大型變截面預制箱梁內模優化及裝拆施工技術

彭剛 中交四航局第二工程有限公司

大型變截面預制箱梁因箱內模板通用性差，周轉困難，在國內普遍采用木模散拼工藝，施工效率低，安全和質量問題突出。香港將軍大橋18榀變截面預制箱梁施工周期短，安全和質量要求高。如何確保內模通用性，提高周轉次數，提高內模裝拆效率對大型變截面箱梁的預制有著至關重要的意義。

1.工程概況

香港將軍澳跨灣連接路主橋全長1.8公里,是橫跨將軍澳海灣的高架橋。主橋主跨為跨徑200m的外飄式蝴蝶鋼拱橋，邊跨為跨徑100m長的鋼箱梁和46.3～75m的預應力混凝土箱梁。我司主要承擔主橋邊跨18片46.3～75m長的預應力混凝土箱梁預制，其中單箱雙室6片（W5-W2），單箱單室12片（E2-EA），均為變截面曲線預制箱梁，具體平面圖見圖1。

單箱單室箱梁共6跨12片，分為南北副（S和N），最大跨度75m，頂板寬度15.2～18.4m，厚度0.35m；底板寬度均為6.5m，厚度0.25～0.5m；腹板厚度0.4～0.8m。南側箱梁內側夾角106～108°和107°，北側箱梁內側夾角為108°和109°，箱梁在SOL控制線的高度為3.857m，橋面為自南向北的單向坡過渡到雙向坡，具體斷面圖見圖2。

單室箱梁因底板厚度變化、腹板厚度變化及頂板單向坡變化為雙向坡導致箱梁內腔角度、寬度、高度均在不斷變化，造成箱梁內模通用難度大，雙室箱梁亦如此。18榀箱梁按照不同截面需配置9套內模，模板制造成本高，且需大量場地堆存模板。

2.內模通用設計

2.1 統一箱梁內腔角度

圖1 箱梁平面圖

圖2 單室箱梁典型斷面圖

單室箱梁的南側箱梁內側角度分別為106～108°和107°，北側箱梁內側角度分別為108°和109°，通過優化單室箱梁內側角度統一為106°和107°，實現箱梁內腔四個角的統一，詳見圖3。優化后的箱梁腹板頂部最大加厚96mm，頂板齒塊向中心偏移最大102mm，向下平移78mm，75m箱梁混凝土最大增加20方，經過設計復核可以滿足箱梁承載力和預應力施工要求。

雙室箱梁采用相同方法統一內腔角度，實現內模四個角（A/C/D/F）的通用，見圖4。

2.2 統一箱梁內側齒塊位置

由于箱梁的腹板及底板均均有過渡段變截面，且長度不一致，為了確保內模通用性，優化箱梁齒塊位于變截面相同位置，且齒塊間距保持一致，內模分段時，每個齒塊均位于同一塊內模上，確保同一節內模用于不同箱梁的相同位置，見圖5。

2.3 內模分段擬合箱梁線型

箱梁曲線線型通過以直代曲的原則，采用直線標準段和梯形調節段擬合箱梁的線型。直線標準段長度根據齒塊位置，及香港土木工程規范對線型允許偏差5mm的要求，將直線段標準段長度設計為5.2m，梯形調節段長度約0.2m（見上圖5）。不同箱梁的直線標準段內模基本通用，只需更換梯形調節段擬合箱梁的線型，實現內模最大限度的共用。梯形調節段利用標準段間的鋼桁架支撐，采用木模平順連接，方便內模裝拆。18榀箱梁最終共用3套內模順利完成周轉，大幅降低內模的制造費用。

2.4 標準段內模構造

標準段內模主要由底角（C/F）、頂角(A/D)、腹板調節塊（B/E）、下桁架(H)、上桁架(G)組成，各塊體之間采用70度斜口法蘭盤及M20螺栓連接，并通過直徑60mm絲桿連接成整體。底角、頂角及腹板調節塊為6mm鋼模板及16工字鋼鋼桁架，下桁架及上桁架采用雙拼16槽鋼，上桁架頂面安裝木方及木板，與頂角鋼模平順連接，單節標準段內模重量約11t，內模典型構造斷面圖見圖6。

內模角度固定后，底角AC和頂角DF實現統一共用，通過更換B/E調節塊尺寸可以調整腹板高度，更換G/H調節塊尺寸調整箱梁內腔寬度，實現標準段內模基本通用。

為了確保箱梁混凝土外觀質量，鋼模板表面采用長效脫模漆。脫模漆涂刷后的模板表面光滑，可以持續2個月保護模板不生銹，且拆模時不粘混凝土。

圖3 單室箱梁統一內腔角度斷面圖

圖4 統一內腔角度后的內模通用圖

3.內模裝拆施工技術

3.1 內模拼裝技術

內模在專用拼裝胎架拼裝成型后整體吊裝，具體步驟如下。

步驟一：制作安裝內模拼裝胎架，并將胎架鋼底座調整水平。

步驟二：將內模底角（CF）吊裝到內模胎架上，與胎架緊密貼合，確保標高及角度一致，見圖8序號①。

步驟三：將內模下桁架（H）吊至胎架內，與底架（CF）采用M20螺栓連接牢固，見圖8序號②。

步驟四：將內模腹板高度調節塊（BE）吊至胎架內，與底架CF連接牢固，見圖8序號③。

步驟五：將內模頂角（AD）吊至胎架內，與腹板高度調節塊（BE）連接牢固，見圖8序號④。

步驟六：在內模頂桁架（G）四側懸掛4根連接絲桿，并吊至胎架內，將4根絲桿與低桁架（H）固定，并采用螺栓將頂桁架（G）與頂角（AD）連接牢固，見下圖8序號⑤。

步驟七：安裝其余連接絲桿，見圖8序號⑥。

步驟八：安裝頂桁架上面木模板，見圖8序號⑦。

步驟九：將拼裝好的內模吊離胎架，對鋼模板進行打磨并均勻涂刷脫模漆。

步驟十：底腹板鋼筋綁扎完成后，及時在底板排氣孔位置安裝鋼支撐，并使用M20拉桿與底模連接牢固。

步驟十一：在綁扎好的箱梁底板鋼筋上放樣出內模安裝位置，并使用30t門吊將內模吊至箱梁內，檢查底板及腹板保護層厚度直至滿足要求。

3.2 內模拆除技術

為了確保內模拆除的安全，提高拆模效率，內模拆除主要采用特制拆模臺車及卷揚機，逐節拆除，主要步驟如下：

步驟一：在箱梁洞口安裝拆模平臺，并固定好卷揚機。

步驟二：優先拆除內模連接絲桿及底桁架（H），擱置在簡易臺車上，使用卷揚機托出箱梁內腔。

圖5 齒塊布置平面示意圖

圖6 內模典型構造圖

圖7 內模拼裝平臺

圖8 內模拼裝順序圖

步驟三：拆除底角（CF），擱置在簡易臺車上，使用卷揚機托出箱梁內腔。

步驟四：將特制拆模臺車吊至拆模平臺上，并遙控操縱行走至拆模位置，伸長垂直頂升油缸，對準頂角水平連接桿和頂桁架豎直連接桿，收縮臺車頂架液壓油缸，優先降低頂桁架（G）擱置在臺車上方，再收縮水平液壓油缸，將內模頂角（AD）固定在臺車兩側，收縮垂直頂升油缸將臺車收回行走狀態，見圖9。最后臺車馱著頂桁架及頂角行走至箱梁外。

3.3 內模拆除臺車

內模拆模臺車的結構詳見專利CN110877398A（中交第四航務工程局有限公司.一種箱梁內模拆模臺車及其拆模方法:中國,CN110877398A,2020-03-13）。

拆模臺車的電機自帶制動功能，實現4個滾輪的同步行走。4個垂直頂升油缸在其前后側安裝導向裝置，可確保平穩頂升，在油缸座底部安裝縱向微調滑板，可在小車頂起后縱向微調。泵站能實現任意一種油缸（4個頂架油缸、4個水平油缸、4個垂直頂升油缸）的完全同步工作。電控柜控制臺車行走和油缸頂升操作。

內模拆模臺車經過多次升級改造，制造出自行式同步液壓頂升系統，單榀箱梁的內模拆除時間由之前的12天縮短至4天，效率得到大幅提高。

4.結語

大型變截面曲線預制箱梁通過優化箱梁內腔結構，采用標準段和調節段模擬箱梁的線型，實現箱梁內側模板的基本通用，減少模板制造費用，產生了較好的經濟效益。同時，通過內模拼裝胎架拼裝模板、制造拆模臺車拆除內模，實現內模裝拆效率的大幅提升，且保證了施工安全，為今后同類變截面箱梁的內模施工提供了寶貴的經驗。

圖9 內模拆除示意圖

圖10 臺車拆模示意圖