上行式移動(dòng)模架施工技術(shù)研究

馮揚(yáng)芃

（中鐵二十五局集團(tuán)第一工程有限公司，廣東 廣州 510080）

為保證新建廣湛高速鐵路順利完工，采用上行式移動(dòng)模架施工，該模架是一種常用于高墩橋梁施工中的臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)。它的主要作用是為施工過程提供穩(wěn)定的支撐和安全的工作平臺(tái)，同時(shí)具有快速安裝、靈活調(diào)整和易于拆除的特點(diǎn)。

1 工程概況

高中立交特大橋起訖里程為DK26+586.18～DK31+687.26，全長5101.08m，全橋孔跨布置為24m 簡支梁7 孔、32m 簡支梁29 孔。所有的墩身都是雙線圓端形的實(shí)體橋墩，其高度在3m～20m 之間。線路上跨一、二級市政交通道路和居民區(qū)地段較多，為保證不受施工工期和施工場地限制，選擇了兩套HJZQ1100 上行式箱梁移動(dòng)模架進(jìn)行現(xiàn)澆施工。

2 移動(dòng)模架發(fā)展及特點(diǎn)

在施工過程中，移動(dòng)模架能夠有效地提高施工效率，減少人力物力成本，提高工程質(zhì)量。本節(jié)將圍繞移動(dòng)模架的發(fā)展和特點(diǎn)展開討論，以便更好地了解其作用和應(yīng)用范圍。

一方面，移動(dòng)模架經(jīng)歷了不斷的發(fā)展和完善。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，新材料的應(yīng)用以及施工工藝的不斷更新，使移動(dòng)模架在結(jié)構(gòu)、功能和控制等方面都得到了大幅度的提升。早期的移動(dòng)模架主要由鋼結(jié)構(gòu)組成，但隨著施工的進(jìn)一步發(fā)展，新材料的應(yīng)用使得現(xiàn)代的移動(dòng)模架更加輕便、靈活，提高了施工的效率和質(zhì)量[1]。

另一方面，移動(dòng)模架具有一些獨(dú)特的特點(diǎn)。首先是可移動(dòng)性，即移動(dòng)模架可以根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行移動(dòng)和布置，適應(yīng)不同的施工需求。其次是可調(diào)節(jié)性，移動(dòng)模架可以根據(jù)具體要求進(jìn)行高度和角度的調(diào)整，以適應(yīng)不同的梁體要求。此外，移動(dòng)模架還具有高的運(yùn)行速度和穩(wěn)定性，能夠滿足快速施工的需求，同時(shí)保證施工質(zhì)量和施工安全。

在國內(nèi)外研究和發(fā)展方面，移動(dòng)模架已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用和研究。在國內(nèi)，移動(dòng)模架已經(jīng)應(yīng)用于許多大型橋梁、隧道和高速鐵路等工程項(xiàng)目中，取得了顯著的成果。同時(shí)，國外也在不斷地開展移動(dòng)模架相關(guān)的研究和應(yīng)用，在模架的設(shè)計(jì)和施工技術(shù)方面提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)和參考。

總體而言，本文將對上行式移動(dòng)模架施工技術(shù)進(jìn)行深入研究，提出改進(jìn)方案和質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)，以進(jìn)一步提高移動(dòng)模架施工的效率和質(zhì)量，希望能為其他相關(guān)工程的施工提供理論和實(shí)踐支持。

3 移動(dòng)模架的主要組成、工作原理

3.1 移動(dòng)模架的主要組成部分

HJZQ1100 上行式移動(dòng)模架是專門為鐵路客運(yùn)專線雙線整孔橋梁施工而設(shè)計(jì)的，其特性在于上行式的設(shè)計(jì)，同時(shí)也具備了獨(dú)立安置主支撐的功能。移動(dòng)模架的構(gòu)造包括主體結(jié)構(gòu)、行走機(jī)構(gòu)、支撐腿、主支腿、前支腿、起重機(jī)、懸掛肋、底模系統(tǒng)、頂模系統(tǒng)、橫移機(jī)構(gòu)、橫移肋的橫向鎖定機(jī)構(gòu)、可移除的內(nèi)模系統(tǒng)、電力液壓系統(tǒng)，還有其他配套設(shè)施[2]。

3.2 上行式移動(dòng)模架工作原理

移動(dòng)模架工作原理主要包括整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)三個(gè)方面。首先，整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是移動(dòng)模架能夠承載和移動(dòng)箱梁的基礎(chǔ)。它由主框架、底模系統(tǒng)、端模系統(tǒng)和中主支腿、前支腿等固定部件組成。其中，主框架、底模系統(tǒng)是移動(dòng)模架的主承載結(jié)構(gòu)，通過承載箱梁和傳遞施工荷載來保證施工穩(wěn)定性。后支撐腿、中主支腿和前支腿主要起到支撐和定位的作用，確保移動(dòng)模架的穩(wěn)定性和精度。

傳動(dòng)機(jī)構(gòu)使移動(dòng)模架能夠?qū)崿F(xiàn)施工過程中的移動(dòng)和定位，主要包括電動(dòng)機(jī)、齒輪傳動(dòng)、輪邊帶和定位裝置等。電動(dòng)機(jī)通過傳遞動(dòng)力，帶動(dòng)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)工作，從而實(shí)現(xiàn)移動(dòng)模架的移動(dòng)。輪邊帶通過與軌道相配合，將動(dòng)力傳遞給輪胎，實(shí)現(xiàn)模架的移動(dòng)。定位裝置則保證了模架在定位過程中的穩(wěn)固性和精確度[3]。

控制系統(tǒng)是移動(dòng)模架工作原理中不可或缺的一部分，它起到整體協(xié)調(diào)和控制的作用。控制系統(tǒng)由主控制單元、傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成。主控制單元負(fù)責(zé)接收傳感器的反饋信號，通過執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對移動(dòng)模架的控制。通過對不同的信號進(jìn)行處理和分析，控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)移動(dòng)模架的移動(dòng)和定位。同時(shí)，控制系統(tǒng)還可以對施工過程中的各個(gè)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測和數(shù)據(jù)采集，以便對施工質(zhì)量進(jìn)行評估和調(diào)整。

4 移動(dòng)模架施工工藝

4.1 施工準(zhǔn)備

在施工準(zhǔn)備階段，需要設(shè)備和材料的準(zhǔn)備工作和施工人員的培訓(xùn)和組織工作。根據(jù)移動(dòng)模架的組成部分和工作原理，確定所需的施工設(shè)備和材料清單。在準(zhǔn)備過程中，需要對設(shè)備和材料進(jìn)行檢查和測試，確保其完好無損且能夠滿足施工要求。施工人員需要具備相關(guān)的專業(yè)知識(shí)和技能，熟悉移動(dòng)模架的組裝和施工流程，以及相關(guān)的質(zhì)量控制要求。在施工前，需要進(jìn)行培訓(xùn)并組織人員的合理分工，合理調(diào)配人力資源，確保施工進(jìn)度和質(zhì)量。

在施工準(zhǔn)備的最后，還需要編制詳細(xì)的施工方案和安全措施。施工方案中包括施工的時(shí)間節(jié)點(diǎn)、工藝流程和施工順序等，以指導(dǎo)施工作業(yè)的進(jìn)行。安全措施包括施工現(xiàn)場的防護(hù)設(shè)施的設(shè)置、工器具和設(shè)備的安全使用規(guī)定，以及人員的安全教育和事故應(yīng)急預(yù)案等，保障施工作業(yè)的安全。

4.2 移動(dòng)模架安裝

場地準(zhǔn)備→后支腿拼裝就位→主梁、平聯(lián)及中支腿、前支腿組裝→主梁吊架→挑梁、外肋拼裝→導(dǎo)梁拼裝→起升小車安裝、前支腿固結(jié)→外模系統(tǒng)及電氣設(shè)施安裝調(diào)試[4]。

在施工場地內(nèi)完成前、后支腿拼裝，并利用100噸吊車吊裝前、后支腿準(zhǔn)確就位，再將枕木或水泥預(yù)制塊鋪設(shè)至地面上形成支墩、支墩高度不小于90cm，用100 噸汽車吊自一端開始依次將各節(jié)段主梁分節(jié)拼裝成整體。在拼裝過程中，必須嚴(yán)格測量各節(jié)段主梁的標(biāo)高，使其一致，再按序號將平聯(lián)系拼裝至主梁。

主桁架拼裝完成后對節(jié)點(diǎn)板進(jìn)行最終旋緊檢查螺栓預(yù)緊力達(dá)到設(shè)計(jì)要求，墩臺(tái)測量復(fù)核后支腿及行走系統(tǒng)校核標(biāo)高及位置。采用2 臺(tái)500 噸吊機(jī)在相應(yīng)吊裝位將主桁架吊裝至墩頂支腿就位，栓接。在拼裝場地將左右側(cè)主梁采用平聯(lián)拼裝，安裝中支腿、前支腿后整體進(jìn)行吊裝，吊裝完成后立即用15 噸葫蘆，在兩邊端頭拉緊固定。

首先對稱將挑梁拼裝至主梁相應(yīng)位置進(jìn)行栓接，然后對稱將外肋拼裝至挑梁位置栓結(jié)，拼裝過程用平板車配合轉(zhuǎn)運(yùn)。

導(dǎo)梁拼裝于主梁小里程方向，分節(jié)段進(jìn)行拼裝，先拼裝1 節(jié)段組(長10.08m，單節(jié)重6.35 噸)，再拼裝2 節(jié)段組(長10m，單節(jié)重3.9 噸)，最后拼裝3 節(jié)段組(長11.42m，單節(jié)重3.77 噸)。吊裝前導(dǎo)梁提前在接頭端拼裝好連接板，便于導(dǎo)梁在空中分段拼裝。拼裝完畢導(dǎo)梁后立即拼裝聯(lián)系梁，使之穩(wěn)定。

采用汽車吊將起升小車安放至導(dǎo)梁位置，通上電源，將前支腿約束與墩頂解除，用起升小車吊裝前支腿與墩身、墊石固結(jié)。最后對稱拼裝外模系統(tǒng)及其配套電器設(shè)施。

4.3 移動(dòng)模架預(yù)壓

預(yù)壓移動(dòng)模架的目標(biāo)是減少其非彈性變形對梁體的影響，計(jì)算模架在施工負(fù)荷下的彈性變形量，作為設(shè)定模板拱度的主要參考。同時(shí)，檢查各部分結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度和受力穩(wěn)定性，以確認(rèn)模架的承載能力是否達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，保障施工的安全性。

預(yù)壓移動(dòng)模架是為了模擬箱梁的荷載分布情況，本移動(dòng)模架使用預(yù)制混凝土塊作為預(yù)壓荷載。在使用的上行式移動(dòng)模架是全新的，預(yù)壓的壓力是施工總荷載的1.2 倍[5]。

4.3.1 試驗(yàn)?zāi)康?/p>

1.為了確保移動(dòng)模架的設(shè)計(jì)和制造品質(zhì)，需要在現(xiàn)場進(jìn)行空載和堆載測試，以保證設(shè)備在未來的使用中能夠正常運(yùn)作并完全使用。

2.為了更好地掌握現(xiàn)澆箱梁的施工設(shè)流程，并且能夠預(yù)期到施工結(jié)束后移動(dòng)模架的彎曲性能與剛性，已經(jīng)在施工開始之前，對起始跨與不同跨度的堆積負(fù)荷進(jìn)行了模擬實(shí)驗(yàn)。

3.通過模擬移動(dòng)模架在箱梁施工過程中的負(fù)載狀況，來分析并確認(rèn)移動(dòng)模架主梁框架及其附屬結(jié)構(gòu)的彈性變形，同時(shí)也能夠消除其非彈性變形。

4.通過其規(guī)律，在移動(dòng)模架的施工過程中，預(yù)先設(shè)定模板的拱度值和混凝土分層澆筑的順序。

4.3.2 試驗(yàn)方法概述

實(shí)驗(yàn)步驟：通過模擬該孔箱梁的實(shí)際澆筑流程，執(zhí)行真實(shí)負(fù)荷，來確定和估算其承載能力。這種測試方法與起重設(shè)備有所區(qū)別：由于它的負(fù)荷是按照一定的順序逐漸提升的，而且每次提升的觀測時(shí)長也各不相同。預(yù)壓應(yīng)按照最大施工荷載的60%、100%、120%（首次預(yù)壓）進(jìn)行分級加載，每一級的加載持荷時(shí)間應(yīng)不低于2 小時(shí)、2 小時(shí)、8 小時(shí)。

設(shè)計(jì)負(fù)荷：32.6m 簡支箱梁(配備全封閉的聲屏障)的混凝土方量為378.4m3，鋼筋的重量為82.692 噸，鋼絞線的重量為12.965 噸，C50 鋼筋混凝土的配比規(guī)定的質(zhì)量是2.55 噸/m3，而其內(nèi)部模具的質(zhì)量則是36噸。在確定負(fù)載的強(qiáng)度和排列方式時(shí)，對箱梁內(nèi)部模具的組合、混凝土的建造過程以及如建造人員的體重，以及各種建造器材的擺放等各種要素進(jìn)行了深入的思考。另外的重量是根據(jù)5 噸進(jìn)行的。

制定參考點(diǎn)：對比真實(shí)的空間模型床的精確坐標(biāo)，然后將這個(gè)坐標(biāo)視為下滑的初始階段。

移動(dòng)模架承受總重量：G 總=G 梁重+G 內(nèi)模+G 附屬重量=378.4m3×2.55 噸/m3+36 噸+5 噸≈1005.92 噸。

在全面評估了這些因素后，確定預(yù)壓荷載系數(shù)為120%，并設(shè)定其基準(zhǔn)載荷為1207.104 噸。通過預(yù)制混凝土塊來模擬混凝土箱梁的重量分布，按照603.552 噸(60%)、1005.92 噸(100%)、1207.104 噸(120%)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行模架的分級負(fù)載試驗(yàn)，并對每個(gè)測點(diǎn)的標(biāo)高值進(jìn)行測量。通過觀察預(yù)壓前、預(yù)壓期、穩(wěn)定期和卸載后的標(biāo)高數(shù)據(jù)，計(jì)算出模架的總下沉值(從預(yù)壓前到穩(wěn)定期)，同時(shí)也計(jì)算出彈性變形量(從卸載后到穩(wěn)定期)和非彈性變形量(從預(yù)壓前到卸載后)。

4.3.3 試驗(yàn)?zāi)康?/p>

載荷過程可以被劃分為三個(gè)等級：0-60%-100%-120%。卸載反之。在每次加載過程中，都需要對所有標(biāo)記點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行測量。如果發(fā)現(xiàn)某一部分的變形過大，就應(yīng)該停止加載，只有在對系統(tǒng)進(jìn)行強(qiáng)化處理后，才能繼續(xù)進(jìn)行加載。在箱梁施工的全部負(fù)荷達(dá)到時(shí)，需要對移動(dòng)模架的受力情況進(jìn)行監(jiān)測。每隔2h～4h 小時(shí)進(jìn)行一次測量，24h 后再次進(jìn)行觀察。如果兩次觀測的數(shù)據(jù)點(diǎn)的平均值低于2mm，那么就可以斷定模架已經(jīng)處于穩(wěn)定狀態(tài)，此刻應(yīng)該停止觀測并做好卸載的準(zhǔn)備。每一級的卸載工作完成后，都需要進(jìn)行詳細(xì)的觀察和記錄，然后再將其轉(zhuǎn)移到下一級負(fù)載。一旦發(fā)現(xiàn)任何異常情況，應(yīng)立即停止操作，通過分析原因并找出問題，然后再繼續(xù)進(jìn)行工作。

5 關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)

5.1 移動(dòng)模架安裝

1.模架首次安裝完畢部分結(jié)構(gòu)連接部位會(huì)存在縫隙，因此在預(yù)壓完畢后必須整個(gè)檢查，并將螺栓再次緊固。

2.當(dāng)主梁及各支腿安裝完畢后，要測量各支腿所對應(yīng)的主梁標(biāo)高，計(jì)算出現(xiàn)澆梁梁底標(biāo)高，確定梁底標(biāo)高與設(shè)計(jì)標(biāo)高之差，再與各支腿未行程完的油缸行程對比，保證各支腿油缸剩余行程滿足梁底設(shè)計(jì)高程，并確保設(shè)計(jì)誤差在范圍之內(nèi)。

3.在移動(dòng)模架安裝的過程中注意當(dāng)?shù)氐奶鞖忸A(yù)報(bào)情況，特別是主體框架沒有完全形成之前，如果出現(xiàn)惡劣天氣，需采用特殊措施確保模架的安全。

5.2 移動(dòng)模架預(yù)壓及預(yù)拱度

1.在進(jìn)行移動(dòng)模架的施工之前，每個(gè)孔箱梁都必須預(yù)先設(shè)定好拱度。為確保施工的安全性，需要對移動(dòng)模架進(jìn)行預(yù)壓試驗(yàn)以評估其承載力和撓度。在選擇移動(dòng)模架時(shí)，需要考慮到箱梁的自重、漲模系數(shù)(通常是1.2 倍)以及施工負(fù)荷等因素。

2.外肋橫梁、主梁、橫梁或底模板被分別安置為移動(dòng)模架的觀測點(diǎn)，而翼緣板則增設(shè)了沉降觀測點(diǎn)，其位置與橫梁保持一致，并且進(jìn)行了編號。

3.預(yù)設(shè)拱度：根據(jù)每次沉降的記錄繪制沉降曲線，并以沉降值為基礎(chǔ)進(jìn)行計(jì)算，以確定適宜的施工預(yù)設(shè)拱度。根據(jù)梁的彎曲程度和支撐的形變，得出的預(yù)拱度總和，即為預(yù)拱度的最大值。預(yù)拱度的最大值應(yīng)在其他點(diǎn)，而梁的兩端點(diǎn)應(yīng)被認(rèn)定為零點(diǎn)，并且應(yīng)采用二次拋物線的方式進(jìn)行分配設(shè)置。

6 結(jié)語

隨著中國鐵路項(xiàng)目的快速施工和發(fā)展，橋梁結(jié)構(gòu)越來越多地應(yīng)用于大型河流等中，尤其是在施工高速鐵路過程中，橋梁的作用越發(fā)明顯。因此，移動(dòng)模架作為一種自帶模板，以其較強(qiáng)的適用性，應(yīng)用廣泛。綜合考慮現(xiàn)場施工情況及環(huán)境進(jìn)行設(shè)計(jì)，能更好地滿足實(shí)際需求，對技術(shù)質(zhì)量安全、成本、工期、效率等進(jìn)行很好的控制，能實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目綜合效益的顯著提升。