ZQJ32型移動(dòng)模架造橋機(jī)施工技術(shù)

黎亮亮

（中鐵十一局集團(tuán)第五工程有限公司，重慶市 400037）

0 引言

中小跨度簡(jiǎn)支箱梁在客運(yùn)專線橋梁中占有90%比重,其架設(shè)方法直接影響客運(yùn)專線的建設(shè)質(zhì)量、進(jìn)度和造價(jià)。對(duì)目前我國(guó)鐵路客運(yùn)專線中小跨度橋梁4種主要架設(shè)方法 (整孔預(yù)制架設(shè)法、移動(dòng)模架法、移動(dòng)支架節(jié)段拼裝法、支架現(xiàn)澆法)從設(shè)備投入、施工占用土地、施工速度、施工作業(yè)條件等方面進(jìn)行分析比較，移動(dòng)模架施工方法較為適合我國(guó)鐵路客運(yùn)專線中小跨度簡(jiǎn)支箱梁施工架設(shè)。

所謂移動(dòng)模架（簡(jiǎn)稱MSS工法）是一種安裝簡(jiǎn)易、操作高效、重量輕的整孔現(xiàn)澆橋梁施工設(shè)備,既是施工梁段的承重結(jié)構(gòu),又是施工梁段的作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。隨著施工進(jìn)程不斷移動(dòng)連續(xù)澆筑施工,能一次性現(xiàn)澆完成一孔橋跨從立模、澆筑混凝土到預(yù)應(yīng)力張拉全套工藝,并能逐孔向前移動(dòng),效率高、速度快。

1 工程概況

白川2#大橋位于績(jī)溪縣板橋頭鄉(xiāng)廟山村，橋址主要位于低山丘陵及丘間谷地，丘坡地形較為起伏。大橋全長(zhǎng)208.690 m，上部結(jié)構(gòu)為6×32m簡(jiǎn)支箱梁。32 m的簡(jiǎn)支箱梁長(zhǎng)為32.6 m，計(jì)算跨度為31.1 m，橫橋向支座中心距4.5 m。橋墩高度11.5～15.5 m不等。其基礎(chǔ)為鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，全橋共有61根。梁體混凝土采用強(qiáng)度等級(jí)為C50的混凝土。

橋址處主要為農(nóng)田，基礎(chǔ)處理難度較大，且后期恢復(fù)的可能性較小，對(duì)環(huán)境的破壞較大，且現(xiàn)澆工序比較復(fù)雜，現(xiàn)場(chǎng)不具備支架現(xiàn)澆施工條件。由于地理位置的特殊性，無(wú)法采用預(yù)制架設(shè)。移動(dòng)模架施工安全、環(huán)保，工序施作相對(duì)支架法而言較為簡(jiǎn)單。通過(guò)比較，采用ZQJ32型移動(dòng)模架造橋機(jī)設(shè)備進(jìn)行施工。

2 模架安裝與調(diào)試

2.1 主要構(gòu)件組成

施工時(shí)無(wú)需在橋下設(shè)置模板支架，采用兩個(gè)支撐在牛腿上的鋼結(jié)構(gòu)主梁支承模板系統(tǒng)，兩主梁通過(guò)牛腿支架支撐在橋墩柱承臺(tái)上。根據(jù)工程情況，其設(shè)計(jì)方案采用牛腿拆裝式移動(dòng)模架系統(tǒng)，共設(shè)置三對(duì)牛腿托梁，施工時(shí)只用其中兩對(duì)牛腿，另一對(duì)牛腿在造橋機(jī)縱移前預(yù)先安裝在下一孔橋墩承臺(tái)上，以縮短施工周期。移動(dòng)模架系統(tǒng)主要由牛腿、推進(jìn)平車(chē)、主梁、鼻（導(dǎo)）梁、橫梁、外模及內(nèi)模組成。每一部分都配有相應(yīng)的液壓或機(jī)械系統(tǒng)。

2.2 施工準(zhǔn)備

（1）場(chǎng)地清理

拼裝前應(yīng)對(duì)拼裝現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行平整、換填、壓實(shí)處理，考慮到承重能力，拼裝場(chǎng)地填鋪石碴并碾壓密實(shí)。移動(dòng)模架施工時(shí)平面圖如圖1所示。

圖1 移動(dòng)模架施工時(shí)平面圖（單位：cm）

（2）模架的存放

由于模架構(gòu)件體積非常龐大，無(wú)法在建橋現(xiàn)場(chǎng)堆放，只能采用異地存放，倒運(yùn)拼裝。存放時(shí)，重要部件墊放枕木，以防損壞，并有專人巡察，小型部件，入庫(kù)房保管。

（3）吊裝設(shè)備、安裝工具

安裝時(shí)，以兩臺(tái)汽車(chē)吊車(chē)為主要吊裝工具，其它機(jī)械設(shè)備配合工作。

（4）地基處理

ZQJ32移動(dòng)模架主梁拼裝時(shí)，兩墩之間的場(chǎng)地必須進(jìn)行地基處理，以確保主梁拼裝安全。白川2#大橋地處花崗閃長(zhǎng)巖軟基地帶，根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行采用石料換填，并碾壓密實(shí)。

2.3 橋梁承臺(tái)安全性檢算和加固施工方案

采用Ansys建立承臺(tái)有限元模型，如圖2所示。此模型采用實(shí)體建模技術(shù)，共劃分體單元58 686個(gè)。經(jīng)過(guò)計(jì)算，此承臺(tái)的最大復(fù)合應(yīng)力為2.77 MPa,出現(xiàn)在牛腿與承臺(tái)的接觸位置，中間部位局部拉應(yīng)力為1.2 MPa（見(jiàn)圖3），豎向最大位移為1.39 mm。經(jīng)過(guò)計(jì)算，承臺(tái)受力在允許使用范圍內(nèi)。

圖2 計(jì)算模型

圖3 承臺(tái)應(yīng)力云圖

2.4 移動(dòng)模架造橋機(jī)的組裝

移動(dòng)模架造橋機(jī)按如下工序進(jìn)行拼裝：牛腿的組裝→主梁的組裝及其他施工設(shè)備、機(jī)具的就位→牛腿的安裝→主梁吊裝就位→橫梁安裝→鋪設(shè)底板安裝模板支架→安裝外腹板及翼緣板、底板內(nèi)模安裝（在綁扎完底板鋼筋后）。

2.5 模架預(yù)壓

為了檢驗(yàn)移動(dòng)模架受力狀況、各部位的強(qiáng)度和剛度，測(cè)量移動(dòng)模架在箱梁施工全過(guò)程的彈性變形和非彈性變形量，控制模板的預(yù)拱度，確保箱梁澆筑過(guò)程的安全和質(zhì)量，移動(dòng)模架組裝后應(yīng)進(jìn)行模擬箱梁施工過(guò)程的加載預(yù)壓。

預(yù)壓重量按ZQJ32移動(dòng)模架在箱梁施工過(guò)程中最不利狀況（現(xiàn)澆32 m箱梁）進(jìn)行考慮，其箱梁澆筑過(guò)程的荷載如表1所示。

表1 第一次32 m箱梁澆筑過(guò)程中荷載重量估算表

預(yù)壓荷載=（梁體重量+內(nèi)模重量+施工附加荷載）×1.1=1 036.2 t。

2.6 預(yù)拱度設(shè)置

2.6.1 模板的調(diào)整

移動(dòng)模架造橋機(jī)預(yù)拱度的調(diào)整是施工中的重點(diǎn)，移動(dòng)模架造橋機(jī)撓度值的來(lái)源要考慮周全，撓度值的計(jì)算要盡量結(jié)合實(shí)際情況。該移動(dòng)模架造橋機(jī)的撓度值主要有3部分組成：

（1）混凝土自重產(chǎn)生的撓度值；

（2）預(yù)應(yīng)力鋼束張拉產(chǎn)生的反拱值，支點(diǎn)間按拋物線計(jì)算；

（3）牛腿壓縮產(chǎn)生的變形值。

通過(guò)“預(yù)壓—卸載”試驗(yàn)得出實(shí)測(cè)變形撓度值，再與理論撓度值進(jìn)行對(duì)比來(lái)調(diào)整模板（底板、腹板）預(yù)拱度。

2.6.2 設(shè)備的加載試驗(yàn)及測(cè)試方案

待ZQJ滑移模板支架系統(tǒng)全部拼裝完成后，即可做設(shè)備的加載試驗(yàn)。試驗(yàn)可以采用砂袋堆載的方法逐級(jí)加載，直至加至與混凝土等載后，觀測(cè)設(shè)備的撓度變形值。砂袋堆載時(shí)應(yīng)注意箱梁腹板與頂?shù)装逄幒奢d不同，以保證ZQJ滑移模板支架系統(tǒng)的受力與實(shí)際澆筑混凝土?xí)r一致。撓度變形值由廠家根據(jù)理論計(jì)算數(shù)據(jù)提供，加載試驗(yàn)完畢后，現(xiàn)場(chǎng)可根據(jù)實(shí)際測(cè)量值與理論計(jì)算值對(duì)比決定第一孔的預(yù)拱度調(diào)整值，澆完第一孔后測(cè)量實(shí)際值，以后澆筑可根據(jù)實(shí)際值調(diào)整。

2.7 支座和模板的安裝

（1）支座安裝

支座采用專為客運(yùn)專線研制生產(chǎn)的TJQZ球型支座。

支座安裝流程：墊石頂面鑿毛→預(yù)留孔清洗→支座定位、吊裝臨時(shí)固定→支座調(diào)平→重力注漿→撤除臨時(shí)固定、安裝圍板。

支座注漿要求采用無(wú)收縮高強(qiáng)度灌漿材料。

（2）模板安裝

該橋底模、側(cè)模為大面積鋼模，模板面板厚6mm，設(shè)置槽鋼圍檀，采用桁架與ZQJ造橋機(jī)縱梁聯(lián)結(jié)成一整體，以增加體系的抗彎剛度，減少模板的變形。

3 模架法箱梁預(yù)制

移動(dòng)模架法箱梁預(yù)制的施工流程如圖4所示。

圖4 移動(dòng)模架法箱梁預(yù)制施工流程圖

4 移動(dòng)模架過(guò)孔施工方法

移動(dòng)模架過(guò)孔施工方法的施工流程為：清理移動(dòng)模架上雜物→解除豎向、及橫向約束→移動(dòng)模架分兩次整體下放共120 mm左右→模架承重由托架轉(zhuǎn)化到前、中、后輔助支腿承重→解除托架對(duì)拉精軋螺紋鋼筋→安裝托架吊掛機(jī)構(gòu)→托架支腿縱移就位→張拉托架對(duì)拉精軋螺紋鋼筋→模架承重由各輔助支腿漸次轉(zhuǎn)化到后輔助支腿及托架支腿承重→松開(kāi)前、中輔助支腿，底模橫梁及模板中部的螺栓連接→兩組主梁同步向兩外側(cè)橫移→檢測(cè)縱移是否有障礙→兩組主梁基本同步向前移動(dòng)到位→整機(jī)縱移到位→兩組主梁基本同步向內(nèi)橫移到位→連接底模橫梁及模板→調(diào)整側(cè)模及底?！^(guò)孔完畢。

過(guò)孔施工流程圖如圖5所示。

5 結(jié)語(yǔ)

移動(dòng)模架造橋機(jī)具有施工質(zhì)量好,操作簡(jiǎn)便、安全,工期短,成本低廉等特點(diǎn),廣泛應(yīng)用于鐵路客運(yùn)專線的施工中。結(jié)合白川2#大橋東引橋工程實(shí)際,介紹ZQJ32型移動(dòng)模架造橋機(jī)的結(jié)構(gòu)原理及其施工工藝，探討了在較差地基情況下移動(dòng)模架施工的適用性及其設(shè)計(jì)與安裝、箱梁預(yù)制工藝和模架孔位變換等各工序的工作狀態(tài)、組裝步驟及施工方法，具有理論和實(shí)踐上的指導(dǎo)意義。

圖5 過(guò)孔施工流程圖

[1]項(xiàng)貽強(qiáng),張少錦,程 曄,等.移動(dòng)模架施工技術(shù)的應(yīng)用與研究創(chuàng)新[J].中外公路,2008（2）：52-56.

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[3]祝朝旺.淺談移動(dòng)模架造橋機(jī)施工[J].橋梁建設(shè)，2007（12）：77-79.

[4]李楊.客運(yùn)專線移動(dòng)模架法箱梁預(yù)制施工技術(shù)[J].鐵道建筑,2008（10）：1-4.