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大跨度薄壁U形渡槽造槽机运行操作综述

日期：2015-2-9 14:35:54　来源：转载　浏览数：
　

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1· 工程概况
    南水北调中线湍河渡槽工程全长1 030 m，由右岸渠道连接段、进口渐变段、进口闸室段、进口连接段、槽身段、出口连接段、出口闸室段、出口渐变段、左岸渠道连接段等9 段组成。渡槽槽身采用相互独立的3 槽预应力混凝土U 形薄壁结构，跨中壁厚仅为0． 35 m，设计流量为350 m3 /s，加大流量为420m3 /s，长720 m，单跨长40 m、内空尺寸( 高× 宽)7． 23 m × 9． 0 m、自重约1 600 t，共18 跨54 榀。
    湍河渡槽作为南水北调中线干线关键控制性项目，其单跨长度居目前中国之首，结构形式极为复杂，技术难度大，科技含量高［1，2］。
    渡槽槽身采用3 台DZ40 /1600 型渡槽造槽机［3 － 6］原位现浇。造槽机内梁长88 m，外梁长44m，自重1 350 t，是目前世界上跨度最大的渡槽原位现浇施工设备［3 － 6］。同时，造槽机的外模开启、内外模的行走过孔系统［1，2］等都是首次在工程施工中应用。
    2· 造槽机主要结构及主要技术指标
    DZ40 /1600 U 形渡槽造槽机是由专业生产厂商为南水北调中线工程湍河40 m 跨渡槽现浇施工而设计、制造的专用设备，全机总重约1 350 t，从运输和安装考虑，构件最重单元件约20 t，外形尺寸为88m × 13． 5 m × 16． 5 m( 长× 宽× 高) ，能承载40 m U形渡槽1 600 t 的结构荷载。

    造槽机由外主梁系统、内主梁系统、外模系统、内模系统4 个主要系统组成，其内外模板的开启与闭合、支腿提升和降落均采用全液压系统控制，行走系统需采用电动机牵引，内模和外模须分别设立行走轨道系统。造槽机主要结构见图1，其主要技术指标如下:
    ( 1) 造槽机外主梁采用箱形框架截面，须满足混凝土荷载对外主梁所产生的挠跨比≤1 /1 000，适应最大纵坡± 5‰( 与渡槽纵坡一致) ;
    ( 2) 整机总重量﹤ 1 400 t，过孔移位速度≤1． 0m/min，电源( 380 ± 5%) V，50 Hz，并自带备用电源;
    ( 3) 造槽机适应工作环境温度－ 15 ～ 40 ℃; 风力≤6 级时造槽机可进行正常浇筑作业;
    ( 4) 造槽机行走过孔采用电机驱动，要求行走平稳，安全高效，其移位过孔稳定系数K ＞ 1． 5。
    3 ·造槽机工作原理及工艺流程
    3． 1 造槽机工作原理
    造槽机外梁主支腿支撑于墩顶，主支腿支撑外主梁框架，外肋及外模安装在外主梁下方形成渡槽外轮廓; 内梁支腿分别支撑于前方墩顶及后方渡槽底，内梁支腿支撑内梁，内梁两跨长，内梁后半段安装内模系统形成渡槽内腔轮廓。外梁外模系统及内梁内模系统配合形成一个可以纵向移动的U 形渡槽制造平台，完成U 形渡槽的现浇施工。
    外模横向旋转开启，外梁携外模升高使其能够通过桥墩，纵向前移过孔到达下一施工位，外梁携外模降低、外模合拢，开始下一孔施工。
    3． 2 造槽机施工流程
    造槽机施工工艺流程见图2。

    4 造槽机运行操作
    4． 1 内模运行
    4． 1． 1 内模过孔准备
    ( 1) 槽内辅轨道，轨道高度距渡槽弧形底中心高度H = 450 mm。
    ( 2) 内模轨道距4 号腿留约8 m 不辅轨、并做2 m 引轨下行，降低高度。
    ( 3) 内模2 号腿拆去销轴、顶升，安放支撑工钢保护，收内模1 号腿。
    ( 4) 内模3 号腿拆去销轴顶高，减小4 号腿的压力。
    4． 1． 2 内模过孔
    ( 1) 专人监视2 号和3 号支腿，观察电机运行情况，有异常情况叫“停”。
    ( 2) 专人监视内梁与槽拉梁间隙和内模与槽壁的间隙，有异常情况叫“停”。
    ( 3) 指挥员在4 号腿位置指挥，靠近电气控制柜，有异常情况叫“停”。
    ( 4) 运行前10 m，2 号腿适度降低、3 号腿顶高，保持内梁距渡槽拉梁的安全间隙。
    ( 5) 再行10 ～ 28 m 区间，2 号腿升高，装支承工钢保持平衡，直到内梁顶面的油泵站驶出渡槽、让开拉梁。
    ( 6) 后10 m，2 号腿升高到最高位置，装2 个销轴到第2 排孔，或装4 个销轴压在2号腿“升降柱”箱上沿，确保1号腿顺利走上前墩台面。到位后，摘去1 号腿吊索，垂直立于台面上，顶升190 mm，完成内模过孔动作。
    4． 1． 3 内模调整
    ( 1) 内模调整以内主梁的高程为基准，先粗调后细调。
    ( 2) 顶升2 号腿、3 号腿，高出设计高度30 mm后，横移内模到位，打开翻转段。
    ( 3) 测量内模翻转段的开启度( 内模翻转模下沿距内梁下腹板底面H = 2 061 mm，下腹板到外模中段顶面高度H = 1 009 mm) ，达标后装内模斜撑杆，同时在内模肋间加斜铁夹紧。
    ( 4) 调整内模内梁高度，确保内梁上轨道顶到对应2 号腿所在盖梁顶面高度H = 7 774 mm( 考虑14 mm 坡度) ，内梁下轨道底面距盖梁顶高度H =4 974 mm，内梁上轨道顶到对应3 号腿所在盖梁顶面高度H = 7 760 mm。同时量测内模两侧直线段与外模间的模腔宽度( 中段H1 = 350 mm，两端H2 =550 mm) ，内模中段下底距外模底部高度( 中段H1= 1 000 mm，两端H2 = 1 470 mm) 及距盖梁顶面高度( H = 1 930 mm) 。
    ( 5) 调整完成、经测量合格后，装内模横向固定抱箍、打内模肋间夹斜铁、关闭油缸球阀。
    ( 6) 在调整内模的同时支立内上模，装“簸箕”模板。
    4． 2 混凝土浇筑准备
    ( 1) 将“簸箕”与拉梁四周塞实，贴密封胶带，完成内模上部安装缝处理。
    ( 2) 打开内模灌注窗口，销轴收到一起防止丢失。
    ( 3) 内模做反拱措施，解决混凝土浇筑过程中内外模变形不同步问题，以消去渡槽反弧段挂帘问题、确保内外模之间的型腔尺寸: 1 号腿收到底，同时在内梁的2 号节加吊杆，用千斤顶拉升( 单点升力75 t，4 个吊点合计300 t) ; 吊杆拉上后，再用专用支撑将外梁的联系梁与内梁之间顶上; 直到混凝土浇筑到1 700 mm 的位置时，拆除内梁的2 号节吊杆，1号腿顶升到顶( 250 mm) 。
    ( 4) 测量设备外梁的外模标高，记录监控外梁变形的数据。
    4． 3 脱内模、张拉钢铰线及灌浆
    ( 1) 拆除内模斜撑杆，收起内模的翻转模，关闭内模翻转油缸截止阀。
    ( 2) 拆去内模的横向固定抱箍( 套管) ，内模的
    2、3 号支腿下降30 mm，卸去顶模的内力，收内上模段和簸箕模板小块。
    ( 3) 拆去内、外模之间的专用支撑架，将撑杆倒放在内梁上，同时拆去内梁顶面上支撑渡槽拉杆梁的支架。
    ( 4) 继续将内模横向收缩，2 号和3 号支腿顶起，完成内模拆除。
    ( 5) 内模4 号支腿安装轨道，降3 号支腿，换4号支腿支承内梁，3号支腿向前过孔站位于槽沿。
    ( 6) 3 号支腿站好后装齐4 个销轴，降2 号支腿、换3 号支腿支撑内梁，2号支腿前移5 m，让开墩台面、进行钢铰线张拉及灌浆作业。
    ( 7) 张拉、灌浆完成后，清理台面，2 号支腿复位，对准墩台中心线站稳。
    ( 8) 3 号支腿过孔到位后，与2 号支腿同时支顶内梁，全部穿上销轴，确保外梁安全过孔。
    4． 4 外梁运行
    4． 4． 1 外梁过孔准备
    ( 1) 铺外梁后行走轨道、拆外模，保证轨道与行走轮踏面的间距为( 250 ± 30) m，轨道中心距B =9 300 mm。
    ( 2) 先拆外模的两端散模，再拆底模中缝螺栓及外模外肋法兰螺栓，每个外肋预留2 条螺栓做保护。
    ( 3) 同步缓缓降落外梁4 台油泵站的油缸，利用外梁自重松解外模与渡槽的粘结( 观察外模与槽身全部出现缝隙即可) 。
    ( 4) 拆外模中缝螺栓，确认全部拆完后再启动外梁油泵站，点升油缸，解除外梁4 个支腿油缸的支承螺母的荷载，向下旋100 mm。同步清理外模周边的支架，布置人员警戒四周。
    ( 5) 打开外模开合油缸的截止阀，缓缓张开外模，察看开启油缸( 油缸行程S = 650 mm，打开到630 mm 即可) 是否同步。
    4． 4． 2 外梁顶升
    ( 1) 落下外梁前、后行走系统，确保外梁支腿顶到最大行程、前后行走在高位全部穿上销轴。
    ( 2) 继续点落支腿油缸，直到4 个支腿的承载销轴全部卸载、外梁外模的重量由全部前后行走机构承载，抽去支腿的全部销轴。
    ( 3) 向下旋转支腿油缸的锁定螺母，继续油缸下落，直到支腿的内套管依靠自重向下伸出一个节距250 mm，内外套孔对照，重新穿上销轴( 此时每个支腿的4 个销轴只需穿上2 个) 。
    ( 4) 4 个支腿销轴全部穿好后，先点升外梁后端的2 个支腿，直到后行走机构的导向柱销轴卸载，抽出销轴。再点动顶升外梁前端的2 个支腿油缸，直到前行走机构的导向架销轴卸载，抽出销轴。
    ( 5) 确认外梁前后行走机构的销轴全部拆除后，4台油泵站同时缓缓顶升250 mm，同时监视前后行走机构的行走轮箱( 慎防因导向架卡涉而将轮箱携带脱离轨道) 直到一个节距250 mm，分先后穿上销轴。
    ( 6) 确认外梁前后行走机构的销轴全部穿好后，先点动降落外梁的后支腿油缸，卸去支腿销轴载荷，抽出支腿销轴，油缸继续下落250 mm 节距，直到内外套孔对照，重新穿上销轴。然后再卸去前支腿销轴的载荷，同时抽出销轴，油缸继续下落250mm，内外套销轴孔对照时，重新穿上销轴。
    ( 7) 如此交替反复，直到外梁及外模升高1 750mm，满足过孔高度。
    4． 4． 3 外梁行走过孔
    ( 1) 再次检查后行走轨道轨距，清理杂物。
    ( 2) 1 号支腿用专用框架锚固，4号腿行走轮两边用斜木楔紧，或焊后挡铁限制。
    ( 3) 除前、后行走观察人员外，放警戒线，其余无关人员撤离。
    ( 4) 地面用仪器对内主梁的前梁做变形挠度监视。
    ( 5) 先做低速行驶，确定运行平稳、无异常响声再正常行走。
    4． 4． 4 外梁过孔就位、落梁、合模、调整
    ( 1) 测量队事先测量放线，确定外梁支腿站位纵向终止线。
    ( 2) 外梁到位后做落梁动作，操作事项参看外梁的顶升操作步骤。
    ( 3) 完成落梁动作后，使前、后行走机构悬空，外梁主支腿油缸预先锁定在H = 2 080 mm 的位置上，做合模动作。
    ( 4) 打开外模的开合油缸截止阀，合拢外模。先安装外肋的法兰螺栓、最后安装底模的中缝螺栓，螺栓安装时先不能旋紧、全部装上螺栓后，最后再用专用力矩电动搬手旋紧。
    4． 4． 5 外梁站位调整
    ( 1) 高度调整
    外梁过孔到位后，做完落梁动作，将4 个主支腿油缸高度预定在H = 2 080 mm，这时主梁底面与槽顶面高度H = 2 000 mm。待内梁2 号腿过孔、外模合拢后，在测量仪器的配合下，精确调整外模标高达到施工要求高度，锁定外模开启油缸做卸载动作( 防止油缸在混凝土浇筑时过载) 。
    ( 2) 横向中心调整
    外梁前端中心取决于内梁1 号支腿的站位，需要在过孔前调整1 号腿，并锚固，外梁后端中心取决于外梁后行走轨道的定位，过孔前必须进行测量放线、锚固。
    ( 3) 前后调整
    过孔前将外梁过跨的前后终点线标注在墩台上( 支腿位置线) 。
    5· 造槽机安装、运行工期简介
    湍河渡槽槽身采用3 台造槽机原位现浇，3 台造槽机呈“品”字形( 中槽领先、左右槽跟进) 自下游向上游逐跨推进。其中，中槽造槽机于2011 年6 月15 日开始安装，历时56 d 具备运行条件; 左槽造槽机于2011 年12 月1 日开始安装，历时45 d 具备运行条件; 右槽造槽机于2011 年12 月21 日开始安装，历时40 d 具备运行条件。
    造槽机运行初期，由于操作工艺欠规范、操作人员技术不熟练，加之土建施工各工序衔接不紧凑，以致施工进展缓慢，严重制约了单榀槽身的施工进度，截至2012 年6 月10 日，完成槽身浇筑16 榀，单榀槽身平均施工历时46 d。其后，工程技术人员合理优化操作工艺，操作人员技能不断提升，土建施工各工序衔接紧凑，槽身施工进展稳步提升，2013 年9月28 日最后一榀槽身浇筑完成，单榀槽身施工历时长期稳定在32 d。其中，外梁顶升、过孔、就位、落梁、合模、站位、调整( 含刷油) 4 d，钢筋、波纹管及钢绞线安装12 d，内模过孔、调试1 d，拉杆梁吊装及翼板钢筋绑扎3 d，浇筑槽身混凝土1 d，脱内模、拆端模及混凝土养身7 d，预应力张拉3 d，孔道灌浆1 d。