆裝式內模系統根據重組先后順序依次倒運至下一個拼裝場地。

步驟三、移動模架主框架在電氣液壓系統驅動下穿越隧道，每行走100m設備冷卻休息1h，直至穿越出隧道。

步驟四、在移動模架穿越出隧道口側，依次安裝動模架，重新驗收移動模架對存在問題進行整改，并進行整機預壓，然后進入移動模架正常作業環節。

4 總結

通過成貴鐵路香壩河特大橋移動模架現澆梁工程實踐，針對山嶺重丘移動模架現場有限空間不足，我部對移動模架調頭設施模擬計算，研制出有約束可旋轉的調頭裝置，通過后支腿與前支腿不斷前后偏移移動，實現有約束可旋轉的調頭，確保移動模架的整體安全、快速調頭，比預期工期提前45天完成；通過移動模架穿越2次隧道減少了移動模架拆解、運輸、拼裝工序，節約了80天。