申維剛

（廣東省長(zhǎng)大公路工程有限公司，廣 東廣州 510000）

0 引言

港珠澳大橋跨越珠江口伶仃洋海域，由于大橋位置處于海域，大橋下部結(jié)構(gòu)處于海水中；為減少海水對(duì)混凝土構(gòu)件的侵蝕和影響，除對(duì)混凝土本身材料做特殊要求外，對(duì)于墩身的施工工藝也做了具體的要求；即對(duì)于墩身下構(gòu)采用整體式預(yù)制施工方案。同時(shí)墩身內(nèi)不允許設(shè)置對(duì)拉螺桿孔；由于墩身高，體積大，一次性澆筑的方量大，故該下構(gòu)預(yù)制對(duì)模板設(shè)計(jì)要求極高。

1 工程概況

港珠澳大橋C B04合同段的起始墩為90#、終點(diǎn)墩為151#，包括深水區(qū)非通航孔橋7×（6×110 m）+（5×110 m）、江海直達(dá)船航道橋 110 m+129m+2×258m+129m+110 m、深水區(qū)非通航孔橋5×110m+4×110m。

整體式墩身為承臺(tái)+墩身+墩帽的形式，對(duì)于不同結(jié)構(gòu)尺寸的預(yù)制構(gòu)件，通過(guò)模板的變化、組合，滿足所有預(yù)制構(gòu)件的寬度、高度要求。

2 整體式模板配置

整體式模板包含：承臺(tái)外模及門(mén)架支撐系統(tǒng)、芯模及預(yù)埋骨架、2.5m墩身外模及內(nèi)模系統(tǒng)、2.5m以上墩身外模及內(nèi)模系統(tǒng)等[1]。

3 整體式模板設(shè)計(jì)

3.1 2.5 m墩身以下部分模板系統(tǒng)構(gòu)成

承臺(tái)外模包含以下幾部分：底胎盤(pán)、承臺(tái)外模、移位門(mén)架（包含爬梯及操作平臺(tái)）、壓漿模板、2.5m墩身模板。其模板系統(tǒng)組裝如下圖1所示。

圖1 模板系統(tǒng)組裝示意圖

3.2 承臺(tái)底模設(shè)計(jì)

底模在加工和運(yùn)輸過(guò)程中分為7塊，以滿足運(yùn)輸和吊裝的要求；待底模運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)后將7塊模板拼裝成一個(gè)整體；為了滿足承臺(tái)鋼筋籠的移運(yùn)要求，待7塊底模拼成整體后，將中間3塊模板進(jìn)行加強(qiáng)并焊接成一個(gè)整體，滿足在承臺(tái)底模和鋼筋籠移運(yùn)過(guò)程中變形要求。同時(shí)在構(gòu)件移運(yùn)小車的位置各設(shè)置一個(gè)可拆除活動(dòng)節(jié)。

3.3 承臺(tái)外模板設(shè)計(jì)

承臺(tái)外模采取大面模板分塊技術(shù)，根據(jù)尺寸變化，分別在大面模板兩端及小面模板中間加調(diào)整板，實(shí)現(xiàn)模板的快速變化，提高面板質(zhì)量。承臺(tái)外模采取小面模板包大面模板形式，大面模板在兩端分別設(shè)600mm調(diào)整節(jié)，面板在中部采取柔性連接，其中分離桁架采取2種連接板定位，分別對(duì)應(yīng)2種截面，如圖2所示；小面模板中部設(shè)900mm調(diào)整節(jié)，如圖3所示。外模高度5m，滿足2種承臺(tái)高度。同時(shí)模板懸掛與調(diào)整也是關(guān)鍵，充分利用門(mén)架，實(shí)現(xiàn)承臺(tái)模板與墩身的整體性。

圖2 大面承臺(tái)模板調(diào)整節(jié)

圖3 小面承臺(tái)模板調(diào)整節(jié)

承臺(tái)模板移動(dòng)及起升裝置，可通過(guò)油缸實(shí)現(xiàn)水平方向的前后移動(dòng)調(diào)節(jié)（需行對(duì)移位門(mén)架調(diào)節(jié)+450mm以對(duì)應(yīng)兩種承臺(tái)尺寸），左右方向利用長(zhǎng)圓孔微調(diào)，高低通過(guò)旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)支撐螺桿調(diào)節(jié)。

3.4 移位門(mén)架設(shè)計(jì)

通過(guò)移位門(mén)架，使承臺(tái)模板和墩身模板形成一個(gè)整體，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)模板的整體移動(dòng)。移位門(mén)架立柱底部設(shè)有小車，每個(gè)小車都具備2兩個(gè)零位，分別對(duì)應(yīng)4.5m和5 m承臺(tái)，在零位基礎(chǔ)上又各有一個(gè)+200 mm調(diào)整位，為小車轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)方向時(shí)使用。

3.5 整體式墩身外模設(shè)計(jì)

3.5.1 墩身外?？偢艣r

承臺(tái)區(qū)墩柱根據(jù)高度及截面大小的不同共分10種形式。

墩身高度最小H=10.25m；最高H=11.5m。

截面尺寸分為三種分別為：10m×3.5m；10m×4m；12m×4m；

墩帽分為兩種形式：?jiǎn)吻彰保?4m×3.5m）；雙曲墩帽（14m×5m）；

墩身外模主要由七大部分組成：墩帽模板、墩身模板、槽口模板、外模桁架、頂部橫移機(jī)構(gòu)、底部橫移機(jī)構(gòu)、爬梯護(hù)欄及操作平臺(tái)[2]。

模板設(shè)計(jì)形式：大面模板采用桁架支撐，模板與桁架之間采用螺栓連接，桁架兩端頭各設(shè)4根精軋螺紋鋼對(duì)拉；墩身小面模板采用背楞支撐，模板連接處設(shè)計(jì)為小面包大面的轉(zhuǎn)軸形式，便于旋轉(zhuǎn)脫模。圖4所示為墩身內(nèi)模示意圖。

圖4 墩身內(nèi)模（單位：mm）

3.5.2 墩帽模板設(shè)計(jì)

兩種不同截面的墩帽模板高度均為：H=8 m+0.5m（墩身）；模板的通用是考慮最大限度的通用大塊模板，四個(gè)倒角由于斜率的不同需要新制。

3.5.3 墩身模板設(shè)計(jì)

墩身因高度及截面大小的不同共有12種形式：墩身高度最小為H=10.25m，最高為H=11.5m。

整體墩高度變化共有5種，調(diào)整節(jié)分別為：L=300/600/750/900，模板的調(diào)整采用不累加的形式。

墩身截面大小不同分為3種，分別為：10m×3.5m、10 m×4m、12 m×4m，調(diào)整模板分為L(zhǎng)=2 m、L=0.5m。

截面方向，模板共分為12塊+4塊（調(diào)整節(jié)），調(diào)整節(jié)均設(shè)在大小面模板中央拼縫處位置，便于調(diào)節(jié)。

3.5.4 外模桁架設(shè)計(jì)

外模桁架滿足墩柱不同高度及截面尺寸變化。

主要包括四部分：墩帽桁架（單曲墩帽/雙曲墩帽）、墩身桁架、桁架立柱、桁架連桿。

（1）墩帽桁架

墩帽分為單曲（14m×3.5m）、雙曲（14m×5m）兩種形式，外模桁架以雙曲墩帽為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，在組拼單曲墩帽時(shí)，需要在相應(yīng)位置增加墊梁，來(lái)滿足拼裝要求。

（2）墩身桁架

墩身截面分為兩種形式：12m×4m和10m×3.5m，按照最大截面設(shè)計(jì)。桁架寬為中心線2.5m。腹桿間距中間部位為1.3m；對(duì)拉座位置為1.8m左右；內(nèi)外大立柱間距為10.0m；對(duì)拉桿間距為12.7m。

對(duì)墩身底部桁架及模板的處理：為便于安裝及對(duì)接的準(zhǔn)確性，墩身底部0.5m模板處設(shè)20mm母口，2.5m模板處設(shè)20 mm子口，防止與2.5 m混凝土接縫處模板發(fā)生變形，出現(xiàn)嚴(yán)重錯(cuò)臺(tái)，所以必須控制0.5m模板的變形，在0.5m桁架上設(shè)置了5個(gè)加強(qiáng)支撐。

（3）桁架立柱

立柱主要用于連接所有外模桁架，起到支撐整體外模的作用；與頂部橫梁連接，底部利用勾板與行走門(mén)架反扣，加強(qiáng)墩身模板系統(tǒng)的穩(wěn)定性。其關(guān)鍵技術(shù)是在不解體情況下，對(duì)模板高度與寬度進(jìn)行調(diào)整，滿足墩身變化要求。同時(shí)滿足模板的精確定位。

立柱結(jié)構(gòu)主要包含以下幾部分：上套筒、下套筒、底部錨座及拉桿、高度調(diào)節(jié)頂升油缸、底部微調(diào)頂升油缸。

上、下套筒利用調(diào)節(jié)頂升油缸頂升插鋼銷的形式。立柱底部在澆筑狀態(tài)及合模前，均利用4根精軋螺紋鋼與門(mén)架錨固，頂部利用鋼銷與橫梁固定連接，防止模板因風(fēng)載等因素發(fā)生傾翻。

（4）桁架連接桿

桁架連桿主要作用是，把外模桁架連接成一個(gè)整體。防止桁架大立柱之間部位產(chǎn)生撓度變形，尤其在模板增加調(diào)整節(jié)狀態(tài)，模板與桁架的連接螺栓需要全部拆除，此時(shí)所有桁架僅靠與大立柱的連接，設(shè)計(jì)連桿支撐后，把所有桁架連接為一個(gè)整體，可減少桁架跨中部位的變形

3.5.5 頂部橫移機(jī)構(gòu)

頂部橫移機(jī)構(gòu)設(shè)置在兩側(cè)大立柱頂部，組成構(gòu)件有：頂部連接橫梁、頂推支座、頂部橫移油缸、轉(zhuǎn)動(dòng)鎖緊裝置。頂部橫移機(jī)構(gòu)具有如下幾個(gè)作用：

（1）在澆筑狀態(tài)下，頂橫梁、固定鋼銷將兩側(cè)模板連接為一整體，起到頂部對(duì)拉作用，同時(shí)支頂內(nèi)模以防偏移，工作時(shí)施工預(yù)壓力；

（2）開(kāi)模狀態(tài)，頂部油缸利用頂推支座使頂部模板開(kāi)模100mm；

（3）模板向兩側(cè)橫移時(shí)，整側(cè)模板在橫梁底部滑移，為防止兩側(cè)模板移動(dòng)時(shí)不同步，橫梁出現(xiàn)相斥現(xiàn)象，再者因?yàn)闄M移過(guò)程中，風(fēng)載作用等因素防止模板傾翻，所以滑座設(shè)計(jì)成轉(zhuǎn)動(dòng)（勾板）形式。

頂部連接橫梁在澆筑狀態(tài)、距合模1m狀態(tài)及橫移脫模4.75m狀態(tài)均設(shè)有固定銷固定，保證任何狀態(tài)橫梁都與模板連接，固定兩側(cè)模板。

3.5.6 底部橫移機(jī)構(gòu)

底部橫移機(jī)構(gòu)包括：滑梁、底部橫移油缸、頂升微調(diào)油缸、定位調(diào)節(jié)油缸。

底部橫移機(jī)構(gòu)設(shè)有X、Y、Z軸三個(gè)方向的油缸，模板在合模時(shí)可保證其精確性。合模狀態(tài)，立柱頂升油缸調(diào)節(jié)（Y軸）模板整體高度；底部開(kāi)合油缸控制（X軸）模板脫模與合模；水平調(diào)整油缸調(diào)節(jié)（Z軸）模板水平位置。調(diào)節(jié)完畢后，利用設(shè)置在移位門(mén)架上的頂絲固定滑梁位置。澆筑狀態(tài)外模整體重量靠底部調(diào)節(jié)支撐及液壓油缸支撐，最底部的一榀桁架設(shè)置勾板反勾在門(mén)架次梁上的軌道上。脫模狀態(tài)，收縮調(diào)節(jié)支撐，此時(shí)外模重量全部落在滑梁上，滑梁底部設(shè)有聚四氟乙烯板，借助底部橫移油缸在移位門(mén)架大梁上橫移滑動(dòng)，勾板與門(mén)架上的軌道始終保持反勾狀態(tài)。

3.6 承臺(tái)墩芯模設(shè)計(jì)

承臺(tái)芯模高度分別為4.5m和5 m，直徑有3.8m、3.6m。承臺(tái)芯模為機(jī)械撐桿式支撐，以立柱為依托，為防止上浮，立柱與底平臺(tái)相固定。承臺(tái)內(nèi)部預(yù)埋勁性骨架，其作用為：（1）連接承臺(tái)各腔芯模，使各腔芯模連接為一個(gè)整體，保證芯模結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性；（2）用于支撐2.5m高墩身內(nèi)模。圖5所示為承臺(tái)芯模示意圖。

圖5 承臺(tái)芯模示意圖（單位：mm）

3.7 承臺(tái)區(qū)墩身內(nèi)模設(shè)計(jì)

墩身內(nèi)模設(shè)計(jì)根據(jù)承臺(tái)區(qū)設(shè)置塔吊的起重能力進(jìn)行分節(jié)，分節(jié)尺寸為：墩身最底部為2.5m高內(nèi)模，其上為2m高的內(nèi)模標(biāo)準(zhǔn)節(jié)4節(jié)，并設(shè)置1.5m、0.75m高調(diào)整節(jié)內(nèi)模。

墩身內(nèi)模模板為機(jī)械支撐式，中間設(shè)有立柱，立柱與預(yù)埋的勁性骨架法蘭連接。

從內(nèi)模底部算起，每4m設(shè)置一層人洞，規(guī)格為50 cm×50 cm，便于施工人員控制澆注情況及鋼筋綁扎，操作完畢后人洞處模板封閉，繼續(xù)澆注。如圖6所示為墩身內(nèi)模示意圖。

圖6 墩身內(nèi)模（單位：mm）

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，通過(guò)對(duì)整體式預(yù)制構(gòu)件模板的設(shè)計(jì)，包括承臺(tái)和墩身的外模、內(nèi)模和芯模以及其個(gè)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，很好的達(dá)到了預(yù)制構(gòu)件的施工要求，確保了大型預(yù)制構(gòu)件的施工質(zhì)量和進(jìn)度要求。同時(shí)形成了一套大型構(gòu)件預(yù)制模板的成套設(shè)計(jì)和施工技術(shù)，為后續(xù)同類型構(gòu)件的施工積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。