海上移動模架現(xiàn)澆混凝土箱梁施工

蔡清愉

摘 要：MSS移動模架系統(tǒng)（move support system）是世界橋梁施工的先進工法，施工時無需在橋下設置模板支架，采用兩個支撐在牛腿上的鋼結構主梁支承模板系統(tǒng)，兩主梁通過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模架現(xiàn)澆混凝土箱梁為例對移動模架現(xiàn)澆箱梁施工工藝進行介紹。本項目位于海上和灘涂區(qū)，通過技術、經(jīng)濟和安全性分析采用鋼管樁支架和軟基處理的費用高、安全風險大，移動模架逐跨現(xiàn)澆施工在技術上可行、安全風險小、經(jīng)濟上節(jié)省、進度上占優(yōu)。特別是解決了常規(guī)移動模架不能施工變截面箱梁的難題。

關鍵詞：移動模架；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，結構為預應力混凝土連續(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過渡到31.576m，最重梁段混凝土為1616m3。橋梁下部結構采用柱式花瓶墩身、承臺，鉆孔灌注樁基礎。

2 移動模架選型

根據(jù)工程情況采用下行非自行式移動模架系統(tǒng)，共設置三對牛腿，施工時只用其中兩對牛腿，另一對牛腿在移動模架縱移前預先安裝在下一孔橋墩承臺上，以縮短施工周期。移動模架系統(tǒng)主要由牛腿、推進平車、主梁、導梁、橫梁、后橫梁、外模及內模組成。每一部分都配有相應的液壓或機械系統(tǒng)。各組成部分結構功能簡介如下：

⑴牛腿：牛腿采用橫梁式結構，為橫梁、豎向支腿組合而成，通過豎向支腿支撐在承臺上。牛腿共有三對，它的主要作用是支撐主梁，將施加在主梁上的荷載通過牛腿傳遞到承臺上。每個牛腿頂部滑面上安裝有推進平車。并配有兩個橫向移動液壓缸、兩個豎向頂升主液壓缸，一個縱向頂推液壓缸。主梁支撐在推進平車上。牛腿上表面與推進平車下表面分別鑲有不銹鋼板和塑料滑板。推進平車上表面安有聚四氟乙烯滑板，通過三向液壓系統(tǒng)使主梁在橫橋向、順橋向及豎向正確就位。

⑵主梁：移動模架系統(tǒng)主梁為一對鋼箱梁。根據(jù)計算，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。主梁截面尺寸為2500mm?5000mm，上、下翼緣板厚為20mm，腹板厚為12～20mm，主梁長度約為76.4m，分為5節(jié)，節(jié)間用高強螺栓連接。主梁兩端設有前后導梁，長約為30m，分為2節(jié)，節(jié)間也用高強螺栓連接， 起到支架向下一孔移動時的引導和承重作用。

⑶橫梁：橫梁為焊接的箱形斷面，同一斷面上每對橫梁間銷連接，橫梁上設有支撐螺旋頂，以安置模板橫梁和外模支架。模板橫梁通過機械支撐系統(tǒng)進行豎向和橫向調整。

⑷外模：外模由底板、腹板、肋板及翼緣板組成。底板分塊直接鋪設在橫梁上，并與橫梁相對應。每對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應，并通過在橫梁設置的模板支架及支撐來安裝。

外模板底面板采用6mm的鋼板，緣翼板及側模縱筋采用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） 內模：移動模架系統(tǒng)的內模系統(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)設有一臺高壓液壓站、兩臺推力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)：兩臺推力470KN行程500mm橫移液壓缸、一臺推力640KN行程1000mm的縱移液壓缸。

③模板開模系統(tǒng)：12臺推力300KN行程400mm橫移液壓缸。

（7）電氣系統(tǒng)

MSS移動模架移動模架系統(tǒng)的九套液壓系統(tǒng)都配有完善的電力驅動與電氣控制系統(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西門子技術國內合資企業(yè)產(chǎn)品；液壓站驅動電機采用國內大廠制造的Y系列電動機，安裝型式Ⅵ，防護等級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±10%。整套設備裝配動力73KW，最大負荷44KW。

3、移動模架移動模架系統(tǒng)的組裝與施工

（1）牛腿的組裝：牛腿橫梁為鋼箱梁式結構，安裝牛腿系統(tǒng)時先將牛腿支腿安裝在承臺上，吊裝牛腿橫梁時先裝一邊的橫梁并用臨時拉桿固定，再安裝另一邊的牛腿，全部固定好后，在牛腿頂面用水準儀抄平，再安裝控制臺平車。

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

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

移動模架移動模架拼裝時要求各部件之間連接可靠，拼裝完后要通過認真地全面檢查，確認安全可靠后方可用作上部結構施工使用。

4、移動模架移動模架的施工原理及工藝流程

移動模架移動模架是世界橋梁施工的先進工法，施工時無需在橋下設置模板支架，而采用兩個支撐在牛腿上的鋼結構主梁支承外模板，兩主梁通過牛腿支架支撐在橋墩承臺上。

（1）模板的調整：移動模架移動模架預拱度的調整是施工中重點，移動模架撓度值的來源要考慮周全，撓度值的計算要盡量結合實際情況。該移動模架移動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、預應力鋼束張拉產(chǎn)生的反拱值，支點間按拋物線計算；

c、牛腿支腿等鋼結構件受力壓縮產(chǎn)生的變形值；

d、澆注下一跨箱梁時對本跨箱梁的變形影響值。

（2）荷載預壓：移動模架拼裝完成后，首先根據(jù)計算書中提供的理論撓度值進行預拱度調整。調整橫梁下面支撐在主梁箱梁體內的支撐螺旋千斤頂。 模板預拱度調整完成后即可進行預壓試驗。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壓方法，通過先底板，再腹板，最后堆載頂板和翼板的順序進行，總荷載量控制在施工荷載的1.1倍左右，持荷時間24小時即可，最多不超過48小時，通過測量計算出堆載前后的實測變形撓度值。對比理論撓度值與實測撓度值的差值，修正理論計算預拱度值，以此作為第一孔箱梁澆注時的預拱度值。

（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應力鋼束后，將第三對牛腿預先用吊機、拖車倒運安置在下一孔的橋墩上，然后通過液壓缸使縱梁下移并向外橫移帶動外模脫離橋身，用液壓缸頂推縱移模板至下一孔，然后再向內橫移帶動外模合攏，連接橫梁連接銷，調好位置后，安設底板及腹板鋼筋、預應力鋼束、安裝內模板，順即安設頂板鋼筋及預應力鋼束，全部工序驗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。

（4）漸變段箱梁的施工簡介

A5合同段上部箱梁左幅B015～B024和右幅B015～B022的箱梁斷面不變，均為標準的單箱雙室箱梁，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，墩身寬度也相應加寬了約4m。因此，移動模架的底模板需要加寬15.276m，牛腿的支撐距離也要相應的加寬4m，牛腿橫梁與模板橫興均需相應的接長，加固支點。本文以左幅B025～B27為例，具體方案簡介如下：

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

③左幅B027的箱梁變?yōu)閱蜗鋯问覙藴蕯嗝?，施工時，移動模架主梁中心間距由12m變?yōu)?0m。具體布置見下圖。

5 結論

本項目使用移動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，填補了移動模架施工工藝的一項空白，為類似工程提供了經(jīng)驗和借鑒。

蔡清愉

摘 要：MSS移動模架系統(tǒng)（move support system）是世界橋梁施工的先進工法，施工時無需在橋下設置模板支架，采用兩個支撐在牛腿上的鋼結構主梁支承模板系統(tǒng)，兩主梁通過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模架現(xiàn)澆混凝土箱梁為例對移動模架現(xiàn)澆箱梁施工工藝進行介紹。本項目位于海上和灘涂區(qū)，通過技術、經(jīng)濟和安全性分析采用鋼管樁支架和軟基處理的費用高、安全風險大，移動模架逐跨現(xiàn)澆施工在技術上可行、安全風險小、經(jīng)濟上節(jié)省、進度上占優(yōu)。特別是解決了常規(guī)移動模架不能施工變截面箱梁的難題。

關鍵詞：移動模架；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，結構為預應力混凝土連續(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剑淞喊ǖ冉孛婧妥兘孛?，等截面頂寬?6.5m、20.25m兩種，變截面從20.25m過渡到31.576m，最重梁段混凝土為1616m3。橋梁下部結構采用柱式花瓶墩身、承臺，鉆孔灌注樁基礎。

2 移動模架選型

根據(jù)工程情況采用下行非自行式移動模架系統(tǒng)，共設置三對牛腿，施工時只用其中兩對牛腿，另一對牛腿在移動模架縱移前預先安裝在下一孔橋墩承臺上，以縮短施工周期。移動模架系統(tǒng)主要由牛腿、推進平車、主梁、導梁、橫梁、后橫梁、外模及內模組成。每一部分都配有相應的液壓或機械系統(tǒng)。各組成部分結構功能簡介如下：

⑴牛腿：牛腿采用橫梁式結構，為橫梁、豎向支腿組合而成，通過豎向支腿支撐在承臺上。牛腿共有三對，它的主要作用是支撐主梁，將施加在主梁上的荷載通過牛腿傳遞到承臺上。每個牛腿頂部滑面上安裝有推進平車。并配有兩個橫向移動液壓缸、兩個豎向頂升主液壓缸，一個縱向頂推液壓缸。主梁支撐在推進平車上。牛腿上表面與推進平車下表面分別鑲有不銹鋼板和塑料滑板。推進平車上表面安有聚四氟乙烯滑板，通過三向液壓系統(tǒng)使主梁在橫橋向、順橋向及豎向正確就位。

⑵主梁：移動模架系統(tǒng)主梁為一對鋼箱梁。根據(jù)計算，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。主梁截面尺寸為2500mm?5000mm，上、下翼緣板厚為20mm，腹板厚為12～20mm，主梁長度約為76.4m，分為5節(jié)，節(jié)間用高強螺栓連接。主梁兩端設有前后導梁，長約為30m，分為2節(jié)，節(jié)間也用高強螺栓連接， 起到支架向下一孔移動時的引導和承重作用。

⑶橫梁：橫梁為焊接的箱形斷面，同一斷面上每對橫梁間銷連接，橫梁上設有支撐螺旋頂，以安置模板橫梁和外模支架。模板橫梁通過機械支撐系統(tǒng)進行豎向和橫向調整。

⑷外模：外模由底板、腹板、肋板及翼緣板組成。底板分塊直接鋪設在橫梁上，并與橫梁相對應。每對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應，并通過在橫梁設置的模板支架及支撐來安裝。

外模板底面板采用6mm的鋼板，緣翼板及側模縱筋采用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） 內模：移動模架系統(tǒng)的內模系統(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)設有一臺高壓液壓站、兩臺推力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)：兩臺推力470KN行程500mm橫移液壓缸、一臺推力640KN行程1000mm的縱移液壓缸。

③模板開模系統(tǒng)：12臺推力300KN行程400mm橫移液壓缸。

（7）電氣系統(tǒng)

MSS移動模架移動模架系統(tǒng)的九套液壓系統(tǒng)都配有完善的電力驅動與電氣控制系統(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西門子技術國內合資企業(yè)產(chǎn)品；液壓站驅動電機采用國內大廠制造的Y系列電動機，安裝型式Ⅵ，防護等級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±10%。整套設備裝配動力73KW，最大負荷44KW。

3、移動模架移動模架系統(tǒng)的組裝與施工

（1）牛腿的組裝：牛腿橫梁為鋼箱梁式結構，安裝牛腿系統(tǒng)時先將牛腿支腿安裝在承臺上，吊裝牛腿橫梁時先裝一邊的橫梁并用臨時拉桿固定，再安裝另一邊的牛腿，全部固定好后，在牛腿頂面用水準儀抄平，再安裝控制臺平車。

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

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

移動模架移動模架拼裝時要求各部件之間連接可靠，拼裝完后要通過認真地全面檢查，確認安全可靠后方可用作上部結構施工使用。

4、移動模架移動模架的施工原理及工藝流程

移動模架移動模架是世界橋梁施工的先進工法，施工時無需在橋下設置模板支架，而采用兩個支撐在牛腿上的鋼結構主梁支承外模板，兩主梁通過牛腿支架支撐在橋墩承臺上。

（1）模板的調整：移動模架移動模架預拱度的調整是施工中重點，移動模架撓度值的來源要考慮周全，撓度值的計算要盡量結合實際情況。該移動模架移動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、預應力鋼束張拉產(chǎn)生的反拱值，支點間按拋物線計算；

c、牛腿支腿等鋼結構件受力壓縮產(chǎn)生的變形值；

d、澆注下一跨箱梁時對本跨箱梁的變形影響值。

（2）荷載預壓：移動模架拼裝完成后，首先根據(jù)計算書中提供的理論撓度值進行預拱度調整。調整橫梁下面支撐在主梁箱梁體內的支撐螺旋千斤頂。 模板預拱度調整完成后即可進行預壓試驗。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壓方法，通過先底板，再腹板，最后堆載頂板和翼板的順序進行，總荷載量控制在施工荷載的1.1倍左右，持荷時間24小時即可，最多不超過48小時，通過測量計算出堆載前后的實測變形撓度值。對比理論撓度值與實測撓度值的差值，修正理論計算預拱度值，以此作為第一孔箱梁澆注時的預拱度值。

（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應力鋼束后，將第三對牛腿預先用吊機、拖車倒運安置在下一孔的橋墩上，然后通過液壓缸使縱梁下移并向外橫移帶動外模脫離橋身，用液壓缸頂推縱移模板至下一孔，然后再向內橫移帶動外模合攏，連接橫梁連接銷，調好位置后，安設底板及腹板鋼筋、預應力鋼束、安裝內模板，順即安設頂板鋼筋及預應力鋼束，全部工序驗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。

（4）漸變段箱梁的施工簡介

A5合同段上部箱梁左幅B015～B024和右幅B015～B022的箱梁斷面不變，均為標準的單箱雙室箱梁，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，墩身寬度也相應加寬了約4m。因此，移動模架的底模板需要加寬15.276m，牛腿的支撐距離也要相應的加寬4m，牛腿橫梁與模板橫興均需相應的接長，加固支點。本文以左幅B025～B27為例，具體方案簡介如下：

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

③左幅B027的箱梁變?yōu)閱蜗鋯问覙藴蕯嗝?，施工時，移動模架主梁中心間距由12m變?yōu)?0m。具體布置見下圖。

5 結論

本項目使用移動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，填補了移動模架施工工藝的一項空白，為類似工程提供了經(jīng)驗和借鑒。