大型變截面預(yù)制箱梁內(nèi)模優(yōu)化及裝拆施工技術(shù)

彭剛 中交四航局第二工程有限公司

大型變截面預(yù)制箱梁因箱內(nèi)模板通用性差，周轉(zhuǎn)困難，在國內(nèi)普遍采用木模散拼工藝，施工效率低，安全和質(zhì)量問題突出。香港將軍大橋18榀變截面預(yù)制箱梁施工周期短，安全和質(zhì)量要求高。如何確保內(nèi)模通用性，提高周轉(zhuǎn)次數(shù)，提高內(nèi)模裝拆效率對(duì)大型變截面箱梁的預(yù)制有著至關(guān)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(yù)應(yīng)力混凝土箱梁。我司主要承擔(dān)主橋邊跨18片46.3～75m長的預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁預(yù)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(yù)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(cè)箱梁內(nèi)側(cè)夾角106～108°和107°，北側(cè)箱梁內(nèi)側(cè)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(dǎo)致箱梁內(nèi)腔角度、寬度、高度均在不斷變化，造成箱梁內(nèi)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(nèi)模，模板制造成本高，且需大量場地堆存模板。

2.內(nèi)模通用設(shè)計(jì)

2.1 統(tǒng)一箱梁內(nèi)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(cè)箱梁內(nèi)側(cè)角度分別為106～108°和107°，北側(cè)箱梁內(nèi)側(cè)角度分別為108°和109°，通過優(yōu)化單室箱梁內(nèi)側(cè)角度統(tǒng)一為106°和107°，實(shí)現(xiàn)箱梁內(nèi)腔四個(gè)角的統(tǒng)一，詳見圖3。優(yōu)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(jīng)過設(shè)計(jì)復(fù)核可以滿足箱梁承載力和預(yù)應(yīng)力施工要求。

雙室箱梁采用相同方法統(tǒng)一內(nèi)腔角度，實(shí)現(xiàn)內(nèi)模四個(gè)角（A/C/D/F）的通用，見圖4。

2.2 統(tǒng)一箱梁內(nèi)側(cè)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(nèi)模通用性，優(yōu)化箱梁齒塊位于變截面相同位置，且齒塊間距保持一致，內(nèi)模分段時(shí)，每個(gè)齒塊均位于同一塊內(nèi)模上，確保同一節(jié)內(nèi)模用于不同箱梁的相同位置，見圖5。

2.3 內(nèi)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(biāo)準(zhǔn)段和梯形調(diào)節(jié)段擬合箱梁的線型。直線標(biāo)準(zhǔn)段長度根據(jù)齒塊位置，及香港土木工程規(guī)范對(duì)線型允許偏差5mm的要求，將直線段標(biāo)準(zhǔn)段長度設(shè)計(jì)為5.2m，梯形調(diào)節(jié)段長度約0.2m（見上圖5）。不同箱梁的直線標(biāo)準(zhǔn)段內(nèi)?；就ㄓ?，只需更換梯形調(diào)節(jié)段擬合箱梁的線型，實(shí)現(xiàn)內(nèi)模最大限度的共用。梯形調(diào)節(jié)段利用標(biāo)準(zhǔn)段間的鋼桁架支撐，采用木模平順連接，方便內(nèi)模裝拆。18榀箱梁最終共用3套內(nèi)模順利完成周轉(zhuǎn)，大幅降低內(nèi)模的制造費(fèi)用。

2.4 標(biāo)準(zhǔn)段內(nèi)模構(gòu)造

標(biāo)準(zhǔn)段內(nèi)模主要由底角（C/F）、頂角(A/D)、腹板調(diào)節(jié)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(diào)節(jié)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(jié)標(biāo)準(zhǔn)段內(nèi)模重量約11t，內(nèi)模典型構(gòu)造斷面圖見圖6。

內(nèi)模角度固定后，底角AC和頂角DF實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一共用，通過更換B/E調(diào)節(jié)塊尺寸可以調(diào)整腹板高度，更換G/H調(diào)節(jié)塊尺寸調(diào)整箱梁內(nèi)腔寬度，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)段內(nèi)模基本通用。

為了確保箱梁混凝土外觀質(zhì)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(xù)2個(gè)月保護(hù)模板不生銹，且拆模時(shí)不粘混凝土。

圖3 單室箱梁統(tǒng)一內(nèi)腔角度斷面圖

圖4 統(tǒng)一內(nèi)腔角度后的內(nèi)模通用圖

3.內(nèi)模裝拆施工技術(shù)

3.1 內(nèi)模拼裝技術(shù)

內(nèi)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(nèi)模拼裝胎架，并將胎架鋼底座調(diào)整水平。

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

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

步驟四：將內(nèi)模腹板高度調(diào)節(jié)塊（BE）吊至胎架內(nèi)，與底架CF連接牢固，見圖8序號(hào)③。

步驟五：將內(nèi)模頂角（AD）吊至胎架內(nèi)，與腹板高度調(diào)節(jié)塊（BE）連接牢固，見圖8序號(hào)④。

步驟六：在內(nèi)模頂桁架（G）四側(cè)懸掛4根連接絲桿，并吊至胎架內(nèi)，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(hào)⑤。

步驟七：安裝其余連接絲桿，見圖8序號(hào)⑥。

步驟八：安裝頂桁架上面木模板，見圖8序號(hào)⑦。

步驟九：將拼裝好的內(nèi)模吊離胎架，對(duì)鋼模板進(jìn)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(shí)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(nèi)模安裝位置，并使用30t門吊將內(nèi)模吊至箱梁內(nèi)，檢查底板及腹板保護(hù)層厚度直至滿足要求。

3.2 內(nèi)模拆除技術(shù)

為了確保內(nèi)模拆除的安全，提高拆模效率，內(nèi)模拆除主要采用特制拆模臺(tái)車及卷揚(yáng)機(jī)，逐節(jié)拆除，主要步驟如下：

步驟一：在箱梁洞口安裝拆模平臺(tái)，并固定好卷揚(yáng)機(jī)。

步驟二：優(yōu)先拆除內(nèi)模連接絲桿及底桁架（H），擱置在簡易臺(tái)車上，使用卷揚(yáng)機(jī)托出箱梁內(nèi)腔。

圖5 齒塊布置平面示意圖

圖6 內(nèi)模典型構(gòu)造圖

圖7 內(nèi)模拼裝平臺(tái)

圖8 內(nèi)模拼裝順序圖

步驟三：拆除底角（CF），擱置在簡易臺(tái)車上，使用卷揚(yáng)機(jī)托出箱梁內(nèi)腔。

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

3.3 內(nèi)模拆除臺(tái)車

內(nèi)模拆模臺(tái)車的結(jié)構(gòu)詳見專利CN110877398A（中交第四航務(wù)工程局有限公司.一種箱梁內(nèi)模拆模臺(tái)車及其拆模方法:中國,CN110877398A,2020-03-13）。

拆模臺(tái)車的電機(jī)自帶制動(dòng)功能，實(shí)現(xiàn)4個(gè)滾輪的同步行走。4個(gè)垂直頂升油缸在其前后側(cè)安裝導(dǎo)向裝置，可確保平穩(wěn)頂升，在油缸座底部安裝縱向微調(diào)滑板，可在小車頂起后縱向微調(diào)。泵站能實(shí)現(xiàn)任意一種油缸（4個(gè)頂架油缸、4個(gè)水平油缸、4個(gè)垂直頂升油缸）的完全同步工作。電控柜控制臺(tái)車行走和油缸頂升操作。

內(nèi)模拆模臺(tái)車經(jīng)過多次升級(jí)改造，制造出自行式同步液壓頂升系統(tǒng)，單榀箱梁的內(nèi)模拆除時(shí)間由之前的12天縮短至4天，效率得到大幅提高。

4.結(jié)語

大型變截面曲線預(yù)制箱梁通過優(yōu)化箱梁內(nèi)腔結(jié)構(gòu)，采用標(biāo)準(zhǔn)段和調(diào)節(jié)段模擬箱梁的線型，實(shí)現(xiàn)箱梁內(nèi)側(cè)模板的基本通用，減少模板制造費(fèi)用，產(chǎn)生了較好的經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，通過內(nèi)模拼裝胎架拼裝模板、制造拆模臺(tái)車拆除內(nèi)模，實(shí)現(xiàn)內(nèi)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(nèi)模施工提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

圖9 內(nèi)模拆除示意圖

圖10 臺(tái)車拆模示意圖