港珠澳大橋CB04標大型預制構件模板設計方案

申維剛

（廣東省長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，大橋下部結構處于海水中；為減少海水對混凝土構件的侵蝕和影響，除對混凝土本身材料做特殊要求外，對于墩身的施工工藝也做了具體的要求；即對于墩身下構采用整體式預制施工方案。同時墩身內不允許設置對拉螺桿孔；由于墩身高，體積大，一次性澆筑的方量大，故該下構預制對模板設計要求極高。

1 工程概況

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

整體式墩身為承臺+墩身+墩帽的形式，對于不同結構尺寸的預制構件，通過模板的變化、組合，滿足所有預制構件的寬度、高度要求。

2 整體式模板配置

整體式模板包含：承臺外模及門架支撐系統、芯模及預埋骨架、2.5m墩身外模及內模系統、2.5m以上墩身外模及內模系統等[1]。

3 整體式模板設計

3.1 2.5 m墩身以下部分模板系統構成

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

圖1 模板系統組裝示意圖

3.2 承臺底模設計

底模在加工和運輸過程中分為7塊，以滿足運輸和吊裝的要求；待底模運至現場后將7塊模板拼裝成一個整體；為了滿足承臺鋼筋籠的移運要求，待7塊底模拼成整體后，將中間3塊模板進行加強并焊接成一個整體，滿足在承臺底模和鋼筋籠移運過程中變形要求。同時在構件移運小車的位置各設置一個可拆除活動節。

3.3 承臺外模板設計

承臺外模采取大面模板分塊技術，根據尺寸變化，分別在大面模板兩端及小面模板中間加調整板，實現模板的快速變化，提高面板質量。承臺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600mm調整節，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，分別對應2種截面，如圖2所示；小面模板中部設900mm調整節，如圖3所示。外模高度5m，滿足2種承臺高度。同時模板懸掛與調整也是關鍵，充分利用門架，實現承臺模板與墩身的整體性。

圖2 大面承臺模板調整節

圖3 小面承臺模板調整節

承臺模板移動及起升裝置，可通過油缸實現水平方向的前后移動調節（需行對移位門架調節+450mm以對應兩種承臺尺寸），左右方向利用長圓孔微調，高低通過旋轉調節支撐螺桿調節。

3.4 移位門架設計

通過移位門架，使承臺模板和墩身模板形成一個整體，同時可實現模板的整體移動。移位門架立柱底部設有小車，每個小車都具備2兩個零位，分別對應4.5m和5 m承臺，在零位基礎上又各有一個+200 mm調整位，為小車轉轉方向時使用。

3.5 整體式墩身外模設計

3.5.1 墩身外模總概況

承臺區墩柱根據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：單曲墩帽（14m×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、頂部橫移機構、底部橫移機構、爬梯護欄及操作平臺[2]。

模板設計形式：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4根精軋螺紋鋼對拉；墩身小面模板采用背楞支撐，模板連接處設計為小面包大面的轉軸形式，便于旋轉脫模。圖4所示為墩身內模示意圖。

圖4 墩身內模（單位：mm）

3.5.2 墩帽模板設計

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，四個倒角由于斜率的不同需要新制。

3.5.3 墩身模板設計

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，調整節分別為：L=300/600/750/900，模板的調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，調整模板分為L=2 m、L=0.5m。

截面方向，模板共分為12塊+4塊（調整節），調整節均設在大小面模板中央拼縫處位置，便于調節。

3.5.4 外模桁架設計

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準設計，在組拼單曲墩帽時，需要在相應位置增加墊梁，來滿足拼裝要求。

（2）墩身桁架

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

對墩身底部桁架及模板的處理：為便于安裝及對接的準確性，墩身底部0.5m模板處設20mm母口，2.5m模板處設20 mm子口，防止與2.5 m混凝土接縫處模板發生變形，出現嚴重錯臺，所以必須控制0.5m模板的變形，在0.5m桁架上設置了5個加強支撐。

（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架反扣，加強墩身模板系統的穩定性。其關鍵技術是在不解體情況下，對模板高度與寬度進行調整，滿足墩身變化要求。同時滿足模板的精確定位。

立柱結構主要包含以下幾部分：上套筒、下套筒、底部錨座及拉桿、高度調節頂升油缸、底部微調頂升油缸。

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

（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整體。防止桁架大立柱之間部位產生撓度變形，尤其在模板增加調整節狀態，模板與桁架的連接螺栓需要全部拆除，此時所有桁架僅靠與大立柱的連接，設計連桿支撐后，把所有桁架連接為一個整體，可減少桁架跨中部位的變形

3.5.5 頂部橫移機構

頂部橫移機構設置在兩側大立柱頂部，組成構件有：頂部連接橫梁、頂推支座、頂部橫移油缸、轉動鎖緊裝置。頂部橫移機構具有如下幾個作用：

（1）在澆筑狀態下，頂橫梁、固定鋼銷將兩側模板連接為一整體，起到頂部對拉作用，同時支頂內模以防偏移，工作時施工預壓力；

（2）開模狀態，頂部油缸利用頂推支座使頂部模板開模100mm；

（3）模板向兩側橫移時，整側模板在橫梁底部滑移，為防止兩側模板移動時不同步，橫梁出現相斥現象，再者因為橫移過程中，風載作用等因素防止模板傾翻，所以滑座設計成轉動（勾板）形式。

頂部連接橫梁在澆筑狀態、距合模1m狀態及橫移脫模4.75m狀態均設有固定銷固定，保證任何狀態橫梁都與模板連接，固定兩側模板。

3.5.6 底部橫移機構

底部橫移機構包括：滑梁、底部橫移油缸、頂升微調油缸、定位調節油缸。

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

3.6 承臺墩芯模設計

承臺芯模高度分別為4.5m和5 m，直徑有3.8m、3.6m。承臺芯模為機械撐桿式支撐，以立柱為依托，為防止上浮，立柱與底平臺相固定。承臺內部預埋勁性骨架，其作用為：（1）連接承臺各腔芯模，使各腔芯模連接為一個整體，保證芯模結構的穩定性；（2）用于支撐2.5m高墩身內模。圖5所示為承臺芯模示意圖。

圖5 承臺芯模示意圖（單位：mm）

3.7 承臺區墩身內模設計

墩身內模設計根據承臺區設置塔吊的起重能力進行分節，分節尺寸為：墩身最底部為2.5m高內模，其上為2m高的內模標準節4節，并設置1.5m、0.75m高調整節內模。

墩身內模模板為機械支撐式，中間設有立柱，立柱與預埋的勁性骨架法蘭連接。

從內模底部算起，每4m設置一層人洞，規格為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，繼續澆注。如圖6所示為墩身內模示意圖。

圖6 墩身內模（單位：mm）

4 結語

綜上所述，通過對整體式預制構件模板的設計，包括承臺和墩身的外模、內模和芯模以及其個控制系統的設計，很好的達到了預制構件的施工要求，確保了大型預制構件的施工質量和進度要求。同時形成了一套大型構件預制模板的成套設計和施工技術，為后續同類型構件的施工積累了寶貴的經驗。