海上移動模架現澆混凝土箱梁施工

蔡清愉

摘 要：MSS移動模架系統（move support system）是世界橋梁施工的先進工法，施工時無需在橋下設置模板支架，采用兩個支撐在牛腿上的鋼結構主梁支承模板系統，兩主梁通過牛腿支架支撐在橋墩柱上。本文以泉州灣跨海大橋北岸淺水區引橋和秀涂互通主線橋成功使用移動模架現澆混凝土箱梁為例對移動模架現澆箱梁施工工藝進行介紹。本項目位于海上和灘涂區，通過技術、經濟和安全性分析采用鋼管樁支架和軟基處理的費用高、安全風險大，移動模架逐跨現澆施工在技術上可行、安全風險小、經濟上節省、進度上占優。特別是解決了常規移動模架不能施工變截面箱梁的難題。

關鍵詞：移動模架；變寬段；箱梁

1 工程概況

泉州灣跨海大橋秀涂互通主線橋和北岸淺水區引橋部分位于海上、部分處于淺灘區域，橋下最大凈空34.298m，分左右兩幅，結構為預應力混凝土連續箱梁，其跨徑包括50m和45.6m兩種，采用單箱單室箱斷面及由單箱雙室變為單箱三室或者四室斜腹板的等高變寬箱梁斷面形式，箱梁包括等截面和變截面，等截面頂寬為16.5m、20.25m兩種，變截面從20.25m過渡到31.576m，最重梁段混凝土為1616m3。橋梁下部結構采用柱式花瓶墩身、承臺，鉆孔灌注樁基礎。

2 移動模架選型

根據工程情況采用下行非自行式移動模架系統，共設置三對牛腿，施工時只用其中兩對牛腿，另一對牛腿在移動模架縱移前預先安裝在下一孔橋墩承臺上，以縮短施工周期。移動模架系統主要由牛腿、推進平車、主梁、導梁、橫梁、后橫梁、外模及內模組成。每一部分都配有相應的液壓或機械系統。各組成部分結構功能簡介如下：

⑴牛腿：牛腿采用橫梁式結構，為橫梁、豎向支腿組合而成，通過豎向支腿支撐在承臺上。牛腿共有三對，它的主要作用是支撐主梁，將施加在主梁上的荷載通過牛腿傳遞到承臺上。每個牛腿頂部滑面上安裝有推進平車。并配有兩個橫向移動液壓缸、兩個豎向頂升主液壓缸，一個縱向頂推液壓缸。主梁支撐在推進平車上。牛腿上表面與推進平車下表面分別鑲有不銹鋼板和塑料滑板。推進平車上表面安有聚四氟乙烯滑板，通過三向液壓系統使主梁在橫橋向、順橋向及豎向正確就位。

⑵主梁：移動模架系統主梁為一對鋼箱梁。根據計算，主梁剛度按最大凈撓度≤1/500施工跨徑控制，最大凈撓度控制在100mm以內。主梁截面尺寸為2500mm?5000mm，上、下翼緣板厚為20mm，腹板厚為12～20mm，主梁長度約為76.4m，分為5節，節間用高強螺栓連接。主梁兩端設有前后導梁，長約為30m，分為2節，節間也用高強螺栓連接， 起到支架向下一孔移動時的引導和承重作用。

⑶橫梁：橫梁為焊接的箱形斷面，同一斷面上每對橫梁間銷連接，橫梁上設有支撐螺旋頂，以安置模板橫梁和外模支架。模板橫梁通過機械支撐系統進行豎向和橫向調整。

⑷外模：外模由底板、腹板、肋板及翼緣板組成。底板分塊直接鋪設在橫梁上，并與橫梁相對應。每對底板沿橫梁銷接方向由普通螺栓連接。腹板、肋板及翼緣板也與橫梁相對應，并通過在橫梁設置的模板支架及支撐來安裝。

外模板底面板采用6mm的鋼板，緣翼板及側模縱筋采用6mm面板加不等邊角鋼，底板縱筋采用H型鋼和不等邊角鋼。以起到減輕模板重量和增加模板剛度的效果。

（5） 內模：移動模架系統的內模系統采用小塊組鋼模板以方便拆裝，加快施工速度。

（6）液壓系統

移動模架系統配有9套液壓系統，其中4套豎向頂升液壓系統，3套控制平車開模液壓系統，2套模板開合液壓系統。每套液壓系統有液壓站、液壓缸、液壓管路和電氣控制系統組成。

①豎向頂升液壓系統：每套液壓系統設有一臺高壓液壓站、兩臺推力7000KN行程350mm的豎向頂升自鎖液壓缸。

②控制平車開合、縱移液壓系統：兩臺推力470KN行程500mm橫移液壓缸、一臺推力640KN行程1000mm的縱移液壓缸。

③模板開模系統：12臺推力300KN行程400mm橫移液壓缸。

（7）電氣系統

MSS移動模架移動模架系統的九套液壓系統都配有完善的電力驅動與電氣控制系統。

①電氣系統元器件，電氣控制系統主要要器件采用德國西門子技術國內合資企業產品；液壓站驅動電機采用國內大廠制造的Y系列電動機，安裝型式Ⅵ，防護等級IP44。

②電源，電氣系統的電源使用3相380V，50HZ交流電源，允許電壓波動±10%。整套設備裝配動力73KW，最大負荷44KW。

3、移動模架移動模架系統的組裝與施工

（1）牛腿的組裝：牛腿橫梁為鋼箱梁式結構，安裝牛腿系統時先將牛腿支腿安裝在承臺上，吊裝牛腿橫梁時先裝一邊的橫梁并用臨時拉桿固定，再安裝另一邊的牛腿，全部固定好后，在牛腿頂面用水準儀抄平，再安裝控制臺平車。

（2）主梁安裝：主梁在橋下組裝根據現場起吊能力可采用搭設臨時支架將主梁分段吊裝在牛腿和支架上。組成整體后拆除臨時支架。

（3）橫梁及外模板的拼裝：主梁拼裝完畢后，接著拼裝橫梁，待橫梁全部安裝完成后，主梁在液壓系統作用下，橫橋向、順橋向依次準確就位。在墩中心放出橋軸線，按橋軸線方向調整橫梁，并用銷子連接好，然后安裝混凝土配重塊。最后鋪設底板和外腹板、肋板及翼緣板。

（4）移動模架拼裝順序：移動模架移動模架按如下工序進行拼裝：牛腿的組裝→主梁的組裝及有關施工設備、機具的就位→牛腿的安裝→主梁吊裝就位→橫梁安裝→鋪設底板安裝模板支架→安裝外腹板及翼緣板、底板內模安裝（在綁扎完底板鋼筋后）。

移動模架移動模架拼裝時要求各部件之間連接可靠，拼裝完后要通過認真地全面檢查，確認安全可靠后方可用作上部結構施工使用。

4、移動模架移動模架的施工原理及工藝流程

移動模架移動模架是世界橋梁施工的先進工法，施工時無需在橋下設置模板支架，而采用兩個支撐在牛腿上的鋼結構主梁支承外模板，兩主梁通過牛腿支架支撐在橋墩承臺上。

（1）模板的調整：移動模架移動模架預拱度的調整是施工中重點，移動模架撓度值的來源要考慮周全，撓度值的計算要盡量結合實際情況。該移動模架移動模架的撓度值主要有五部分組成：

a、混凝土自重產生的撓度值；

b、預應力鋼束張拉產生的反拱值，支點間按拋物線計算；

c、牛腿支腿等鋼結構件受力壓縮產生的變形值；

d、澆注下一跨箱梁時對本跨箱梁的變形影響值。

（2）荷載預壓：移動模架拼裝完成后，首先根據計算書中提供的理論撓度值進行預拱度調整。調整橫梁下面支撐在主梁箱梁體內的支撐螺旋千斤頂。 模板預拱度調整完成后即可進行預壓試驗。荷載可以采用砂袋與鋼筋組合堆載，或者砂袋與水組合的預壓方法，通過先底板，再腹板，最后堆載頂板和翼板的順序進行，總荷載量控制在施工荷載的1.1倍左右，持荷時間24小時即可，最多不超過48小時，通過測量計算出堆載前后的實測變形撓度值。對比理論撓度值與實測撓度值的差值，修正理論計算預拱度值，以此作為第一孔箱梁澆注時的預拱度值。

（3）混凝土的澆注及模板的行走：每孔橋上部箱梁澆筑完混凝土并張拉預應力鋼束后，將第三對牛腿預先用吊機、拖車倒運安置在下一孔的橋墩上，然后通過液壓缸使縱梁下移并向外橫移帶動外模脫離橋身，用液壓缸頂推縱移模板至下一孔，然后再向內橫移帶動外模合攏，連接橫梁連接銷，調好位置后，安設底板及腹板鋼筋、預應力鋼束、安裝內模板，順即安設頂板鋼筋及預應力鋼束，全部工序驗收合格后澆注箱梁混凝土。 箱梁混凝土整孔一次澆注完成，由懸臂端向已澆梁段推進。

（4）漸變段箱梁的施工簡介

A5合同段上部箱梁左幅B015～B024和右幅B015～B022的箱梁斷面不變，均為標準的單箱雙室箱梁，施工難度最大的部分是B21～B36的漸變段施工。由于箱梁斷面寬度由16.3m漸變到31.576m，墩身寬度也相應加寬了約4m。因此，移動模架的底模板需要加寬15.276m，牛腿的支撐距離也要相應的加寬4m，牛腿橫梁與模板橫興均需相應的接長，加固支點。本文以左幅B025～B27為例，具體方案簡介如下：

①左幅B025的箱梁斷面加寬約1.8m，施工時，移動模架主梁中心間距相應增加2m，變為14m，底模板與模板橫梁加長2m，具體布置見下圖。

②左幅B026的箱梁斷面加寬約7.8m，施工時，移動模架主梁中心間距相應增加4m，變為16m，底模板與模板橫梁加長7.8m，外側主梁的后端緊靠C匝道的C7號橋墩，橫梁接長部分的懸臂端較長，需根據計算，在主梁外側與橫梁之間，增加臨時斜支撐，具體布置見下圖。

③左幅B027的箱梁變為單箱單室標準斷面，施工時，移動模架主梁中心間距由12m變為10m。具體布置見下圖。

5 結論

本項目使用移動模架成功的完成了海上現澆箱梁的施工，特別是完成變截面箱梁的施工，填補了移動模架施工工藝的一項空白，為類似工程提供了經驗和借鑒。