现浇简支箱梁侧模纵向移动施工技术

李运启

（中铁四局集团有限公司南京分公司，江苏 南京 210000）

0 引言

近年来我国高速铁路建设快速发展，现浇简支箱梁是桥梁工程施工中不可或缺的施工工艺，传统的施工方法是一孔箱梁施工完成后，先将箱梁外侧模从支架上拆除下来，然后再将拆除后的外侧模运输周转安装到下一孔，依次循环施工以后各孔箱梁，这样不但功效低，而且装转拆施工作业的安全风险也高，碗扣式支架法现浇简支箱梁外侧模纵向移动施工工艺则从一定程度上方便了施工，节约了成本，降低了作业人员的劳动强度，提高了劳动生产率，减少了安全隐患。文章以连镇铁路淮安特大桥双线现浇简支箱梁施工实例为背景，从模板结构设计、地基处理、支架搭设、轨道安装、支点设置、侧模移动及安全措施等几个方面介绍了碗扣式支架法现浇简支箱梁外侧模纵向移动施工技术。

1 工程概况

连镇铁路北起苏北连云港市，跨长江后止于苏南镇江市，淮安特大桥位于淮安市淮阴区、开发区和涟水县境内，该桥双线现浇简支箱梁地处淮阴区，桥梁下部结构为钻孔灌注桩群桩基础，矩形承台，墩身为圆端形变截面实体形式，高度3.0～12.5 m。现浇简支梁上部结构为单箱单室结构，梁长分24.6 m、28.6 m和32.6 m三种及5.3 m（6 m）线间距两种梁型，梁面宽12.9 m（13.6 m），底宽6 m（6.7 m），翼缘板悬臂长1.8 m，翼缘板端部厚22.8 cm，翼缘板根部厚47.8 cm，跨中顶板厚34.3 cm（35 cm），底板厚 28 cm，腹板厚度45 cm。墩顶截面腹板加厚为100 cm，底板加厚为60 cm，梁端设110 cm厚横隔墙。

2 方案选定

现浇简支箱梁施工大多采用螺旋钢管与贝雷片支架组合或满堂支架两种施工方案，施工工艺较为成熟，安全质量有保障。淮安特大桥现浇简支箱梁工点范围内地质情况一般，局部较差，墩身平均高度6.5 m，本着在技术上可行、经济上合理、方便施工的原则，对施工方案进行了技术和经济比选。盘扣式支架虽然具有承载能力高的优点，但是往往在选用时会将支架的纵横向立杆间距布置的大一些，相应的支架对地基承载力的要求也会偏高，由于本工点局部地基承载力偏低，所以未列项比选。

根据贝雷梁支架与碗扣支架两种支架类型的适用特点：碗扣式支架杆件轻，搭设拆除方便、灵活，便于操作，而且费用偏低，但杆件的节点多，高墩施工的安全性差。贝雷梁支架承载能力大，对高墩施工适用性强，施工速度也快，但遇到带有反拱的箱梁底板标高调整时精度控制稍有难度，而且支架施工时投入的资源偏多，贝雷梁拼装拆除工序多，安全风险高，落模空间小，费用投入大。两种支架各有不同的适用环境和优缺点。

传统的现浇箱梁侧模施工工艺是箱梁现浇一孔，侧模拆除落地一次，然后再转运到下一孔安装，安拆吊装风险大，施工周期长，进度慢，人力等资源投入多，机械费偏高，而且需要在箱梁两侧填筑施工便道，以方便侧模装拆和转场。侧模纵向移动施工工艺是在侧模上安装滚轮，借助在支架上铺设的轨道，利用前支点上的千斤顶纵向牵引移动完成模板转场，依次逐孔向前施工，直至施工完成最后一孔箱梁再将侧模拆除落地，避免了频繁的安转拆吊装作业，资源投入少，安全风险低，施工影响因素少，见表1。

表1 一孔箱梁经济效益分析表

针对本工点的墩身高度低、地形平坦、现浇箱梁孔跨多等具体特点，在充分研讨和综合进行技术、经济比选的情况下，选用了碗扣式支法现浇简支箱梁外侧模纵向移动施工工艺。

3 模板结构设计

3.1 侧模移动的原理

箱梁侧模纵向移动装置主要由模板系统、轨道系统、牵引系统、移动系统以及辅助的安全保险措施等几部分组成，见图1。

图1 侧模纵向移动平面图

侧模纵向移动是通过在侧模的横梁上安装滚轮，同时在滚轮的下方沿侧模移动方向设置纵向轨道，并与支架的横向工字钢固定稳妥，箱梁侧模脱模后将滚轮支撑轨道上，利用安装在移动方向支座垫石上的钢结构前支点及模板横梁上安装的预应力锚具作为后锚点，前支点与后锚点利用钢绞线连接，在前支点处安装前卡式千斤顶通过液压油缸伸缩牵引钢绞线拖动模板纵向移动，移动过程中利用侧模内外两侧焊接的可调底托和模板顶口的拉杆作为防止侧模移动倾覆的安全措施，模板就位后启用可调底托使滚轮悬空脱离轨道。

3.2 结构设计

底模采用15 mm厚优质竹胶板，支架顶托横向分配梁为10#工字钢，纵向设置10 cm×10 cm方木，外侧模为钢模板，钢模主要材料的选用是面板6 mm厚钢板，连接板δ12×100 mm，纵肋为10#槽钢，支架主梁及立柱采用14#a槽钢，模板分块长度根据梁长和施工需要而定，长度不等。滚轮采用Q235钢加工而成，内置轴承，轮边设有2 cm高的限位卡槽，滚轮通过固定架安装在侧模的横梁上，横向每排安装两个滚轮，间距2.2 m，根据侧模的重心对称布置，纵向设置两排滚轮，前后保持同轴，间距为5 m。为方便侧模落模和纵向移动，纵向轨道材料截面选定后，需要慎重考虑轨道与滚轮的净空h1和侧模底口最低点与支架顶托横向分配梁工字钢的净高h2及底模纵向方木的截面尺寸h3（即h1＜h2，h3材料截面尺寸影响h2净高），以此调节侧模的落模高度，见图2。

图2 侧模纵向移动立面图

4 关键施工工艺

4.1 地基处理

桥址范围内地形比较平坦，不良地质为地震液化层，土质为砂类，鉴于现场的实际情况，采用5%水泥土换填50 cm厚（承台基坑范围内增加换填深度），换填前清除支架范围内地面的附着物和腐殖土，软弱土质全部挖除，清理后的坑槽及时分层填筑并压实，避免积水浸泡，地基处理范围比支架平面投影周边宽1 m。改良土填筑要分层进行、逐层压实，处理完成后的地基需进行承载力检测，以达到现浇箱梁碗扣式支架地基承载力不低于90 kPa要求，压实度达到90%以上后，在其顶面浇筑一层15 cm厚的C20水泥混凝土，在局部地基较差的地方增设钢筋网片，为避免混凝土基础收缩徐变对墩身造成侧向挤压影响，沿墩身四周设置一道泡沫板，同时在基础边缘1 m外开挖排水沟，形成1.5‰的纵坡，以利于排水。

4.2 支架搭设

现浇简支箱梁采用Φ4.8×3.5 mm碗扣式支架，进场后需进行物理和力学性能试验检测。支架搭设横桥向在侧模轨道及腹板位置分别对支架按照0.3 m的立杆间距进行了加密处理，纵向则全部按照0.6 m间距布置，横杆步距1.2 m一道，碗扣式支架首层采用不同长度的立杆交错布置，使相邻立杆的接头设置在不同的步距内，自由端悬臂长度大于0.65 m时设置水平加固杆，顶托上横向设置10#工字钢，纵向摆放10 cm×10 cm方木。支架四周及中间纵横向每隔四排从底到顶连续设置竖向剪刀撑，剪刀撑的水平倾角按照45°～60°之间控制，搭设支架高度大于6 m时其顶部和底部设置水平剪刀撑，水平剪刀撑设置间距不大于6 m，剪刀撑采用搭接接长，搭接长度大于1 m，搭接处等距设置3个旋转扣件扣紧，扣件边缘至杆端的距离大于0.1 m，底、顶托螺杆深入立杆的长度不得小于0.15 m，底托螺杆伸出立杆的长度不大于0.15 m，顶托按照大于等于0.1 m，小于0.25 m控制。

4.3 轨道安装

箱梁每侧翼缘板下顺桥向安装两条行走轨道，材质为16#工字钢，轨道接长是在工字钢端头腹板侧面，采用两块连接钢板与高强螺栓共同作用连接接长，为避免侧模纵向移动时滚轮在轨道连接处受剪切破坏，轨道节点布置在支架立杆顶托处的横向分配梁10#工字钢上，利用横向分配梁作为轨道节点的支点，轨道长度按照0.6 m（横向分配梁间距）的模数进行加工配置，以便将轨道的接头支撑在横向分配梁上，同时也要避免同侧的两条轨道接头不得在同一截面上设置节点，易错开布置。碗扣支架顶托上的横向分配梁与轨道利用U型卡连接，以增加轨道与支架的整体稳定性。为确保侧模的滚轮与轨道中心线始终保持同轴，在同侧两条轨道之间等距安装支撑钢管，然后经钢管内穿入对拉杆，通过拉杆对拉轨道锁定轨距。

4.4 支点设置

侧模纵向移动液压牵引系统的前支点安装在移动方向的支座垫石上，由于支座垫石的横向宽度难以满足支点安装使用要求，所以采用了双拼I25工字钢悬臂结构进行横向加宽，以此确保侧模纵向移动前支点与侧模重心及轨道中线的三线同轴，工字钢横桥向分别安装在支座垫石大小里程的两侧，主要受力结构工字钢安装在支座垫石的大里程侧（垫石为悬臂钢结构的支点），在每个垫石两侧顺桥向利用两根对拉杆进行悬臂钢结构支点的固定，见图3。

图3 前支点安装立面图

前支点的具体构造形式，是在千斤顶支点位置处的悬臂横向加宽工字钢顶面，竖向间隔布置焊接两个工字钢，以便于钢绞线穿入与锚环及前卡式千斤顶连接，在与后锚点相应的高度位置安装固定锚环，还应在锚环的下方竖向工字钢上水平焊接一个槽钢（竖向工字钢与槽钢“T”字形连接，槽口向上），作为千斤顶工作的水平支撑结构。后锚点是设置在前支点对应位置的侧模横梁上，横梁需钻取一个圆孔，以便钢绞线穿入与锚环连接，前支点与后锚点高度与水平位置应相互协调一致，侧模纵向移动时采用预应力张拉的结构原理，将前支点与后锚点利用夹片通过钢绞线连接成整体，见图4、图5。

图4 前支点平面图

图5 后锚点平面图

4.5 侧模移动

箱梁混凝土浇筑完成，满足强度要求后，具备侧模拆模条件时，采用螺旋千斤顶等设备辅助人工将模板按照分段移动长度依次缓慢卸落在轨道上，调整侧模的位置，使滚轮与轨道的中心线同轴，轨道顺直，安装前支点与后锚点，穿入预应力牵引钢绞线，将QYC-270型前卡式千斤顶安装在前支点上，将侧模分两段纵向移动，左右两侧对称进行。侧模纵向移动前认真检查轨道的连接固定情况，核实侧模滚轮中心距与轨道中心距的尺寸，滚轮两侧的限位卡槽是否与轨道协调一致，为减小滚轮与轨道的摩擦将接触面涂抹黄油，在侧模移动的过程中要加强对支架、支架横向分配梁、模板底口障碍物和滚轮与轨道中心线及安全措施等方面的检查，发生异常情况必须查明原因后方可继续移动。

4.6 安全措施

侧模滚轮轮边的卡槽，有效保证了滚轮始终沿轨道纵向移动，从而控制侧模纵向移动时脱轨事件的发生，其次侧模纵向移动时为防止重心不稳导致模板倾覆，在外侧模板顶口翼板的边缘立柱上间隔安装对拉杆，左右两侧模板对拉，在每侧模板立柱内外两侧正反拧紧两个螺帽，起到既撑又拉撑拉结合的整体稳定作用，除此以外还在每侧模板内外两侧纵向安装两排可调底托，其下方纵向铺设槽钢，槽口向下，侧模纵向移动时将可调底托略向上调，一旦侧模重心偏移失稳时，可调底托即刻支撑槽钢受力，起到防侧翻的作用。为增加侧模纵向移动时支架的整体稳定性，减小支架的水平剪切力，在移动方向的前支点处将轨道与横向加宽的悬臂结构成“T”字形连接，不仅减小了支架的水平剪力，而且增加了前支点的刚度，从而明显提高了支架与轨道及前支点的整体稳定性，使侧模纵向移动更加安全。

5 结语

通过对碗扣式支架法现浇简支箱梁外侧模纵向移动结构的设计、分析、应用、总结和优化，侧模纵向移动施工技术的关键在于纵向移动结构体系的系统设计与移动时的安全控制措施。实践表明了侧模纵向移动施工工艺的诸多优点，碗扣式支架和模板及支点在强度、刚度及稳定性等方面能够满足安全质量的技术要求，侧模纵向移动施工工艺安全、可靠、便捷、易操作，明显减少了模板反复安转拆吊装的安全隐患，规避了高大模板施工的安全风险，降低了作业人员的劳动强度，提高了劳动生产率，加快了模板的周转速度，缩短了工期，节约了资源，经济和社会效益明显。碗扣式支架法现浇简支箱梁外侧模纵向移动施工技术，对提升现浇箱梁施工进度，降低成本，特别是安全质量方面起到了积极作用。