基于移動模架的蒙華鐵路40 m簡支箱梁施工工藝

赫宏偉

（中鐵建大橋工程局集團西北工程有限公司，寧夏銀川 750403）

簡支梁橋對地基沉降的要求較低，受力簡單明確且后期維護方便，在我國鐵路橋梁建設中被廣泛采用。當前，該類結構的施工方法主要有支架施工、移動模架施工以及預制拼裝施工3種［1-4］。

三門峽黃河公鐵兩用大橋是蒙華鐵路、運城至三門峽鐵路（以下簡稱“運三鐵路”）及山西省、河南省規劃的運三高速公路跨越黃河的共用橋梁，橋址位于三門峽黃河公路大橋上游8.4 km，距三門峽水利樞紐壩址28.9 km，全長5.6 km。三門峽黃河公鐵兩用大橋采取公路在上、鐵路在下方案，鐵路為四線鐵路，公路為雙向六車道高速公路。公路梁與運三鐵路分別通過平曲線與蒙華鐵路逐漸分離。其中，三門峽黃河公鐵兩用大橋北引橋公鐵合建段共有16孔40 m 簡支箱梁；蒙華鐵路與運三鐵路合建段為12 孔40 m 簡支箱梁；蒙華鐵路單建段由一聯（40.7+60.0+40.7）m 3 跨預應力連續箱梁與62 孔40 m 預應力簡支箱梁組成。北引橋公鐵合建段布置如圖1所示。

圖1 北引橋公鐵合建段布置示意

三門峽黃河公鐵兩用大橋北引橋鐵路梁的墩高超過50 m，公鐵合建段的墩高達70 m，給橋梁施工組織、質量和安全控制帶來了巨大挑戰。高墩使得支架現澆施工的風險較大，而預制拼裝須單獨設立制梁場地，經濟性不高，因此北引橋簡支箱梁最終采用移動模架法施工［5-8］。

本文結合三門峽黃河公鐵兩用大橋北引橋40 m簡支箱梁施工，介紹了移動模架的結構，并從移動模架的提升、預壓以及曲線段、公鐵合建段的過孔出發，介紹了移動模架的的制梁工藝流程。

1 工程概況

三門峽黃河公鐵兩用大橋北引橋鐵路混凝土箱梁采用等高度預應力混凝土單箱室斜腹板箱梁。箱梁截面高度3.4 m，考慮2%的橋面橫坡，箱梁中心線處梁高3.488 m。箱梁混凝土強度等級為C50，單孔箱梁共使用混凝土414.6 m3，鋼絞線14.9 t，鋼筋85.5 t，單孔箱梁質量為1 188.7 t。典型斷面如圖2所示。

圖2 箱梁典型斷面示意（單位：cm）

2 施工方案

北引橋共有90孔（按單幅計，下同）40 m鐵路預應力混凝土簡支箱梁，孔數多，工期緊。鐵路梁與公路梁分層布置，鐵路梁在下層，公路梁在上層。引橋全線墩高超過50 m，其中公鐵合建段墩高70 m，考慮施工的安全性及經濟性指標，北引橋主梁采用移動模架法施工。由于鐵路梁既有單幅布置也有雙幅布置，施工涉及曲線段、公鐵合建段小空間過孔，因此專門開發了用于現澆施工的上行式移動模架。

2.1 移動模架介紹

ZQMS1200 上行式移動模架是為了滿足北引橋40 m 跨混凝土鐵路簡支箱梁原位現澆施工要求而設計制造的橋梁施工設備，具備支腿自移以及模架自行過孔的功能，采用電氣液壓驅動，油缸步進式頂推過孔，所制箱梁最大質量為 1 200 t［9］。

ZQMS1200上行式移動模架（圖3）主要由主框架、模板系統、電氣液壓系統組成。其中主框架包括主梁、支腿以及外吊掛結構；模板系統由內、外模系統及端模系統組成；電氣液壓系統包括5 t電動葫蘆起吊系統、2×5 t門吊、輔助設施等部分組成。

圖3 ZQMS1200上行式移動模架示意

由于本工程特殊性，開發了2種上行式移動模架，其中一種移動模架的底模可三段式橫開（如圖4（a）所示），應用于公鐵合建段位置，可完全避開公路橋三柱式框架墩預留鋼筋。另一種底模兩段式橫開移動模架如圖4（b）所示，可減少施工人員工作量，縱移過孔效率更高。

圖4 2種上行式移動模架示意

2.2 施工工藝流程

2.2.1 移動模架提升

1）墩頂分別安裝錨固支腿及提升架。

2）地面拼裝移動模架，將主梁2，3 節段內的構件拼裝完成。在提升架尾部安裝60 t 配重，使用500 t 吊機，在主墩外側將移動模架及主梁一組合節段整體吊裝至墩頂臨時支架平臺上，如圖5所示。

圖5 移動模架提升示意

3）安裝底模。解除第1層主梁與臨時支撐處所有連接，啟動350 t連續提升千斤頂對移動模架進行連續緩慢主動提升，同時啟動主墩提升架尾部的60 t配重，以減小提升架的支點拉力。繼續逐步加載，待移動模架整體脫離臨時支撐后，靜置觀察3 h。隨后提升主梁節段，待主梁節段提升到位后，利用350 t 連續提升千斤頂繼續提升主梁節段至高出標高20 cm。重新安裝提升架支撐牛腿銷軸，利用水平儀將牛腿抄到同一平面，再將主梁節段下放20 cm，擱置于支撐牛腿上。后導梁與主梁接口安裝方法與上述相同。

4）橫向移動中、后主支腿至制梁位置，并錨固于墩頂。

5）整體下放，連接支腿。

2.2.2 移動模架預壓

1）空載情況下的模板調整功能試驗

主要檢驗底模、側模各段各塊微調動作以及預拱度設置是否可實現；模架整體頂升、降落動作是否可靠；檢查開模油缸和吊掛外肋開合對接的可靠性，以及模板結合處間隙是否符合要求；模架縱向移動距離為1～2 m，檢查縱向移動是否可靠。

2）空載測量

預壓試驗前將移動模架調到制梁標高，對移動模架進行測點布置。共分5 個斷面左右對稱布置，分別為梁端面、L1/4 斷面、L1/2 斷面、3L1/4 斷面以及梁端面，其中L1為移動模架長度。每個斷面設5 個測點，其中底模1個，側模與翼模交匯處2個，翼緣板端部2個。

主梁設10 個測點，共5 個斷面，分別為主梁對應墊石中心線斷面、L2/4 斷面、L2/2 斷面、3L2/4 斷面、主梁對應墊石中心線斷面，其中L2為簡支箱梁長度。每個斷面設2 個測點，其中在中主支腿和后主支腿處各1個。模架預壓前第1次讀取數據，并以此狀態作為撓度、位移、應力和應變測量的初始狀態。

3）模架預壓

按最大施工荷載的60%，100%，120%三級預壓，每級加載持荷時間應分別不小于2，2，8 h。依據北引橋40 m 預應力簡支箱梁的設計荷載，加載到60%，100%，120%分別對應 550，920，1 100 t 壓塊的重量。每級加載完成后每1 h觀測1次，全部加載完成后持荷8 h 且最后2 次觀測變形值之差小于2 mm 時，可認定變形穩定，然后進行卸載。卸載時應均勻對稱卸載。

2.2.3 移動模架制梁流程

采用移動模架對1 孔40 m 預應力簡支箱梁進行澆筑的順序為：

前、后主支腿承重油缸頂升移動模架就位并調整模板→綁扎底板、腹板鋼筋，安裝內模，綁扎頂板鋼筋，澆筑混凝土→混凝土達到強度后進行預應力張拉，移動模架整機準備過孔→整機向前縱移35.45 m，過孔到位→通過開模油缸將外模合攏并安裝螺栓→安裝精軋螺紋鋼筋→預壓→鋪設鋼筋，安裝內模，準備澆筑混凝土，完成一次施工流程循環。

需要注意的是移動模架在頂起時，應先頂前主支腿再頂后輔助支腿；前主支腿在前方墩頂支撐前要將前主支腿支撐立柱套上保護套管。

2.3 移動模架過孔

三門峽黃河公鐵兩用大橋北引橋的移動模架過孔方式主要有3種：

①單墩直線段過孔；

②公鐵合建直線段過孔；

③曲線半徑為1 200 m的曲線段過孔。

由于單墩直線段過孔與常規的移動模架過孔方式大致相同，僅對曲線段以及公鐵合建直線段移動模架的過孔方式進行說明。

2.3.1 公鐵合建直線段過孔

混凝土梁完成養護并張拉后，移動模架脫模150 mm，拆除吊掛鋼筋，打開吊掛處橫移油缸，使底模三段式橫開，左右兩段底模分別從墊石兩側過墩，中間段從墊石中間通過。底模過孔時與墊石的間距為100 mm，同時與吊掛處還有65 mm 的調整空間，可以完全避開公路墩預留鋼筋。移動模架縱移至前主支腿，然后到達下一孔墩頂位置，底模分三段過墩后，三段底模橫移合攏，橫移吊掛處橫移油缸，調整梁型，頂升支頂油缸到達制梁位置。隨后綁扎鋼筋，鋪設內模，澆筑混凝土養護。

按上述步驟循環操作。公鐵合建段底模三段式橫開模架如圖6所示。

圖6 公鐵合建段底模三段式橫開模架示意

2.3.2 曲線段過孔

底模兩段式橫開的上行式移動模架準備縱移狀態，打開模板與直線段過孔步驟一致。隨后，移動模架先沿直線前移16.42 m，使前主支腿到達下一孔墩頂（如圖7 所示）；再縱移后主支腿至已澆筑完成的梁面。然后通過調整后主支腿支承臺車處橫移油缸的偏擺角度來適應下一孔制梁站位。接著自移中主支腿至下一孔墩頂，調整中主支腿臺車處的橫移油缸，使中主支腿站于制梁位置。再將移動模架整機繼續沿直線前移24.28 m，縱移過孔到位，如圖8所示。

圖7 移動模架曲線段過孔16.42 m示意

圖8 移動模架整機縱移就位

啟動中、后主支腿支承臺車處橫移油缸，調整移動模架使其軸線與下一孔混凝土箱梁的軸線重合。安裝吊掛鋼筋，頂升制梁油缸到制梁位，綁扎底板、腹板鋼筋，安裝內模，綁扎頂板鋼筋，準備澆筑混凝土進行制梁。

3 結語

三門峽黃河公鐵兩用大橋北引橋40 m 預應力混凝土簡支箱梁采用上行式移動模架施工。為了適應曲線段以及公鐵合建段過孔，開發了底模兩段式及三段式橫開移動模架。三門峽黃河公鐵兩用大橋北引橋已完成了軌道鋪架，ZQMS1200 上行式移動模架保證了90 孔簡支箱梁的施工質量。通過預壓過程中移動模架的應力、撓度監測結果可知，針對本項目設計的移動模架能夠保證施工全過程的強度及剛度。