MZ900S上行式移动模架造桥机在沪杭高速铁路现浇箱梁工程中的应用

付增初，丁学正，姚宏生

(中建二局沪杭铁路客运专线项目部，上海 201611)

1 工程概况

沪杭高速铁路站前工程横潦泾特大桥后张法预应力混凝土简支箱梁(双线)总计98孔。原位现浇预应力混凝土箱梁36孔，墩身高度16～18 m。因墩身高度较高，采用下行式移动模架搭设墩旁托架困难，故采用4套上行式移动模架施工。

移动模架造桥机原位现浇预应力混凝土简支箱梁在该工程项目施工中属控制性工程，进度快，质量好，但属高空作业，对安全生产管理提出了更严格的要求。为此针对移动模架安装、过孔移位、拆卸等不同施工工艺，制定专项安全技术方案，从而确保移动模架施工顺利进行，达到保证质量，安全可靠的目标。

2 移动模架造桥机主要结构与工作原理

2.1 移动模架造桥机主要结构

移动模架造桥机作为客运专线32.6、24.6 m标准双线简支箱梁在原位现浇施工而设计制造的桥梁施工专用设备，移动模架造桥机主要结构如图1所示。

图1 移动模架主要结构示意

本工程采用MZ900S上行式移动模架造桥机施工，其自重4 500 kN，该移动模架造桥机分为承重主梁及其导梁、前后支腿、纵移辅助支腿、挑梁和吊臂及轨道、外侧模板及底模、底模架及吊杆、外侧模架、拆装式内模、模架防护棚、爬梯及走道结构、液压及电气系统等几部分，构成一个完整的承载结构体系。

2.2 移动模架造桥机工作原理

MZ900S上行式移动模架造桥机是一种自带模板，利用一组钢箱梁作为主梁与前后支腿支承模板及模架体系，对混凝土箱梁逐孔进行原位浇筑的设备。移动模架造桥机工作时，主梁在支承油缸及托辊轮箱的作用下，实现升降及纵移动作;前、后支腿通过卷扬机进行吊挂移动，模架及模板在模架开启机构的作用下，完成模架横移开启及闭合的动作;模架通过主箱梁底面的挑梁、吊臂及吊杆，利用可调撑杆调节模板的预拱度，调整梁底线形及高程。

3 移动模架造桥机安装

3.1 安装工艺流程

移动模架造桥机安装工艺流程如下:

5节主梁地面拼装→前后支腿安装→主梁吊装→6号梁及前导梁与主梁空中对接→挑梁吊臂及电葫芦轨道安装→底模架，底模板拼装、吊装→安装侧模架→调整底模板→安装侧模板及撑杆→调整侧模板→安装翼模板→安装异型模板及墩顶散模→整机加载试验。

移动模架造桥机安装难度在于安装构件较多，高空安装作业危险性高，主梁吨位大，在高度16～18 m时需2台300 t吊车抬吊、6号梁及前导梁与主梁空中对接难度大。

3.2 后支腿安装

首孔箱梁施工时，纵移辅助支腿需在临时支架上，临时支架采用321型贝雷片支架。根据现场实际情况，在首孔移动模架安装时，由于贝雷支架搭设高度超过20 m，考虑到移动模架混凝土施工时后支腿受力全在贝雷支架上，为防止贝雷支架变形，在两支座垫石旁设2根φ325 mm×8 mm钢管支撑后支腿，使后支腿受力通过支撑钢管传递到墩顶，减少贝雷支架受力。

3.3 主梁吊装

主梁安装时先在地面将5节主梁拼装，根据主梁重及主梁长度，经过分析研究确定，主梁吊装采用2台300 t的汽车吊同时吊装(图2)。吊装时注意2台吊车同时起吊，同步缓慢吊装，确保吊装安全。在主梁拼装过程中，为保证连接板与主梁之间摩擦要求，在连接板连接前，将连接区内的油漆清理干净，以保证表面连接粗糙度。

图2 主梁300 t吊车双机抬吊安装

3.4 6号梁及前导梁与主梁空中对接

6号梁安装采用300 t吊车在空中与主梁对接安装，安装时，6号梁与主梁对接平稳，拧紧连接螺栓，拼接板与钢箱梁间的接触面密贴。

采用50 t汽车式吊车对4号、5号前导梁分别进行地面拼装，拼装方法与主梁拼装相同。拼装完成后，采用1台300 t的吊机将导梁吊起，在空中与主梁对接吊装。

吊装时一台吊机平稳起吊，待导梁与主梁水平时，保持吊机稳定，拧紧连接螺栓，使导梁与主梁连接紧密。连接螺栓应按设计要求的规格与数量，上满拧紧。

3.5 模板安装

模板安装时，开始采用底模与底模架、侧模与侧模架在地面按节段拼装，后底模与侧模在空中连接安装。在安装过程中发现，由于侧模与底模连接在空中进行安装连接，造成安装速度较慢，且空中安全隐患较大，后经过调查研究决定，优化安装方案，采用将底模及侧模在地上按节段拼装，用2台75 t吊车进行吊装，这样加快了模板安装速度，减少了在空中加固侧模与底模连接的时间，降低了高空施工危险。

3.6 整机堆载预压

3.6.1 预压准备

移动模架安装完毕(内模不安装)，进行堆载预压，预压前必须检查各部件安装正确、可靠，加固牢固，各种安全措施必须齐全可靠。并检查以下项目:

(1)模板调整功能(包括底模、侧模以及各段各块微调动作是否可实现);

(2)模架整体顶升，降落动作是否可靠以及顶升油缸的锁定性能;模架纵横移情况;模架的平稳性、侧向稳定性以及底模开合对接可靠。

3.6.2 预压方法

(1)堆载预压采用混凝土预制块及砂袋进行，堆载过程中采用吊车配合吊装堆放。梁体自重8 100 kN，安全系数取1.2，则预压总荷载为9 720 kN。

(2)按照施工过程中混凝土浇筑顺序:先底板2 100 kN(30%)、再腹板5 600 kN(70%)、最后顶板9 720 kN(120%)3个阶段加压，均匀进行预制块及砂袋的堆码，严禁偏压，见图3。

图3 预压堆载加压示意

(3)采用精密水准仪进行沉降观测。

3.6.3 预压步骤

(1)观测点布设

安装完成并检查合格后，分别在主梁、底模架、侧模架等部位布置观测点。堆载试验纵向记录观测布点按图4进行。

图4 堆载试验纵向观测布点示意

(2)加载

总体加载顺序:与梁体混凝土浇筑顺序相同，按从跨中至两端均匀加载，先底板、再腹板、最后顶板的顺序进行。堆载试验横向记录观测布点按图5进行。

加载方法:在底模上铺一层砂找平，避免混凝土预制块吊装损伤底模，用吊车吊装预制块在模架底模吊杆之间进行堆码，翼板及腹板斜坡剩余空间部位用砂袋填充。

(3)观测数据采集

图5 堆载试验横向观测布点示意(单位:mm)

观测方法:空载时对各观测点初始状态进行观测，采集基准数据，加载过程中，按加载完底板、腹板、顶板3个阶段观测变形数据，加载完成，观测稳定后方可进行卸载，卸载过程中仍按卸完顶板、腹板、底板3个阶段进行观测。

(4)数据处理及模板调整

根据预压所得数据，进行整理分析总结，以确定移动模架弹性变形，设置反拱度，确定底模调整高程。

4 移动模架造桥机过孔移位

移动模架过孔移位分4个步骤进行。移动模架造桥机同步操控难度在于移动模架整体同步脱模、两侧模同步开启、整机纵移过孔、模架闭合同步操作。各工序操作时，控制油缸必须同步进行操作，对于操作员要求严格，以保证移动模架稳定，防止出现倾斜现象。

4.1 步骤1

(1)箱梁预应力筋张拉完毕，拆除墩顶散模;

(2)拆除吊杆、拆除底模及侧模纵横向连接螺栓，拆除模架横向对接螺栓;

(3)辅助支腿及前支腿支撑油缸收回脱空，整机下降0.27 m;

(4)底模架横移开启并临时锁定;

(5)辅助支腿油缸伸出与桥面顶紧，后支腿油缸收回脱空并吊挂前移至指定位置，准备第一次前移过孔。

4.2 步骤2

(1)启动造桥机纵移机构，整机纵移10.7 m后停止;

(2)造桥机后支腿油缸伸出与主梁转换支点牛腿顶紧，解除前支腿与墩顶间锁定;

(3)后支腿油缸伸出顶升0.1 m，前支腿脱空，准备吊挂前移。

4.3 步骤3

(1)辅助支腿和桥面预留孔锁定;

(2)前支腿脱空后吊挂前移至前墩顶指定位置安装，并将立柱与墩顶临时斜拉杆张紧，与墩顶预埋件锁定，经检查确认无误后，后支腿油缸收回，准备第二次前移过孔。

(3)限位控制措施，在施工中前支腿吊挂前移时出现前支腿发生偏移现象。针对此现象，在前支腿吊挂轮转向盘处增加4根调节螺杆，用以对前支腿前移进行限位，收到很好效果。

(4)改进优化。原设计支腿吊挂前移钢绳前导轮采用滑动轴承，实际操作过程中，滑动轴承滑动困难，导致钢绳断裂，经研究改用滚动轴承代替滑动承轴，减少摩阻，确保支腿前移安全。

4.4 步骤4移动模架过孔移位施工

(1)启动造桥机纵移机构，整机前移22 m后到位;(2)横移关闭底模架，连接左右模架间连接螺栓;(3)前后支腿油缸顶升0.27 m至工作状态并锁定;

(4)安装吊杆并调整，模板测量并调整，拆除前支腿立柱临时斜拉杆;

(5)移动模架就位，进行下一孔施工。

4.5 端模及内模拆除

(1)混凝土强度达到设计强度60%以上时可先拆除端模，松动内模及侧模，再拆除内模，模板拆除后清理干净，并涂刷脱模剂。

(2)内模拆除，首先拆除首段撑杆，按节段拆除各节段间模板连接螺栓(同一节内模的上顶模间连接螺栓不拆)，从首段往中间各节段依次脱模。

(3)在脱内模的初始阶段，先用撑杆拉动模板，待模板与梁体产生间隙后拆除。

4.6 外模整体脱模

(1)混凝土强度达到设计强度80%以上且弹性模量达到设计要求时，进行预应力筋初张，然后侧模、底模整体脱离梁体，移动模架转移过孔。

(2)脱模时向上微调顶升油缸，解除4个顶升油缸机械锁紧螺母，卸载。

(3)落箱梁时，先将前端两个顶升油缸同时下落10 mm，然后将后端两个顶升油缸同时下落20 mm，如此反复，缓慢操作，一直将箱梁全部下落至支座上，此时模架系统不承受箱梁荷载。然后操纵4个顶升油缸同时下落整体模架进行脱模，同步允许误差≤ ±20 mm。

4.7 吊挂模架系统

(1)模架上升将前辅助支腿4个顶升油缸缓慢向上顶升80 mm，同步误差不大于20 mm，模架整体上升就位。

(2)模架下降将4个顶升油缸缓慢下落80 mm。模架整体吊挂于梁面、墩顶。

(3)在弯道工况下，使用水平千斤顶将前导梁调整对称于墩身中心，其中单边调整行程不能超过150 mm。

4.8 模架横移

(1)将前、后支腿上的两侧顶升油缸安装到位，启动两侧的顶升油缸，两侧顶升油缸应同步升降，高度允许误差20 mm。将钢箱梁缓慢落于托滚轮箱上。

(2)先拆除底模板之间的中缝连接螺栓;然后自前、后向中间对称拆除每榀横联中间的螺栓。

(3)支承台、后支腿横移油缸安装到位，并检查控制阀手柄是否与横移方向相同。顶升油缸与支承台车连接好，与支承台车一同横移。

(4)安装好前支腿的横移油缸及横移装置，操作支承台车横移油缸。底模架2组模架分别向外模移4.5 m。两组模架左右横移误差不超过100 mm，同侧横移误差不超过100 mm。

(5)底模架落架时受力不均匀，中缝连接螺栓拆除过早，导致底模吊杆水平受力，影响吊杆拆除。为此，改为先将底模架均匀下落，拆除吊杆后再拆除中缝连接螺栓，同时在底模架受力槽钢中间增加连接槽钢，提高底模架强度和刚度，消除底模架在浇筑箱梁和开启底模时的变形。

4.9 模架纵移

(1)检查辅助支腿纵移轨道与纵移方向是否一致，要求在梁面上划出纵移轨迹线。

(2)安装支承纵移油缸及纵移装置，并检查是否与纵移方向相同。同时操作辅助支腿纵移油缸。

(3)在弯道工况下，在纵移过程中严密监视支承台车的位置，防止卡死。

4.10 合模

移动模架纵移到位后，按横移方法，使两组模架向内横移合龙，联接底模横联。将模架顶升至制梁高程，开始下一制梁循环工序，依次制梁。

4.11 移动模架造桥机过孔移位安全技术措施

通过针对移动模架造桥机过孔移位过程中的危险源进行分析研究，制定了移动模架过孔移位安全技术施工工艺标准，并严格按工艺标准进行监控，确保了移动模架造桥过孔移位安全、顺利。

5 移动模架拆卸

(1)移动模架施工最后一跨箱梁完毕，拆除吊杆及模板之间的连接螺栓，然后拆除开模油缸及其泵站。

(2)分别在吊臂上挂上100 kN的手拉葫芦，7 m节的模板用4个100 kN的手拉葫芦，将各大块之间的走道和连接撑杆拆除，保证几个7 m节均能独立落下，从前到后依次将侧模架与吊臂的连接脱开。高空作业危险较大，底模及侧模分开拆除工序繁多，拆卸时采用2台75 t吊车主吊，2台25 t吊车配合，将底模及侧模分块整体拆除。

(3)将底模架和侧模架放在桥下的枕木上，用50 t吊车将10组挑梁吊臂依次拆除。

(4)辅助支腿油缸伸出与桥面顶紧，后支腿油缸收回脱空并吊挂前移26.8 m，后支腿就位后，拆除卷扬机的钢丝绳。

(5)拆除过程中，对移动模架造桥机拆除采用优化改进方案:先将底模及侧模整体分段拆除，然后拆除吊架，再在主梁下用预制块及木方将主梁垫实，分段拆除前导梁、前支腿，然后分段将主梁拆除，造桥机在拆除过程中不进行移动，减少拆除过程中移位及高空作业工序，确保安全。方案经优化改进后，拆除时大大减少了高空作业时间，将大多数高空作业转为地面作业，拆除工效提高50%以上。

(6)移动模架造桥机拆卸安全技术措施。通过对移动模架造桥机拆除过程中的危险源进行分析研究，制定了移动模架拆卸安全技术施工工艺标准。拆卸过程，严格按施工工艺标准进行监控，确保了移动模架造桥拆卸安全、顺利完成。

6 实施效果

(1)MZ900S上行式移动模架造桥机是为了配合客运专线32.6、24.6 m整孔简支箱梁在原位现浇施工而设计制造的桥梁施工专用设备。本工程经过4套MZ900S上行式移动模架造桥机现浇预应力箱梁施工实践，取得很好的效果，一榀原位现浇预应力混凝土箱梁，一循环工期时间由15 d缩短到12 d，施工进度加快，与同类工程相比，达到国内先进水平。

(2)在移动模架造桥机原位现浇预应力混凝土箱梁施工中，实行施工工艺标准化管理，安全生产得到有效控制，做到安全生产“零”事故。原位现浇的预应力混凝土箱梁，构件几何尺寸准确，梁体线形控制精度高，混凝土工程质量好，内实外光，外观效果好。

(3)釆用移动模架造桥机原位现浇预应力混凝土箱梁施工技术，实现绿色施工，节能减排，保护自然生态环境，环保效益好。另外与支架法相比，减少了支架投入，解决了地基处理及场地限制的矛盾;与预制法相比，减少了大量耕地的占用和运架工序，实现铁路客运专线箱梁施工“制、运、架”一体化，经济效益明显。

(4)本工程使用4套MZ900S上行式移动模架造桥机进行铁路客运专线原位现浇预应力混凝土箱梁，技术先进，安全可靠，质量优良，经济、环境、社会效益良好。今后施工中加强施工管理策划，首先应在长距离，多跨度的铁路客运专线桥梁工程中优先批量推广应用，和桥梁施工中其他工序实行同步流水作业，可以缩小首孔移动模架安装和最后拆卸的投入。

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