橋梁施工成套設備

橋梁施工主要成套機械設備武橋重工集團股份有限公司2015-042一、國內(nèi)外橋梁建設概況二、橋梁分類三、橋梁施工主要方法及特點四、國內(nèi)外橋梁施工機械發(fā)展情況五、樁工設備六、模板七、架橋機八、移動模架造橋機九、掛籃十、高鐵運架提設備目錄一、國內(nèi)外橋梁建設概況1.1、概述

供鐵路、道路、渠道、管線、行人等跨越河流、山谷或其他交通線路時使用的工程構筑物，簡稱橋梁。隨著科學技術的進步，橋梁建設日新月異，橋梁施工工藝和機械設備也在不斷改進、提高而逐步發(fā)展和豐富起來。了解橋梁施工成套機械設備、施工技術的發(fā)展進程對掌握施工規(guī)律，不斷總結(jié)、改進和創(chuàng)新施工技術是十分必要的。1.2、國內(nèi)橋梁建設概況

我國在橋梁建設技術上有著悠久的歷史和光輝的成就。廣濟橋—建于公元1169年、全長518米。趙州橋—建于公元600年左右、全長50.82米。武漢長江大橋—建于公元1959年、全長1670米。武漢長江二橋—建于公元1991年、全長4407米。武漢鸚鵡洲長江大橋—建于公元2014年、全長3420米。1.3、國外橋梁建設概況

縱觀國外橋梁建筑的歷史，早在羅馬時期，歐洲的的石拱橋藝術已在世界橋梁史上譜寫過輝煌篇章。特別是十八世紀的工業(yè)革命，促使生產(chǎn)率大幅度增長，推動了工業(yè)的發(fā)展，從而也推進了橋梁建筑技術的快速發(fā)展。

1855年，法國建成了第一批水泥砂漿砌筑的石拱橋；大約在1890年，德國建造了第一批硅酸鹽水泥的混凝土拱橋；1946年，瑞典建成了目前世界跨度最大的石拱橋---綏依納特橋，跨度為155米；1979年前南斯拉夫用無支架懸臂施工方法建成了跨度達390米的克爾克大橋。近幾十年來，隨著新材料、新工藝的出現(xiàn)和大規(guī)模計算機仿真的應用，現(xiàn)代橋梁技術得以飛躍。倫墩塔橋—建于公元1870年奧大利業(yè)珀思斯旺橋—建于公元1963年南斯拉夫克爾克橋—建于公元1980年、跨徑224米+390米。法國米約大橋—建于公元2004年、全長2460米。日本明石海峽大橋—建于公元1998年、全長3911米。2.1、按用途分：二、橋梁的分類2.2、按長度和跨徑分：2.3、按建材分：2.4、按跨越障礙和橋面位置分：2.5、按固定方式和受力情況分：2.6、梁式橋2.7、剛架橋12.8、剛架橋22.9、剛架橋32.10、懸索橋2.11、斜拉橋2.12、組合體系橋下承式系桿拱橋梁拱組合體系橋剛構連續(xù)組合體系橋3.1、橋梁下部結(jié)構施工

數(shù)十年來，正是經(jīng)驗的積累和研究的深入，促使橋梁基礎工程技術不斷發(fā)展。橋梁下部結(jié)構施工包括橋梁基礎工程、承臺和墩臺（身）的施工。（1）橋梁基礎工程目前我國已發(fā)展了一整套符合國情的施工工藝和裝備。橋梁基礎工程大至可歸納為擴大基礎、樁和管柱基礎、沉井基礎、地下連續(xù)墻基礎和組合基礎幾大類。三、橋梁施工主要方法及其特點28擴大基礎機械開挖基坑澆筑法人工開挖基坑澆筑法土、石圍堰開挖基坑澆筑法鋼板樁圍堰開挖基坑澆筑法29樁基礎垂擊法震動法輔助沉樁法（射水或預鉆孔輔助沉樁）沉入樁灌注樁靜力壓樁法沉管灌注法螺旋鉆機成孔法潛水鉆機成孔法潛水鉆機成孔法沖擊鉆機成孔法正反循環(huán)鉆機成孔法沖抓鉆機成孔法30沉井基礎排水開挖下沉法不排水開挖下沉法空氣幕下沉法泥漿潤滑套下沉法（2）承臺位于旱地或淺水河中采用土石筑島施工樁基的橋梁，其承臺的施工方法與擴大基礎的工主法相類似，可采取明挖基坑、簡易板樁圍堰后開挖基坑等方法進行施工。對深水中的承臺可供選擇的工方法通常有：鋼板樁圍堰、銅管樁圍堰、雙壁鋼圍及套箱圍堰等。無論何種圍堰，目的都是止水，實現(xiàn)承臺干處施工。32墩身立?，F(xiàn)澆（一次或多次）施工滑模施工翻模施工爬模施工（3）墩身3.2、橋梁部上結(jié)構施工隨著上世紀70年代預應力混凝土的廣泛應用，橋梁上部結(jié)構的施工方法取得了迅速的發(fā)展，并發(fā)生了重大的變革。在鋼筋混凝土橋梁的時代，澆筑是主要的施工方法。由于橋梁類型增加與跨徑增大，構件生產(chǎn)的預制化，結(jié)構設計方法的進步、機械設備的發(fā)展，由此形成了多種多樣的施工方法。除轉(zhuǎn)體法外，大致可分預制安裝法和現(xiàn)澆法兩大類。預制安裝法自行式吊車吊裝纜載式起重機吊裝跨墩龍門吊安裝架橋機節(jié)段安裝架橋機整孔安裝浮運整孔架設架橋機節(jié)段懸拼安裝纜索起重機吊裝現(xiàn)澆法固定支架法逐孔現(xiàn)澆頂推懸臂澆筑3.3、橋梁施工方法的選擇選擇合適橋梁的施工方法，需要充份考慮橋形、橋位、地形、環(huán)境、安全性、經(jīng)濟性、施工速度和施工設備等。橋梁施工機械品種繁多，按功能分主要有混凝土機械、起重吊裝機械、鋼筋加工機械、預應力張拉設備、裝工設備、鉆孔設備及其泥漿系統(tǒng)、浮運設備、橋梁施工機械、拱橋施工機械、斜拉橋施工機械、懸索機施工機械等。另外，橋梁施工可分下部（橋梁基礎）施工和上部施工，橋梁施工機械也可分為橋梁施工通用機械、橋梁基礎施工機械設備和橋梁上部結(jié)構施工機械設備?，F(xiàn)以典型的機械為例，介紹國內(nèi)外橋梁施工機械的發(fā)展。四、國內(nèi)外橋梁施工機械發(fā)展情況4.1、旋轉(zhuǎn)鉆機武橋重工生產(chǎn)的KTY4000型動力頭鉆機三一重工生產(chǎn)的SP2800型動力頭鉆機4.1、旋轉(zhuǎn)鉆機武橋重工生產(chǎn)的KTY4000型動力頭鉆機4.2、旋挖鉆機三一重工生產(chǎn)的SR420型旋挖鉆機三一重工生產(chǎn)的SR420型旋挖鉆機4.3、連續(xù)墻抓斗三一重工生產(chǎn)的SH400連續(xù)墻抓斗4.3、連續(xù)墻抓斗三一重工生產(chǎn)的SH400連續(xù)墻抓斗4.4、靜壓樁機武橋重工生產(chǎn)的HPS300靜壓樁機武橋重工生產(chǎn)的HPS300靜壓樁機武橋重工生產(chǎn)的HPS300靜壓樁機河北新鉆生產(chǎn)的CFG30長螺旋鉆機4.5、架橋機DORMANLONG設計的900噸架橋機4.5、架橋機武橋重工制造的900噸架橋機武橋重工制造的900噸架橋機4.5、架橋機武橋重工設計的70噸架橋德大鐵路架橋機4.5、架橋機武橋重工設計的70噸架橋德大鐵路架橋機可爬坡的走行機構起重機總圖4.5、架橋機武橋重工設計的70噸架橋德大鐵路架橋機主要技術參數(shù)五、樁工設備5.1、預制樁沉樁機械選擇

根據(jù)預制樁的沉樁方法，沉樁機械可分為打樁機、振動沉撥樁機和靜壓樁機三大類。一般鍾擊法選擇打樁機，振動法選擇振動沉撥樁機，壓入法選擇靜壓樁機。各種沉樁機械適用范圍見下表。沉樁機械適用范圍表5.2、灌注樁基礎施工機械選擇

鉆機的種類有：旋轉(zhuǎn)鉆機、沖擊鉆機、沖抓鉆機、潛水鉆機等，各鉆機有各自的特點和施適范圍。鉆機的選擇原則：（1）選擇鉆機的類型時，要根據(jù)要鉆孔的地質(zhì)（土壤及土層結(jié)構）情況結(jié)合鉆機的使用能力而選擇；（2）選擇鉆機型號時應視設計的鉆孔直徑和深度結(jié)合鉆機鉆孔能力而選擇；（3）選擇鉆頭時應根據(jù)地質(zhì)結(jié)構情況而選擇；5.3、打樁機械打樁機主要包括：樁架、樁錘和動力裝置三個部分（1）樁錘種類：落錘、柴油錘、蒸汽錘、液壓錘、電磁錘等。樁錘的選擇：樁錘應根據(jù)地質(zhì)條件、樁的類型、樁的長度、樁身結(jié)構強度、樁群密集程度以及施工條件等因素來確定，其中尤以地質(zhì)條件影響最大。當樁錘重大于樁重的1．5～2倍時，沉樁效果較好。A、落錘原理：采用鋼鐵做成，利用人力或卷揚機提升然后自由落下對樁進行錘擊。特點：構造簡單，使用方便，能隨意調(diào)節(jié)落錘高度。生產(chǎn)效率低，打樁速度慢，對樁的損傷大。適用：粘土和含砂、礫石較多的土層。B、柴油錘原理：利用燃油爆炸的力量推動活塞往復運動對樁進行錘擊。特點：工效高，構造簡單，移動靈活，使用方便，不需沉重的輔助設備，也不必從外部供應能源等。但是具有噪音大、油滴飛散、排出的廢氣污染環(huán)境等缺點。適用：適于在普通的土壤中打大型的鋼筋混凝土樁和鋼管樁，不適于在過硬或過軟的土層中打樁。筒式柴油錘原理：利用燃油爆炸的力量推動活塞往復運動對樁進行錘擊。特點：工效高，構造簡單，移動靈活，使用方便，不需沉重的輔助設備，也不必從外部供應能源等。但是具有噪音大、油滴飛散、排出的廢氣污染環(huán)境等缺點。適用：適于在普通的土壤中打大型的鋼筋混凝土樁和鋼管樁，不適于在過硬或過軟的土層中打樁。筒式柴油錘的工作原理C、蒸汽錘原理：利用蒸汽的動力進行錘擊。種類：單動汽錘、雙動汽錘。特點：沖擊力大、打樁速度快、能適用各種不同土壤，但是需要一整套鍋爐設備，使用笨重，移動不便。適用：沖擊力較大，可以打各種樁。D、高頻液壓振動錘（2）樁架作用：吊樁就位，固定樁的位置，承受樁錘和樁的重量，在打樁過程中引導錘和樁的方向，并保證樁錘沿所要求的方向沖擊樁體。種類：多能樁架由立柱、斜撐、回轉(zhuǎn)工作臺、底盤、及傳動機構組成。能適用各種預制樁與灌注樁的施工。特點是機動適應性好；不足是太大，裝拆運麻煩。履帶式樁架以履帶式起重機為底盤，增加立柱和斜撐用以打樁。移動更為方便。能適用各種預制樁和灌注樁的施工。特點是移動方便，適用范圍廣。履帶式樁架多功能樁架5.4、靜壓樁機（1）靜壓樁機的原理

靜壓樁是利用靜壓力將樁壓入土中，施工中無振動、無噪音，但存在擠土效應。適用于軟弱土層和鄰近有怕振動的建（構）筑物的情況。當存在厚度大于2m的中密砂夾層時，不宜采用靜力壓樁。靜力壓樁機有機械式和液壓式之分，目前使用的多為液壓式靜力壓樁機，壓力可達7000kN。靜壓樁機動畫5.4、靜壓樁機（2）靜壓樁機的壓樁方法

靜壓樁機的樁采用分段預制，分節(jié)壓入、逐段接長。當下節(jié)樁壓入土中后上端距地面0.8～1m時接長上節(jié)樁，繼續(xù)壓入。每根樁的壓入、接長應連續(xù)。液壓式壓樁機的最大壓樁力應取壓樁機的機架重量與配重之和乘以0.9，且≮設計的單樁豎向極限承載力標準值，必要時可由現(xiàn)場試驗確定。5.4、靜壓樁機5.4、靜壓樁機5.5、KTY5000型氣舉反循環(huán)鉆機（1）KTY5000型鉆機的原理

KTY5000動力頭鉆機的工作原理是由動力頭驅(qū)動鉆桿，鉆桿帶動鉆頭回轉(zhuǎn)鉆進，采用空氣反循環(huán)的排渣方式，其動力傳遞為：電動機→液壓泵→液壓馬達→動力頭。

KTY5000，K-表示鉆孔、T-表示動力頭、Y-表示液壓、5000-表示在巖石平均單軸抗壓強度σc≤120Mpa下鉆進的鉆孔直徑（mm）。

KTY5000動力頭鉆機系液壓動力頭鉆機，是鐵路和公路橋梁、煤礦通風井、港口碼頭及高層建筑等大型基礎工程鉆孔施工機械，鉆機能在巖石平均單軸抗壓強度σc≤120MPa的基巖中任選孔徑下鉆進，鉆孔直徑可達5.0m，鉆進深度可達180m。5.5、KTY5000型氣舉反循環(huán)鉆機KTY5000型鉆機KTY5000型鉆機KTY5000型鉆機主要技術參數(shù)t10主機單件最大重量t20（2）主要技術參數(shù)

5.5、KTY5000型氣舉反循環(huán)鉆機（3）主要結(jié)構

動力頭:動力頭主要用來傳遞扭矩，同時起著承受鉆具重量、安裝鉆桿裝拆機構、為鉆進提供動力和輸送壓縮空氣排渣等各項作用,是該型鉆機的核心部件。動力頭5.5、KTY5000型氣舉反循環(huán)鉆機動力頭結(jié)構

動力頭由三臺高速液壓馬達驅(qū)動，通過三臺行星減速機及一級閉式齒輪傳動將動力傳遞給鉆具系統(tǒng)，工作平穩(wěn)可靠，使用壽命長，可實現(xiàn)無級調(diào)速，和過載自動保護。動力頭的中心管上設置有承重軸承和防跳軸承，兩個徑向軸承用以提高運動精度和運轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性，由中心管內(nèi)的襯管排渣，壓縮空氣則通過配氣環(huán)進入鉆具的風道。動力頭的密封采用系列新型的組合密封件，該密封件是一個填充PTFE材料的齒形密封環(huán)和一個O形橡膠圈組成，具有高壽命、低磨擦、密封性好、結(jié)構緊湊等優(yōu)點，大大提高動力頭密封可靠性。5.5、KTY5000型氣舉反循環(huán)鉆機滑移橫梁（3）主要結(jié)構

滑移橫梁：滑移橫梁能沿鉆架軌道上下滑移，滑移動力及支承由兩個360/280-4300液壓缸完成，滑移橫梁上下移動距離為4300，左右側(cè)的油缸采用機械剛性同步。為方便排氣，液壓缸的頂部設有排氣孔。5.5、KTY5000型氣舉反循環(huán)鉆機鉆架、底盤和封口盤（3）主要結(jié)構

鉆架、底盤和封口盤：設有長撐桿將鉆架和底盤聯(lián)接成三角形，以增加鉆架的剛性，鉆架與底盤間用雙銷軸和拉桿連接，抽出一銷軸后，在兩個油缸驅(qū)動下，鉆架可后仰0～40°，有效地減輕了工人的勞動強度。底盤外形為矩形結(jié)構，下平面設置四個調(diào)平油缸方便底盤調(diào)平。鉆機底盤、鉆架設計為可拆分式的，以方便運輸。封口盤為油缸支頂開合式，其驅(qū)動由四個油缸完成。能調(diào)整不同的開口以卡住鉆桿、異徑接頭或重型鉆桿。5.5、KTY5000型氣舉反循環(huán)鉆機鉆具系統(tǒng)（4）鉆具

鉆具系統(tǒng)主要由鉆桿、鉆桿穩(wěn)定器、風包鉆桿、異徑接頭、重型鉆桿、風包、鉆頭穩(wěn)定器等組成。鉆桿為全被動鉆桿，法蘭盤連接，雙壁結(jié)構。鉆桿通徑為φ340mm，長度為4000mm,外層鋼管為φ630×22，材質(zhì)采用Q390B，鉆桿連接方式為螺栓連接。風包鉆桿為鉆進過程中中間供風鉆桿。異徑接頭為連接鉆桿與重型鉆桿的過渡接頭。鉆具上共設有四個重型鉆桿（單重20t）和一根帶穩(wěn)定器的重型鉆桿（24t），在重型鉆桿的內(nèi)外壁之間灌鉛以提供配重。風包是洗井液循環(huán)的動力設備，其結(jié)構簡單，使用可靠。上述鉆具均可懸掛在鉆機封口盤上，方便鉆具聯(lián)接。5.5、KTY5000型氣舉反循環(huán)鉆機鉆具系統(tǒng)5.5、KTY5000型氣舉反循環(huán)鉆機球齒鉆頭（5）鉆頭

5.5、KTY5000型氣舉反循環(huán)鉆機球齒鉆頭（5）鉆頭

5.5、KTY5000型氣舉反循環(huán)鉆機刮刀鉆頭（5）鉆頭

鋼護筒和泥漿六、模板6.1概述

目前模板施工方法主要有滑模、爬模和翻模三種。滑模、爬模、翻?，F(xiàn)場施工六、模板6.2三種模板施工方法對比

滑模、爬模、翻?，F(xiàn)場施工六、模板六、模板六、模板六、模板六、模板

6.3滑模

6.3.1滑模構造和原理滑模裝置由模板系統(tǒng)、操作平臺系統(tǒng)、液壓提升系統(tǒng)和垂直運輸系統(tǒng)等四大系統(tǒng)組成?；Ｊ┕すに囋硎穷A先在墩身混凝土結(jié)構中埋置鋼管(稱之為支承桿)，利用千斤頂與提升架將滑升模板的全部施工荷載轉(zhuǎn)至支承桿上，待混凝土具備規(guī)定強度后，通過自身液壓提升系統(tǒng)將整個裝置沿支承桿上滑，模板定位后又繼續(xù)澆筑混凝土并不斷循環(huán)的一種施工工藝。滑模結(jié)構六、模板滑模施工圖片六、模板滑模結(jié)構簡圖六、模板

6.3

滑模

6.3.2模板系統(tǒng)模板系統(tǒng)由面板、桁架、提升架及其他附屬配件組成，在施工中主要承受混凝土的側(cè)壓力、沖擊力和滑升時的摩阻力及模板滑空、糾偏時產(chǎn)生的附加荷載。

面板作為混凝土成型的模具，其質(zhì)量(剛度、表面平整度)的好壞直接影響脫?；炷恋某尚图氨碛^質(zhì)量。為了保證質(zhì)量，面板采用5mm鋼板制作，用50×5角鋼作筋肋，高度0.9-1.5m。桁架主要用來支撐和加固模板，使其形成一個整體。根據(jù)經(jīng)驗及側(cè)壓力計算，桁架采用矩形桁架梁(截面尺寸100cm×100cm、140cm×110cm)，桁架梁主筋采用100×10角鋼，主肋采用63×6角鋼，斜肋采用50×5角鋼。桁架與面板的連接采用50×5角鋼焊接，焊接時必須保證擺放桁架的地面水平。六、模板6.3滑模

6.3.3提升架提升架的作用：主要是控制模板和圍圈由于混凝土側(cè)壓力和沖擊力而產(chǎn)生的向外變形，承受作用在整個模板和操作平臺上的全部荷載，并將荷載傳遞給千斤頂。同時，提升架又是安裝千斤頂，連接模板、圍圈以及操作平臺形成整體的主要構件。提升架的構造形式：在滿足以上作用要求的前提下，結(jié)合建筑物的結(jié)構形式和提升架的安裝部位，可以采用不同的形式。六、模板提升架布置示意圖六、模板提升架布置示意圖六、模板不同部位提升架構造示意圖六、模板6.3.4操作平臺作平臺系統(tǒng)主要包括：主操作平臺、外挑操作平臺、吊腳手架等。在施工需要時，還可設置上輔助平臺。它是供材料、工具、設備堆放和施工人員進行操作的場所。六、模板操作平臺六、模板6.3.5提升系統(tǒng)提升機具系統(tǒng)的組成：支承桿、液壓千斤頂及液壓控制系統(tǒng)(液壓控制臺)和油路等。提升機具系統(tǒng)的工作原理：由電動機帶動高壓油泵，將油液通過換向閥、分油器、截止閥及管路輸送給各千斤頂，在不斷供油回油的過程中使千斤頂?shù)幕钊粩嗟乇粔嚎s、復位，通過千斤頂在支承桿上爬升而使模板裝置向上滑升。六、模板液壓控制原理圖六、模板（1）液壓千斤頂液壓千斤頂又稱穿心式液壓千斤頂，其中心穿支承桿，在給千斤頂供油和回油的周期性作用下向上滑升。六、模板提升油缸（穿心千斤頂）六、模板（2）支承桿支承桿的直徑要與所選的千斤頂?shù)囊笙噙m應。為節(jié)約鋼材，采用加套管的工具式支承桿時，應在支承桿外側(cè)加設內(nèi)徑比支承桿直徑大2~5mm的套管，套管的上端與提升架橫梁的底部固定，套管的下端與模板底平，套管外徑最好做成上大下小的錐度，以減小滑升時的摩阻力。工具式支承桿的底部一般用鋼靴或套管支承。六、模板六、模板提升架布置示意圖六、模板6.4爬模

6.4.1爬模工作原理爬模是綜合大模板與滑升模板工藝特點的一種施工方法。爬模主要由爬升裝置、外組合模板、移動模板支架、上爬架、下吊架、內(nèi)爬架、模板及電器、液壓控制系統(tǒng)等部分構成。液壓自爬模板工藝原理為自爬模的頂升運動通過液壓油缸對導軌和爬架交替頂升來實現(xiàn)，導軌和爬模架互不關聯(lián)，二者之間可進行相互運動.當爬模架工作時，導軌和爬模架都支撐在埋件支座上，兩者之間無相對運動。六、模板6.4.2爬模的結(jié)構承重架系統(tǒng)上爬架系統(tǒng)下吊架系統(tǒng)步進裝置懸吊系統(tǒng)移動模板支架系統(tǒng)