桥梁施工成套设备

桥梁施工主要成套机械设备武桥重工集团股份有限公司2015-042一、国内外桥梁建设概况二、桥梁分类三、桥梁施工主要方法及特点四、国内外桥梁施工机械发展情况五、桩工设备六、模板七、架桥机八、移动模架造桥机九、挂篮十、高铁运架提设备目录一、国内外桥梁建设概况1.1、概述

供铁路、道路、渠道、管线、行人等跨越河流、山谷或其他交通线路时使用的工程构筑物，简称桥梁。随着科学技术的进步，桥梁建设日新月异，桥梁施工工艺和机械设备也在不断改进、提高而逐步发展和丰富起来。了解桥梁施工成套机械设备、施工技术的发展进程对掌握施工规律，不断总结、改进和创新施工技术是十分必要的。1.2、国内桥梁建设概况

我国在桥梁建设技术上有着悠久的历史和光辉的成就。广济桥—建于公元1169年、全长518米。赵州桥—建于公元600年左右、全长50.82米。武汉长江大桥—建于公元1959年、全长1670米。武汉长江二桥—建于公元1991年、全长4407米。武汉鹦鹉洲长江大桥—建于公元2014年、全长3420米。1.3、国外桥梁建设概况

纵观国外桥梁建筑的历史，早在罗马时期，欧洲的的石拱桥艺术已在世界桥梁史上谱写过辉煌篇章。特别是十八世纪的工业革命，促使生产率大幅度增长，推动了工业的发展，从而也推进了桥梁建筑技术的快速发展。

1855年，法国建成了第一批水泥砂浆砌筑的石拱桥；大约在1890年，德国建造了第一批硅酸盐水泥的混凝土拱桥；1946年，瑞典建成了目前世界跨度最大的石拱桥---绥依纳特桥，跨度为155米；1979年前南斯拉夫用无支架悬臂施工方法建成了跨度达390米的克尔克大桥。近几十年来，随着新材料、新工艺的出现和大规模计算机仿真的应用，现代桥梁技术得以飞跃。伦墩塔桥—建于公元1870年奥大利业珀思斯旺桥—建于公元1963年南斯拉夫克尔克桥—建于公元1980年、跨径224米+390米。法国米约大桥—建于公元2004年、全长2460米。日本明石海峡大桥—建于公元1998年、全长3911米。2.1、按用途分：二、桥梁的分类2.2、按长度和跨径分：2.3、按建材分：2.4、按跨越障碍和桥面位置分：2.5、按固定方式和受力情况分：2.6、梁式桥2.7、刚架桥12.8、刚架桥22.9、刚架桥32.10、悬索桥2.11、斜拉桥2.12、组合体系桥下承式系杆拱桥梁拱组合体系桥刚构连续组合体系桥3.1、桥梁下部结构施工

数十年来，正是经验的积累和研究的深入，促使桥梁基础工程技术不断发展。桥梁下部结构施工包括桥梁基础工程、承台和墩台（身）的施工。（1）桥梁基础工程目前我国已发展了一整套符合国情的施工工艺和装备。桥梁基础工程大至可归纳为扩大基础、桩和管柱基础、沉井基础、地下连续墙基础和组合基础几大类。三、桥梁施工主要方法及其特点28扩大基础机械开挖基坑浇筑法人工开挖基坑浇筑法土、石围堰开挖基坑浇筑法钢板桩围堰开挖基坑浇筑法29桩基础垂击法震动法辅助沉桩法（射水或预钻孔辅助沉桩）沉入桩灌注桩静力压桩法沉管灌注法螺旋钻机成孔法潜水钻机成孔法潜水钻机成孔法冲击钻机成孔法正反循环钻机成孔法冲抓钻机成孔法30沉井基础排水开挖下沉法不排水开挖下沉法空气幕下沉法泥浆润滑套下沉法（2）承台位于旱地或浅水河中采用土石筑岛施工桩基的桥梁，其承台的施工方法与扩大基础的工主法相类似，可采取明挖基坑、简易板桩围堰后开挖基坑等方法进行施工。对深水中的承台可供选择的工方法通常有：钢板桩围堰、铜管桩围堰、双壁钢围及套箱围堰等。无论何种围堰，目的都是止水，实现承台干处施工。32墩身立模现浇（一次或多次）施工滑模施工翻模施工爬模施工（3）墩身3.2、桥梁部上结构施工随着上世纪70年代预应力混凝土的广泛应用，桥梁上部结构的施工方法取得了迅速的发展，并发生了重大的变革。在钢筋混凝土桥梁的时代，浇筑是主要的施工方法。由于桥梁类型增加与跨径增大，构件生产的预制化，结构设计方法的进步、机械设备的发展，由此形成了多种多样的施工方法。除转体法外，大致可分预制安装法和现浇法两大类。预制安装法自行式吊车吊装缆载式起重机吊装跨墩龙门吊安装架桥机节段安装架桥机整孔安装浮运整孔架设架桥机节段悬拼安装缆索起重机吊装现浇法固定支架法逐孔现浇顶推悬臂浇筑3.3、桥梁施工方法的选择选择合适桥梁的施工方法，需要充份考虑桥形、桥位、地形、环境、安全性、经济性、施工速度和施工设备等。桥梁施工机械品种繁多，按功能分主要有混凝土机械、起重吊装机械、钢筋加工机械、预应力张拉设备、装工设备、钻孔设备及其泥浆系统、浮运设备、桥梁施工机械、拱桥施工机械、斜拉桥施工机械、悬索机施工机械等。另外，桥梁施工可分下部（桥梁基础）施工和上部施工，桥梁施工机械也可分为桥梁施工通用机械、桥梁基础施工机械设备和桥梁上部结构施工机械设备。现以典型的机械为例，介绍国内外桥梁施工机械的发展。四、国内外桥梁施工机械发展情况4.1、旋转钻机武桥重工生产的KTY4000型动力头钻机三一重工生产的SP2800型动力头钻机4.1、旋转钻机武桥重工生产的KTY4000型动力头钻机4.2、旋挖钻机三一重工生产的SR420型旋挖钻机三一重工生产的SR420型旋挖钻机4.3、连续墙抓斗三一重工生产的SH400连续墙抓斗4.3、连续墙抓斗三一重工生产的SH400连续墙抓斗4.4、静压桩机武桥重工生产的HPS300静压桩机武桥重工生产的HPS300静压桩机武桥重工生产的HPS300静压桩机河北新钻生产的CFG30长螺旋钻机4.5、架桥机DORMANLONG设计的900吨架桥机4.5、架桥机武桥重工制造的900吨架桥机武桥重工制造的900吨架桥机4.5、架桥机武桥重工设计的70吨架桥德大铁路架桥机4.5、架桥机武桥重工设计的70吨架桥德大铁路架桥机可爬坡的走行机构起重机总图4.5、架桥机武桥重工设计的70吨架桥德大铁路架桥机主要技术参数五、桩工设备5.1、预制桩沉桩机械选择

根据预制桩的沉桩方法，沉桩机械可分为打桩机、振动沉拨桩机和静压桩机三大类。一般锺击法选择打桩机，振动法选择振动沉拨桩机，压入法选择静压桩机。各种沉桩机械适用范围见下表。沉桩机械适用范围表5.2、灌注桩基础施工机械选择

钻机的种类有：旋转钻机、冲击钻机、冲抓钻机、潜水钻机等，各钻机有各自的特点和施适范围。钻机的选择原则：（1）选择钻机的类型时，要根据要钻孔的地质（土壤及土层结构）情况结合钻机的使用能力而选择；（2）选择钻机型号时应视设计的钻孔直径和深度结合钻机钻孔能力而选择；（3）选择钻头时应根据地质结构情况而选择；5.3、打桩机械打桩机主要包括：桩架、桩锤和动力装置三个部分（1）桩锤种类：落锤、柴油锤、蒸汽锤、液压锤、电磁锤等。桩锤的选择：桩锤应根据地质条件、桩的类型、桩的长度、桩身结构强度、桩群密集程度以及施工条件等因素来确定，其中尤以地质条件影响最大。当桩锤重大于桩重的1．5～2倍时，沉桩效果较好。A、落锤原理：采用钢铁做成，利用人力或卷扬机提升然后自由落下对桩进行锤击。特点：构造简单，使用方便，能随意调节落锤高度。生产效率低，打桩速度慢，对桩的损伤大。适用：粘土和含砂、砾石较多的土层。B、柴油锤原理：利用燃油爆炸的力量推动活塞往复运动对桩进行锤击。特点：工效高，构造简单，移动灵活，使用方便，不需沉重的辅助设备，也不必从外部供应能源等。但是具有噪音大、油滴飞散、排出的废气污染环境等缺点。适用：适于在普通的土壤中打大型的钢筋混凝土桩和钢管桩，不适于在过硬或过软的土层中打桩。筒式柴油锤原理：利用燃油爆炸的力量推动活塞往复运动对桩进行锤击。特点：工效高，构造简单，移动灵活，使用方便，不需沉重的辅助设备，也不必从外部供应能源等。但是具有噪音大、油滴飞散、排出的废气污染环境等缺点。适用：适于在普通的土壤中打大型的钢筋混凝土桩和钢管桩，不适于在过硬或过软的土层中打桩。筒式柴油锤的工作原理C、蒸汽锤原理：利用蒸汽的动力进行锤击。种类：单动汽锤、双动汽锤。特点：冲击力大、打桩速度快、能适用各种不同土壤，但是需要一整套锅炉设备，使用笨重，移动不便。适用：冲击力较大，可以打各种桩。D、高频液压振动锤（2）桩架作用：吊桩就位，固定桩的位置，承受桩锤和桩的重量，在打桩过程中引导锤和桩的方向，并保证桩锤沿所要求的方向冲击桩体。种类：多能桩架由立柱、斜撑、回转工作台、底盘、及传动机构组成。能适用各种预制桩与灌注桩的施工。特点是机动适应性好；不足是太大，装拆运麻烦。履带式桩架以履带式起重机为底盘，增加立柱和斜撑用以打桩。移动更为方便。能适用各种预制桩和灌注桩的施工。特点是移动方便，适用范围广。履带式桩架多功能桩架5.4、静压桩机（1）静压桩机的原理

静压桩是利用静压力将桩压入土中，施工中无振动、无噪音，但存在挤土效应。适用于软弱土层和邻近有怕振动的建（构）筑物的情况。当存在厚度大于2m的中密砂夹层时，不宜采用静力压桩。静力压桩机有机械式和液压式之分，目前使用的多为液压式静力压桩机，压力可达7000kN。静压桩机动画5.4、静压桩机（2）静压桩机的压桩方法

静压桩机的桩采用分段预制，分节压入、逐段接长。当下节桩压入土中后上端距地面0.8～1m时接长上节桩，继续压入。每根桩的压入、接长应连续。液压式压桩机的最大压桩力应取压桩机的机架重量与配重之和乘以0.9，且≮设计的单桩竖向极限承载力标准值，必要时可由现场试验确定。5.4、静压桩机5.4、静压桩机5.5、KTY5000型气举反循环钻机（1）KTY5000型钻机的原理

KTY5000动力头钻机的工作原理是由动力头驱动钻杆，钻杆带动钻头回转钻进，采用空气反循环的排渣方式，其动力传递为：电动机→液压泵→液压马达→动力头。

KTY5000，K-表示钻孔、T-表示动力头、Y-表示液压、5000-表示在岩石平均单轴抗压强度σc≤120Mpa下钻进的钻孔直径（mm）。

KTY5000动力头钻机系液压动力头钻机，是铁路和公路桥梁、煤矿通风井、港口码头及高层建筑等大型基础工程钻孔施工机械，钻机能在岩石平均单轴抗压强度σc≤120MPa的基岩中任选孔径下钻进，钻孔直径可达5.0m，钻进深度可达180m。5.5、KTY5000型气举反循环钻机KTY5000型钻机KTY5000型钻机KTY5000型钻机主要技术参数t10主机单件最大重量t20（2）主要技术参数

5.5、KTY5000型气举反循环钻机（3）主要结构

动力头:动力头主要用来传递扭矩，同时起着承受钻具重量、安装钻杆装拆机构、为钻进提供动力和输送压缩空气排渣等各项作用,是该型钻机的核心部件。动力头5.5、KTY5000型气举反循环钻机动力头结构

动力头由三台高速液压马达驱动，通过三台行星减速机及一级闭式齿轮传动将动力传递给钻具系统，工作平稳可靠，使用寿命长，可实现无级调速，和过载自动保护。动力头的中心管上设置有承重轴承和防跳轴承，两个径向轴承用以提高运动精度和运转的平稳性，由中心管内的衬管排渣，压缩空气则通过配气环进入钻具的风道。动力头的密封采用系列新型的组合密封件，该密封件是一个填充PTFE材料的齿形密封环和一个O形橡胶圈组成，具有高寿命、低磨擦、密封性好、结构紧凑等优点，大大提高动力头密封可靠性。5.5、KTY5000型气举反循环钻机滑移横梁（3）主要结构

滑移横梁：滑移横梁能沿钻架轨道上下滑移，滑移动力及支承由两个360/280-4300液压缸完成，滑移横梁上下移动距离为4300，左右侧的油缸采用机械刚性同步。为方便排气，液压缸的顶部设有排气孔。5.5、KTY5000型气举反循环钻机钻架、底盘和封口盘（3）主要结构

钻架、底盘和封口盘：设有长撑杆将钻架和底盘联接成三角形，以增加钻架的刚性，钻架与底盘间用双销轴和拉杆连接，抽出一销轴后，在两个油缸驱动下，钻架可后仰0～40°，有效地减轻了工人的劳动强度。底盘外形为矩形结构，下平面设置四个调平油缸方便底盘调平。钻机底盘、钻架设计为可拆分式的，以方便运输。封口盘为油缸支顶开合式，其驱动由四个油缸完成。能调整不同的开口以卡住钻杆、异径接头或重型钻杆。5.5、KTY5000型气举反循环钻机钻具系统（4）钻具

钻具系统主要由钻杆、钻杆稳定器、风包钻杆、异径接头、重型钻杆、风包、钻头稳定器等组成。钻杆为全被动钻杆，法兰盘连接，双壁结构。钻杆通径为φ340mm，长度为4000mm,外层钢管为φ630×22，材质采用Q390B，钻杆连接方式为螺栓连接。风包钻杆为钻进过程中中间供风钻杆。异径接头为连接钻杆与重型钻杆的过渡接头。钻具上共设有四个重型钻杆（单重20t）和一根带稳定器的重型钻杆（24t），在重型钻杆的内外壁之间灌铅以提供配重。风包是洗井液循环的动力设备，其结构简单，使用可靠。上述钻具均可悬挂在钻机封口盘上，方便钻具联接。5.5、KTY5000型气举反循环钻机钻具系统5.5、KTY5000型气举反循环钻机球齿钻头（5）钻头

5.5、KTY5000型气举反循环钻机球齿钻头（5）钻头

5.5、KTY5000型气举反循环钻机刮刀钻头（5）钻头

钢护筒和泥浆六、模板6.1概述

目前模板施工方法主要有滑模、爬模和翻模三种。滑模、爬模、翻模现场施工六、模板6.2三种模板施工方法对比

滑模、爬模、翻模现场施工六、模板六、模板六、模板六、模板六、模板

6.3滑模

6.3.1滑模构造和原理滑模装置由模板系统、操作平台系统、液压提升系统和垂直运输系统等四大系统组成。滑模施工工艺原理是预先在墩身混凝土结构中埋置钢管(称之为支承杆)，利用千斤顶与提升架将滑升模板的全部施工荷载转至支承杆上，待混凝土具备规定强度后，通过自身液压提升系统将整个装置沿支承杆上滑，模板定位后又继续浇筑混凝土并不断循环的一种施工工艺。滑模结构六、模板滑模施工图片六、模板滑模结构简图六、模板

6.3

滑模

6.3.2模板系统模板系统由面板、桁架、提升架及其他附属配件组成，在施工中主要承受混凝土的侧压力、冲击力和滑升时的摩阻力及模板滑空、纠偏时产生的附加荷载。

面板作为混凝土成型的模具，其质量(刚度、表面平整度)的好坏直接影响脱模混凝土的成型及表观质量。为了保证质量，面板采用5mm钢板制作，用50×5角钢作筋肋，高度0.9-1.5m。桁架主要用来支撑和加固模板，使其形成一个整体。根据经验及侧压力计算，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角钢，主肋采用63×6角钢，斜肋采用50×5角钢。桁架与面板的连接采用50×5角钢焊接，焊接时必须保证摆放桁架的地面水平。六、模板6.3滑模

6.3.3提升架提升架的作用：主要是控制模板和围圈由于混凝土侧压力和冲击力而产生的向外变形，承受作用在整个模板和操作平台上的全部荷载，并将荷载传递给千斤顶。同时，提升架又是安装千斤顶，连接模板、围圈以及操作平台形成整体的主要构件。提升架的构造形式：在满足以上作用要求的前提下，结合建筑物的结构形式和提升架的安装部位，可以采用不同的形式。六、模板提升架布置示意图六、模板提升架布置示意图六、模板不同部位提升架构造示意图六、模板6.3.4操作平台作平台系统主要包括：主操作平台、外挑操作平台、吊脚手架等。在施工需要时，还可设置上辅助平台。它是供材料、工具、设备堆放和施工人员进行操作的场所。六、模板操作平台六、模板6.3.5提升系统提升机具系统的组成：支承杆、液压千斤顶及液压控制系统(液压控制台)和油路等。提升机具系统的工作原理：由电动机带动高压油泵，将油液通过换向阀、分油器、截止阀及管路输送给各千斤顶，在不断供油回油的过程中使千斤顶的活塞不断地被压缩、复位，通过千斤顶在支承杆上爬升而使模板装置向上滑升。六、模板液压控制原理图六、模板（1）液压千斤顶液压千斤顶又称穿心式液压千斤顶，其中心穿支承杆，在给千斤顶供油和回油的周期性作用下向上滑升。六、模板提升油缸（穿心千斤顶）六、模板（2）支承杆支承杆的直径要与所选的千斤顶的要求相适应。为节约钢材，采用加套管的工具式支承杆时，应在支承杆外侧加设内径比支承杆直径大2~5mm的套管，套管的上端与提升架横梁的底部固定，套管的下端与模板底平，套管外径最好做成上大下小的锥度，以减小滑升时的摩阻力。工具式支承杆的底部一般用钢靴或套管支承。六、模板六、模板提升架布置示意图六、模板6.4爬模

6.4.1爬模工作原理爬模是综合大模板与滑升模板工艺特点的一种施工方法。爬模主要由爬升装置、外组合模板、移动模板支架、上爬架、下吊架、内爬架、模板及电器、液压控制系统等部分构成。液压自爬模板工艺原理为自爬模的顶升运动通过液压油缸对导轨和爬架交替顶升来实现，导轨和爬模架互不关联，二者之间可进行相互运动.当爬模架工作时，导轨和爬模架都支撑在埋件支座上，两者之间无相对运动。六、模板6.4.2爬模的结构承重架系统上爬架系统下吊架系统步进装置悬吊系统移动模板支架系统