海上移動(dòng)模架現(xiàn)澆混凝土箱梁施工

蔡清愉

摘 要：MSS移動(dòng)模架系統(tǒng)（move support system）是世界橋梁施工的先進(jìn)工法，施工時(shí)無(wú)需在橋下設(shè)置模板支架，采用兩個(gè)支撐在牛腿上的鋼結(jié)構(gòu)主梁支承模板系統(tǒng)，兩主梁通過(guò)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(qū)引橋和秀涂互通主線橋成功使用移動(dòng)模架現(xiàn)澆混凝土箱梁為例對(duì)移動(dòng)模架現(xiàn)澆箱梁施工工藝進(jìn)行介紹。本項(xiàng)目位于海上和灘涂區(qū)，通過(guò)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和安全性分析采用鋼管樁支架和軟基處理的費(fèi)用高、安全風(fēng)險(xiǎn)大，移動(dòng)模架逐跨現(xiàn)澆施工在技術(shù)上可行、安全風(fēng)險(xiǎn)小、經(jīng)濟(jì)上節(jié)省、進(jìn)度上占優(yōu)。特別是解決了常規(guī)移動(dòng)模架不能施工變截面箱梁的難題。

關(guān)鍵詞：移動(dòng)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(qū)引橋部分位于海上、部分處于淺灘區(qū)域，橋下最大凈空34.298m，分左右兩幅，結(jié)構(gòu)為預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)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?yōu)閱蜗淙一蛘咚氖倚备拱宓牡雀咦儗捪淞簲嗝嫘问?，箱梁包括等截面和變截面，等截面頂寬?6.5m、20.25m兩種，變截面從20.25m過(guò)渡到31.576m，最重梁段混凝土為1616m3。橋梁下部結(jié)構(gòu)采用柱式花瓶墩身、承臺(tái)，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。

2 移動(dòng)模架選型

根據(jù)工程情況采用下行非自行式移動(dòng)模架系統(tǒng)，共設(shè)置三對(duì)牛腿，施工時(shí)只用其中兩對(duì)牛腿，另一對(duì)牛腿在移動(dòng)模架縱移前預(yù)先安裝在下一孔橋墩承臺(tái)上，以縮短施工周期。移動(dòng)模架系統(tǒng)主要由牛腿、推進(jìn)平車、主梁、導(dǎo)梁、橫梁、后橫梁、外模及內(nèi)模組成。每一部分都配有相應(yīng)的液壓或機(jī)械系統(tǒng)。各組成部分結(jié)構(gòu)功能簡(jiǎn)介如下：

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

⑵主梁：移動(dòng)模架系統(tǒng)主梁為一對(duì)鋼箱梁。根據(jù)計(jì)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(nèi)。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(zhǎng)度約為76.4m，分為5節(jié)，節(jié)間用高強(qiáng)螺栓連接。主梁兩端設(shè)有前后導(dǎo)梁，長(zhǎng)約為30m，分為2節(jié)，節(jié)間也用高強(qiáng)螺栓連接， 起到支架向下一孔移動(dòng)時(shí)的引導(dǎo)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(duì)橫梁間銷連接，橫梁上設(shè)有支撐螺旋頂，以安置模板橫梁和外模支架。模板橫梁通過(guò)機(jī)械支撐系統(tǒng)進(jìn)行豎向和橫向調(diào)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(shè)在橫梁上，并與橫梁相對(duì)應(yīng)。每對(duì)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(duì)應(yīng)，并通過(guò)在橫梁設(shè)置的模板支架及支撐來(lái)安裝。

外模板底面板采用6mm的鋼板，緣翼板及側(cè)?？v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(nèi)模：移動(dòng)模架系統(tǒng)的內(nèi)模系統(tǒng)采用小塊組鋼模板以方便拆裝，加快施工速度。

（6）液壓系統(tǒng)

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

①豎向頂升液壓系統(tǒng)：每套液壓系統(tǒng)設(shè)有一臺(tái)高壓液壓站、兩臺(tái)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(tǒng)：兩臺(tái)推力470KN行程500mm橫移液壓缸、一臺(tái)推力640KN行程1000mm的縱移液壓缸。

③模板開模系統(tǒng)：12臺(tái)推力300KN行程400mm橫移液壓缸。

（7）電氣系統(tǒng)

MSS移動(dòng)模架移動(dòng)模架系統(tǒng)的九套液壓系統(tǒng)都配有完善的電力驅(qū)動(dòng)與電氣控制系統(tǒng)。

①電氣系統(tǒng)元器件，電氣控制系統(tǒng)主要要器件采用德國(guó)西門子技術(shù)國(guó)內(nèi)合資企業(yè)產(chǎn)品；液壓站驅(qū)動(dòng)電機(jī)采用國(guó)內(nèi)大廠制造的Y系列電動(dòng)機(jī)，安裝型式Ⅵ，防護(hù)等級(jí)IP44。

②電源，電氣系統(tǒng)的電源使用3相380V，50HZ交流電源，允許電壓波動(dòng)±10%。整套設(shè)備裝配動(dòng)力73KW，最大負(fù)荷44KW。

3、移動(dòng)模架移動(dòng)模架系統(tǒng)的組裝與施工

（1）牛腿的組裝：牛腿橫梁為鋼箱梁式結(jié)構(gòu)，安裝牛腿系統(tǒng)時(shí)先將牛腿支腿安裝在承臺(tái)上，吊裝牛腿橫梁時(shí)先裝一邊的橫梁并用臨時(shí)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(zhǔn)儀抄平，再安裝控制臺(tái)平車。

（2）主梁安裝：主梁在橋下組裝根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)起吊能力可采用搭設(shè)臨時(shí)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(shí)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(tǒng)作用下，橫橋向、順橋向依次準(zhǔn)確就位。在墩中心放出橋軸線，按橋軸線方向調(diào)整橫梁，并用銷子連接好，然后安裝混凝土配重塊。最后鋪設(shè)底板和外腹板、肋板及翼緣板。

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

移動(dòng)模架移動(dòng)模架拼裝時(shí)要求各部件之間連接可靠，拼裝完后要通過(guò)認(rèn)真地全面檢查，確認(rèn)安全可靠后方可用作上部結(jié)構(gòu)施工使用。

4、移動(dòng)模架移動(dòng)模架的施工原理及工藝流程

移動(dòng)模架移動(dòng)模架是世界橋梁施工的先進(jìn)工法，施工時(shí)無(wú)需在橋下設(shè)置模板支架，而采用兩個(gè)支撐在牛腿上的鋼結(jié)構(gòu)主梁支承外模板，兩主梁通過(guò)牛腿支架支撐在橋墩承臺(tái)上。

（1）模板的調(diào)整：移動(dòng)模架移動(dòng)模架預(yù)拱度的調(diào)整是施工中重點(diǎn)，移動(dòng)模架撓度值的來(lái)源要考慮周全，撓度值的計(jì)算要盡量結(jié)合實(shí)際情況。該移動(dòng)模架移動(dòng)模架的撓度值主要有五部分組成：

a、混凝土自重產(chǎn)生的撓度值；

b、預(yù)應(yīng)力鋼束張拉產(chǎn)生的反拱值，支點(diǎn)間按拋物線計(jì)算；

c、牛腿支腿等鋼結(jié)構(gòu)件受力壓縮產(chǎn)生的變形值；

d、澆注下一跨箱梁時(shí)對(duì)本跨箱梁的變形影響值。

（2）荷載預(yù)壓：移動(dòng)模架拼裝完成后，首先根據(jù)計(jì)算書中提供的理論撓度值進(jìn)行預(yù)拱度調(diào)整。調(diào)整橫梁下面支撐在主梁箱梁體內(nèi)的支撐螺旋千斤頂。 模板預(yù)拱度調(diào)整完成后即可進(jìn)行預(yù)壓試驗(yàn)。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(yù)壓方法，通過(guò)先底板，再腹板，最后堆載頂板和翼板的順序進(jìn)行，總荷載量控制在施工荷載的1.1倍左右，持荷時(shí)間24小時(shí)即可，最多不超過(guò)48小時(shí)，通過(guò)測(cè)量計(jì)算出堆載前后的實(shí)測(cè)變形撓度值。對(duì)比理論撓度值與實(shí)測(cè)撓度值的差值，修正理論計(jì)算預(yù)拱度值，以此作為第一孔箱梁澆注時(shí)的預(yù)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(yù)應(yīng)力鋼束后，將第三對(duì)牛腿預(yù)先用吊機(jī)、拖車倒運(yùn)安置在下一孔的橋墩上，然后通過(guò)液壓缸使縱梁下移并向外橫移帶動(dòng)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(nèi)橫移帶動(dòng)外模合攏，連接橫梁連接銷，調(diào)好位置后，安設(shè)底板及腹板鋼筋、預(yù)應(yīng)力鋼束、安裝內(nèi)模板，順即安設(shè)頂板鋼筋及預(yù)應(yīng)力鋼束，全部工序驗(yàn)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(jìn)。

（4）漸變段箱梁的施工簡(jiǎn)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(biāo)準(zhǔn)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(yīng)加寬了約4m。因此，移動(dòng)模架的底模板需要加寬15.276m，牛腿的支撐距離也要相應(yīng)的加寬4m，牛腿橫梁與模板橫興均需相應(yīng)的接長(zhǎng)，加固支點(diǎn)。本文以左幅B025～B27為例，具體方案簡(jiǎn)介如下：

①左幅B025的箱梁斷面加寬約1.8m，施工時(shí)，移動(dòng)模架主梁中心間距相應(yīng)增加2m，變?yōu)?4m，底模板與模板橫梁加長(zhǎng)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(shí)，移動(dòng)模架主梁中心間距相應(yīng)增加4m，變?yōu)?6m，底模板與模板橫梁加長(zhǎng)7.8m，外側(cè)主梁的后端緊靠C匝道的C7號(hào)橋墩，橫梁接長(zhǎng)部分的懸臂端較長(zhǎng)，需根據(jù)計(jì)算，在主梁外側(cè)與橫梁之間，增加臨時(shí)斜支撐，具體布置見下圖。

③左幅B027的箱梁變?yōu)閱蜗鋯问覙?biāo)準(zhǔn)斷面，施工時(shí)，移動(dòng)模架主梁中心間距由12m變?yōu)?0m。具體布置見下圖。

5 結(jié)論

本項(xiàng)目使用移動(dòng)模架成功的完成了海上現(xiàn)澆箱梁的施工，特別是完成變截面箱梁的施工，填補(bǔ)了移動(dòng)模架施工工藝的一項(xiàng)空白，為類似工程提供了經(jīng)驗(yàn)和借鑒。