大型变截面预制箱梁内模优化及装拆施工技术

彭刚 中交四航局第二工程有限公司

大型变截面预制箱梁因箱内模板通用性差，周转困难，在国内普遍采用木模散拼工艺，施工效率低，安全和质量问题突出。香港将军大桥18榀变截面预制箱梁施工周期短，安全和质量要求高。如何确保内模通用性，提高周转次数，提高内模装拆效率对大型变截面箱梁的预制有着至关重要的意义。

1.工程概况

香港将军澳跨湾连接路主桥全长1.8公里,是横跨将军澳海湾的高架桥。主桥主跨为跨径200m的外飘式蝴蝶钢拱桥，边跨为跨径100m长的钢箱梁和46.3～75m的预应力混凝土箱梁。我司主要承担主桥边跨18片46.3～75m长的预应力混凝土箱梁预制，其中单箱双室6片（W5-W2），单箱单室12片（E2-EA），均为变截面曲线预制箱梁，具体平面图见图1。

单箱单室箱梁共6跨12片，分为南北副（S和N），最大跨度75m，顶板宽度15.2～18.4m，厚度0.35m；底板宽度均为6.5m，厚度0.25～0.5m；腹板厚度0.4～0.8m。南侧箱梁内侧夹角106～108°和107°，北侧箱梁内侧夹角为108°和109°，箱梁在SOL控制线的高度为3.857m，桥面为自南向北的单向坡过渡到双向坡，具体断面图见图2。

单室箱梁因底板厚度变化、腹板厚度变化及顶板单向坡变化为双向坡导致箱梁内腔角度、宽度、高度均在不断变化，造成箱梁内模通用难度大，双室箱梁亦如此。18榀箱梁按照不同截面需配置9套内模，模板制造成本高，且需大量场地堆存模板。

2.内模通用设计

2.1 统一箱梁内腔角度

图1 箱梁平面图

图2 单室箱梁典型断面图

单室箱梁的南侧箱梁内侧角度分别为106～108°和107°，北侧箱梁内侧角度分别为108°和109°，通过优化单室箱梁内侧角度统一为106°和107°，实现箱梁内腔四个角的统一，详见图3。优化后的箱梁腹板顶部最大加厚96mm，顶板齿块向中心偏移最大102mm，向下平移78mm，75m箱梁混凝土最大增加20方，经过设计复核可以满足箱梁承载力和预应力施工要求。

双室箱梁采用相同方法统一内腔角度，实现内模四个角（A/C/D/F）的通用，见图4。

2.2 统一箱梁内侧齿块位置

由于箱梁的腹板及底板均均有过渡段变截面，且长度不一致，为了确保内模通用性，优化箱梁齿块位于变截面相同位置，且齿块间距保持一致，内模分段时，每个齿块均位于同一块内模上，确保同一节内模用于不同箱梁的相同位置，见图5。

2.3 内模分段拟合箱梁线型

箱梁曲线线型通过以直代曲的原则，采用直线标准段和梯形调节段拟合箱梁的线型。直线标准段长度根据齿块位置，及香港土木工程规范对线型允许偏差5mm的要求，将直线段标准段长度设计为5.2m，梯形调节段长度约0.2m（见上图5）。不同箱梁的直线标准段内模基本通用，只需更换梯形调节段拟合箱梁的线型，实现内模最大限度的共用。梯形调节段利用标准段间的钢桁架支撑，采用木模平顺连接，方便内模装拆。18榀箱梁最终共用3套内模顺利完成周转，大幅降低内模的制造费用。

2.4 标准段内模构造

标准段内模主要由底角（C/F）、顶角(A/D)、腹板调节块（B/E）、下桁架(H)、上桁架(G)组成，各块体之间采用70度斜口法兰盘及M20螺栓连接，并通过直径60mm丝杆连接成整体。底角、顶角及腹板调节块为6mm钢模板及16工字钢钢桁架，下桁架及上桁架采用双拼16槽钢，上桁架顶面安装木方及木板，与顶角钢模平顺连接，单节标准段内模重量约11t，内模典型构造断面图见图6。

内模角度固定后，底角AC和顶角DF实现统一共用，通过更换B/E调节块尺寸可以调整腹板高度，更换G/H调节块尺寸调整箱梁内腔宽度，实现标准段内模基本通用。

为了确保箱梁混凝土外观质量，钢模板表面采用长效脱模漆。脱模漆涂刷后的模板表面光滑，可以持续2个月保护模板不生锈，且拆模时不粘混凝土。

图3 单室箱梁统一内腔角度断面图

图4 统一内腔角度后的内模通用图

3.内模装拆施工技术

3.1 内模拼装技术

内模在专用拼装胎架拼装成型后整体吊装，具体步骤如下。

步骤一：制作安装内模拼装胎架，并将胎架钢底座调整水平。

步骤二：将内模底角（CF）吊装到内模胎架上，与胎架紧密贴合，确保标高及角度一致，见图8序号①。

步骤三：将内模下桁架（H）吊至胎架内，与底架（CF）采用M20螺栓连接牢固，见图8序号②。

步骤四：将内模腹板高度调节块（BE）吊至胎架内，与底架CF连接牢固，见图8序号③。

步骤五：将内模顶角（AD）吊至胎架内，与腹板高度调节块（BE）连接牢固，见图8序号④。

步骤六：在内模顶桁架（G）四侧悬挂4根连接丝杆，并吊至胎架内，将4根丝杆与低桁架（H）固定，并采用螺栓将顶桁架（G）与顶角（AD）连接牢固，见下图8序号⑤。

步骤七：安装其余连接丝杆，见图8序号⑥。

步骤八：安装顶桁架上面木模板，见图8序号⑦。

步骤九：将拼装好的内模吊离胎架，对钢模板进行打磨并均匀涂刷脱模漆。

步骤十：底腹板钢筋绑扎完成后，及时在底板排气孔位置安装钢支撑，并使用M20拉杆与底模连接牢固。

步骤十一：在绑扎好的箱梁底板钢筋上放样出内模安装位置，并使用30t门吊将内模吊至箱梁内，检查底板及腹板保护层厚度直至满足要求。

3.2 内模拆除技术

为了确保内模拆除的安全，提高拆模效率，内模拆除主要采用特制拆模台车及卷扬机，逐节拆除，主要步骤如下：

步骤一：在箱梁洞口安装拆模平台，并固定好卷扬机。

步骤二：优先拆除内模连接丝杆及底桁架（H），搁置在简易台车上，使用卷扬机托出箱梁内腔。

图5 齿块布置平面示意图

图6 内模典型构造图

图7 内模拼装平台

图8 内模拼装顺序图

步骤三：拆除底角（CF），搁置在简易台车上，使用卷扬机托出箱梁内腔。

步骤四：将特制拆模台车吊至拆模平台上，并遥控操纵行走至拆模位置，伸长垂直顶升油缸，对准顶角水平连接杆和顶桁架竖直连接杆，收缩台车顶架液压油缸，优先降低顶桁架（G）搁置在台车上方，再收缩水平液压油缸，将内模顶角（AD）固定在台车两侧，收缩垂直顶升油缸将台车收回行走状态，见图9。最后台车驮着顶桁架及顶角行走至箱梁外。

3.3 内模拆除台车

内模拆模台车的结构详见专利CN110877398A（中交第四航务工程局有限公司.一种箱梁内模拆模台车及其拆模方法:中国,CN110877398A,2020-03-13）。

拆模台车的电机自带制动功能，实现4个滚轮的同步行走。4个垂直顶升油缸在其前后侧安装导向装置，可确保平稳顶升，在油缸座底部安装纵向微调滑板，可在小车顶起后纵向微调。泵站能实现任意一种油缸（4个顶架油缸、4个水平油缸、4个垂直顶升油缸）的完全同步工作。电控柜控制台车行走和油缸顶升操作。

内模拆模台车经过多次升级改造，制造出自行式同步液压顶升系统，单榀箱梁的内模拆除时间由之前的12天缩短至4天，效率得到大幅提高。

4.结语

大型变截面曲线预制箱梁通过优化箱梁内腔结构，采用标准段和调节段模拟箱梁的线型，实现箱梁内侧模板的基本通用，减少模板制造费用，产生了较好的经济效益。同时，通过内模拼装胎架拼装模板、制造拆模台车拆除内模，实现内模装拆效率的大幅提升，且保证了施工安全，为今后同类变截面箱梁的内模施工提供了宝贵的经验。

图9 内模拆除示意图

图10 台车拆模示意图