MZ900S上行式移動模架造橋機在滬杭高速鐵路現澆箱梁工程中的應用

付增初，丁學正，姚宏生

(中建二局滬杭鐵路客運專線項目部，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應力混凝土簡支箱梁(雙線)總計98孔。原位現澆預應力混凝土箱梁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。

移動模架造橋機原位現澆預應力混凝土簡支箱梁在該工程項目施工中屬控制性工程，進度快，質量好，但屬高空作業，對安全生產管理提出了更嚴格的要求。為此針對移動模架安裝、過孔移位、拆卸等不同施工工藝，制定專項安全技術方案，從而確保移動模架施工順利進行，達到保證質量，安全可靠的目標。

2 移動模架造橋機主要結構與工作原理

2.1 移動模架造橋機主要結構

移動模架造橋機作為客運專線32.6、24.6 m標準雙線簡支箱梁在原位現澆施工而設計制造的橋梁施工專用設備，移動模架造橋機主要結構如圖1所示。

圖1 移動模架主要結構示意

本工程采用MZ900S上行式移動模架造橋機施工，其自重4 500 kN，該移動模架造橋機分為承重主梁及其導梁、前后支腿、縱移輔助支腿、挑梁和吊臂及軌道、外側模板及底模、底模架及吊桿、外側模架、拆裝式內模、模架防護棚、爬梯及走道結構、液壓及電氣系統等幾部分，構成一個完整的承載結構體系。

2.2 移動模架造橋機工作原理

MZ900S上行式移動模架造橋機是一種自帶模板，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行原位澆筑的設備。移動模架造橋機工作時，主梁在支承油缸及托輥輪箱的作用下，實現升降及縱移動作;前、后支腿通過卷揚機進行吊掛移動，模架及模板在模架開啟機構的作用下，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，利用可調撐桿調節模板的預拱度，調整梁底線形及高程。

3 移動模架造橋機安裝

3.1 安裝工藝流程

移動模架造橋機安裝工藝流程如下:

5節主梁地面拼裝→前后支腿安裝→主梁吊裝→6號梁及前導梁與主梁空中對接→挑梁吊臂及電葫蘆軌道安裝→底模架，底模板拼裝、吊裝→安裝側模架→調整底模板→安裝側模板及撐桿→調整側模板→安裝翼模板→安裝異型模板及墩頂散模→整機加載試驗。

移動模架造橋機安裝難度在于安裝構件較多，高空安裝作業危險性高，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。根據現場實際情況，在首孔移動模架安裝時，由于貝雷支架搭設高度超過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節主梁拼裝，根據主梁重及主梁長度，經過分析研究確定，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，將連接區內的油漆清理干凈，以保證表面連接粗糙度。

圖2 主梁300 t吊車雙機抬吊安裝

3.4 6號梁及前導梁與主梁空中對接

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，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號前導梁分別進行地面拼裝，拼裝方法與主梁拼裝相同。拼裝完成后，采用1臺300 t的吊機將導梁吊起，在空中與主梁對接吊裝。

吊裝時一臺吊機平穩起吊，待導梁與主梁水平時，保持吊機穩定，擰緊連接螺栓，使導梁與主梁連接緊密。連接螺栓應按設計要求的規格與數量，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、側模與側模架在地面按節段拼裝，后底模與側模在空中連接安裝。在安裝過程中發現，由于側模與底模連接在空中進行安裝連接，造成安裝速度較慢，且空中安全隱患較大，后經過調查研究決定，優化安裝方案，采用將底模及側模在地上按節段拼裝，用2臺75 t吊車進行吊裝，這樣加快了模板安裝速度，減少了在空中加固側模與底模連接的時間，降低了高空施工危險。

3.6 整機堆載預壓

3.6.1 預壓準備

移動模架安裝完畢(內模不安裝)，進行堆載預壓，預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)模板調整功能(包括底模、側模以及各段各塊微調動作是否可實現);

(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;模架的平穩性、側向穩定性以及底模開合對接可靠。

3.6.2 預壓方法

(1)堆載預壓采用混凝土預制塊及砂袋進行，堆載過程中采用吊車配合吊裝堆放。梁體自重8 100 kN，安全系數取1.2，則預壓總荷載為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，均勻進行預制塊及砂袋的堆碼，嚴禁偏壓，見圖3。

圖3 預壓堆載加壓示意

(3)采用精密水準儀進行沉降觀測。

3.6.3 預壓步驟

(1)觀測點布設

安裝完成并檢查合格后，分別在主梁、底模架、側模架等部位布置觀測點。堆載試驗縱向記錄觀測布點按圖4進行。

圖4 堆載試驗縱向觀測布點示意

(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、最后頂板的順序進行。堆載試驗橫向記錄觀測布點按圖5進行。

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

(3)觀測數據采集

圖5 堆載試驗橫向觀測布點示意(單位:mm)

觀測方法:空載時對各觀測點初始狀態進行觀測，采集基準數據，加載過程中，按加載完底板、腹板、頂板3個階段觀測變形數據，加載完成，觀測穩定后方可進行卸載，卸載過程中仍按卸完頂板、腹板、底板3個階段進行觀測。

(4)數據處理及模板調整

根據預壓所得數據，進行整理分析總結，以確定移動模架彈性變形，設置反拱度，確定底模調整高程。

4 移動模架造橋機過孔移位

移動模架過孔移位分4個步驟進行。移動模架造橋機同步操控難度在于移動模架整體同步脫模、兩側模同步開啟、整機縱移過孔、模架閉合同步操作。各工序操作時，控制油缸必須同步進行操作，對于操作員要求嚴格，以保證移動模架穩定，防止出現傾斜現象。

4.1 步驟1

(1)箱梁預應力筋張拉完畢，拆除墩頂散模;

(2)拆除吊桿、拆除底模及側模縱橫向連接螺栓，拆除模架橫向對接螺栓;

(3)輔助支腿及前支腿支撐油缸收回脫空，整機下降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，準備第一次前移過孔。

4.2 步驟2

(1)啟動造橋機縱移機構，整機縱移10.7 m后停止;

(2)造橋機后支腿油缸伸出與主梁轉換支點牛腿頂緊，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，準備吊掛前移。

4.3 步驟3

(1)輔助支腿和橋面預留孔鎖定;

(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，與墩頂預埋件鎖定，經檢查確認無誤后，后支腿油缸收回，準備第二次前移過孔。

(3)限位控制措施，在施工中前支腿吊掛前移時出現前支腿發生偏移現象。針對此現象，在前支腿吊掛輪轉向盤處增加4根調節螺桿，用以對前支腿前移進行限位，收到很好效果。

(4)改進優化。原設計支腿吊掛前移鋼繩前導輪采用滑動軸承，實際操作過程中，滑動軸承滑動困難，導致鋼繩斷裂，經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)啟動造橋機縱移機構，整機前移22 m后到位;(2)橫移關閉底模架，連接左右模架間連接螺栓;(3)前后支腿油缸頂升0.27 m至工作狀態并鎖定;

(4)安裝吊桿并調整，模板測量并調整，拆除前支腿立柱臨時斜拉桿;

(5)移動模架就位，進行下一孔施工。

4.5 端模及內模拆除

(1)混凝土強度達到設計強度60%以上時可先拆除端模，松動內模及側模，再拆除內模，模板拆除后清理干凈，并涂刷脫模劑。

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

(3)在脫內模的初始階段，先用撐桿拉動模板，待模板與梁體產生間隙后拆除。

4.6 外模整體脫模

(1)混凝土強度達到設計強度80%以上且彈性模量達到設計要求時，進行預應力筋初張，然后側模、底模整體脫離梁體，移動模架轉移過孔。

(2)脫模時向上微調頂升油缸，解除4個頂升油缸機械鎖緊螺母，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，緩慢操作，一直將箱梁全部下落至支座上，此時模架系統不承受箱梁荷載。然后操縱4個頂升油缸同時下落整體模架進行脫模，同步允許誤差≤ ±20 mm。

4.7 吊掛模架系統

(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梁調整對稱于墩身中心，其中單邊調整行程不能超過150 mm。

4.8 模架橫移

(1)將前、后支腿上的兩側頂升油缸安裝到位，啟動兩側的頂升油缸，兩側頂升油缸應同步升降，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，在縱移過程中嚴密監視支承臺車的位置，防止卡死。

4.10 合模

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

4.11 移動模架造橋機過孔移位安全技術措施

通過針對移動模架造橋機過孔移位過程中的危險源進行分析研究，制定了移動模架過孔移位安全技術施工工藝標準，并嚴格按工藝標準進行監控，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節均能獨立落下，從前到后依次將側模架與吊臂的連接脫開。高空作業危險較大，底模及側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，將底模及側模分塊整體拆除。

(3)將底模架和側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，拆除卷揚機的鋼絲繩。

(5)拆除過程中，對移動模架造橋機拆除采用優化改進方案:先將底模及側模整體分段拆除，然后拆除吊架，再在主梁下用預制塊及木方將主梁墊實，分段拆除前導梁、前支腿，然后分段將主梁拆除，造橋機在拆除過程中不進行移動，減少拆除過程中移位及高空作業工序，確保安全。方案經優化改進后，拆除時大大減少了高空作業時間，將大多數高空作業轉為地面作業，拆除工效提高50%以上。

(6)移動模架造橋機拆卸安全技術措施。通過對移動模架造橋機拆除過程中的危險源進行分析研究，制定了移動模架拆卸安全技術施工工藝標準。拆卸過程，嚴格按施工工藝標準進行監控，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是為了配合客運專線32.6、24.6 m整孔簡支箱梁在原位現澆施工而設計制造的橋梁施工專用設備。本工程經過4套MZ900S上行式移動模架造橋機現澆預應力箱梁施工實踐，取得很好的效果，一榀原位現澆預應力混凝土箱梁，一循環工期時間由15 d縮短到12 d，施工進度加快，與同類工程相比，達到國內先進水平。

(2)在移動模架造橋機原位現澆預應力混凝土箱梁施工中，實行施工工藝標準化管理，安全生產得到有效控制，做到安全生產“零”事故。原位現澆的預應力混凝土箱梁，構件幾何尺寸準確，梁體線形控制精度高，混凝土工程質量好，內實外光，外觀效果好。

(3)釆用移動模架造橋機原位現澆預應力混凝土箱梁施工技術，實現綠色施工，節能減排，保護自然生態環境，環保效益好。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;與預制法相比，減少了大量耕地的占用和運架工序，實現鐵路客運專線箱梁施工“制、運、架”一體化，經濟效益明顯。

(4)本工程使用4套MZ900S上行式移動模架造橋機進行鐵路客運專線原位現澆預應力混凝土箱梁，技術先進，安全可靠，質量優良，經濟、環境、社會效益良好。今后施工中加強施工管理策劃，首先應在長距離，多跨度的鐵路客運專線橋梁工程中優先批量推廣應用，和橋梁施工中其他工序實行同步流水作業，可以縮小首孔移動模架安裝和最后拆卸的投入。

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