港珠澳大橋島隧工程沉管預(yù)制模板施工工藝

張洪，范卓凡，劉然

（中交二航局第二工程有限公司，重慶 401121）

1 概述

1.1 工程概況

港珠澳大橋海底隧道沉管段總長5.664 km，由33個(gè)管節(jié)組成，其中直線段管節(jié)28個(gè)，曲線段管節(jié)5個(gè)，曲率半徑5 000 m。沉管管節(jié)采用兩孔一管廊截面形式，寬3 795 cm，高1 140 cm，底板厚150 cm，外側(cè)墻及頂板厚150 cm，中隔墻厚80 cm，管節(jié)斷面圖見圖1。標(biāo)準(zhǔn)管節(jié)長180 m，分成8個(gè)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段，每個(gè)節(jié)段長22.5 m。管節(jié)采用工廠法預(yù)制，節(jié)段混凝土全段面一次澆筑?；炷翉?qiáng)度等級(jí)為 C45（28 d）、C50（56 d），單次混凝土澆筑方量約3 400 m3，是迄今為止世界上規(guī)模最大的沉管隧道工程。

1.2 鋼模板概況

模板系統(tǒng)由以下部分組成[1-2]：1個(gè)固定的底模、2個(gè)公路隧道的內(nèi)模車及針形梁、1個(gè)廊道隧道內(nèi)模車及針形梁、2個(gè)固定的外墻模及支撐系統(tǒng)、端頭模板。端頭模板設(shè)計(jì)了節(jié)段止水與管節(jié)間鋼端殼安裝固定裝置。模板系統(tǒng)立體圖見圖2。

1）底模：設(shè)置1套底模。底模通過支撐千斤頂和支撐固定于條形混凝土基礎(chǔ)上，綜合考慮曲線管節(jié)預(yù)制時(shí)底模需要，底模設(shè)計(jì)長23.96m，寬39 m。底模采用整體分塊式，單塊重量輕，便于周轉(zhuǎn)運(yùn)輸及安裝。底模為定型加工大塊鋼模，布置橫向支撐大梁和縱向分配梁，面板厚6mm。底模支撐系統(tǒng)包括：929 kN自鎖式液壓千斤頂16臺(tái)（每塊行車道底板2臺(tái)）、1 000 kN楔形千斤頂64臺(tái)、420 kN楔形千斤頂24臺(tái)、支撐關(guān)節(jié)204個(gè)和其他附屬頂伸液壓裝置。底模斷面圖見圖3。

圖1 管節(jié)橫斷面示意圖（單位：cm）Fig.1 Cross-sectionalschematic of tube section（cm）

圖2 模板系統(tǒng)立體圖Fig.2 Perspective view ofa tem plate system

2）側(cè)模系統(tǒng)：側(cè)模在縱向分為4塊，單塊長度為5.98m，總長23.96m。側(cè)模固定安裝在澆筑坑兩側(cè)，由后方的混凝土反力墻支撐。采用全液壓驅(qū)動(dòng)，整體安裝、整體脫模、整體移動(dòng)，全部采用集成系統(tǒng)，插銷連接，安裝精度高，整體安裝或拆除均可在8 h內(nèi)完成，外墻模外側(cè)設(shè)置混凝土反力墻作為外墻模板橫向支撐體。采用反力墻可有效控制混凝土的漲模，外墻模板不設(shè)拉桿，對(duì)提高墻體耐久性具有重要意義。

圖3 底模板斷面圖Fig.3 Cross-sectionalof bottom tem plate

3）內(nèi)模系統(tǒng)：內(nèi)模采用穿入式移動(dòng)模架。內(nèi)模系統(tǒng)由模板結(jié)構(gòu)、液壓系統(tǒng)、內(nèi)模支架、針形梁及行走系統(tǒng)組成（圖4）。每段長約5.98 m，每套由4個(gè)分段組成，即每套約為23.92m。

4）端模：設(shè)置兩套可拆卸式端模。

①節(jié)段接頭端模：用鋼圍楞與拉桿將端模連接在內(nèi)模、外模與底模上，可以將橡膠止水帶固定在需要的位置上。此模塊安裝需要用手工或吊車進(jìn)行操作。

圖4 內(nèi)模布置圖Fig.4 Layoutof internal tem plate

②管節(jié)接頭端模：在第一節(jié)段與第八節(jié)段前后，必須安裝端鋼殼接頭，以安裝Gina止水帶。為了在澆筑混凝土?xí)r保證管節(jié)接頭的準(zhǔn)確位置，鋼端殼與端模連接并安裝可調(diào)裝置，并在混凝土澆筑中不斷進(jìn)行測量與調(diào)整，此項(xiàng)工作由2名作業(yè)人員與1個(gè)測量人員完成。

5）針形梁系統(tǒng)：設(shè)置2條針形梁和1套針式梁，針形梁（LB）由4個(gè)桁架組成，每個(gè)桁架長12 m，針形梁前后配有支座。在安裝針形梁時(shí)，每節(jié)桁架由高強(qiáng)螺紋拉桿連接，方便內(nèi)模的拆模和移位等。針形梁在內(nèi)模滑移時(shí)提供內(nèi)支撐和滑移軌道，可滿足內(nèi)模的前后移動(dòng)；內(nèi)模支腿就位后，針形梁支腿收起，亦可在內(nèi)模軌道上滑動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)內(nèi)模和針形梁（圖5）的自由前后移動(dòng)。

圖5 針形梁系統(tǒng)Fig.5 Need lebeam system

2 技術(shù)參數(shù)與設(shè)計(jì)要求

按照規(guī)范[3-4]標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行模板設(shè)計(jì)。

2.1 模板受力工況

底模設(shè)計(jì)考慮單個(gè)節(jié)段自重9 000 t的荷載；墻體模板設(shè)計(jì)額定混凝土側(cè)向壓力為50 kN/m2；內(nèi)模設(shè)計(jì)時(shí)考慮了頂板的鋼筋與混凝土自重約4 000 t；針形梁及內(nèi)模臺(tái)車設(shè)計(jì)考慮重量5 000 t。

2.2 模板長度

考慮到要滿足剪力鍵生產(chǎn)及第一節(jié)段與第八節(jié)段長度調(diào)整的要求，模板的長度根據(jù)不同的模板單元進(jìn)行了不同的選擇。具體長度為：底模23 960 mm，外墻模23 960 mm，公路隧道內(nèi)模23 200mm，廊道隧道內(nèi)模23 200mm。

2.3 端頭模板的傾斜調(diào)整

在設(shè)置伸縮縫時(shí)，端頭模板保持與節(jié)段縱軸線處于垂直狀態(tài)，在長度方向上可以準(zhǔn)確地調(diào)整到滿足節(jié)段長度22.5m的要求。在生產(chǎn)每個(gè)管節(jié)非標(biāo)準(zhǔn)的第一節(jié)段與第八節(jié)段時(shí)，端頭模板可在垂直方向上進(jìn)行±3%的傾斜調(diào)整。

3 模板施工工藝

3.1 模板施工步驟

每節(jié)段模板施工順序如下：

1）拆除端模、外模板，底模下降，管節(jié)節(jié)段由頂推軌道上的千斤頂支撐。

2）打開內(nèi)模的支撐腿支撐于節(jié)段底板上，收起針形梁的前支腿、后支腿和臨時(shí)中支腿。

3）針形梁滑移至其中部位置，使兩端的懸臂長度近似相等。

4）頂推管節(jié)向前移動(dòng)22.5 m。

5）針形梁回位。

6）針形梁前后支腿支撐，拆除內(nèi)模支撐，滑出內(nèi)模并清理。

7）內(nèi)模再次滑入節(jié)段內(nèi)，打開內(nèi)模支撐，收起針形梁前支腿，頂升底模至設(shè)計(jì)標(biāo)高。

8）移入鋼筋籠。

9）針形梁前支腿和后支腿支撐。

10）第二節(jié)內(nèi)模就位，準(zhǔn)備混凝土澆筑工作。

3.2 模板施工

3.2.1 底模

1） 拆模

拆模前，為VSL的大千斤頂加壓，使其處于受力狀態(tài)，原來由底模承受的所有作用力都由VSL的千斤頂傳遞給滑移梁后，開始進(jìn)行拆模。

①為螺母鎖定油缸加壓，完全打開螺母鎖定，所有關(guān)節(jié)支撐處于卸載狀態(tài)后，用36 mm扳手打開關(guān)節(jié)支撐。

②液壓系統(tǒng)控制可折疊邊模的拆模。在拆模之前打開保險(xiǎn)桿，并用手拿住直至折疊邊模完全落下為止。

③用42mm和80 mm扳手為機(jī)械升降臺(tái)座卸載，側(cè)向推移，直到離開底模的支腿范圍。

④下降螺母鎖定油缸的活塞桿，降下整個(gè)底模，下降高度為190mm。

2） 立模

①用帶螺母鎖定的油缸提升底模，并使其達(dá)到準(zhǔn)確的位置，以導(dǎo)軌框架上的標(biāo)記為準(zhǔn)。

②將所有機(jī)械升降臺(tái)座移到支撐位置，并將其高度調(diào)到準(zhǔn)確位置。

③可折疊邊模將由液壓系統(tǒng)頂起，直到水平位置，將保險(xiǎn)桿安裝到位。

④推起關(guān)節(jié)支撐，安裝六角螺母鎖定。

3.2.2 側(cè)模

1）拆模

①將導(dǎo)角上拆模塊的護(hù)欄向前翻轉(zhuǎn)并固定在操作平臺(tái)上，同時(shí)拆除兩模塊中間的連接銷栓。

②導(dǎo)角上拆模的受壓桿卸載，拆除，操作液壓系統(tǒng)翻轉(zhuǎn)。

③導(dǎo)角下拆模卸載前要先為受壓框架卸載，具體操作是將把手上的拉桿螺盤放松，將扳手從原來的工作狀態(tài)翻轉(zhuǎn)下來。隨即收回導(dǎo)角下拆模，讓其垂直。

④取下拉桿上部的螺母。

⑤墻模與底模過渡處的螺栓也必須打開，取下拆卸拆?？蚣苤g的剪刀撐。

⑥通過拆?？蚣苌系囊簤合到y(tǒng)為拆?？蚣芘c模板之間卸載。

⑦在支撐框架利用折疊活塞完全折疊到位后，取出拉桿。

⑧利用掛梁將模塊向后縮回1m。

2）立模

①推進(jìn)鋼筋籠，并調(diào)整就位。掛梁上的液壓系統(tǒng)將模板向前推到立模位置。

②為了承受導(dǎo)角上拆模塊的水平力，必須安裝支撐螺栓并安裝上部拉桿。

③支撐框架在折疊液壓系統(tǒng)的作用下向前折回，在水平方向上支撐外墻模板塊。

④拆模液壓系統(tǒng)收回到原位。

⑤安裝并緊固支撐框架中的剪刀撐。

⑥待兩個(gè)模塊都準(zhǔn)確到位后，在水平方向上將兩個(gè)模塊在中間用螺栓連接起來。在墻模與底模過渡的位置將墻模與導(dǎo)角模連接起來。

⑦安裝垂直方向的拉桿。

3.2.3 內(nèi)模

1）拆模

①先抽出內(nèi)墻的模板對(duì)拉桿。

②取下墻體與拆模腳之間固定木條螺栓。

③給拆模腳卸載，打開關(guān)節(jié)支撐，用液壓系統(tǒng)上提拆模腳。

④導(dǎo)向框架與關(guān)節(jié)支撐之間卸載，用液壓系統(tǒng)將其翻起。整個(gè)內(nèi)模系統(tǒng)通過液壓系統(tǒng)將前支座與后支座下降，使內(nèi)模整體下降5 cm，然后整體拆模。

⑤模板塊利用模板的推進(jìn)系統(tǒng)推出節(jié)段。

2）立模

①通過針形梁的前后支座將內(nèi)模調(diào)整到準(zhǔn)確的高度，用機(jī)械升降臺(tái)座支撐，用液壓系統(tǒng)操作關(guān)節(jié)支撐，使得墻、頂板模塊到位，并定位。

②用液壓系統(tǒng)操縱關(guān)節(jié)支撐，將墻頂模塊立模到位。

③放下拆模腳，并定位。

④安裝墻體與拆模腳間的木條板。安裝好內(nèi)隔墻的模板對(duì)拉桿后，準(zhǔn)備澆筑混凝土。3.2.4 端模

1） 拆模

①解除框架與面板的約束。

②從上至下拆除面板，拆除鋼盒子。

③拆除結(jié)構(gòu)框架。

2） 立模

①底板位置預(yù)埋件安裝，同時(shí)安裝端模下部結(jié)構(gòu)。

②安裝端模上部結(jié)構(gòu)。

③用螺栓與銷栓將端模模塊連接起來。

④完成底板位置端模的安裝。

⑤安裝結(jié)構(gòu)框架。

4 結(jié)語

港珠澳大橋島隧工程沉管預(yù)制廠自開工以來，已經(jīng)完成了77個(gè)節(jié)段的預(yù)制工作，各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)均符合規(guī)范要求，未發(fā)生任何安全事故，在施工過程中采取的技術(shù)方案和安全措施有效保證了施工任務(wù)的順利進(jìn)行。

港珠澳大橋沉管預(yù)制超大型液壓鋼模板在加工精度、現(xiàn)場安裝精度以及液壓系統(tǒng)同步穩(wěn)定性等方面都達(dá)到了很高的要求，超大型模板采用液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)合、拆模動(dòng)作，縮短了模板合、拆時(shí)間，有效減少了模板局部變形，對(duì)控制沉管管節(jié)混凝土外觀質(zhì)量非常有利。

[1] 德國PERI系統(tǒng)模板有限公司.模板系統(tǒng)操作手冊(cè)[K].2011.Germany PERISystem Template Co.,Ltd.PERItemplate operating manual[K].2011.

[2]德國PERI系統(tǒng)模板有限公司.模板系統(tǒng)維護(hù)保養(yǎng)手冊(cè)[K].2011.Germany PERISystem Template Co.,Ltd.PERI template system maintenancemanual[K].2011.

[3]JTGB01—2003，公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[S].JTGB01—2003,Technicalstandard ofhighway engineering[S].

[4]JTG/TF50—2011，公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[S].JTG/TF50—2011,Technicalspecification forconstruction ofhighwaybridgeand culvert[S].