基于移動鋼模板的小箱梁流水預制技術

李寶山，石 峰，楊岳彪，謝翔宇

（1.中建安裝集團有限公司南京公司，江蘇 南京210046；2.南京林業大學土木工程學院，江蘇 南京210037）

0 引 言

全預制橋梁是近幾年開始在國內推廣的新技術[1-5]。2016 年10 月，全國首座全預制拼裝高架橋梁——上海嘉閔高架路及地面道路工程正式竣工通車。工程全長約6.8 km，將2 431 塊預制構件運輸到現場直接“拼裝”，實現在施工期間，下部道路的開放通行。橋梁預制技術加快了橋梁建造速度，有效地減輕了傳統高架建造方式揚塵、噪聲，以及封路的影響。G312 南京城區段為交通主干道，日交通量超過5 萬車次。為保證施工期間交通暢通，G312 繞越高速公路至仙隱北路段改擴建項目主線高架橋施工采用預制橋梁施工技術。

預制橋梁施工總體可分為預制與安裝兩個過程。預制過程關乎生產質量與效率關鍵環節。在橋梁的預制過程中，箱梁預制是工程量最大的工序之一，須謹慎選擇建造方式，實行科學的施工管理。傳統小箱梁預制大多采用普通鋼模板，鋼模板的移動與安裝需要吊車與人力配合完成?，F介紹的新型移動液壓鋼模板，可利用場地內的軌道進行移動，通過液壓系統完成合模與支撐，并靈活調整模板高度、位置與角度。研究自動鋼模板在箱梁預制中的應用，可大幅提升箱梁預制效率。圖1 為移動液壓鋼模板之實景。

1 項目概況

G312 南京繞越高速公路至仙隱北路段改擴建項目是江蘇省首個預制橋梁項目，其規劃圖見圖2 所示。工程全長約10 km，預計總投資29.56 億元。其中：主線高架橋全長7.345 km；橋面寬度為33 m，采用雙向六車道；按一級公路、設計速度80 km/h 進行設計。主線橋墩柱、蓋梁與小箱梁均采用預制拼裝法施工。

圖1 移動液壓鋼模板之實景

圖2 G312 南京段改擴建項目規劃圖

承擔主線橋預制安裝的SG5 標段共配備2 個小箱梁預制場，1 個墩柱預制場，1 個蓋梁預制場與一個混凝土攪拌站。主線橋預制小箱梁1 707 片，匝道預制小箱梁132 片，工期緊、任務重。箱梁預制場共擁有10 條流水線，配備6 臺10 t 級龍門吊與4 臺75 t級龍門吊。每條流水線分配7 個張拉臺座與1 套移動鋼模板。箱梁預制生產于2019 年9 月啟動，截至2020 年7 月已生產預應力小箱梁676 片，完成36.8%的箱梁生產任務。

2 小箱梁預制主要流程

預制場地的布置從根本上決定了其生產效率。應根據項目工程量制定預制場生產計劃，規劃場地布置；合理選用生產設備，并對場區道路、排水、基礎、龍門吊路線進行設計。移動式鋼模板施工的獨特之處在于模板的機動性，在該項目中每套模板分配7個臺座，理論上實現了移動模板的連續工作。圖3 為移動鋼模板法箱梁預制流程圖。

圖3 移動鋼模板法箱梁預制流程圖

移動式鋼模板的兩側外模板通過控制箱獨立控制，在轉移模板時需要一名操作員連續操縱，由一名觀察員負責瞭望觀察。待模板行走至與臺座基本對齊時，由觀察員發出指令，操作員停止移動模板。在觀察員指揮下調節模板向臺座橫向靠攏，使得外模板下緣與臺座底模之間存有2 cm 左右的間隙。精調外模的縱向位置，使其與小箱梁起始位置對齊。最后調節模板向臺座靠緊，使用雙面膠或密封條徹底堵死模板縫隙，在檢查模板閉合情況后人工噴灑脫模劑。

使用龍門吊將加工完成的底腹板鋼筋籠吊運至模板內，調整好位置，檢查保護層墊塊與保護層厚度。組裝鋼內模，檢查接縫對齊情況與模板表面光滑度。在內模四周覆蓋塑料薄膜或噴灑脫模劑，檢查無誤后使用龍門吊將其吊運至外模內。然后，吊放加工完成的頂板鋼筋籠，焊接腹板鋼筋與頂板鋼筋，完成角隅鋼筋與加腋鋼筋的固定。在外模頂部設置橫向對拉螺桿，防止外模撐開；在外模頂部橫梁上設置豎向壓桿壓緊內模，防止內模在澆筑過程中上浮起。

按照分層下料、連續澆筑、一次成型的原則，使用龍門吊與料斗進行混凝土澆筑。移動式鋼模外側間隔1 m 設置有振動裝置，在澆筑期間開啟振動，并由工人手持30 型振動棒補充振搗。梁體達到拆模強度后，使用錘、撬棍等工具進行拆模。在梁體達到齡期與強度要求后，繼續完成張拉、壓漿與封端操作。移動至下一個空臺座，在完成模板清理后進行下一片箱梁的預制。

3 移動模板預制施工特點

3.1 預制場地

移動鋼模板構造復雜，模板底部含有行走、液壓系統。在臺座尺寸設計時，應與之匹配。每組移動鋼模板需要4 條軌道，必須保證鋼軌的平順與軌道基礎的密實。傳統鋼模板往往采用分散布置的方法，預留足夠的模板組裝空間與施工車輛行駛通道；而自行式鋼模板通常采用緊密排布的方式，流水線并聯布置，沿場地邊緣設計龍門吊路線。自行式鋼模板移動靈活的特點，可大幅提升場地利用率。該項目每個預制場并聯5 條生產線，橫向總寬度約40 m，長度約250 m，共35 個臺座，平均日產3.5 片小箱梁。圖4為箱梁預制生產線之實景。

圖4 箱梁預制生產線之實景

3.2 施工組織與管理

較大規模的箱梁生產流水線通常采用龍門吊作為吊運設備。采用傳統鋼模板需要在安裝與轉移模板時，會頻繁占用龍門吊。移動鋼模板憑借機動性優勢可以釋放大量龍門吊運力，實現高效流水生產。根據G312 改擴建項目及其他項目的實際施工經驗，繪制采用移動液壓鋼模板的箱梁流水預制施工橫道表（見表1）。

由表1 可知，普通鋼模板在施工時外模安裝時間更長。長時間占用吊車使得各箱梁無法實現高效流水作業。在生產5 條生產線同時生產5 片箱梁時，移動鋼模板可以節省工期3 d。若不考慮存梁、轉移等因素，使用移動鋼模板生產500 片箱梁在理論上節省工期一年以上。施工人員配備方面，采用移動式鋼模板流水線可縮減模板工與龍門吊操作員的數量。在工程量較大的項目中，采用移動鋼模板法，可以提升施工組織的流暢性。

表1 移動鋼模板生產線生產5 片小箱梁施工橫道表

4 經濟性與適用性分析

4.1 移動鋼模板預制的經濟性

自行移動鋼模板施工對場地要求更高，預制場建設改造費用高于傳統鋼模板預制，前期投入成本比重大。但是移動鋼模板施工過程自動化程度高，可節約人工成本與設備費用，適用于工期長、規模大的箱梁預制場。此外，移動鋼模板預制空間排布更加緊密，節約部分土地費用，但單位土地面積上的基建與設備成本更高。在經濟發達地區，可考慮提升生產線自動化水平以減少占地面積。以G312 南京繞越高速公路至仙隱北路段改擴建項目為例，統計小箱梁預制中鋼模板的相關費用（見表2、表3）。

表2 模板成本主要組成部分一覽表

表3 箱梁流水線支出費用一覽表

4.2 小箱梁模板類型選擇策略研究

為實現預制橋梁生產目標，傳統方法可擴大生產規模與人力投入，也有部分工程采用“提前生產+存梁+轉運”模式。但上述方法必然會削弱普通鋼模板的成本優勢，為施工管理帶來不便。針對兩種鋼模板的工程運用經驗，繪制模板成本與預制小箱梁工程量的曲線關系圖（見圖5）。

圖5 模板成本與箱梁產量變化關系圖

移動式鋼模板成本與產量基本為線性關系，且單片箱梁成本隨著產量提高表現出小幅下降趨勢。傳統鋼模板在產量達到600 片之后，單片箱梁生產成本明顯增大。在箱梁生產量少于1 200 片時，采用傳統鋼模板預制可節省部分成本；箱梁生產數量大于1 200 片時，移動式鋼模板經濟性更佳。除此以外，移動式鋼模板具有無可代替的效率優勢，這在城市高架橋梁建造中至關重要。因此綜合考慮，宜在生產小箱梁1 000 片以上時，選用移動式鋼模板。對于空間受限、工期緊張、轉運不變或無存梁場地的預制橋梁建設項目中，這一數值可繼續降低。

5 結 語

本文通過實際生產項目，對使用移動式鋼模板的小箱梁流水施工進行了說明，并在預制場地建設、施工進度控制、施工組織等過程中總結經驗。結合施工過程中發現的問題，為同行再提幾點建議。

（1）預制場設立之初，應確立生產計劃，詳細落實場地規劃與設計，確保實現產能目標。重點抓管理，注意統籌調配，避免因單一工序延后而拖累整個生產線。

（2）模板相關費用僅占工程總造價中的少部分。在項目工期緊張時、交通組織難度較大時，可大膽采用移動式鋼模板等新技術，推動施工技術的進步。

（3）預制場建設成本很高，在工程結束后研究預制場的生存與運營道路，可實現預制場的再盈利，符合橋梁預制的產業化發展方向。