自行式全液壓整體模板在箱梁預制中的應用探析

吳發展，田鵬陽，張歌謠，王偉 （中鐵隧道集團二處有限公司，河北 廊坊 065201）

0 前言

箱梁具有較大的承載能力，在橋梁上部結構中箱梁預制采用傳統組合式拼裝模板的工藝和整體式液壓自動化模板基本一致，李建軍等[1]研究了整體式液壓自動化模板施工工藝，該模板施工具有很大的操作性。洪彩葵等[2]設計了能自動實現橫向、縱向自行移動的全液壓開合自行式模板，為大橋上部結構施工提供有力支持。劉曉芳[3]對箱梁預制工藝進行分析，探討了箱梁預制施工的問題。甜永高速公路TY11合同段箱梁預制場設在曲線段路基上，在整體模板的基礎上進行改造升級，應用自行式全液壓整體模板，使大塊整體直線模板進行曲線移動和行走，提高箱梁預制的工程質量。

1 工程概況

甜永高速公路TY11合同段位于慶陽市慶城縣境內，起止樁號為K171+320～K175+780，是包含路基、橋涵、隧道的綜合性工程，全長4.46km，線路縱坡3.5%。本合同段橋梁共2座，即川河溝大橋和川河溝特大橋。川河溝大橋起訖 里 程 K171+846.5～K172+213.5，長367m，上部結構采用預應力混凝土組合箱梁，橋梁跨徑組合為3×（4×30）m；川河溝特大橋起訖里程K172+686.5～K174+493.5，長1807m，橋梁上部結構采用預應力混凝土組合箱梁，橋梁跨徑組合為：2×（3×30）+4×30+4×（5×30）+3×30+4×30+3×30+4×（5×30）m。 在川河溝大橋和川河溝特大橋之間的主線曲線路基（DK171+240～DK171+690）上布置預制箱梁場，設制梁臺座26個，自行式全液壓整體外模4套，內模6套。

2 工藝原理

自行式全液壓整體模板是在傳統箱梁模板的基礎上，將分塊模板拼裝成整體模板，按照梁體長度拼裝到位[4]，無需中間過程的拆卸和拼裝，安裝液壓系統提供動力，使其在水平、縱向和豎直方向實現三向移動，可自行行走就位。

3 操作要點

以30m預制箱梁為例，從模板設計安裝、鋼筋綁扎、混凝土澆筑、預應力工程等方面，介紹甜永高速公路TY11合同段自行式全液壓整體模板的箱梁預制操作。

3.1 模板設計加工

模板節塊拼裝成整體后首先對其進行剛度、穩定性及變形驗算，考慮節塊間拼接及后續拼縫問題，采用標準節塊，打磨拼裝成整體，單側整塊長度31m。為了滿足模板整體剛度，在支腿內側增加縱向通長加強槽鋼，保證模板整體性及變形量[5]。

整體模板剛度、變形等相關參數驗算合格后，根據千斤頂工作原理，每側模板設置四套千斤頂臺車，水平千斤頂拉力 15t～20t，最大行程 35cm～40cm，豎向千斤頂頂升力15t～20t，最大行程35cm～40cm。

整體模板剛性增強，自重和長細比增大，模板頂升和下降均由液壓系統完成，考慮模板頂升和下降的同步性及避免發生較大彎折變形，采用單頂頂升方法，保證模板操作的同步性，同時加大頂托的承力范圍，簡化操作難度。

實際施工過程中需單獨調整局部模板，為此千斤頂設置單獨的進出油控制閥，且為了保證模板就位后的穩定性和整體性，千斤頂配置自鎖功能，使得模板調整合格后不會出現上升或下降現象。

3.2 臺座及底板預制

考慮整體模板行走及頂升空間，整體模板臺座高度要求≮60cm，由于預制梁場設在曲線段路基上，且縱坡較大，為了保證臺座水平，大里程端臺座高度至少為60cm，根據縱坡控制小里程端臺座高度，考慮承載力和穩定性，臺座設計為鋼筋混凝土結構[6]，配置自動噴淋系統。箱梁設計2cm起拱度，臺座按二次拋物線設計預拱度[7]（圖1）。

圖1 臺座縱斷面圖

3.3 模板試拼及驗收

3.3.1 行走軌道安裝

為保證模板自行行走，配置行走小車，在臺座兩側采用槽鋼設置4道行走軌道，軌道鋪設根據梁場走向及臺座布置考慮線型平順，保證整體模板行走順暢。

四條槽鋼分別對稱布置在臺座兩側（圖2），因預制場布設在曲線路基上，所以軌道在縱向臺座之間為曲線，因此考慮直線模板實現曲線行走，5#槽鋼反扣安裝在臺座兩側，折線型植入鋼筋與槽鋼焊接固定并打磨，保證鋼筋與槽鋼同面，從而加大行走小車滾輪在槽鋼上的水平活動間距，以此解決整塊模板曲線型行走。

圖2 軌道安裝斷面圖

3.3.2 液壓系統安裝

液壓系統主要為水平橫移油缸和豎直頂升油缸，水平油缸布置在行走小車內部，與小車在同一平面。豎直頂升油缸布置在行走小車上方，與行走小車連接成整體，故液壓系統和行走系統布置于一體，既承擔模板整體自重，又負責整體模板行走和移動，行走系統和液壓系統直接安裝在臺座兩側行走軌道上（圖3）。

圖3 行走和液壓系統安裝

3.3.3 模板拼裝

模板采用標準節段，廠家統一制作運至現場后借助龍門吊拼裝成整體（圖4）。拼裝過程中嚴格控制拼縫大小和錯臺，節塊間采用雙面膠粘貼，保證密封效果及整體模板線型順直美觀，確保箱梁混凝土整體外觀質量，模板長度按31m控制。

圖4 模板拼裝

節塊模板拼裝在已安裝好的行走系統和液壓系統上，按設計布置好液壓系統位置，分塊拼裝成整體后安裝液壓油管。

3.3.4 模板調試

模板拼裝完成后檢查液壓系統油路安裝情況，確保無誤后加入液壓油，因整個油路長達30m左右，因此注入液壓油后事先運行液壓系統，保證四個液壓臺車進出油量一致，避免千斤頂升降量不同。

運行液壓系統，當油表壓力至5MPa左右時，操作人員檢測豎向和水平千斤頂進出情況，用液壓控制桿控制千斤頂進行模板的安裝，調試水平、豎向千斤頂行程調整模板的高度，檢查模板底部與臺座的拼縫情況，使模板和臺座密貼。

液壓系統調試完畢，給行走系統電機通電檢測自行功能及行走軌道情況。模板行走采用遙控操作，因預制場在曲線路基，模板需實現曲線行走，在曲線段（臺座與臺座之間）行走時，調整模板中間位置節塊間連接螺栓，使直線模板行成曲面，很好地完成大塊模板曲線行走，提高了機械化程度。

3.4 整體外模安裝

利用遙控操作將模板行走至預制臺座，啟動水平油缸使模板靠近臺座兩側，然后利用豎直油缸調整模板高度，使模板初步就位。再用液壓系統進行精調，使模板精確就位，達到與臺座密貼的狀態。

采用水平靠尺調整模板背肋垂直度，通過模板自帶的液壓千斤頂調整合格后利用頂托下加方木進行固定，并用固定頂托定位，保證模板穩定性。固定模板底部對拉螺桿，至此，整體模板安裝完畢。

3.5 底腹板鋼筋綁扎及整體吊裝

底腹板鋼筋在鋼筋加工廠集中加工，運至綁扎臺架綁扎成型，采用兩臺10t龍門吊整體吊入模板。

3.6 內模拼裝及整體吊入

內模采用普通模板，分為標準節段和變截面段，在預制場拼裝架上分塊安裝成整體，打磨平整，拼縫處用寬膠帶粘貼封堵，避免該處澆筑混凝土時漏漿。待底腹板鋼筋吊入外模后利用龍門吊將內模整體吊入底腹板鋼筋內，定位內模尺寸位置，調整準確[8]。

3.7 安裝端模

端模采用鋼模板制造[9]，分為頂板、腹板和底板三部分，與側模采用螺栓連接，安裝過程中注意拼縫間粘貼密封膠條，防止澆筑混凝土時外漏。

3.8 頂板鋼筋綁扎

頂板鋼筋采用現場綁扎方式，由加工廠集中加工的半成品，運至施工臺座現場綁扎。

3.9 混凝土澆筑

箱梁混凝土由自建拌合站拌制，生產、運輸過程中嚴格控制塌落度?，F場采用龍門吊配料斗進行澆筑。采用斜向分層連續澆筑，澆筑順序為先底板，后腹板，再頂板，底腹板振搗采用附著式振動器和人工振搗相結合，頂板主要以人工振搗為主，振搗時避免碰撞模板和鋼筋。

3.10 養護

混凝土澆筑完畢，及時采取措施進行養護。夏季施工養護采用自動噴淋覆蓋土工布灑水養護，冬季施工時采用蒸汽養護措施，養護時間不少于14天。

3.11 模板拆卸

箱梁混凝土澆筑完畢，待混凝土達到10MPa后進行脫模施工。先拆除內模，內模為普通模板，人工配合卷揚機進行拆除；側模拆除步驟與安裝相反，松掉上下對拉螺桿和支腿頂托，緩慢操作豎向千斤頂油缸，待其與混凝土剛好分離后運行水平千斤頂至完全與臺座分離，再次利用液壓系統調整模板高度以及與臺座的水平距離，啟動行走系統運行至下一臺座，打磨刷油安裝，進行下片梁預制施工。

3.12 預應力張拉、壓漿

梁體混凝土強度達到設計強度90%且滿足養護齡期7天以后方可進行預應力施工。智能張拉設備利用電腦軟件控制張拉預應力，梁體兩端對稱同步張拉，張拉力和伸長量同步雙控[10]，滿足設計要求。張拉作業完成后48h內完成壓漿作業，壓漿過程中注意進出漿壓力及進漿量，保證壓漿飽滿。

4 質量控制措施

①液壓系統行走前，尤其當溫度較低時，先運行液壓泵，保證油路運行順暢，避免在沒有提前循環液壓系統的情況下直接進行頂升或水平橫移等操作。

②操作前檢查油閥狀態，避免出現千斤頂不同步，導致千斤頂破壞，模板拉扯變形的情況，因此對操作人員應嚴格要求，杜絕因認識問題導致液壓系統破壞。

③模板整體行走時配專人負責清理軌道范圍內的雜物，防止阻擋行走，避免因滾輪出軌或用力行走導致液壓系統損壞和模板變形。

5 結語

自行式全液壓整體模板與傳統模板相比，整體模板減少了前期的拼裝工序，避免了后續模板的拆卸再拼裝的重復工作，所有的拆卸和安裝工作一次性完成，后續施工操作簡單，提高了工作效率。

自行式全液壓整體模板提高了模板調整精度，降低模板損壞程度，既能提高施工效率又節約工程成本，同時解決了接縫問題，保證了箱梁的外觀質量，改善作業環境，降低安全隱患。