公路施工：巨型薄壁壳模架设施工工法

巨型薄壁壳模架设施工工法巨型薄壁壳模架设施工工法 GGGGGG（中企）（中企）C3C3- -20162016 申报单位申报单位 中铁十一局集团有限公司中铁十一局集团有限公司 申报时间申报时间 20162016 年年 7 7 月月 第 1 页 共 29 页 1 巨型薄壁壳模架设施工技术巨型薄壁壳模架设施工技术 GGG（中企）C3-2016 中铁十一局集团有限公司 王鹏, 杨滢涛, 胡勇, 郭吉祥, 艾小军 1 1. .前言前言 随着城市交通运输的快速发展， 越来越多的大型高架桥工程出现， 传统的墩柱盖梁采用 现浇施工方法，此法不仅耗资大、施工工期较长、而且对地面交通和环境影响较大。而采用 预制施工方法， 其具有工期短、 风险低、 质量高、 占路封路少等优点而越来越多被城市采用。 但是对于巨型构件，由于其自重大而受到限制，目前仍较多采用现浇法。 新加坡大士西轨道交通盖梁全长 40m 左右，总重量达 1000 多吨，且沿线位于交通繁忙 主干道，不能长期封路改道。故采用现浇施工方法和整体预制均不合理。因此，中铁十一局 进行科技创新， 研究一种能够进行预制并满足吊装要求和工期要求的方法， 该方法将预制和 现浇优点有机结合在一起，成功解决大型结构在城市施工的缺点。同时通过总结和提升，形 成了巨型薄壁壳模架设施工工法， 该工法在解决城市大型结构吊装施工效果明显， 技术新颖， 具有明显的推广价值，其社会效益和经济效益显著。 2 2. .技术技术特点特点 2.1 采用墩顶托架和悬挂梁支撑巨型结构，不受墩柱高低影响，不占用现有路面，对地面交 通无影响，通用性大。 2.2 在支架上设有三维调整系统， 能精确调整巨型结构的空间坐标位置， 满足施工精度要求。 2.3 在巨型薄壁结构上设置临时预应力，使分段结构形成整体，优化支架的结构设计，加速 支架周转速度。 2.4 采用汽车吊吊装，可根据现场情况随时对架设顺序进行调整，灵活性高，适应性强。 3 3. .适用范围适用范围 本工法适用于巨型薄壁壳模结构吊装和安装作业。 特别是当施工场地受限、 精度要求高、 交通繁忙地段、环保要求高时具有极大的优越性。本工法对于采用中华人民共和国标准、东 南亚国家标准以及英国标准的壳模结构施工均适用。 第 2 页 共 29 页 2 4 4. .工艺原理工艺原理 4.1 壳模分离分段技术 采用将巨型结构“化长为短、化重为轻”的原理，将其从结构上进行剥离划分，使每段 均为可预制和吊装的空心薄壁结构作为永久结构模板， 然后采用分段对称吊装至墩顶托架或 悬挂梁上，每段之间通过干接或湿接连接，然后通过临时张拉固定在一起形成整体，最后浇 筑芯部混凝土、施加永久预应力，完成巨型结构施工。 图 4.1.1 安装托架 图 4.1.2 运输中壳模 图 4.1.3 吊装中壳模 第 3 页 共 29 页 3 图 4.1.4 浇筑中壳模和施加预应力 图 4.1.5 安装悬挂梁 图 4.1.6 运输边壳模 图 4.1.7 安装边壳模 第 4 页 共 29 页 4 图 4.1.8 施加临时预应力并拆除悬挂梁 图 4.1.9 浇筑边壳模芯部混凝土并施加预应力 4.2 飞翼式盖梁壳模架设成套设备研制技术 飞翼式盖梁壳模共分三段，分别为一个中壳模和两个边壳模。中壳模位于墩柱上方，边 壳模分别位于中壳模两侧。中壳模采用可调整托架架设，其原理为墩顶托架加油缸的形式； 边壳模采用可调整悬挂梁架设， 其原理为悬挂梁一端锚固在中壳体上， 另一端悬挑用于悬挂 边壳体。 4.2.1 中壳模架设的托架设备研究技术 托架主要是用于支撑中壳模的临时结构， 设计成可分离的两部分， 这样在完成中壳模安 装后， 可分离拆除； 托架每部分设有两个牛腿可悬挂在墩顶预留的凹槽 （300mm*300mm*300mm） 内，为主要支撑结构，然后通过螺纹钢对拉方式使托架与墩柱抱箍。四个竖向千斤顶位于托 架滑板上，用于支撑中壳模，滑板上连有纵向和横向油缸，用于精确调整中壳模空间位置。 第 5 页 共 29 页 5 图 4.2.1 托架示意图 4.2.2 边壳模架设的悬挂梁设备研究技术 悬挂梁是由一对平行主梁通过自锚系统固定在中段上，自锚系统是由 4 根直径 50 的螺 纹钢和两根直径 26.5 的螺纹钢组成，其中端部的 50mm 的螺纹钢和 26.5 的螺纹钢需张拉至 设计力，另一对 50mm 的螺纹钢紧用扳手拧紧即可，作为第二道防护。边壳模悬挂梁上同样 设有竖向、纵向和横向油缸，用于边壳模三维调整。 图 4.2.2 悬挂梁锚固体系 Φ26.5mm 螺纹钢， 张拉至 250kN。 备用螺纹钢 Φ50mm 螺纹钢， 张拉至 1416kN。 第 6 页 共 29 页 6 图 4.2.3 悬挂梁示意图 4.3 中壳模主动承接定位技术 4.3.1 中壳模主动承接技术 用 500 吨汽车吊吊装中壳模落至支架千斤顶上时，由于吊装时壳模的倾斜，4 个油 缸不同时受力，有侧翻隐患。故当落至距墩顶 50mm 时，停止下落，用四个竖向千斤顶 主动承接盖梁。四个油缸为“四点受力，三点平衡”系统，通过油表读数确定每个油缸 受力，从而保证支架受力平稳。 图 4.3.1 千斤顶主动承接盖梁 4.3.2 中壳模精确定位技术 盖梁中壳模位置关系到边壳的定位和公路节段梁架设，需考虑以下几方面因素  盖梁纵向波纹管位置；  盖梁标高；  盖梁横向位置； 第 7 页 共 29 页 7  盖梁纵向位置。 中壳模的位置精确定位通过支架上的竖向千斤顶，横向油缸和纵向油缸实现。 图 4.3.2 托架调整油缸系统 4.4 边壳模穿心悬挂吊装对位技术 4.4.1 边段穿心式吊装 边壳模采用兜底式扁担将边壳模固定住，然后通过 8（其中有 4 根为备用螺纹钢）根直 径 32mm 的螺纹钢将吊具与扁担相连接，吊具与边壳模之间预留有足够空间可穿过悬挂梁， 最后吊具落在悬挂梁上。 图 4.4.1 边壳模吊架安装及穿芯式吊装 4.4.2 边壳模精确定位技术 盖梁边壳模位置关系到整个盖梁的线性和后续公路节段架设， 在调整时需兼顾以下几方 面因素。  盖梁横向和纵向波纹管位置；  盖梁横向轴线；  盖梁底部线形；  中壳模安装时的误差；  线间距。 第 8 页 共 29 页 8 4.5 壳模整体化临时张拉预固定施工技术 为减轻悬挂梁的重量，其设计只用于悬挂边壳模，不考虑浇筑芯部混凝土后的重量。同 时，为加速悬挂梁的周转，采用在壳模内设置临时预应力，将边壳模和中壳模张拉成整体， 释放悬挂梁，并可承担浇筑芯部混凝土重量。 4.5.1 边壳模固定技术 边壳模和中壳模安装完成后， 在其壳模中间浇筑湿接缝， 由于边壳模靠螺纹钢悬挂在支 架上，振捣混凝土时可能导致其跑位，故在边壳模和中壳模之间锚固螺杆，将其撑住，同时 在中壳和边壳外侧预留孔洞，安装工装，用螺纹钢拉住。从而达到将边壳模位置锁住，保证 了边壳模线性不受混凝土浇筑的影响。 图 4.5.1 边壳模固定系统 图 4.5.2 外部螺纹钢张拉及内部固定 4.5.2 临时预应力设置技术 由于边壳模上设有过人孔，在设置临时预应力束时，为了与过孔人保持一定安全距离，