山區組拼式桁架箱梁外側模整體推拉向前施工工法

李 翔

(中鐵十七局集團第六工程有限公司，福建福州 350014)

1 概述

京福鐵路客運專線馬坑尾特大橋位于南平市巨口鄉丘陵地帶，地勢起伏，植被茂密。該特大橋上部結構橋跨布置為:1-(48+80+48)m連續梁+18-32 m簡支箱梁，箱梁截面類型為單箱單室等高度簡支箱梁。因受地理位置條件限制，無法進行預制梁架設或移動模架法施工，而滿堂支架法施工繁瑣，為此，根據實際情況采用貝雷支架現澆法施工。貝雷支架現澆法中側模架一般采用鋼管支架或鋼桁架，考慮到支架體系的整體剛度、穩定性及外觀要求，采用由鋼桁架、倒角鋼模和竹膠板面板組合成的節段組拼式可滑移側模系統，施工靈活，減少安全隱患，提高外觀質量，加快施工進度，有效節約成本。目前馬坑尾特大橋已經成功施工完成17片現澆簡支梁，其施工質量及外觀等受到建設單位的一致好評，已經成為本標段的一大亮點，對山區橋梁施工具有建設性指導意義，經總結形成本工法。

2 特點

1)采用節段組拼式鋼桁架可滑移外側模系統，材料來源簡單，施工靈活，拼裝、拆除、過孔操作簡單，安全風險低;2)拆模過孔不需要吊車配合，不受地形條件影響，采用軌道移動式，由人工推動或卷揚機配合即可，減少機械投入，避免吊車長時間占道對其他工作面施工造成影響;3)整體拆裝，減少模板變形、模板拼接縫錯臺、拉桿孔錯位等不利因素，有利于箱梁的施工質量及外觀控制，保證良好的線形;4)梁體混凝土達到拆模強度后即可拆模，且兩側可同時進行節段拆裝，縮短施工周期，有效加快施工進度;5)節段組拼式可滑移外側模拆裝簡便，模板損耗小，周轉次數多，有效減少人力、機械、材料等消耗，降低施工成本，提高經濟效益。

3 適用范圍

本工法特別適用于山區中因場地限制較大，大型設備不易就位，側模架吊裝困難的現澆簡支梁施工。

4 工藝原理

節段組拼式側模架靠軌道滑移，各節段的鋼桁架、倒角鋼模、方木及竹膠板面板可以在地面平整場地上組拼完成，并用角鋼焊接成剪刀撐對其加固(亦可用φ48鋼管連接)，以控制其變形，然后通過吊車吊裝到首孔梁支架上，其中支架的分配梁上需先安裝固定好滑移軌道，左右側各兩根，采用［18a槽鋼制作。各節段側模架間用鋼管連接加固，倒角鋼模部分通過螺栓法蘭連接，可以更好地控制接縫錯臺現象，鋼桁架與軌道間采用木楔調整標高，安裝簡易，拆除方便。各節段側模架滑移前先退除底部木楔，套入滑移軌道車，通過人工或者小卷揚機牽引前進，在有限的空間進行快速拆裝作業，且無需吊車配合。

5 施工工藝流程及操作要點

5.1 工藝流程

山區組拼式桁架箱梁外側模整體推拉向前施工工藝流程見圖1。

圖1 施工工藝流程圖

5.2 操作要點

1)施工準備。a.復核圖紙，確認支架體系及梁體截面各相關尺寸。b.根據現場實際情況制定并優化施工組織設計，并對施工作業人員進行崗前安全技術等培訓。c.認真學習熟悉相關設計標準、質量驗收標準、施工規范及相關文件要求。

2)模板支架整體設計。馬坑尾特大橋簡支箱梁采用條形擴大基礎或鋼管樁基礎，由鋼管立柱、砂箱、工字鋼橫梁、貝雷梁、工字鋼分配梁、方木及竹膠板底模等組成的支架體系。分配梁以上外側模采用鋼桁架，內模架采用鋼管架。底模、內模及外側模均采用優質竹膠板制作，外側模及底模圓弧段、端頭模等異形模板采用特制定型鋼模。模板材質:優質竹膠板厚度為15 mm，鋼模厚度為8 mm。模板及支架總體設計圖見圖2。

3)箱梁側模模板及支架設計。a.側模加構件組成設計。根據箱梁模板的設計荷載、剛度要求及考慮施工中的可操作性等控制要求，側模架構件材料設計見圖3。b.側模架分節段設計加工。根據現場施工條件，施工場地狹窄，只有單側便道且山區場地不平，吊車長時間作業對其他工作面施工干擾大，遠離便道側的側模支架吊裝困難。為了解決以上施工矛盾，考慮將外側模架系統分節段臺車式設計，通過［18槽鋼制作成滑移軌道，運用自制的簡易軌道車將側模架分節段整體往前推移，確保在有限的空間上進行快速拆裝，靈活操作。本橋現澆梁梁長32.6 m，整體支架設計中采用Ⅰ18a工字鋼作為分配梁，共47根，間距70 cm。為了使側模架受力均衡，Ⅰ10工字鋼側模架也按70 cm間距設計，共47榀，分為11組，由4榀一組的標準節段及一組3榀調節段組成，標準節段長2.8 m，調節段長2.1 m。側模鋼桁架按設計組拼焊接成整體，縱向采用兩道∠80×5的等邊角鋼焊接連接(或者采用φ48×厚3.5 mm鋼管連接)，外側也用∠80×5的角鋼焊接成剪刀撐(或者采用φ48鋼管連接)形成一個簡易節段臺車，制作過程注意預留15 cm的軌道及落架空間。節段鋼桁架安裝完畢后，根據梁體截面尺寸依次安裝加固底部倒角鋼曲模、腹板外模、上部鋼倒角曲模、翼板模板。倒角曲模支架與鋼桁架焊接牢固，方木通過螺栓開孔固定在桁架上，高強竹膠板通過鋼釘固定于方木上，接縫平順，為防止產生變形，需整體加固牢靠，以便減少后期維修，增加周轉次數。c.側模架滑移系統設計施工。側?；葡到y由滑移軌道及簡易滑移軌道車組成，見圖4～圖8。滑移軌道采用［18a的槽鋼焊接于分配梁上，間距180 cm，梁體左右側各兩道，作為配套，需加工兩個簡易的滑移軌道車，左右側各一個，軌道車尺寸為長180 cm×寬180 cm(寬度與滑移軌道一致)。軌道車同樣采用［18a的槽鋼加工而成，軌道車順軌道方向的槽鋼槽口向下，橫向的向上，四根槽鋼連接的四個角各需加焊一塊L10 cm×10 cm的三角鋼板加固，防止導向架使用時變形。橫向每根槽鋼上焊接兩道φ20圓鋼，外套φ30的圓管，作為橫向移動各組側模架用?？v向兩根槽鋼槽口向下，每根槽鋼靠近端頭處需焊接兩個軸承作為軌道車的“輪子”，整個軌道車共8個“輪子”，焊接時需保證輪子超出槽口邊緣1 cm～2 cm;此外，還需焊一個稍小的軸承固定于順軌道方向的槽鋼底，以減小側模架移動時軌道車與滑移軌道間的摩擦力。d.側模架拼接縫設計施工。各組節段桁架間倒角鋼模處設置法蘭螺栓連接，便于側模安裝時能夠快速就位，有利于減小節段間的模板錯臺，鋼模與木模拼縫用方木支墊平順，具體設計見圖9。側模支架下方設置4排槽鋼(中間兩排作為節段臺車滑移軌道，間距180 cm，澆筑前及澆筑時4排槽道均為側模架的支撐點)，采用木楔或鋼楔支撐，調整至設計標高后固定每處支撐點的上下兩楔塊，以防止施工過程中松動走位。軌道有利于各節段臺車整體均勻受力。

圖2 模板及支架總體設計圖

圖3 側模架構件材料設計圖

圖4 側模架滑移系統

圖5 側模架滑移軌道

圖6 滑移軌道車

圖7 滑移軌道車構造圖

圖8 軌道車滑輪

圖9 模板拼縫設計圖

4)移動側模架施工。a.側模架首次組拼。箱梁側模架首次組拼安排在地面平整場地上，按4榀一組組拼標準節段桁架及3榀一組的調節段，榀與榀間距嚴格按照70 cm控制，并用∠80角鋼或φ48鋼管聯接加固。待貝雷支架預壓完成、標高調整到位后，在兩側分配梁上按設計間距鋪設［18a槽鋼，槽口向上，每側4根，中間兩根為滑移軌道，需嚴格控制間距為180 cm，然后依次吊裝各節段鋼桁架至槽鋼上，底部用木楔或鋼楔將桁架調整到位，并用U形螺栓卡將鋼桁架與底部分配梁連接牢固，防止施工過程中發生偏位扭轉，保證安全。然后按設計尺寸位置將倒角鋼曲模焊接于桁架上，之后鋪設方木并固定牢靠，再將竹膠板固定于方木上，并處理好接縫位置，避免錯臺。整體拼裝加固完成后，根據設計的節段長度將鋼模及竹膠板等斷開，形成2.8 m長的標準節段及一組2.1 m長的調節段，節段間按拼接縫設計加固。b.側模架的脫模與滑移。梁體混凝土施工完并達到拆模強度后即可進行脫模作業，脫模前需先將節段之間的聯接鋼管拆除，然后退除滑移軌道上的木楔，在桁架底部套入滑移軌道車，軌道車就位后再將剩余兩排楔子退除，使節段鋼桁架落于軌道車上，并將節段鋼桁架往外移動約30 cm，保證其順利往前推移。各節段可通過人工或小卷揚機牽引滑移至下一跨拼裝就位。側模架的拆裝可兩側同時進行作業，加快施工進度，且無需吊車配合。節段側模整體滑移施工見圖10，圖11。c.側模架下一循環組拼與維護。各節段側模架滑移就位后，首先要對整個模架進行檢查，對變形破損部位進行維修，并對模板接縫處進行處理，多次周轉后破壞嚴重的模板需要進行更換處理。循環過程中倒角鋼模要進行打磨除銹，對木模進行清理后均勻涂刷脫模劑，以提高模板的周轉次數和混凝土的外觀質量。

圖10 節段側模整體滑移

圖11 U形卡扣加固

5.3 勞動力組織

主要人員配置如表1所示。

表1 主要人員配置表

6 材料與設備

1)主要材料。節段組拼式箱梁外側模整體推拉向前施工中所用材料主要有:軌道及軌道車加工所用槽鋼、滑輪等。

2)主要機具設備。主要機具設備如表2所示。

表2 機具設備

7 質量控制

節段組拼式側模架施工嚴格按照《高速鐵路橋涵工程施工技術指南》(鐵建設［2010］241號)，TB 10752-2010，J 1148-2011高速鐵路橋涵工程施工質量驗收標準的有關規定執行。

8 安全措施

建立有效的安全管理體系，設置專職安全員。建立和實施安全生產責任制，明確各級人員的職責。各種機械設備的操作人員必須經過相應部門組織的安全技術操作規程培訓，持有效證件上崗。施工用電必須符合用電安全規程。

9 環保措施

建立健全的環保管理機構，深入貫徹執行《環境保護法》《水土保持法》《水污染防治法》《土地管理法》等有關的國家法律法規。

10 效益分析

10.1 經濟效益

1)通過本工法的運用，成本節約估算如下:模板采用分節段整體移動，避免了吊裝及重新組拼，可節約人工18個工日，按當前一般工費120元/d，共120×18=2 160元;采用人工移模方式脫模拼裝約節省3個吊車臺班，節約成本1 200×3=3 600元;32 m現澆簡支梁側模竹膠板模板共計260 m2，模板周轉率提高50%，改進前的普通拆拼方式按周轉6次計算，每片梁攤銷260÷6=43.3 m2，分節段整體滑移方式按周轉9次計算，每片梁攤銷260 ÷9=28.9 m2，節約43.3 －28.9=14.4 m2，節約成本14.4 ×55=792元。合計節約成本:2 160+3 600+792=6 552元。2)作為與節段組拼式外側模相配套的內模系統，也按外側模節段長度做成標準節，可以有效減少對拉桿預留孔眼以及拆模造成的模板損耗，提高周轉率約50%，腹板內側模150 m2，改進前按周轉6次計算，每片梁攤銷150÷6=25 m2，改進后按周轉9次計算，每片梁攤銷150 ÷9=16.7 m2，節約 25 －16.7=8.3 m2，節約成本 8.3 ×55=456元。3)采用本工法施工，每片梁工期可節約3 d，一片梁支架所需螺旋管約39.5 t、貝雷片147片，按租賃價格螺旋管7元/(t·d)，貝雷片1.7 元/(片·d)，每片梁可節約39.5×7×3+147×1.7×3=1 579元。綜上，采用節段組拼式桁架箱梁外側模整體推拉向前施工工法，每片梁可節約成本6 552+456+1 579=8 587元，馬坑尾特大橋目前施工完成17片，已節約8 587×17=145 979元，本公司共承建82片現澆梁，其中已采用和計劃采用本工法的共有42片，將節約成本8 587×42=360 654元。

10.2 社會效益

使用本工法施工，有效減少了人工、機械設備、物資材料等投入，同時也提高了施工效率，縮短施工周期，且提高了混凝土的外觀質量，為后續工程的開展創造了有利條件。同時響應了公司開展“節能增效、創先爭優”活動的企業建設要求。

10.3 環保效益

該工法的應用，在施工中減少了臨時便道的征用，減少了對耕地或林地的占用，有利于保護施工區域的生態環境。

11 工程實例

1)工程概況。本公司施工的京福鐵路客專馬坑尾特大橋，上部結構橋跨布置為:1-(48+80+48)m連續梁+18-32 m簡支箱梁，因受地理條件限制，采用節段組拼式桁架箱梁外側模整體推拉向前施工。

2)工程評價。該工法施工靈活，外側模拼裝、拆除操作簡單靈活，無需吊車配合，不受地形條件影響，安全風險低，施工期間無任何安全事故發生，有效節約工期，加快進度，且箱梁的外觀質量良好;同時可以有效減少人力、機械、材料等消耗，降低施工成本，提高經濟效益，為以后類似的橋梁施工提供了經驗技術儲備。