MZ900S上行式移動模架造橋機(jī)在滬杭高速鐵路現(xiàn)澆箱梁工程中的應(yīng)用

付增初，丁學(xué)正，姚宏生

(中建二局滬杭鐵路客運(yùn)專線項目部，上海 201611)

1 工程概況

滬杭高速鐵路站前工程橫潦涇特大橋后張法預(yù)應(yīng)力混凝土簡支箱梁(雙線)總計98孔。原位現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁36孔，墩身高度16～18 m。因墩身高度較高，采用下行式移動模架搭設(shè)墩旁托架困難，故采用4套上行式移動模架施工。

移動模架造橋機(jī)原位現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土簡支箱梁在該工程項目施工中屬控制性工程，進(jìn)度快，質(zhì)量好，但屬高空作業(yè)，對安全生產(chǎn)管理提出了更嚴(yán)格的要求。為此針對移動模架安裝、過孔移位、拆卸等不同施工工藝，制定專項安全技術(shù)方案，從而確保移動模架施工順利進(jìn)行，達(dá)到保證質(zhì)量，安全可靠的目標(biāo)。

2 移動模架造橋機(jī)主要結(jié)構(gòu)與工作原理

2.1 移動模架造橋機(jī)主要結(jié)構(gòu)

移動模架造橋機(jī)作為客運(yùn)專線32.6、24.6 m標(biāo)準(zhǔn)雙線簡支箱梁在原位現(xiàn)澆施工而設(shè)計制造的橋梁施工專用設(shè)備，移動模架造橋機(jī)主要結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 移動模架主要結(jié)構(gòu)示意

本工程采用MZ900S上行式移動模架造橋機(jī)施工，其自重4 500 kN，該移動模架造橋機(jī)分為承重主梁及其導(dǎo)梁、前后支腿、縱移輔助支腿、挑梁和吊臂及軌道、外側(cè)模板及底模、底模架及吊桿、外側(cè)模架、拆裝式內(nèi)模、模架防護(hù)棚、爬梯及走道結(jié)構(gòu)、液壓及電氣系統(tǒng)等幾部分，構(gòu)成一個完整的承載結(jié)構(gòu)體系。

2.2 移動模架造橋機(jī)工作原理

MZ900S上行式移動模架造橋機(jī)是一種自帶模板，利用一組鋼箱梁作為主梁與前后支腿支承模板及模架體系，對混凝土箱梁逐孔進(jìn)行原位澆筑的設(shè)備。移動模架造橋機(jī)工作時，主梁在支承油缸及托輥輪箱的作用下，實現(xiàn)升降及縱移動作;前、后支腿通過卷揚(yáng)機(jī)進(jìn)行吊掛移動，模架及模板在模架開啟機(jī)構(gòu)的作用下，完成模架橫移開啟及閉合的動作;模架通過主箱梁底面的挑梁、吊臂及吊桿，利用可調(diào)撐桿調(diào)節(jié)模板的預(yù)拱度，調(diào)整梁底線形及高程。

3 移動模架造橋機(jī)安裝

3.1 安裝工藝流程

移動模架造橋機(jī)安裝工藝流程如下:

5節(jié)主梁地面拼裝→前后支腿安裝→主梁吊裝→6號梁及前導(dǎo)梁與主梁空中對接→挑梁吊臂及電葫蘆軌道安裝→底模架，底模板拼裝、吊裝→安裝側(cè)模架→調(diào)整底模板→安裝側(cè)模板及撐桿→調(diào)整側(cè)模板→安裝翼模板→安裝異型模板及墩頂散?！麢C(jī)加載試驗。

移動模架造橋機(jī)安裝難度在于安裝構(gòu)件較多，高空安裝作業(yè)危險性高，主梁噸位大，在高度16～18 m時需2臺300 t吊車抬吊、6號梁及前導(dǎo)梁與主梁空中對接難度大。

3.2 后支腿安裝

首孔箱梁施工時，縱移輔助支腿需在臨時支架上，臨時支架采用321型貝雷片支架。根據(jù)現(xiàn)場實際情況，在首孔移動模架安裝時，由于貝雷支架搭設(shè)高度超過20 m，考慮到移動模架混凝土施工時后支腿受力全在貝雷支架上，為防止貝雷支架變形，在兩支座墊石旁設(shè)2根φ325 mm×8 mm鋼管支撐后支腿，使后支腿受力通過支撐鋼管傳遞到墩頂，減少貝雷支架受力。

3.3 主梁吊裝

主梁安裝時先在地面將5節(jié)主梁拼裝，根據(jù)主梁重及主梁長度，經(jīng)過分析研究確定，主梁吊裝采用2臺300 t的汽車吊同時吊裝(圖2)。吊裝時注意2臺吊車同時起吊，同步緩慢吊裝，確保吊裝安全。在主梁拼裝過程中，為保證連接板與主梁之間摩擦要求，在連接板連接前，將連接區(qū)內(nèi)的油漆清理干凈，以保證表面連接粗糙度。

圖2 主梁300 t吊車雙機(jī)抬吊安裝

3.4 6號梁及前導(dǎo)梁與主梁空中對接

6號梁安裝采用300 t吊車在空中與主梁對接安裝，安裝時，6號梁與主梁對接平穩(wěn)，擰緊連接螺栓，拼接板與鋼箱梁間的接觸面密貼。

采用50 t汽車式吊車對4號、5號前導(dǎo)梁分別進(jìn)行地面拼裝，拼裝方法與主梁拼裝相同。拼裝完成后，采用1臺300 t的吊機(jī)將導(dǎo)梁吊起，在空中與主梁對接吊裝。

吊裝時一臺吊機(jī)平穩(wěn)起吊，待導(dǎo)梁與主梁水平時，保持吊機(jī)穩(wěn)定，擰緊連接螺栓，使導(dǎo)梁與主梁連接緊密。連接螺栓應(yīng)按設(shè)計要求的規(guī)格與數(shù)量，上滿擰緊。

3.5 模板安裝

模板安裝時，開始采用底模與底模架、側(cè)模與側(cè)模架在地面按節(jié)段拼裝，后底模與側(cè)模在空中連接安裝。在安裝過程中發(fā)現(xiàn)，由于側(cè)模與底模連接在空中進(jìn)行安裝連接，造成安裝速度較慢，且空中安全隱患較大，后經(jīng)過調(diào)查研究決定，優(yōu)化安裝方案，采用將底模及側(cè)模在地上按節(jié)段拼裝，用2臺75 t吊車進(jìn)行吊裝，這樣加快了模板安裝速度，減少了在空中加固側(cè)模與底模連接的時間，降低了高空施工危險。

3.6 整機(jī)堆載預(yù)壓

3.6.1 預(yù)壓準(zhǔn)備

移動模架安裝完畢(內(nèi)模不安裝)，進(jìn)行堆載預(yù)壓，預(yù)壓前必須檢查各部件安裝正確、可靠，加固牢固，各種安全措施必須齊全可靠。并檢查以下項目:

(1)模板調(diào)整功能(包括底模、側(cè)模以及各段各塊微調(diào)動作是否可實現(xiàn));

(2)模架整體頂升，降落動作是否可靠以及頂升油缸的鎖定性能;模架縱橫移情況;模架的平穩(wěn)性、側(cè)向穩(wěn)定性以及底模開合對接可靠。

3.6.2 預(yù)壓方法

(1)堆載預(yù)壓采用混凝土預(yù)制塊及砂袋進(jìn)行，堆載過程中采用吊車配合吊裝堆放。梁體自重8 100 kN，安全系數(shù)取1.2，則預(yù)壓總荷載為9 720 kN。

(2)按照施工過程中混凝土澆筑順序:先底板2 100 kN(30%)、再腹板5 600 kN(70%)、最后頂板9 720 kN(120%)3個階段加壓，均勻進(jìn)行預(yù)制塊及砂袋的堆碼，嚴(yán)禁偏壓，見圖3。

圖3 預(yù)壓堆載加壓示意

(3)采用精密水準(zhǔn)儀進(jìn)行沉降觀測。

3.6.3 預(yù)壓步驟

(1)觀測點(diǎn)布設(shè)

安裝完成并檢查合格后，分別在主梁、底模架、側(cè)模架等部位布置觀測點(diǎn)。堆載試驗縱向記錄觀測布點(diǎn)按圖4進(jìn)行。

圖4 堆載試驗縱向觀測布點(diǎn)示意

(2)加載

總體加載順序:與梁體混凝土澆筑順序相同，按從跨中至兩端均勻加載，先底板、再腹板、最后頂板的順序進(jìn)行。堆載試驗橫向記錄觀測布點(diǎn)按圖5進(jìn)行。

加載方法:在底模上鋪一層砂找平，避免混凝土預(yù)制塊吊裝損傷底模，用吊車吊裝預(yù)制塊在模架底模吊桿之間進(jìn)行堆碼，翼板及腹板斜坡剩余空間部位用砂袋填充。

(3)觀測數(shù)據(jù)采集

圖5 堆載試驗橫向觀測布點(diǎn)示意(單位:mm)

觀測方法:空載時對各觀測點(diǎn)初始狀態(tài)進(jìn)行觀測，采集基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，加載過程中，按加載完底板、腹板、頂板3個階段觀測變形數(shù)據(jù)，加載完成，觀測穩(wěn)定后方可進(jìn)行卸載，卸載過程中仍按卸完頂板、腹板、底板3個階段進(jìn)行觀測。

(4)數(shù)據(jù)處理及模板調(diào)整

根據(jù)預(yù)壓所得數(shù)據(jù)，進(jìn)行整理分析總結(jié)，以確定移動模架彈性變形，設(shè)置反拱度，確定底模調(diào)整高程。

4 移動模架造橋機(jī)過孔移位

移動模架過孔移位分4個步驟進(jìn)行。移動模架造橋機(jī)同步操控難度在于移動模架整體同步脫模、兩側(cè)模同步開啟、整機(jī)縱移過孔、模架閉合同步操作。各工序操作時，控制油缸必須同步進(jìn)行操作，對于操作員要求嚴(yán)格，以保證移動模架穩(wěn)定，防止出現(xiàn)傾斜現(xiàn)象。

4.1 步驟1

(1)箱梁預(yù)應(yīng)力筋張拉完畢，拆除墩頂散模;

(2)拆除吊桿、拆除底模及側(cè)?？v橫向連接螺栓，拆除模架橫向?qū)勇菟?

(3)輔助支腿及前支腿支撐油缸收回脫空，整機(jī)下降0.27 m;

(4)底模架橫移開啟并臨時鎖定;

(5)輔助支腿油缸伸出與橋面頂緊，后支腿油缸收回脫空并吊掛前移至指定位置，準(zhǔn)備第一次前移過孔。

4.2 步驟2

(1)啟動造橋機(jī)縱移機(jī)構(gòu)，整機(jī)縱移10.7 m后停止;

(2)造橋機(jī)后支腿油缸伸出與主梁轉(zhuǎn)換支點(diǎn)牛腿頂緊，解除前支腿與墩頂間鎖定;

(3)后支腿油缸伸出頂升0.1 m，前支腿脫空，準(zhǔn)備吊掛前移。

4.3 步驟3

(1)輔助支腿和橋面預(yù)留孔鎖定;

(2)前支腿脫空后吊掛前移至前墩頂指定位置安裝，并將立柱與墩頂臨時斜拉桿張緊，與墩頂預(yù)埋件鎖定，經(jīng)檢查確認(rèn)無誤后，后支腿油缸收回，準(zhǔn)備第二次前移過孔。

(3)限位控制措施，在施工中前支腿吊掛前移時出現(xiàn)前支腿發(fā)生偏移現(xiàn)象。針對此現(xiàn)象，在前支腿吊掛輪轉(zhuǎn)向盤處增加4根調(diào)節(jié)螺桿，用以對前支腿前移進(jìn)行限位，收到很好效果。

(4)改進(jìn)優(yōu)化。原設(shè)計支腿吊掛前移鋼繩前導(dǎo)輪采用滑動軸承，實際操作過程中，滑動軸承滑動困難，導(dǎo)致鋼繩斷裂，經(jīng)研究改用滾動軸承代替滑動承軸，減少摩阻，確保支腿前移安全。

4.4 步驟4移動模架過孔移位施工

(1)啟動造橋機(jī)縱移機(jī)構(gòu)，整機(jī)前移22 m后到位;(2)橫移關(guān)閉底模架，連接左右模架間連接螺栓;(3)前后支腿油缸頂升0.27 m至工作狀態(tài)并鎖定;

(4)安裝吊桿并調(diào)整，模板測量并調(diào)整，拆除前支腿立柱臨時斜拉桿;

(5)移動模架就位，進(jìn)行下一孔施工。

4.5 端模及內(nèi)模拆除

(1)混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度60%以上時可先拆除端模，松動內(nèi)模及側(cè)模，再拆除內(nèi)模，模板拆除后清理干凈，并涂刷脫模劑。

(2)內(nèi)模拆除，首先拆除首段撐桿，按節(jié)段拆除各節(jié)段間模板連接螺栓(同一節(jié)內(nèi)模的上頂模間連接螺栓不拆)，從首段往中間各節(jié)段依次脫模。

(3)在脫內(nèi)模的初始階段，先用撐桿拉動模板，待模板與梁體產(chǎn)生間隙后拆除。

4.6 外模整體脫模

(1)混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度80%以上且彈性模量達(dá)到設(shè)計要求時，進(jìn)行預(yù)應(yīng)力筋初張，然后側(cè)模、底模整體脫離梁體，移動模架轉(zhuǎn)移過孔。

(2)脫模時向上微調(diào)頂升油缸，解除4個頂升油缸機(jī)械鎖緊螺母，卸載。

(3)落箱梁時，先將前端兩個頂升油缸同時下落10 mm，然后將后端兩個頂升油缸同時下落20 mm，如此反復(fù)，緩慢操作，一直將箱梁全部下落至支座上，此時模架系統(tǒng)不承受箱梁荷載。然后操縱4個頂升油缸同時下落整體模架進(jìn)行脫模，同步允許誤差≤ ±20 mm。

4.7 吊掛模架系統(tǒng)

(1)模架上升將前輔助支腿4個頂升油缸緩慢向上頂升80 mm，同步誤差不大于20 mm，模架整體上升就位。

(2)模架下降將4個頂升油缸緩慢下落80 mm。模架整體吊掛于梁面、墩頂。

(3)在彎道工況下，使用水平千斤頂將前導(dǎo)梁調(diào)整對稱于墩身中心，其中單邊調(diào)整行程不能超過150 mm。

4.8 模架橫移

(1)將前、后支腿上的兩側(cè)頂升油缸安裝到位，啟動兩側(cè)的頂升油缸，兩側(cè)頂升油缸應(yīng)同步升降，高度允許誤差20 mm。將鋼箱梁緩慢落于托滾輪箱上。

(2)先拆除底模板之間的中縫連接螺栓;然后自前、后向中間對稱拆除每榀橫聯(lián)中間的螺栓。

(3)支承臺、后支腿橫移油缸安裝到位，并檢查控制閥手柄是否與橫移方向相同。頂升油缸與支承臺車連接好，與支承臺車一同橫移。

(4)安裝好前支腿的橫移油缸及橫移裝置，操作支承臺車橫移油缸。底模架2組模架分別向外模移4.5 m。兩組模架左右橫移誤差不超過100 mm，同側(cè)橫移誤差不超過100 mm。

(5)底模架落架時受力不均勻，中縫連接螺栓拆除過早，導(dǎo)致底模吊桿水平受力，影響吊桿拆除。為此，改為先將底模架均勻下落，拆除吊桿后再拆除中縫連接螺栓，同時在底模架受力槽鋼中間增加連接槽鋼，提高底模架強(qiáng)度和剛度，消除底模架在澆筑箱梁和開啟底模時的變形。

4.9 模架縱移

(1)檢查輔助支腿縱移軌道與縱移方向是否一致，要求在梁面上劃出縱移軌跡線。

(2)安裝支承縱移油缸及縱移裝置，并檢查是否與縱移方向相同。同時操作輔助支腿縱移油缸。

(3)在彎道工況下，在縱移過程中嚴(yán)密監(jiān)視支承臺車的位置，防止卡死。

4.10 合模

移動模架縱移到位后，按橫移方法，使兩組模架向內(nèi)橫移合龍，聯(lián)接底模橫聯(lián)。將模架頂升至制梁高程，開始下一制梁循環(huán)工序，依次制梁。

4.11 移動模架造橋機(jī)過孔移位安全技術(shù)措施

通過針對移動模架造橋機(jī)過孔移位過程中的危險源進(jìn)行分析研究，制定了移動模架過孔移位安全技術(shù)施工工藝標(biāo)準(zhǔn)，并嚴(yán)格按工藝標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行監(jiān)控，確保了移動模架造橋過孔移位安全、順利。

5 移動模架拆卸

(1)移動模架施工最后一跨箱梁完畢，拆除吊桿及模板之間的連接螺栓，然后拆除開模油缸及其泵站。

(2)分別在吊臂上掛上100 kN的手拉葫蘆，7 m節(jié)的模板用4個100 kN的手拉葫蘆，將各大塊之間的走道和連接撐桿拆除，保證幾個7 m節(jié)均能獨(dú)立落下，從前到后依次將側(cè)模架與吊臂的連接脫開。高空作業(yè)危險較大，底模及側(cè)模分開拆除工序繁多，拆卸時采用2臺75 t吊車主吊，2臺25 t吊車配合，將底模及側(cè)模分塊整體拆除。

(3)將底模架和側(cè)模架放在橋下的枕木上，用50 t吊車將10組挑梁吊臂依次拆除。

(4)輔助支腿油缸伸出與橋面頂緊，后支腿油缸收回脫空并吊掛前移26.8 m，后支腿就位后，拆除卷揚(yáng)機(jī)的鋼絲繩。

(5)拆除過程中，對移動模架造橋機(jī)拆除采用優(yōu)化改進(jìn)方案:先將底模及側(cè)模整體分段拆除，然后拆除吊架，再在主梁下用預(yù)制塊及木方將主梁墊實，分段拆除前導(dǎo)梁、前支腿，然后分段將主梁拆除，造橋機(jī)在拆除過程中不進(jìn)行移動，減少拆除過程中移位及高空作業(yè)工序，確保安全。方案經(jīng)優(yōu)化改進(jìn)后，拆除時大大減少了高空作業(yè)時間，將大多數(shù)高空作業(yè)轉(zhuǎn)為地面作業(yè)，拆除工效提高50%以上。

(6)移動模架造橋機(jī)拆卸安全技術(shù)措施。通過對移動模架造橋機(jī)拆除過程中的危險源進(jìn)行分析研究，制定了移動模架拆卸安全技術(shù)施工工藝標(biāo)準(zhǔn)。拆卸過程，嚴(yán)格按施工工藝標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行監(jiān)控，確保了移動模架造橋拆卸安全、順利完成。

6 實施效果

(1)MZ900S上行式移動模架造橋機(jī)是為了配合客運(yùn)專線32.6、24.6 m整孔簡支箱梁在原位現(xiàn)澆施工而設(shè)計制造的橋梁施工專用設(shè)備。本工程經(jīng)過4套MZ900S上行式移動模架造橋機(jī)現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力箱梁施工實踐，取得很好的效果，一榀原位現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁，一循環(huán)工期時間由15 d縮短到12 d，施工進(jìn)度加快，與同類工程相比，達(dá)到國內(nèi)先進(jìn)水平。

(2)在移動模架造橋機(jī)原位現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁施工中，實行施工工藝標(biāo)準(zhǔn)化管理，安全生產(chǎn)得到有效控制，做到安全生產(chǎn)“零”事故。原位現(xiàn)澆的預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁，構(gòu)件幾何尺寸準(zhǔn)確，梁體線形控制精度高，混凝土工程質(zhì)量好，內(nèi)實外光，外觀效果好。

(3)釆用移動模架造橋機(jī)原位現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁施工技術(shù)，實現(xiàn)綠色施工，節(jié)能減排，保護(hù)自然生態(tài)環(huán)境，環(huán)保效益好。另外與支架法相比，減少了支架投入，解決了地基處理及場地限制的矛盾;與預(yù)制法相比，減少了大量耕地的占用和運(yùn)架工序，實現(xiàn)鐵路客運(yùn)專線箱梁施工“制、運(yùn)、架”一體化，經(jīng)濟(jì)效益明顯。

(4)本工程使用4套MZ900S上行式移動模架造橋機(jī)進(jìn)行鐵路客運(yùn)專線原位現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁，技術(shù)先進(jìn)，安全可靠，質(zhì)量優(yōu)良，經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、社會效益良好。今后施工中加強(qiáng)施工管理策劃，首先應(yīng)在長距離，多跨度的鐵路客運(yùn)專線橋梁工程中優(yōu)先批量推廣應(yīng)用，和橋梁施工中其他工序?qū)嵭型搅魉鳂I(yè)，可以縮小首孔移動模架安裝和最后拆卸的投入。

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