大型水利工程施工中移动模架应用及其形变控制技术研究

胡艳军

(中国水利水电第四工程局有限公司，青海 西宁 810007)

近年来，我国在大型水利工程建设中，对大跨度桥梁、渡槽多采用移动模架系统进行混凝土浇筑[1]。移动模架系统由箱梁(主梁和内梁)、模板(内模板和外模板)系统、支撑(支腿)和行走(走行机构)系统以及传动系统(如液压系统和电气系统)等部分组成。与传统的施工模式(如满堂支架法)相比，利用移动模架系统施工具有诸多优势，如：(1)减少地面施工量、提高施工精准度，(2)降低桥梁支架形变风险，(3)提高桥梁或槽体外观质量、效果，(4)提高混凝土浇筑施工的安全性，(5)降低施工中机械性和能源性耗用，(6)应用范围广、实用性强[2]。

以往,有关移动模架施工的文献多集中在移动模架系统安装步骤、原理构造、施工效果等内容。而在大型水利工程实践中，移动模架及其各部件结构承载能力、抗形变能力是整个施工进度、质量控制的关键环节[3-4]。在项目实施前，需要进行移动模架堆载预压试验，用预压前、预压期、稳定期、卸载后的标高观测值，算出模架总下沉值，计算弹性变形量(卸载后-稳定期)和非弹性变形量(预压前-卸载后)，据此设定移动模架预拱度值，根据移动模架预拱度值对模架底板预设高程，在首跨混凝土浇筑完成张拉后及时复测渡槽过水面高程，是否达到预期预拱。如果满足要求即确定移动模架最终预拱度值，如过水面高程不能满足设计要求，则调整下一跨渡槽预拱度值；根据渡槽混凝土结构尺寸严格控制移动模架体型。此外，移动模架现场组装精度的高低，直接影响到施工质量、进度及安全生产。

南水北调中线一期工程总干渠双洎河渡槽段工程位于河南省新郑市境内，总长度1.8494 km，其中渠道长度0.7724 km，建筑物长度1.0770 km。双洎河渡槽属于梁式渡槽，槽身为三向预应力混凝土简支结构矩形槽，单槽净宽7.00 m，净高7.45 m，为现浇混凝土结构。双洎河渡槽一联单跨重约2500 t，是采用移动模架施工技术混凝土一次现浇成型的世界第一大渡槽。本文依据双洎河渡槽施工情况，对移动模架堆载预压、(弹性和非弹性)变形量、以及预拱度值等施工关键环节进行试验、数据分析，以期为特大型移动模架技术更好地应用于我国大型水利、桥梁工程建设提供依据和参考。

1 移动模架堆载试验

DZ30/2500矩形槽移动模架安装完毕后，静载试验目的是检验移动模架及其各部分的结构承载能力；并初步掌握现浇渡槽施工过程中以及施工完成后造桥机的挠度和刚度，为渡槽浇筑预拱度值的设置提供依据。堆载试验采用砂袋模拟渡槽混凝土荷载进行。

1.1 移动模架堆载实验准备、观测点布设标记、观测方法

模架预压基准点远离施工区域便于观测位置布设二等水准点、不少于4个工作基点。预压及卸荷时分别在移动模架主梁上布置10个观测点；底肋上和中缝纵向布置5个观测点，横向布置3个观测点；在联系梁中间位置上布设了6个点。移动模架主梁布设点及联系梁中间位置布设观测点，采用不量仪器高和棱镜高的中间设站三角高程测量方法，直接将地面水准基点传递到模架主梁顶部。移动模架底肋上和中缝纵向、横向布设观测点由于离地面较高，常规挂钢尺测量误差大，交叉作业影响大，故采用全站仪自由设站(自由设站观测点不少于4个)配套弯管目镜及自贴式反射片观测，将反射片贴于底肋模板上进行观测。

1.2 移动模架分级加载观测

移动模架确定基准载荷，用压重物(袋装沙子)模拟混凝土渡槽的重量分布，分别按基准载荷的40%、80%、100%、120%对模架分级加载试验。依据模架技术要求布设检测点，调整移动模架主梁的标高，使底模达到槽底设计标高，侧模达到设计标高。加载预压时采用分级加载方式：加载时采用分级加载方式：0→40%(静停1 h)→80%(静停1 h)→100%(静停1 d)→120%(静停2 h)，卸载时采用分级卸载方式：120%→100%(静停1 h)→80%(静停1 h)→40%(静停1 h)→0。分级加载及卸载时精确计量，严格按预先制定的方案和程序进行，在堆载、卸载试验每个时段对各个观测点实测数据进行记录。

1.3 移动模架观测结果与分析

移动模架观测数据整理用预压前、预压期、稳定期、卸载后的标高观测值，算出模架总下沉值(预压前-稳定期)，计算弹性变形量(卸载后-稳定期)和非弹性变形量(预压前-卸载后)。

主梁的弹性变形值分析：从上可知，主梁的弹性变形值35 mm、33 mm，考虑测量时还有几个毫米的回弹量，因此主梁的弹性变形值符合设计的32 mm的标准值，在堆载预压允许的50 mm范围内。

联系梁的弹性变形值分析：联系梁的最大弹性变形量为33 mm，且从沉降表中看，各部位的沉降值均和主梁同步，故联系梁的弹性变形值很小，为1～2 mm。

底模板的弹性变形值分析：底模板左、中、右侧的最大沉降值分别为54 mm、63 mm和58 mm，其中包含了底模以上的沉降值(外肋、主梁等沉降)，约在33～35 mm范围，按33 mm考虑，则底模板两侧的最大弹性变形值约为25 mm，中间最大变形值为30 mm(表1)。

在预压过程中，移动模架的弹性变形值在设计允许的范围内，与理论值比较接近；经过预压消除了模架的非弹性变形，验证了移动模架外模的强度，检验了设计与制造质量，证明移动模架外模系统安全可靠，DZ30/2500矩形槽移动模架可投入施工使用。

表1 移动模架预压沉降值计算表 mm

续表1 mm

1.4 预拱度值设置

根据移动模架堆载预压试验结果，为减少移动模架弹性变形对渡槽混凝土结构的影响，在跨中、底模两侧处预设反拱。模架预拱度值如图1。

图1 预拱度值

2 特大型移动模架在双洎河渡槽施工中的应用

双洎河渡槽主要建筑物由进口至出口依次为：进口渐变段、进口连接段、进口节制闸、槽身段、出口检修闸、出口渐变段，总长810 m，设计流量305 m3/s，加大流量365 m3/s。槽身段长655 m，其中闸渡连接段长55 m，跨河梁式渡槽长600 m，为两联四槽，跨径30 m，共20跨。梁式渡槽槽身为三向预应力混凝土简支结构矩形槽，单槽净宽7.00 m，净高7.45 m，为现浇混凝土结构，一联单跨重约2500 t，槽身比降为1/5800。

双洎河渡槽共投入DZ30/2500矩形槽移动模架2台套，移动模架单跨纵向长30 m、横向17 m。DZ30/2500矩形槽移动模架主要由外梁系统、外模及外肋结构、内梁系统、内模结构、电气及液压系统等组成。双洎河渡槽模架拼装场地在20#墩～21#墩间布置6个基础，基础纵向间距8.7 m，横向间距9.5 m，19#墩～20#墩间布置2个基础。在主梁安装之前，在框架上放线，其对角线误差小于0.5 cm；最先安装的主梁节段构成的框架，对角线误差小于1 mm；各主梁节段在纵向、横向的位置偏差小于2 mm；安装挑梁时，要检查挑梁端部的位置，若偏差超过5 mm时，要在挑梁与主梁的法兰之间用垫片调整；吊挂安装后，通过调整位置，使吊挂内表面处于同一个纵向平面内；模板安装时，要求模板之间的错台局部在1 mm 以内。施工控制网建立，统一各阶段施工的测量基准，可以保证控制网点的误差精度均匀，满足施工需求，可显著提高工程质量。

3 结 语

中国水利水电第四工程局有限公司根据双洎河渡槽施工条件、当地社会环境等对渡槽支架法施工进行了深入分析，对渡槽其它施工方案进行积极探索并比对，最后选定移动模架法施工方案。通过双洎河渡槽施工实践及对施工现场的经验总结：移动模架施工测量已形成了较完整和成熟的工艺技术，值得推广使用；成果非常可靠，解决了工程测绘中遇到的难题。渡槽体型通过第三方检测验收，得到了业主、施工单位的好评