淺談移動模架造橋機的施工應(yīng)用

路亮

中鐵二十二局集團有限公司哈建分公司，黑龍江哈爾濱 150040

淺談移動模架造橋機的施工應(yīng)用

路亮

中鐵二十二局集團有限公司哈建分公司，黑龍江哈爾濱 150040

移動模架；特大橋；施工工藝；推廣與應(yīng)用

前言

移動模架是一種自帶模板可在橋位間自行移位，逐孔完成箱梁現(xiàn)澆施工的大型制梁設(shè)備。移動模架造橋機主要用于公路或鐵路工程中的橋梁工程施工的大型滑模設(shè)備,它的特點是現(xiàn)場整孔一次立模,全斷面一次性澆筑,逐孔推進完成連續(xù)箱梁施工。

1.移動模架特性及類型

移動模架相當(dāng)于提供了一個移動的空中制梁平臺，箱梁的鋼筋綁扎、混凝土澆筑和養(yǎng)護、預(yù)應(yīng)力張拉等作業(yè)均在移動模架上進行。箱梁在原位現(xiàn)澆完成后，無須進行體系轉(zhuǎn)換，依靠自身帶有的動力設(shè)備，滑移至下一橋跨連續(xù)作業(yè)。具體過程是移動模架下落脫模，吊掛外肋攜帶的外模橫向開啟使其能夠通過橋墩，模架結(jié)構(gòu)縱向前移過孔到達下一施工位，吊掛外肋攜帶的外模橫向合攏再次形成施工平臺，開始下一孔施工。

1.1 移動模架施工方法與整孔預(yù)制架設(shè)法相比，移動模架法具有以下優(yōu)點：

（1)原位制梁集制梁、架梁為一體，不需要占用大量場地預(yù)制箱梁和存梁，節(jié)省了建梁場費用；

（2)不需要大型提梁、運梁和架梁設(shè)備，設(shè)備投資費用少；

（3)與支架法原位制梁相比，不需要進行地基處理，機械化程度及作業(yè)效率高，勞動力投入少；

（4)不影響橋面上凈空高度和作業(yè)面，方便布設(shè)鋼筋和施工作業(yè)；

（5)具有支腿自移、模架自行過孔等功能。模架在高處向前移位方便迅速，不妨礙橋下交通；

（6)適用范圍廣泛，可用于現(xiàn)澆24，32和40m簡支梁或連續(xù)梁，尤其適用于特殊地理環(huán)境，如高墩、軟土地基、深山峽谷、江河或湖泊灘地、跨越既有線路等；

（7)對長橋和特長橋，可同時展開多個作業(yè)面施工，有利于爭取工期；

（8)對橋隧相連地段的橋梁，不受隧道運梁限制。

1.2 移動模架施工方法與整孔預(yù)制架設(shè)法相比，移動模架法具有以下缺點：

（1)由于箱梁的鋼筋綁扎、混凝土澆筑和養(yǎng)護、預(yù)應(yīng)力張拉等作業(yè)均在移動模架上進行，一孔的作業(yè)周期較長，一般為10～15 d；

（2)混凝土養(yǎng)護條件較預(yù)制梁差，預(yù)應(yīng)力張拉產(chǎn)生的混凝土徐變較大；

（3)對于下行式移動模架，需在橋墩預(yù)留安裝托架的孔道，影響橋墩的美觀。

經(jīng)過多年的發(fā)展，結(jié)合不同施工條件，按照移動模架主承重梁支撐位置的不同，移動模架造橋機分為兩類，即：下承式和上承式，或稱為下行式和上行式。上承(行)式移動模架主承重梁支撐于橋墩墩頂及已成梁的梁面上，利用安裝在主承重梁上的吊桿、吊臂等吊掛模型系統(tǒng)進行橋梁梁部的施工。上承(行)式移動模架造橋機的優(yōu)點是：結(jié)構(gòu)受力明確，力學(xué)模型簡單；由于支撐于橋墩墩頂，對于高橋的施工比較有利，同時便于橋梁首末孔的施工。其缺點是：由于采用了眾多的吊桿和吊臂，在施工中造成不便；由于底模在打開的時候，多采用下翻的方式，因此要求橋下凈空較大，其使用范圍受到限制。下承(行)式移動模架主承重梁支撐于設(shè)置在橋墩邊的牛腿上，牛腿采取直接支撐于橋墩承臺或采取橋墩身預(yù)留孔的方式設(shè)置，主承重梁上安裝支撐系統(tǒng)，支撐模型進行橋梁施工。下承(行)式移動模架的優(yōu)點是：模型采取了直接支撐的方式，便于對底模線形的調(diào)整；橋下占用凈空相對較小。其缺點是：模架移動時需要橫向打開，為保證橫向抗傾覆穩(wěn)定，需要設(shè)配重設(shè)施；橫向打開時，橋梁兩側(cè)占用空間大；由于有前后導(dǎo)梁的存在，在施工橋梁首末孔時難度較大。

2.工程概述

松花江特大橋橋址位于松花江沖積平原、河床及河漫灘上，地勢平坦開闊，海拔高程為105～130m，全橋長為626.6m。全橋孔跨布置為3-20m+8-24m+46-32m+10-33.3m雙線簡支箱梁+1-（40+64+40）m+1-（48+80+48）m雙線連續(xù)箱梁+1-（77+3*156+77）m四線系桿拱連續(xù)箱梁。其中主橋為77+3*156+77 m的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁與三個主跨鋼管混凝土加勁拱組合結(jié)構(gòu)體系。1～26、30～36、42～51孔為等截面連續(xù)箱梁,主梁采用縱橫向預(yù)應(yīng)力,為單箱單室截面,適于采用移動模架造橋機逐孔澆筑施工。本橋采用下行式造橋機,本橋機的特點是造橋機整體支承在已完成墩柱的承臺兩側(cè)上,通過在承臺上安設(shè)立柱支承主梁的滑移設(shè)備。

本橋選用的是MZ34.5/1000移動模架造橋機，主要技術(shù)參數(shù)為：現(xiàn)澆梁跨度：34.5米、現(xiàn)澆段重量為900噸、整機行走速度：1～2m/min、整機總功率：60kW、主梁工作彈性撓度比：1/700。

3 移動模架基本結(jié)構(gòu)和工作原理

移動模架系統(tǒng)主要由支腿結(jié)構(gòu)、承重主梁及導(dǎo)梁、橫梁、后橫梁、橫縱移小車、外模及內(nèi)模組成。每一部分都配有相應(yīng)的液壓或機械系統(tǒng)。

各組成構(gòu)件功能簡介如下：

3.1 支腿結(jié)構(gòu)：支腿結(jié)構(gòu)是整個造橋機的支撐結(jié)構(gòu)。支腿結(jié)構(gòu)共有三對，它的主要作用是支撐主梁，將施加在主梁上的荷載通過支腿結(jié)構(gòu)傳遞到承臺上。由立柱、橫梁、托輥輪箱及千斤頂組成。立柱高度有100cm、150cm、200cm、380cm、400cm、5種規(guī)格。每個橫梁上置托輥輪箱及千斤頂。

3.2 承重主梁及導(dǎo)梁： 承重結(jié)構(gòu)由兩組鋼箱梁及前后導(dǎo)梁組成。每組鋼箱梁由3節(jié)(11.88m+12.41m+13.33m)鋼箱梁及前后導(dǎo)梁組成,拼裝完成后整機長37.62m。鋼箱梁節(jié)與節(jié)之間在四周用拼接板和M24精制螺栓連接。箱梁下翼緣設(shè)整機縱移軌道,內(nèi)側(cè)腹板下部設(shè)縱移滑道組件。

3.3 橫梁：橫梁采用工字形橫梁。同一斷面上每對橫梁中間為銷接或拴接，橫梁上設(shè)有銷孔，以安置外模支架。通過對橫梁豎向和橫向調(diào)整，來完成底模板空間位置調(diào)節(jié)。

3.4 外模：外模由底板、腹板、肋板及翼緣板組成。底板分塊直接鋪設(shè)在橫梁上，并與橫梁相對應(yīng)。腹板、肋板及翼緣板也與橫梁相對應(yīng)，并通過在橫梁設(shè)置的模板支架及支撐來安裝。外模支撐在移動模架的橫梁和主梁上，可以隨主梁打開、合攏和行走。

3.5 內(nèi)模：移動模架系統(tǒng)的內(nèi)模為組合模板式。組合模板式主要采用普通組合鋼模作為內(nèi)模，應(yīng)用比較普遍而且成本低，在綁扎腹板鋼筋的同時，進行內(nèi)頂模施工，節(jié)約時間。

3.6 橫、縱移小車：橫、縱移小車位于支腿結(jié)構(gòu)之上，主梁之下，主要由車架、主千斤頂、橫移千斤頂、縱移千斤頂、主梁限位柱等部件組成。主千斤頂負責(zé)主梁的頂升和下降。橫移千斤頂可以使主梁在支腿結(jié)構(gòu)的頂面橫橋向滑移，從而使模架從中軸線的位置打開或合攏?？v移千斤頂負責(zé)主梁的前進和后退。主梁限位柱限制主梁位置，以免主梁脫離小車。

3.7 后橫梁：在施工除首跨以外的箱梁時采用。因為中間跨和末跨連續(xù)箱梁均要與其前一跨箱梁的懸臂端連接。采用后橫梁將移動模架懸吊在前一跨箱梁的懸臂端上可以防止因模架主梁受力變形而產(chǎn)生的新老混凝土錯臺現(xiàn)象，保持箱梁的平順。而且還可以改善懸臂端的受力狀態(tài)。

4 主要施工工藝流程

移動模架造橋機在本特大橋連續(xù)箱梁施工時,主要工序包括準備工作、設(shè)備安裝與拆除、鋼筋綁扎及砼澆筑、內(nèi)模板安裝及拆除、預(yù)應(yīng)力張拉及注漿、模架落架和滑?？v移等主要工序。

4.1 準備工作

移動模架造橋機施工箱梁時要求進場的技術(shù)人員首先熟悉施工圖紙,認真勘察施工現(xiàn)場,了解移動模架造橋的施工工藝和工序,以便對設(shè)備安裝機具、施工現(xiàn)場的布置也要作好相應(yīng)的安排。

造橋機拼裝完成后需進行生產(chǎn)性驗證剛架的穩(wěn)定及強度，經(jīng)預(yù)壓調(diào)整后才可進入正式施工。預(yù)壓目的是檢驗移動模架各部分結(jié)構(gòu)的承載能力和整體穩(wěn)定性；消除非彈性變形；觀測彈性變形量并將變形數(shù)據(jù)與理論變形量進行對比，以確定移動模架的預(yù)拱度值。預(yù)拱度主要有五部分組成：

(1)混凝土自重產(chǎn)生的撓度值；

(2)由后懸臂吊桿產(chǎn)生的撓度值；

(3)預(yù)應(yīng)力鋼束張拉產(chǎn)生的反拱值，支點間接拋物線計算；

(4)牛腿沉降產(chǎn)生的撓度值；

(5)精軋螺紋吊桿伸長產(chǎn)生的撓度值；

(6)模架非彈性變形值。

4.2 設(shè)備安裝和拆除

移動模架造橋機的安裝和拆除是一項較為費工費時,也是至關(guān)重要的工序,其拼裝的好壞直接影響到其今后的運行。本橋移動模架造橋機安裝主要包括立柱及支腿安設(shè)、主梁及導(dǎo)梁安設(shè)、模架安裝和縱移結(jié)構(gòu)安裝等工序,模架拆除為安裝的逆過程。

4.2.1 設(shè)備安裝

（1)支腿、橫梁拼裝 首跨施工拼裝前測量放樣出墩中線及橫梁前后邊線,并將前后邊線范圍內(nèi)承臺局部不平整處用細砂找平。防止造橋機承重后,承臺受力不均破損。橫梁拼裝完成后,將每個橫梁上的4個托輥輪箱吊至橫梁上預(yù)留位置安裝, 4個主千斤頂可在整個造橋機拼裝完成后,頂升至工作狀態(tài)前安裝。

（2)主梁拼裝 單側(cè)主梁由3節(jié)鋼箱梁及2節(jié)導(dǎo)梁組成,拼裝時先拼鋼箱梁,最后拼裝前后導(dǎo)梁,一側(cè)拼裝完畢后,再拼另一側(cè)。根據(jù)設(shè)計制造廠家拼裝圖,兩節(jié)箱梁接頭處需設(shè)置臨時鋼支架。吊裝時,先吊一節(jié)鋼箱梁,一端落在托輥輪箱上,一端落在臨時支墩上。吊裝時,要調(diào)整好主梁縱向位置,且要保持與橋梁中心線平行,并在橫梁上焊一擋板將主梁擋住,防止主梁下滑。然后用兩臺吊車將中間節(jié)鋼箱梁吊至與第一節(jié)鋼箱梁對接,并用千斤頂在鋼箱梁底部進行微調(diào),保持接縫平順。連接板安裝先裝兩側(cè),后裝上下連接板。連接板安裝必須保證連接板上的每個螺栓孔均與鋼箱梁上螺栓孔完全重合。最后用同樣的方法安裝其他鋼箱梁及前后導(dǎo)梁。兩側(cè)主梁安裝完畢后,將主梁左右連接桿全部安裝固定,并在前后墩處裝好縱向鎖定裝置,以防主梁向一側(cè)倒塌及縱向滑移。

（3)模架安裝 就地組裝一組模架單元,將可調(diào)耳座調(diào)至最低處,并調(diào)整好耳座位置(全部按模架合攏時的位置調(diào)整)。模架安裝必須按設(shè)計位置,對號入座。用吊車吊至設(shè)計安裝位置后,在主梁頂上用千斤頂微調(diào)模架高程,使耳座螺栓孔與主梁螺栓孔一一對應(yīng)。用同樣的方法安裝其他模架。模架全部安裝完畢后,用手拉葫蘆將模架全部調(diào)至合攏狀態(tài),并連接好左右兩側(cè)模架連接螺栓,最后將模架橫移油缸裝至設(shè)計位置。

（4)外模板安裝 模板安裝先裝底模,后裝腹板模,最后安裝翼板模板。一種模板安裝完畢,需調(diào)整好位置及線型至設(shè)計狀態(tài),以利下一步安裝。

（5)其他部件安裝 導(dǎo)梁安裝前,將主梁頂升油泵吊至鋼箱梁內(nèi)指定位置。模架安裝完畢后,用吊車將模架橫移油泵吊至主梁指定位置。待模板全部安裝完畢,人工安裝模架斜撐桿、橫移油缸及油管和電器線路。全部螺栓重新緊固一遍即可開始砼箱梁鋼筋綁扎。

4.2.2 設(shè)備拆除 大型設(shè)備的拆卸有時比安裝更困難,方案選擇不好,拆卸費時、費力,有時甚至?xí)斐墒鹿?。拆卸具體方法如下:

（1)在拆卸過程中能減輕不必要的總量對整個拆卸工作的安全和進度都有積極的影響,故先將模板、模架和4根導(dǎo)梁用吊車拆下。

（2)此時僅剩兩根主鋼梁、托輥輪箱及橫梁,將千斤頂移至橫梁下部重心點處根據(jù)高差適當(dāng)墊入枕木和調(diào)整墊塊。頂起千斤頂使其受力后,拆卸支腿與橫梁連接的螺栓,將第一節(jié)支腿拆除,在原支腿處墊入枕木及調(diào)整墊塊,比原支腿高度少100～200mm,回收千斤頂使墊塊受力后,再拆除支撐千斤頂?shù)膲|塊100～200mm,以此循環(huán)將造橋機放至地面。操作過程中4個支撐點必須保持同步下降,以避免由于下降行程不一致而導(dǎo)致主鋼梁傾覆或橫梁擦傷墩柱事故。

（3)此時橫梁已放至地面,主鋼梁同安裝時一樣連接處架空在人工碼砌砂袋上,拆卸連接板螺栓(考慮安全因素連接板拆除順序為主鋼梁底部—側(cè)面—上部),此時主鋼梁上部有足夠的起吊空間，由兩臺吊車即可吊至地面擺放,至此拆卸工作完畢。

4.3 鋼筋綁扎和砼澆筑

采用移動模架造橋機施工的箱梁其鋼筋綁扎和砼澆筑與普通鋼筋砼箱梁的施工工藝和作業(yè)要求基本是一致的,但施工時也要注意幾點:

鋼筋綁扎時注意采用流水作業(yè)。鋼筋綁扎之前要求把本跨所有能夠加工的鋼筋必須提前加工好,分類堆放整齊,確保鋼筋綁扎時能方便快捷。

砼澆筑一般采用泵送澆筑,且最好采用汽車泵。其澆筑的順序為:首段梁從后端開始向前澆筑,其余各段均從前端向后端澆筑。每段梁在橫斷面砼的澆筑順序為先澆筑底板,再澆腹板,最后澆頂板。底板砼應(yīng)視箱梁具體情況超前腹板砼澆筑時間1.5～2.0h進行,其砼可通過腹板及頂板預(yù)留窗口送入,下料時一次數(shù)量不宜過多,且要及時振搗,尤其邊角處要填滿砼并振搗密實。腹板砼滯后底板砼澆筑,澆筑時要兩側(cè)對稱分層進行,以保持模架的受力平衡,腹板砼的入倉要注意沿著內(nèi)模邊緣流入,切忌從翼緣板流入,以免砼在翼緣板凝結(jié)后與其后澆筑形成施工縫,影響箱梁外觀。當(dāng)腹板砼澆筑到箱梁腋部時,開始澆筑頂板砼,其順序為先澆中間,再澆兩側(cè)翼緣板,兩側(cè)翼緣板澆筑時要對稱同步進行。為減少砼表層溫度裂縫,砼振搗時要進行二次振搗,二次振搗可在砼初凝之前采用平板振搗器進行,然后抹平并作表層拉毛處理。砼澆筑時要特別注意錨端砼的振搗,此處斷面為砼應(yīng)力集中的部位,砼振搗不密實易導(dǎo)致張拉時錨端砼發(fā)生破壞。

砼澆筑完成后要及時養(yǎng)生,當(dāng)砼初凝后,要根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂蚯闆r分別采用塑料布、草袋或土工布等覆蓋并灑水養(yǎng)護。

4.4 內(nèi)模安裝與拆除

移動模架造橋機的內(nèi)模通常采用鋼木組合模板加工而成,主要材料包括砼墊塊、鋼管、頂托、方木和竹膠板等組成。砼墊塊要求制作成月牙形,以確保澆筑出來的砼不因底層墊而影響美觀。鋼管組合為桁架結(jié)構(gòu),頂托為可調(diào)結(jié)構(gòu),方便調(diào)整鋼管長度及隨時加固頂緊內(nèi)模。內(nèi)模的拆除時間一般為3d后,砼強度達到90%的設(shè)計強度以上。

4.5 預(yù)應(yīng)力的張拉及注漿

箱梁預(yù)應(yīng)力的施工工序主要包括預(yù)應(yīng)力管道的安裝、鋼絞線穿索、錨具及連接器的安裝、鋼絞線張拉和孔道注漿等,其具體施工工藝與普通預(yù)應(yīng)力基本一致。 箱梁砼澆筑后強度達到90%,齡期達到7d以上時進行箱梁預(yù)應(yīng)力的張拉。力和伸長值雙控控制。

4.6 造橋機落架及縱移

移動模架造橋機的落架及縱移是造橋機進行箱梁施工中的一道關(guān)鍵且較為危險的工序。箱梁預(yù)應(yīng)力張拉注漿完畢后就可以進行模架的脫落及縱移,模架脫落時通過在造橋機支腿上的4個螺旋千斤頂來完成。移動模架造橋機縱移時要注意模架張合時整體造橋機的穩(wěn)定,施工時要派出經(jīng)驗豐富的專職安全人員全過程監(jiān)視造橋機的縱移。

本造橋機縱移系統(tǒng)為步進式,利用縱移千斤頂、鎖定橫梁、主梁上的預(yù)留銷孔和銷子共同形成一個受力體系,每次移動為千斤頂?shù)囊粋€行程,每個行程為0～100cm。由于主梁移動時其上部模架要作相應(yīng)關(guān)合以避開前方墩柱,此時要注意造橋機的整體穩(wěn)定。為加快箱梁的整體施工進度,在模架移動過孔過程中可邊移動主梁邊清理底模板,模板清理干凈后要及時涂刷脫模劑,脫模劑一般采用地板蠟。

5 結(jié)語

松花江特大橋所使用的MZ34.5B/1000型下行式移動模架造橋機具有工序簡單，占用施工場地少、節(jié)約制架設(shè)備投資，滑動方便等特點，滿足施工要求，具有良好的經(jīng)濟性。隨著國內(nèi)鐵路、公路交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的高速發(fā)展，移動模架施工方法由于其自身的優(yōu)勢，也更多地在施工中被采用，按照移動模架施工設(shè)計的橋梁也越來越多，大大推進了移動模架的應(yīng)用進程，同時也為移動模架設(shè)備應(yīng)用市場提供了光明的前景。

[1]客運專線鐵路橋涵施工技術(shù)指南（TZ213-2005）[S]

[2]博瑞MZ34.5/1000型移動模架造橋機使用說明 [S]

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.09.034