海上互通立交滑模施工中的安全性探讨

单衍勇张敏

中图分类号：[TU997] 文献标识码： A 文章编号：

摘要: 结合青岛海湾大桥红岛互通立交匝道桥所处地理环境及设计特点,阐述了小半径曲线匝道桥在海上施工高度高、有超高和纵坡,且有平弯和竖弯的条件下,采用滑移模架施工的设计要点及安全施工控制方法。

关键词: 匝道桥;小半径;滑模;安全;施工

Abstract: combined with the Qingdao Bay Bridge became the interchange ramp bridge of the geographic environment and the design characteristic, elaborated the small radius curve bridge construction over sea height, high and longitudinal slope, and is curved and vertical bending condition, the sliding formwork construction design points and construction safety control method.

Key words: small radius ramp bridge; sliding mode; construction; safety;

1、工程概况

三合同桥梁墩高从7m～25m不等，采用滑模施工的箱梁跨径在44.7～60m之间，而最大施工段长度为60m，采用四套滑模进行施工。B、C匝道箱梁难度最大,施工段最大长度60 m，均各有1孔。其中C匝道60 m跨箱梁顶设计标高达28.638 m,平曲线最小半径350 m,竖曲线最小半径3 800 m,纵坡2.787%,超高横坡4%。尤其是处于海上,施工难度更大。因此,把B、C匝道60 m箱梁滑模施工作为施工的重点和难点,滑模设计时安全性应予以充分考虑。

2、滑移模架的简介

MSS滑移模架是一种自带模板，利用两组钢箱梁支承模板，对混凝土梁进行逐孔现场浇筑的施工机械。采用下承非自行式系统，主要由牛腿、推进平车、支撑用球形千斤顶、主梁、鼻(导)梁、横梁、后横梁、平衡C梁、外模及内模组成,每一部分都有相应的液压或机械系统。

模架工作时，整个模架在靠墩旁牛腿所支撑的推进小车作用下，可实现纵、横移。底模在横移油缸作用下实现开、合模，模板成形面靠螺杆来支撑并调节，支撑螺杆将力传给主梁。经养护，待预应力砼箱梁能安全承受自重后，两钢箱整体下降并脱模完成，然后模架从牛腿支腿上向前移动一孔再进行下一孔箱梁施工。

3、安全分析

根据本工程特点，B、C滑模的长度、承载力和变形均按最大施工段60 m箱梁跨径的荷载及偏载情况来设计（混凝土偏心87cm，主梁偏载245.07t）。

3.1从设计角度进行的优化处理

(1)造桥机所采用的材料均为塑性材料Q345B和Q235B，经ANSYS软件计算，主、鼻梁、牛腿梁及牛腿支腿均满足在60米跨最不利工况下主梁承受偏心载荷时的强度、刚度及稳定性要求。

(2)主梁两端设有前后鼻梁,因本项目的平曲线R平=350 m,竖曲线R竖=3800 m,相对较小,为了适应纵移过孔时的高差和平曲线需要,减小前、后鼻梁的受力,前、后鼻梁与主梁连接间采用铰接,铰接处通过液压千斤顶实现鼻梁的水平旋转和竖向旋转。行走时逐渐纠偏路线,直至完全过孔。

(3)因墩身较高,故牛腿采用横梁式钢箱和桁架支腿结构,牛腿横梁和竖向支腿通过拴接组合而成。

(4)后横梁在混凝土浇筑过程中作为抵抗设备横向倾覆的平衡构件。

(5)平衡C形梁为钢箱形结构,主要作用是在施工匝道桥时平衡横梁和外模板开模时产生的横向倾翻弯矩。

3.2 施工中的安全性

3.2.1拼装中

加强拼装的过程控制是关键,每个构件在拼装前、拼装过程中及每道工序完成后均由现场专业人员验收,合格后方可进行下道工序施工。滑模拼装质量的好坏直接决定了在以后使用过程中的整体安全性。

（1）合理设计钢管桩工作平台(包括标高、线位、操作平台等)，并对钢管桩拼装平台进行承载能力验算以满足拼装时的施工要求，最大程度地保证良好的拼装条件。

（2）起吊时必须对两台机械统一指挥，使两台机械动作协调互相配合，做到稳中有序，尽量一步到位。

（3）对于高强螺栓连接面，均进行喷砂或抛丸处理，使其达到应有的摩阻系数。每一高强螺栓都应达到设计扭矩值，防止出现应力集中，损坏整个连接面的螺栓，从而对滑模安全构成威胁。

3.2.2 预压及预拱度调整

滑模拼装好后的预压是对滑模承载力、刚度和稳定性的最终检验，60m跨施工时应对滑模重新进行预压。

采用海水配合砂袋的方式，纵坡较大时，为减少偏载影响，保证安全，一方面通过调整顶升千斤顶高程减少两墩间高差，另一方面在箱梁模板跨中设立砂袋坝挡水墙并用型钢焊接防护措施。且翼缘板荷载分布偏差不得超过6%，否则易引起塑性变形。

预拱度调整过程中应综合考虑实际施工过程的沉降量，与“预压—卸载” 弹性下沉量存在的偏差，分析其原因后进行及时调整，保证误差最小，提高箱梁成型后的质量。

3.2.3开、合模及过孔时

滑模开、合模及过孔过程中是滑模安全施工中的关键关节，如果处理不当，很容易酿成重大事故。因此专业技术人员和管理人员、现场指挥人员、观察监督人员要明确分工，步步紧盯,操作手要眼疾手快，听从指挥，发现问题及时叫停,待问题解除后方可在统一指令下重新启动。这里对涉及到的重点环节进行叙述：

（1）千斤顶的操作

a、任何情况下，主顶最大出顶长度不得超过允许值，高度调整不足部分可加垫钢板解决。b、同一小车主顶间高差不大于2cm，各个小车主顶间高差不大于5cm；c、模架顶升与悬臂端已浇筑砼箱梁结合时，注意使模架的底板、腹板和翼缘板同时与箱梁贴合，操作时注意观察压力表的压力，若压力表压力超过模架自重产生压力3MPa，应停止顶升； （2）模架纵移时推动架的操作

a、纵移推动架的前后两个销孔都要穿上销子，保证前后两个部位均锁住主梁；b、模架纵移时，要始终保持有两个纵移推动架挂住模架，移动时同步推进；倒顶时交替进行，倒完后共同推进，始终保证模架被锁紧； （3）设备落模行走时的安全操作

a、造桥机在纵移过孔时，左右幅主梁及模板系统前后步幅差严禁大于3米，以防止因前后牛腿横梁左右受力不均，发生倾翻；

b、移动模架在落模时应注意，绝对不能在主梁尚未落到位，为抢时间而提前打开所有的横梁销子，这样易造成设备倾斜失稳；

c、纵移中不得用一台千斤顶顶升主梁，如需更换滑板必须将对应主梁的两个千斤顶短时间内同时顶起，以防模架失稳滑落；

d、在竖曲线顶部位置,会出现前鼻梁悬空、落不到前牛腿平车上的现象，此时滑模由中支腿和后支腿支撑受力,前支腿不受力，为了防止滑模重心前移时前鼻梁突然落下对模架造成冲击，可将前鼻梁竖向旋转使其贴近平车来解决。

3.2.4 浇筑

箱梁浇筑时，模架所受荷载及变形逐步加大，潜在的隐患容易显现，因此浇筑时需指派专人对设备进行全程巡查，出现异常立即停止浇筑，查明原因后及时解决，否则不能继续施工。混凝土浇注前，应保证所有的液压机电系统处于正常工作状态。

混凝土浇注时重点观测如下部位：

a、主梁吊点与支点的变形；

b、后吊梁的变形；

c、牛腿支点处及其变形；

d、每组横梁跨中的变形；

e、牛腿支腿的变形；

f、侧、翼模板支撑框架的支撑螺旋杆的变形检查；

g、内模板支撑框架的支撑螺旋杆的变形检查；

h、承台承压处的表面混凝土有无压酥破坏现象；

i、主梁上外加构件的焊缝情况。

利用肉眼观察，并结合水准仪等仪器对模架进行实时观测，并做好记录，以便充分掌握本模架自身的变形特点，为后续施工积累宝贵数据，且为日常保养及维护提供依据。

3.2.5 滑模拆除

拆除时主梁仅支撑在两对小平车上，相邻主梁间的连接板螺栓均处于受力状态，拆除一节后相邻主梁的吊挂及受力均需要考虑安全问题，且拆除人员凌空操作，施工环境差，施工难度较大。

a、在箱梁翼缘板上钻孔（直径5cm）对应位置要准确、竖直，否则对穿进的起悬挂作用的ø32精轧螺纹受力不利，容易埋下隐患；

b、验算精轧螺纹受力时要充分考虑各种施工临时荷载及风载。

c、向驳船上下放钢箱时，桥面上的两个卷扬机要同时操作，操作人员密切配合，听从指挥，稳步下降，注意让钢箱保持水平，以防失稳坠落。

4、结束语

青岛海湾大桥红岛互通立交是国内首座海上互通立交，滑移模架在其大跨径、小半径匝道桥中的成功运用,是一项重大技术性突破,安全性始终是海上滑模施工中的重点和难点。滑模安全性涉及面广点多，很多环节紧密联系，相互影响，由不得疏忽。我们组织了专业队伍精心施工和管理，在保证安全操作的前提下，充分发挥滑模施工周期短的特点，因此取得了良好的经济效益。海上互通立交匝道桥大跨径、小半径滑移模架施工，其安全措施和积累的相关经验有很好的借鉴价值。

参考文献:

[1]青岛海湾大桥技术规范[M]·2007

[2]青岛海湾大桥第三合同段施工图设计[M]·2007

[3]青岛海湾大桥红岛互通立交施工组织设计[M]·2007

[4]青岛海湾大桥MSS50-1800移动模架操作手册[M]·2007

[5]公路桥涵施工技术规范JTG/T F50-2011

[6]范立础.预应力混凝土连续梁桥.北京：人民交通出版社，1985.1