下行式移动模架在砚瓦河渡槽工程的应用

张传伟

(淮河水利水电开发有限公司，安徽 蚌埠 233001)

1 工程概况

砚瓦河渡槽工程是黄河小浪底北岸(济源)灌区工程施工二标工程的构成部分，小浪底北岸(济源)灌区工程施工二标总干渠全长18.29km，一干渠总长8.91km。砚瓦河渡槽工程主要利用已经建成的黄河小浪底枢纽进水塔由小浪底库区取水，经由总干渠由西向东沿黄河北岸实现向灌区的供水。济源灌区工程段建成后能解决济源市4.09万亩灌区的农业灌溉用水及生活、工业用水需求。砚瓦河渡槽和支渡槽全长190m，包括进口渐变段(5m)、槽身段(179m)和出口渐变段(6m)三个部分，属于9×20m梁柱式渡槽结构，下部采用薄壁墩扩大基础，单排架类型，槽身跨径20m，且采取预应力混凝土矩形槽结构型式，渡槽造桥机整体结构详见图1。

图1 小浪底北岸(济源)灌区工程施工二标砚瓦河渡槽造桥机整体结构

2 下行式移动模架应用的技术要点

2.1 关键性技术参数的确定

小浪底北岸(济源)灌区工程施工二标砚瓦河渡槽和支渡槽选用QJMXD300型下行式移动模架造桥机用于渡槽20m梁现浇施工的专用设备。根据渡槽结构图，标准桥墩为实心墩，其中实心墩顶设计有帽梁，帽梁宽5.1m。QJMXD300型下行式移动模架造桥机使用于渡槽20m梁设计以及后续施工实际情况。砚瓦河渡槽工程在施工过程中运用下行式移动模架造桥机完全可以独立进行过孔移位，不用在地面配备辅助吊机、千斤顶等支撑性设备，能提高渡槽工程施工的机械化操作水平，施工简单，安全性有保障。在渡槽主梁侧翼的顶部位置通过安装顶棚起到防雨、防晒作用，便能确保移动模架造桥机24h施工的顺利进行，施工功效大大提升；在借助连续梁或连续钢构等进行模架移动时，只需要将侧模架和底模充分展开便可完成，免去了拆除整机的过程，模架移动施工效率显著提升。QJMXD300型下行式移动模架造桥机分为承重梁及其导梁、支撑托架、横梁、台车系统、侧翼模板、底模、底模架、侧模架、可拆卸式内膜、液压、电气系统等，主要技术参数必须控制在表1范围[1]。

2.2 渡槽型式选择

矩形渡槽断面与底板夹角通常为直角，容易引起应力集中，而U形渡槽截面轮廓圆滑，呈渐变过渡形体，不存在局部应力集中问题，总体而言，矩形渡槽和U形渡槽均具有整体性良好，刚度较大，受力明确等特点，都能通过预应力束的科学配置改善渡槽漕底受力结构，确保渡槽漕底应力达到控制标准。就预应力束而言，U形渡槽一般为直线束，且只能通过增加环向预应力束控制槽端剪力；而矩形渡槽则可以通过在侧墙与底板分别布束、弯起主应力迹线减少预应力束，增强渡槽侧墙预应力效果，但底板预应力束的张拉必须搭建专门的施工平台。此外，U形渡槽重量通常为矩形渡槽的60%-80%，钢筋、钢绞线等用量更省，但施工操作难度较大，必须借助造槽机现浇、采用架槽机预制，现浇过程中槽体模板变形容易影响混凝土浇筑质量[2]。矩形渡槽自重大，投资额也较大，本工程矩形渡槽投资额约128万元，槽体模板变形直接与渡槽槽身混凝土浇筑质量有关。U形渡槽投资额为102万元，但由于工程区施工期间较为寒冷(1月最低气温-15℃)，U形渡槽槽壁较薄，最小槽壁厚度仅为35cm，在抗冻融等方面比矩形渡槽差，所以，矩形渡槽综合投资更小。

综合考虑渡槽特点后，小浪底北岸(济源)灌区工程施工二标砚瓦河渡槽和支渡槽工程选择矩形渡槽，施工立模支撑结构较大，应分别从横向、纵向、竖向等方向进行槽身预应力锚索张拉施工，考虑到河道行洪要求，矩形渡槽立模施工必须在一个枯水季全部完成。

表1 QJMXD300型下行式移动模架主要技术参数

2.3 移动模架造桥机失稳的控制

1)主梁及导梁。主梁设计为承重钢箱梁，共由两层箱型结构梁组成，主梁连接处均采用高强螺栓摩擦连接，主梁下方安装有轨道，便于纵移。在主梁的前、后两端连接有桁架导梁。主千斤顶支撑于主梁处的部位的腹板，必须通过斜支撑以加强其内侧结构。主梁之间设有伸缩横撑，过孔时依次开合，以确保过孔时主梁、模架能够保持横向的设计稳定值。设置滑轨于导梁内侧下弦杆底部，便于模架纵移过孔。在导梁桁架内侧，沿通长方向安装有走道平台。

2)台车轮箱。根据本渡槽工程实际，轮箱在桥墩侧翼托架处安装，轮箱的托辊轮踏面主要承担对主梁轨道的拖承作用。渡槽工程中平均每组托辊论包括四只钢制轮，每两只钢轮按一个单元组在小轮箱内分组安装，再将小轮箱置于大轮箱，固定在大轮箱支座位置，从而形成最终的桥式支承结构，并确保各轮承受均等的承载力。

3)支撑托架。此托架内含水平钢梁1束和钢斜撑2根，并构成一个三角状的托架，从而发挥将主梁所承受的主要荷载借助墩身预留孔转移至桥墩的主要作用，在两侧桥墩进行牛腿托架的对称性安装，按要求张拉到位，每根精扎螺纹钢张拉力F=500KN。托架下支点直接锚入墩身预留孔内。在拼装支撑托架施工开始前按规范检查起临时固定作用的手拉葫芦、钢丝绳等的磨损情况；桥墩预期留孔洞的平整性，孔内的清洁性等，都达到设计标准后开始吊装施工。

支撑托架安装位置、钢筋张拉检查的重点在于支撑托架是否已正确固定在墩柱上并按50%、100%、100%的次序分三次将全部托架连接[3]，精扎螺纹钢张拉力是否达到500KN。渡槽工程全部钢筋绑扎工作量结束，指派专人二次复查全部吊杆及其间的连接状态，如存在松动必须随即拧紧，查验吊杆标高值无误后，为控制和简化拼接点过多过杂的连接螺栓，尽可能控制先拧与后拧过程可能出现过大的预拉力，将初拧和后拧间隔控制在2d内。初拧的过程中必须保证两块模板间无缝隙紧贴；终拧则必须施加规定的预拉力，在螺栓拧紧的过程中必须借助扭矩杆配倍器加强对设计扭矩大小的控制。

4)内外模。内模板除包含钢模组合结构外，还包括部分组拼而成的异型钢模结构，内模结构的安装和拆卸施工均由人工完成，拆模后，内模结构支承如图2所示。外模结构所包括的底板必须按设计规范铺设于横梁，通过模架的过孔施工将其从中间横向隔开，并通过普通螺栓进行每对底板的连接。腹板与翼缘板也必须按照沿横梁销接的边线与外模板支撑梁连接。砚瓦河渡槽工程外模板由6mm厚面板和数量既定的不等边角钢、H型钢组焊。

图2 内模结构支承情况

2.4 槽身混凝土浇筑过程的控制

混凝土浇筑前检查作业平台、楼梯、安全网是否完整、牢固可靠；检查油阀、油泵、油管等液压系统是否处于关闭状态；主千斤顶位置、机械锁定、是否顶到设计标高、保险机械螺旋是否锁定；横向千斤顶是否回缩，主梁节端间的螺栓是否无漏装、松动或超拧，横梁与主梁间的螺栓是否无漏装、松动或超拧，横梁间的高强螺栓是否安装水平、锚具齐全，横梁保险机械螺旋是否锁定，横梁螺旋顶是否到设计标高。

槽身混凝土按水平分层对称浇筑，浇筑状态见图3，并定期检查模板支撑连接情况，随时检查支腿及底肋连接螺栓情况。待模板调整妥当，安装30根由上下两节组成的吊杆，并将吊杆上连接器位置做出标记，锁定横向移动油缸及限位装置。

混凝土浇筑过程中检查4个墩身预留孔处的异常裂缝，托架松脱、断裂，其余模架松动、位移，有无达到既定标高，混凝土模架滑移等情况，一旦发现上述潜在质量问题，必须加强加固与修复，待问题彻底解决后才能进行混凝土浇筑施工。具体浇筑的过程中，应从渡槽模板前端向后端进行，确保侧翼腹板和翼缘等处混凝土下料的匀称性，确保渡槽工程主梁结构受力均匀的偏载误差必须控制在5%范围内[4]。

图3 槽身混凝土浇筑状态

2.5 人员配备

为确保施工质量与进度，砚瓦河渡槽和支渡槽工程QJMXD300型下行式移动模架造桥机现场拼装及施工过程中必须配备专职的指挥员、操作员、电工、技术员及安全检查员，严格按照施工组织设计明确分工，协同一致，保证施工质量与安全。小浪底北岸(济源)灌区工程施工二标砚瓦河渡槽和支渡槽QJMXD300型下行式移动模架造桥机施工人员配备情况详见表2。

表2 砚瓦河渡槽和支渡槽QJMXD300型下行式移动模架造桥机施工人员配备情况

3 结 论

QJMXD300型下行式移动模架因具有安全稳定性高的施工特点，不受河流、道路影响，完全满足砚瓦河渡槽和支渡槽工程的施工要求。由于QJMXD300型下行式移动模架造桥机拥有其独特的性能，适用性广泛，生产效率更高，定将会成为跨海、跨河、跨山谷、跨软地基等复杂条件下各类水利渡槽工程建设必不可少的施工技术。