解析預應力砼箱梁移動模架施工途徑以及安全監控

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摘要：筆者長期從事路橋現場施工管理工作，本文結合作者親身參與的項目具體分析預應力砼箱梁移動模架施工途徑以及安全監控，旨在與同行探討學習，共同進步。

關鍵詞：預應力砼；箱梁移動模架；施工途徑；安全監控

一、工程簡述

新疆G045線賽里木湖—果子溝口高速公路改造工程第五合同段起點里程為K579+072，終點里程為YK581+035（右幅）、ZK580+968（左幅），右幅長1.963km，左幅長1.896km，其主要工程類別為3座橋梁工程。其中K579+422果子溝大橋全長700m，為（170+360+170）m雙塔雙索面鋼桁梁斜拉橋；ZK580+369特大橋為左幅橋，橋型方案為[6×（4×40）+3×40+3×38]m預應力砼連續箱梁，橋梁全長1194m；YK580+402特大橋為右幅橋，橋型方案為[7×（4×40）+4×35]m預應力砼連續箱梁，橋梁全長1260m。根據設計文件、工期要求、現場的地形地貌和施工條件，兩座分離式展線橋（ZK580+369、YK580+402）上部結構預應力混凝土箱梁均采用了移動模架。

二、移動模架的工藝流程

單幅箱梁施工順序為：移動模架就位→澆注第一跨箱梁混凝土→支架前移至第二跨澆注箱梁混凝土→支架前移到第三跨，重復上述步驟，直至澆完最后一跨箱梁混凝土→移動模架拆除。

三、移動模架系統的組成

該移動模架系統主要由主梁、鼻梁、橫梁、牛腿、推進小車、模板系統、后橫梁通道欄桿等幾部分組成。其主體結構為：

移動模架主體結構示意圖

（一）主梁

主梁截面為箱形鋼結構，內設置縱肋和橫肋等，以提高主梁局部承載能力及抗扭剛度。同時在主梁內系統頂升支點及橫梁連接處作局部加強構造。在主梁兩側腹板下方設有系統縱向滑移的滑軌，兩端與鼻梁通過高強螺栓連接。

（二）鼻梁

鼻梁有前后梁，設置在主梁前后兩端，在系統縱向滑移時，起導向及縱向平衡作用。主梁和鼻梁之間以高強螺栓形式連接。

（三）橫梁

橫梁設置在兩根主梁之間，橫梁間距基本維持不變。橫梁構造為型鋼梁形式，在單跨中軸線位置一分為二，兩端分別插入主梁內，與主梁采用絞接連接。橫梁間的連接設計為可分合形式，采用插銷連接。橫梁中間分合接頭處設置導向板和連接插銷，依靠導向板的導向作用，在接合過程中保證連接孔位對齊。每根橫梁與主梁連接處設置螺旋千斤頂，用于調整底模標高及預拱度。

（四）牛腿

模架系統在澆筑混凝土及移動時產生的荷載由牛腿支撐，牛腿附著在橋墩上，將牛腿所受垂直荷載通過墩身傳遞至橋墩承臺、樁基受力。牛腿為三角形鋼架。牛腿頂部設有小車的滑道，牛腿下支點直接插入墩身預留孔內（墩身施工時，在兩側預留孔洞），主要承受豎向作用力；一對牛腿在上下支點分別采用12根和2根精軋螺紋鋼筋連接，主要起連接和承受水平作用力，上部12φ32精軋螺紋鋼筋每根預緊張拉力為500KN，總計12×500KN=6000KN，利用千斤頂對稱張拉，確保每根精軋螺紋鋼筋均勻受力。

（五）小車

工作小車實現系統的縱橫移動功能。主要由頂升機構、縱橫移機構及泵站組成。頂升機構由兩個450t自鎖千斤頂及相應支座構成。橫移機構由設在小車兩邊的油缸及牛腿上的軌道組成。牛腿上共設置2臺橫向推進油缸和1臺縱向推進油缸。

（六）模板系統

模板包括外模、內模。整個模板系統參照南京三橋的構造進行設計，并充分考慮本工程的特點，模板設計時，充分考慮到模板的重復使用次數，適當增大模板的剛度，確保模板在使用期間的變形不影響混凝土外型尺寸及平整度。

（七）后橫梁

后橫梁為箱型梁，橫向布置在施工橋面懸臂端上，后橫梁作用是澆注每聯的第二～四跨時，通過兩個自液壓千斤頂和吊桿把支撐系統的后部懸吊在連續箱梁的懸臂端，使澆出的箱型梁線形連續；同時，減小主梁受力跨度，避免施工段間的橫接縫錯臺。

四、預應力混凝土箱梁移動模架施工

（一）MSS系統主要工作原理

1）外模板脫模 每跨箱梁張拉預應力鋼束并灌漿結束后，先解除后橫梁吊桿的拉力，然后沿箱梁中線解除移動模架左右兩側的連接，接著主梁下的450t液壓千斤頂慢慢回落，主梁帶動外模降落20cm左右；橫移液壓缸橫向推牛腿上的滑移小車并帶動主梁向外移動，直至側模板脫離箱梁砼，外模脫模工序完成。

2）主梁縱移 主梁縱移通過牛腿上的縱移液壓油缸向前逐步推進；縱移時，模板系統與主梁一起前移，兩根主梁同時前移。

3）外模板合攏 主梁向內橫移帶動外模板合攏，連接橫梁承重銷，調好位置后，用吊桿將主梁懸掛在后橫梁上。

4）拆運內模板 人工完成內模的拆裝與搬運、內模的安裝。

5）牛腿、小車安卸及轉運 牛腿、小車安卸及轉運靠起重設備配合完成。先拆卸小車，再拆卸牛腿，安裝時反之。采用50t履帶吊轉運，安裝時用10t手拉葫蘆配合施工。

6）外模板標高調整 底模標高調整采用橫梁下的40t螺旋千斤頂進行調節。側模和翼模通過調節模板背架上的螺旋撐桿進行調節。

（二）模架系統預壓、調試

1）預壓的目的

壓載試驗目的：一是消除系統結構的非彈性變形；二是實測移動模架各處撓度變形量，與理論值進行對比，為下一步施工預拱度的設置提供依據；三是檢查臨時支架承載情況；四是檢驗模架系統承載情況。

2）預壓方法

MSS移動模架拼裝完成后，按箱梁自重的1.1倍進行分級加載預壓以取得基本數據，根據壓載數據及結構設計預拱度進行立模標高設置。模架預壓為便于操作，采用在模板上鋪設特厚型塑料彩條布注水（模板兩端用砂袋堵塞）、鋪設鋼筋和加砂袋相結合的方式進行荷載預壓。

具體如下：外側模板安裝好后，在底模邊角位置堆放鋼筋，鋼筋上堆一層砂袋，模板兩端用砂袋堵塞，在模板上鋪設特厚型塑料彩條布注水，水泵泵水壓載，壓載完成后，放水卸載。為消除移動模架縱坡的影響，需在底模上用砂袋設置隔閡帶，計劃設置三條，將箱梁分成四部分。預壓荷載分別取施工時總荷載的1.1倍。各級荷載施加完成后，均穩定10min，然后進行測量和測試。當荷載加至80%施工荷載后，繼續加載要緩慢均勻地進行，并采取邊加載邊觀測。

為消除移動模架結構系統的非彈性變形確定施工預拱度：整個預壓荷載模擬現澆時出現的最大澆筑長度48m施工荷載，分級加載；同時，邊加載邊觀測，觀測主梁及外模的變形和關鍵部位的應力是否滿足規范和使用要求。

加載測試完成后，按要求進行卸載，并進行卸載測量及測試。為了得到非彈性變形，卸載后對觀測點進行復測，重新調整底模并設置預拱度（設置預拱度值由壓載試驗實測彈性變形和理論計算的預拱度值平均考慮），算得各點處的預拱度值后，通過模架橫梁上的調節機構調節底模標高。

五、施工安全監控

（一）施工準備階段的安全監控。

首先需要檢查砼材料（水泥、砂子、石料、混合料、外加劑）的備料，施工單位應在開工前充足備料，材料進場前應會同試驗監理工程師通過取樣試驗選定料源，材料進場后按規定的數量和頻率進行抽檢試驗，對不合格的材料堅決不準用于工程。其次，需要檢查鋼材（預應力鋼筋、普通鋼筋、鋼板）的備料，所有鋼材除審查出廠質保書及檢驗報告外，還應按規定檢測頻率送有資質的檢測部門檢測。

（二）審查施工單位提交的施工組織設計及其施工技術方案

施工單位在下部構造進行到一定程度時應根據施工條件及要求及早編制施工組織設計與施工技術方案，提交監理工程師審查。其中的審查重點包括了：掛藍、砼泵機及千斤頂與張拉設備；泵送砼配合比及早強劑；預應力筋的力學及物理測試數據；勞動組合與現場指揮系統；每一梁段的施工周期安排。

審查施工技術方案中對各工序要求是否合適。特別是關鍵環節中施工撓度控制曲線是否制定合宜。掛藍預壓情況及橋墩標高與強度是否已符合設計要求。

（三）監控掛藍設計與驗收

掛藍無論是施工單位現場自行制作還是訂做，均應有詳細的設計計算書，掛藍的設計要求是：掛藍質量與梁段砼的質量比值宜控制在0.3～0.5之間，特殊情況下也不應該超過0.7。

（四）掛藍加工試拼及加載試驗

掛藍所用的材料必須是可靠的，有疑問時應進行材料力學性質試驗。掛藍試拼后，必須進行荷載試驗。試驗加載數量主要為施工荷載、砼自重，其他可能產生的荷載也應考慮周全。掛藍支撐平臺除要有足夠的強度外，還應有足夠的平面尺寸，以滿足梁段的現場作業需要。

（五）審查各項施工工藝

1）砼施工工藝

主要是箱梁斷面砼的分段澆筑次數，砼的運送及布料方式，砼的振搗工藝及養護方法等。

2）模板的設計及施工工藝

內外模板均需專門設計，模板的強度、剛度以及穩定性都必須滿足施工要求，特別是內模必須易于拆除。所有外模必須用高密度膠合板或者組合鋼模，確保砼的外表美觀。

3）預應力施工工藝

主要是預應力施工的操作及現場管理，如對預應力及伸長值的控制，張拉程序與順序以及壓漿施工等。

（六）大橋、特大橋或重要結構在施工階段，要求對結構物的應力、變形值進行有針對性的施工監測控制，以保證結構物的強度和穩定。其中特大橋要求由專門的監測單位進行監測控制。

（七）全面對現場進行復驗，簽認開工報告，復驗內容包括了：應對墩身質量進行驗收，確保下部構造的質量達到要求。審查掛藍已施工荷載預壓的試驗記錄。墩頂0#塊、1#塊是懸臂澆筑的支撐，必須嚴格檢查其放樣的精度：高程、幾何尺寸。要特別檢查其與托架或膺架的架設。檢查其砼原材料質量與配合比及鋼筋加工質量。考核焊工，按常規檢查模板、砼輸送泵、預埋件、支座等常用件。施工場地的順通與現場聯絡。復驗用于現場觀測儀器的精度。

當施工單位完成施工前的一切準備工作后，需按工程施工及監理程序提交開工申請報告，監理工程師通過審核確認其具備開工條件，可同意開工。

結束語

橋梁建筑是我國的基礎性建設，其質量直接決定了國民的人身安全，也影響了我國交通行業的發展。本文具體分析了預應力混凝土箱梁移動模架施工途徑以及安全監控，希望對相關工作者有所幫助。

參考文獻：

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