浅谈移动模架造桥机的施工应用

路亮

中铁二十二局集团有限公司哈建分公司，黑龙江哈尔滨 150040

浅谈移动模架造桥机的施工应用

路亮

中铁二十二局集团有限公司哈建分公司，黑龙江哈尔滨 150040

移动模架；特大桥；施工工艺；推广与应用

前言

移动模架是一种自带模板可在桥位间自行移位，逐孔完成箱梁现浇施工的大型制梁设备。移动模架造桥机主要用于公路或铁路工程中的桥梁工程施工的大型滑模设备,它的特点是现场整孔一次立模,全断面一次性浇筑,逐孔推进完成连续箱梁施工。

1.移动模架特性及类型

移动模架相当于提供了一个移动的空中制梁平台，箱梁的钢筋绑扎、混凝土浇筑和养护、预应力张拉等作业均在移动模架上进行。箱梁在原位现浇完成后，无须进行体系转换，依靠自身带有的动力设备，滑移至下一桥跨连续作业。具体过程是移动模架下落脱模，吊挂外肋携带的外模横向开启使其能够通过桥墩，模架结构纵向前移过孔到达下一施工位，吊挂外肋携带的外模横向合拢再次形成施工平台，开始下一孔施工。

1.1 移动模架施工方法与整孔预制架设法相比，移动模架法具有以下优点：

（1)原位制梁集制梁、架梁为一体，不需要占用大量场地预制箱梁和存梁，节省了建梁场费用；

（2)不需要大型提梁、运梁和架梁设备，设备投资费用少；

（3)与支架法原位制梁相比，不需要进行地基处理，机械化程度及作业效率高，劳动力投入少；

（4)不影响桥面上净空高度和作业面，方便布设钢筋和施工作业；

（5)具有支腿自移、模架自行过孔等功能。模架在高处向前移位方便迅速，不妨碍桥下交通；

（6)适用范围广泛，可用于现浇24，32和40m简支梁或连续梁，尤其适用于特殊地理环境，如高墩、软土地基、深山峡谷、江河或湖泊滩地、跨越既有线路等；

（7)对长桥和特长桥，可同时展开多个作业面施工，有利于争取工期；

（8)对桥隧相连地段的桥梁，不受隧道运梁限制。

1.2 移动模架施工方法与整孔预制架设法相比，移动模架法具有以下缺点：

（1)由于箱梁的钢筋绑扎、混凝土浇筑和养护、预应力张拉等作业均在移动模架上进行，一孔的作业周期较长，一般为10～15 d；

（2)混凝土养护条件较预制梁差，预应力张拉产生的混凝土徐变较大；

（3)对于下行式移动模架，需在桥墩预留安装托架的孔道，影响桥墩的美观。

经过多年的发展，结合不同施工条件，按照移动模架主承重梁支撑位置的不同，移动模架造桥机分为两类，即：下承式和上承式，或称为下行式和上行式。上承(行)式移动模架主承重梁支撑于桥墩墩顶及已成梁的梁面上，利用安装在主承重梁上的吊杆、吊臂等吊挂模型系统进行桥梁梁部的施工。上承(行)式移动模架造桥机的优点是：结构受力明确，力学模型简单；由于支撑于桥墩墩顶，对于高桥的施工比较有利，同时便于桥梁首末孔的施工。其缺点是：由于采用了众多的吊杆和吊臂，在施工中造成不便；由于底模在打开的时候，多采用下翻的方式，因此要求桥下净空较大，其使用范围受到限制。下承(行)式移动模架主承重梁支撑于设置在桥墩边的牛腿上，牛腿采取直接支撑于桥墩承台或采取桥墩身预留孔的方式设置，主承重梁上安装支撑系统，支撑模型进行桥梁施工。下承(行)式移动模架的优点是：模型采取了直接支撑的方式，便于对底模线形的调整；桥下占用净空相对较小。其缺点是：模架移动时需要横向打开，为保证横向抗倾覆稳定，需要设配重设施；横向打开时，桥梁两侧占用空间大；由于有前后导梁的存在，在施工桥梁首末孔时难度较大。

2.工程概述

松花江特大桥桥址位于松花江冲积平原、河床及河漫滩上，地势平坦开阔，海拔高程为105～130m，全桥长为626.6m。全桥孔跨布置为3-20m+8-24m+46-32m+10-33.3m双线简支箱梁+1-（40+64+40）m+1-（48+80+48）m双线连续箱梁+1-（77+3*156+77）m四线系杆拱连续箱梁。其中主桥为77+3*156+77 m的预应力混凝土连续梁与三个主跨钢管混凝土加劲拱组合结构体系。1～26、30～36、42～51孔为等截面连续箱梁,主梁采用纵横向预应力,为单箱单室截面,适于采用移动模架造桥机逐孔浇筑施工。本桥采用下行式造桥机,本桥机的特点是造桥机整体支承在已完成墩柱的承台两侧上,通过在承台上安设立柱支承主梁的滑移设备。

本桥选用的是MZ34.5/1000移动模架造桥机，主要技术参数为：现浇梁跨度：34.5米、现浇段重量为900吨、整机行走速度：1～2m/min、整机总功率：60kW、主梁工作弹性挠度比：1/700。

3 移动模架基本结构和工作原理

移动模架系统主要由支腿结构、承重主梁及导梁、横梁、后横梁、横纵移小车、外模及内模组成。每一部分都配有相应的液压或机械系统。

各组成构件功能简介如下：

3.1 支腿结构：支腿结构是整个造桥机的支撑结构。支腿结构共有三对，它的主要作用是支撑主梁，将施加在主梁上的荷载通过支腿结构传递到承台上。由立柱、横梁、托辊轮箱及千斤顶组成。立柱高度有100cm、150cm、200cm、380cm、400cm、5种规格。每个横梁上置托辊轮箱及千斤顶。

3.2 承重主梁及导梁： 承重结构由两组钢箱梁及前后导梁组成。每组钢箱梁由3节(11.88m+12.41m+13.33m)钢箱梁及前后导梁组成,拼装完成后整机长37.62m。钢箱梁节与节之间在四周用拼接板和M24精制螺栓连接。箱梁下翼缘设整机纵移轨道,内侧腹板下部设纵移滑道组件。

3.3 横梁：横梁采用工字形横梁。同一断面上每对横梁中间为销接或拴接，横梁上设有销孔，以安置外模支架。通过对横梁竖向和横向调整，来完成底模板空间位置调节。

3.4 外模：外模由底板、腹板、肋板及翼缘板组成。底板分块直接铺设在横梁上，并与横梁相对应。腹板、肋板及翼缘板也与横梁相对应，并通过在横梁设置的模板支架及支撑来安装。外模支撑在移动模架的横梁和主梁上，可以随主梁打开、合拢和行走。

3.5 内模：移动模架系统的内模为组合模板式。组合模板式主要采用普通组合钢模作为内模，应用比较普遍而且成本低，在绑扎腹板钢筋的同时，进行内顶模施工，节约时间。

3.6 横、纵移小车：横、纵移小车位于支腿结构之上，主梁之下，主要由车架、主千斤顶、横移千斤顶、纵移千斤顶、主梁限位柱等部件组成。主千斤顶负责主梁的顶升和下降。横移千斤顶可以使主梁在支腿结构的顶面横桥向滑移，从而使模架从中轴线的位置打开或合拢。纵移千斤顶负责主梁的前进和后退。主梁限位柱限制主梁位置，以免主梁脱离小车。

3.7 后横梁：在施工除首跨以外的箱梁时采用。因为中间跨和末跨连续箱梁均要与其前一跨箱梁的悬臂端连接。采用后横梁将移动模架悬吊在前一跨箱梁的悬臂端上可以防止因模架主梁受力变形而产生的新老混凝土错台现象，保持箱梁的平顺。而且还可以改善悬臂端的受力状态。

4 主要施工工艺流程

移动模架造桥机在本特大桥连续箱梁施工时,主要工序包括准备工作、设备安装与拆除、钢筋绑扎及砼浇筑、内模板安装及拆除、预应力张拉及注浆、模架落架和滑模纵移等主要工序。

4.1 准备工作

移动模架造桥机施工箱梁时要求进场的技术人员首先熟悉施工图纸,认真勘察施工现场,了解移动模架造桥的施工工艺和工序,以便对设备安装机具、施工现场的布置也要作好相应的安排。

造桥机拼装完成后需进行生产性验证刚架的稳定及强度，经预压调整后才可进入正式施工。预压目的是检验移动模架各部分结构的承载能力和整体稳定性；消除非弹性变形；观测弹性变形量并将变形数据与理论变形量进行对比，以确定移动模架的预拱度值。预拱度主要有五部分组成：

(1)混凝土自重产生的挠度值；

(2)由后悬臂吊杆产生的挠度值；

(3)预应力钢束张拉产生的反拱值，支点间接抛物线计算；

(4)牛腿沉降产生的挠度值；

(5)精轧螺纹吊杆伸长产生的挠度值；

(6)模架非弹性变形值。

4.2 设备安装和拆除

移动模架造桥机的安装和拆除是一项较为费工费时,也是至关重要的工序,其拼装的好坏直接影响到其今后的运行。本桥移动模架造桥机安装主要包括立柱及支腿安设、主梁及导梁安设、模架安装和纵移结构安装等工序,模架拆除为安装的逆过程。

4.2.1 设备安装

（1)支腿、横梁拼装 首跨施工拼装前测量放样出墩中线及横梁前后边线,并将前后边线范围内承台局部不平整处用细砂找平。防止造桥机承重后,承台受力不均破损。横梁拼装完成后,将每个横梁上的4个托辊轮箱吊至横梁上预留位置安装, 4个主千斤顶可在整个造桥机拼装完成后,顶升至工作状态前安装。

（2)主梁拼装 单侧主梁由3节钢箱梁及2节导梁组成,拼装时先拼钢箱梁,最后拼装前后导梁,一侧拼装完毕后,再拼另一侧。根据设计制造厂家拼装图,两节箱梁接头处需设置临时钢支架。吊装时,先吊一节钢箱梁,一端落在托辊轮箱上,一端落在临时支墩上。吊装时,要调整好主梁纵向位置,且要保持与桥梁中心线平行,并在横梁上焊一挡板将主梁挡住,防止主梁下滑。然后用两台吊车将中间节钢箱梁吊至与第一节钢箱梁对接,并用千斤顶在钢箱梁底部进行微调,保持接缝平顺。连接板安装先装两侧,后装上下连接板。连接板安装必须保证连接板上的每个螺栓孔均与钢箱梁上螺栓孔完全重合。最后用同样的方法安装其他钢箱梁及前后导梁。两侧主梁安装完毕后,将主梁左右连接杆全部安装固定,并在前后墩处装好纵向锁定装置,以防主梁向一侧倒塌及纵向滑移。

（3)模架安装 就地组装一组模架单元,将可调耳座调至最低处,并调整好耳座位置(全部按模架合拢时的位置调整)。模架安装必须按设计位置,对号入座。用吊车吊至设计安装位置后,在主梁顶上用千斤顶微调模架高程,使耳座螺栓孔与主梁螺栓孔一一对应。用同样的方法安装其他模架。模架全部安装完毕后,用手拉葫芦将模架全部调至合拢状态,并连接好左右两侧模架连接螺栓,最后将模架横移油缸装至设计位置。

（4)外模板安装 模板安装先装底模,后装腹板模,最后安装翼板模板。一种模板安装完毕,需调整好位置及线型至设计状态,以利下一步安装。

（5)其他部件安装 导梁安装前,将主梁顶升油泵吊至钢箱梁内指定位置。模架安装完毕后,用吊车将模架横移油泵吊至主梁指定位置。待模板全部安装完毕,人工安装模架斜撑杆、横移油缸及油管和电器线路。全部螺栓重新紧固一遍即可开始砼箱梁钢筋绑扎。

4.2.2 设备拆除 大型设备的拆卸有时比安装更困难,方案选择不好,拆卸费时、费力,有时甚至会造成事故。拆卸具体方法如下:

（1)在拆卸过程中能减轻不必要的总量对整个拆卸工作的安全和进度都有积极的影响,故先将模板、模架和4根导梁用吊车拆下。

（2)此时仅剩两根主钢梁、托辊轮箱及横梁,将千斤顶移至横梁下部重心点处根据高差适当垫入枕木和调整垫块。顶起千斤顶使其受力后,拆卸支腿与横梁连接的螺栓,将第一节支腿拆除,在原支腿处垫入枕木及调整垫块,比原支腿高度少100～200mm,回收千斤顶使垫块受力后,再拆除支撑千斤顶的垫块100～200mm,以此循环将造桥机放至地面。操作过程中4个支撑点必须保持同步下降,以避免由于下降行程不一致而导致主钢梁倾覆或横梁擦伤墩柱事故。

（3)此时横梁已放至地面,主钢梁同安装时一样连接处架空在人工码砌砂袋上,拆卸连接板螺栓(考虑安全因素连接板拆除顺序为主钢梁底部—侧面—上部),此时主钢梁上部有足够的起吊空间，由两台吊车即可吊至地面摆放,至此拆卸工作完毕。

4.3 钢筋绑扎和砼浇筑

采用移动模架造桥机施工的箱梁其钢筋绑扎和砼浇筑与普通钢筋砼箱梁的施工工艺和作业要求基本是一致的,但施工时也要注意几点:

钢筋绑扎时注意采用流水作业。钢筋绑扎之前要求把本跨所有能够加工的钢筋必须提前加工好,分类堆放整齐,确保钢筋绑扎时能方便快捷。

砼浇筑一般采用泵送浇筑,且最好采用汽车泵。其浇筑的顺序为:首段梁从后端开始向前浇筑,其余各段均从前端向后端浇筑。每段梁在横断面砼的浇筑顺序为先浇筑底板,再浇腹板,最后浇顶板。底板砼应视箱梁具体情况超前腹板砼浇筑时间1.5～2.0h进行,其砼可通过腹板及顶板预留窗口送入,下料时一次数量不宜过多,且要及时振捣,尤其边角处要填满砼并振捣密实。腹板砼滞后底板砼浇筑,浇筑时要两侧对称分层进行,以保持模架的受力平衡,腹板砼的入仓要注意沿着内模边缘流入,切忌从翼缘板流入,以免砼在翼缘板凝结后与其后浇筑形成施工缝,影响箱梁外观。当腹板砼浇筑到箱梁腋部时,开始浇筑顶板砼,其顺序为先浇中间,再浇两侧翼缘板,两侧翼缘板浇筑时要对称同步进行。为减少砼表层温度裂缝,砼振捣时要进行二次振捣,二次振捣可在砼初凝之前采用平板振捣器进行,然后抹平并作表层拉毛处理。砼浇筑时要特别注意锚端砼的振捣,此处断面为砼应力集中的部位,砼振捣不密实易导致张拉时锚端砼发生破坏。

砼浇筑完成后要及时养生,当砼初凝后,要根据当地气候情况分别采用塑料布、草袋或土工布等覆盖并洒水养护。

4.4 内模安装与拆除

移动模架造桥机的内模通常采用钢木组合模板加工而成,主要材料包括砼垫块、钢管、顶托、方木和竹胶板等组成。砼垫块要求制作成月牙形,以确保浇筑出来的砼不因底层垫而影响美观。钢管组合为桁架结构,顶托为可调结构,方便调整钢管长度及随时加固顶紧内模。内模的拆除时间一般为3d后,砼强度达到90%的设计强度以上。

4.5 预应力的张拉及注浆

箱梁预应力的施工工序主要包括预应力管道的安装、钢绞线穿索、锚具及连接器的安装、钢绞线张拉和孔道注浆等,其具体施工工艺与普通预应力基本一致。 箱梁砼浇筑后强度达到90%,龄期达到7d以上时进行箱梁预应力的张拉。力和伸长值双控控制。

4.6 造桥机落架及纵移

移动模架造桥机的落架及纵移是造桥机进行箱梁施工中的一道关键且较为危险的工序。箱梁预应力张拉注浆完毕后就可以进行模架的脱落及纵移,模架脱落时通过在造桥机支腿上的4个螺旋千斤顶来完成。移动模架造桥机纵移时要注意模架张合时整体造桥机的稳定,施工时要派出经验丰富的专职安全人员全过程监视造桥机的纵移。

本造桥机纵移系统为步进式,利用纵移千斤顶、锁定横梁、主梁上的预留销孔和销子共同形成一个受力体系,每次移动为千斤顶的一个行程,每个行程为0～100cm。由于主梁移动时其上部模架要作相应关合以避开前方墩柱,此时要注意造桥机的整体稳定。为加快箱梁的整体施工进度,在模架移动过孔过程中可边移动主梁边清理底模板,模板清理干净后要及时涂刷脱模剂,脱模剂一般采用地板蜡。

5 结语

松花江特大桥所使用的MZ34.5B/1000型下行式移动模架造桥机具有工序简单，占用施工场地少、节约制架设备投资，滑动方便等特点，满足施工要求，具有良好的经济性。随着国内铁路、公路交通基础设施建设的高速发展，移动模架施工方法由于其自身的优势，也更多地在施工中被采用，按照移动模架施工设计的桥梁也越来越多，大大推进了移动模架的应用进程，同时也为移动模架设备应用市场提供了光明的前景。

[1]客运专线铁路桥涵施工技术指南（TZ213-2005）[S]

[2]博瑞MZ34.5/1000型移动模架造桥机使用说明 [S]

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.09.034