短線法預制箱梁節段拼裝施工技術探討

■楊仕樹 ■中鐵大橋局集團第一工程有限公司，河南 鄭州 450053

1 工程概況

桃花峪黃河大橋(位于河南鄭州和焦作市境內)北側堤內引橋里程為K32 +418～K34 +534m，總長2116m。上部結構80#～122#墩為3 ×(6 ×50)+4 ×(50 +4 ×51 +50)m 預應力連續箱梁，分上、下行兩幅，采用短線法節段預制方案，共1120 個節段，其中邊跨14 個節段梁重1553t，中跨13 個節段最大重量1554t，梁塊最大重量為130t。主梁采用單箱單室截面，箱梁頂板寬16.05m，底板寬7m，梁高3m。橋梁橫坡采用箱梁斜置形成。箱梁設預應力管道采用塑料波紋管體內和體外預應力成孔，體外索采用預埋鋼管成孔及定位。

圖1 橋跨布置圖

2 總體施工方案

本標段箱梁采用短線法進行預制，箱梁平曲線型通過單跨內以直代曲、多跨折線連接來實現，每孔梁均采用直段預制，節段箱梁在工廠預制后經運梁臺車運至待架處，箱梁架設采用節段拼裝施工方案，由架橋機采取整孔懸掛逐塊拼裝方式，單跨梁段拼裝完后進行體內預應力施工形成簡支梁結構，架橋機落梁、前移過跨，進入下一跨施工。單幅一聯箱梁拼裝完后澆筑每聯各跨之間墩頂濕接縫，張拉體內合龍束，解除臨時支座。一聯合龍束張拉完后施工體外預應力，形成一聯連續梁。左右幅各投入第一、二臺架橋機由122#墩開始分別右、左幅逐孔架設至90#墩，第三臺架橋機由90#墩向右幅縱向逐孔架設到邊跨，再橫移至左幅由80#墩向90#墩逐孔架設。

3 主要機械設備

3.1 拼裝主要機械設備表

表1 機械設備表

3.2 架橋機

架橋機主要由主梁、導梁、臨時斜撐、起吊天車、輔助門吊、吊具、液壓及電氣系統等組成。支腿由臨時輔助支腿、輔助前支腿、輔助后支腿、前支腿及后支腿組成。架橋機設計全長110m，重約800t，主框架單邊重量約265t，其中主梁重197t，導梁重68t。架橋機設有1 臺140t 天車和1 臺10t 的行車。按架橋機設計圖紙及拼裝方案在墩旁拼裝好后，由提升吊架吊裝到位后再撤除提升吊架，調試并運行架橋機。

4 節段拼裝

圖2 節段拼裝施工工藝流程圖

現以右幅第一跨及首跨為例，在第二十二聯邊跨122#～121#墩之間進行預制節段拼裝，共有14 個節段箱梁。箱梁的節段編號及順序B7、B8、B9、B10、B11、B5、B6、B5、B6、B5、B4、B3、B2、B1，B7 類梁位于各聯端頭，B1 類梁位于各跨端頭，步驟如下。

4.1 預制梁驗收

嚴格按照設計圖紙和監控指令對制梁質量進行控制，梁段出廠執行驗收程序，驗收重點為預應力孔道、匹配面和預留孔。4.2 節段梁出廠前驗收合格后，通過運梁臺車將每孔匹配各節段從梁場運至墩旁待架孔位存放。

4.2 整孔懸掛

(1)架橋機調整到位后，安裝B7 永久支座、墩頂臨時支座。邊跨墩頂永久支座需提前在預制廠內試拼安裝后方可運至現場。B7 節段箱梁落于臨時支座、精確定位后立模板，灌漿。

臨時支座分滑動和固定兩種，為重要受力結構，安裝時必須保證位置及垂直度符合要求;四角高差控制在1 毫米以內，準備3 -10mm 的墊板，保證臨時支座頂面與梁底面平行。

(2)起重天車將各節段箱梁逐塊吊掛至拼裝位置，梁體由天車受力轉換為4 根Φ40 精軋螺紋吊桿臨時吊掛，懸掛于架橋機主梁上，吊掛順序為B7→B8→B9→B10→B11→B5→B6→B5→B6→B5→B4→B1→B2→B3。

(3)再次精確定位首節段(B7)，采用槽16 支撐，4 個5 噸導鏈拉的方式固定在架橋機支腿上，然后逐步調整其它梁段。B8 與B7 間距、B1與B2 間距均為40cm，其余節段間距10cm，B3 懸掛與B4 和B2 梁塊的下方。首聯首節段的臨時固定，其縱橫豎向位置的準確定位，對于后續拼裝就位尤為重要。

圖3 架橋機吊掛箱梁圖

4.3 膠拼

(1)將節段梁端面的浮漿、渣塵清理干凈。

(2)節段箱梁在膠拼之前需進行試拼裝，防止剪力鍵不咬合，存在縫隙等現象。

(3)涂膠:將B8 與B7 調整到位，在匹配面涂抹環氧粘結劑。涂膠之前匹配端面保持干燥、整潔，剪力鍵位置使用小鏟子涂抹，涂抹厚度控制在2～3mm;梁端平面部分采用大鏟子涂抹，涂抹厚度控制在3～4mm;梁端面外圈周邊5cm 寬涂抹厚度為5mm。在預應力管口貼有高壓縮性的閉孔發泡聚乙烯O 型橡膠密封圈，防止膠拼時環氧膠進入管道，“O”型密封圈要用502 膠水貼，對于修理擴孔的孔道將密封圈剪開貼保證孔道密封，試拼梁縫均勻且不大于3mm 后可進行膠拼。拼縫要密閉，防止漏漿;孔道口涂量適宜以防環氧膠擠壓后進入孔道，但不涂壓漿時則會串孔。

4.4 臨時預應力張拉

B8 和B7 間頂、底板臨時預應力同時、同步分五級進行張拉作業，每根精軋螺紋鋼張拉力610KN，保證給膠拼面0.2 -0.35MPa 壓應力。臨時拉桿張拉需統一指揮，保證精軋螺紋鋼筋同步張拉，六個錨座必須全部安裝，無特殊情況每根拉力不得小于610KN。

圖4 臨時預應力張拉

4.5 節段由天車吊掛轉吊桿吊掛

梁段體系轉換:將梁體由天車受力轉換為4 根Φ40 精軋螺紋吊桿吊掛，體系轉換時，吊桿進行預緊，測量跟蹤檢查。

4.6 逐塊涂裝、張拉臨時預應力束，完成一孔箱梁的拼裝

4.7 整孔體內預應力束施工

設備進場、驗收→鋼絞線下料→穿束→安裝工作錨及工作夾片→安裝限位板→千斤頂標定、安裝→安裝工具錨板及工具夾片→預應力束分級張拉→回油、拆除工具錨板→割除多余鋼絞線→封錨→漿體試驗、孔道真空輔助壓漿。張拉過程中監測吊桿的受力變化、箱梁的線形變化以及架橋機主梁線形的變化。

4.8 體系轉換

體內預應力張拉完畢后，頂升架橋機支撐千斤頂，將整孔梁頂升、精確定位墩頂節段軸線、標高，抄墊簡支梁臨時支座，千斤頂回落，使一孔簡支梁支撐于臨時支座上，吊桿在頂回落時受力逐步減小直至放松。

4.9 架橋機縱移過孔

架橋機縱移前檢查簽證→第一次縱移過孔→支腿倒換→第二次縱移前檢查簽證→二次縱移→架梁前檢查簽證。(1)架橋機前后支腿千斤頂落頂，架橋機主梁落于反托輪箱上→拆除箱梁吊桿，整機準備縱移→天車開到后支腿附近→將前支腿與簡支梁段錨固→解除架橋機主梁縱向約束→啟動油缸縱移，推動主梁縱移過孔。(2)主梁向前縱移23.9m→將輔助前支腿支撐到120#墩上，錨固→前支腿起頂，在B1 節段上安裝臨時輔助支腿。

(3)前支腿千斤頂回油，使臨時支腿受力、前支腿托空，前支腿自走行到120#墩位置。

(4)用天車將輔助后支腿向前移動12m，支起輔助后支腿→后支腿上下段分離，后支腿上半段前移至輔助后支腿后方→使用起重天車旋轉后支腿下半段后提起，吊至前方橋墩處安裝→將后支腿上半段提起旋轉后也吊至前方安裝。

(5)天車走行至前支腿位置，收起輔助后支腿及臨時支腿，由前后支腿承力→整機繼續縱移到位，調整標高并錨固→準備下一個標準施工循環。

圖5-1 架橋機準備并縱移

圖5-2 架橋機第一次縱移過孔

圖5-3 前支腿倒運安裝

圖5-4 后支腿倒運安裝

圖5-5 架橋機第二次縱移過孔

4.10 濕接縫施工

墩頂濕接縫施工前，須完成永久支座安裝。一聯共5 個濕接縫，其寬度1.2m，以122#-116#右幅一聯為例，澆筑順序按照先兩個邊跨再兩個次邊跨，即先121#、117#墩，再120#、118#墩，最后119#墩，墩頂合攏預應力對應對稱施工。

4.11 體外索施工

體外索采用19φs15.20 環氧噴涂無粘結鋼絞線，箱梁體外預應力施工包括體外索錨具OVM.TS15 -19 型的安裝、體外索下料、穿索、張拉、錨頭防腐、封錨、體外束減震定位裝置的供應及施工，至此梁體由簡支變為連續梁。

5 箱梁拼裝質量控制及事故預防

5.1 箱梁架設質量控制

表2 節段預制箱梁拼裝施工標準

5.2 箱梁驗收

注意管道是否堵塞變形，接頭有無錯臺，孔道有無錯、串孔，錨頭墊板是否與孔道垂直。修補過多節段修整:剪力鍵修補，接觸面清理，砼疏松缺陷處用環氧膠砂漿修補;砼凸出清平，洗靜，刷出浮漿，自然風干。

5.3 架橋機作業控制

支撐系統:架橋機在架梁﹑過孔時對牛腿支撐;架橋機支腿、吊掛上組件、吊掛橫梁及吊桿;臨時支座，永久支座要重點檢查，保證架梁受力符號要求。架橋機走行前需調整軸線，否則走到位軸線無法完全調整到位。一次縱移走行適宜，否則導致相關設施無法安裝就位。架橋機下放要保證水平，應時刻保證臨時支腿抄墊高度基本一致。架橋機進行架梁時，前、后支腿頂升油缸與牛腿軸線應一致，偏差不得大于5cm。

5.4 結構膠拌制

結構膠類型適用于現場施工溫度環境:K -801 -W 為5 -10℃;K-801 -F 為5 -20℃;K -801 -M 為15 -30℃;K -801 -S 為25 -40℃。A 組分:B 組分=9kg:3kg(重量比3:1)，專用拌槍，控制在400～600 轉/min，每桶混合膠體拌制時間在3 -5min 左右。

5.5 線形保證

(1)過程控制:節段箱梁拼裝每跨的首塊節段拼裝精度直接決定整跨箱梁的拼裝精度，因此必須對首塊節段進行三維精確定位。每聯最后一孔B7 調整好位置后，采用槽16 支撐，4 個5 噸導鏈拉的方式固定在架橋機前支腿上。其余各孔在上孔架設完成后最后節段錨座不拆，首節段調整好后，利用縱向拉桿進行收緊并在錨座之間設置絲杠進行頂推的方法固定。其余節段在膠拼中要控制好線形。節段箱梁拼裝過程中線形控制主要包括軸線和高程控制。前4 片因已膠拼箱梁重量較小，精軋螺紋鋼筋松緊程度對線型影響很大，必須重點監控并及時調整。

(2)偏差調整:當節段線形誤差超出允許偏差時，通過在相鄰節段間增加環氧墊片，利用其在拼接面上鋪墊的位置和厚度，使梁段向線形有利方向偏移，從而達到調整的目的。但不能連續3 片使用環氧墊片調整，否則會影響主梁線型。在整跨節段箱梁架設完畢后，若整跨箱梁線形誤差較大，可通過架橋機整機頂、落梁和橫移來實現整孔梁線形的調整。

5.6 預應力系統

預應力是全橋的生命線，因而臨時拉桿、錨座豎向錨固筋、縱向預應力必須要按要求張拉，張拉前要校頂，壓漿要用稠度儀，保證漿體質量。底板4 束因后支腿礙事采用單端進行張拉，超張控制在101%，初張拉時應將夾片頂面搗平，漏出錨具的高度不宜大于4mm，張拉80%，101%均需穩壓5min，張拉應力達到穩定后方可錨固。壓漿前應壓水濕潤，發現底板滲漏嚴重的采用修正支架將梁底密封后再壓漿。壓漿時間必須在過完孔6 小時內進行，張拉完成3 天內壓漿完畢。

6 結束語

短線法預制箱梁節段拼裝施工方法通過在桃花峪黃河大橋北引橋上部結構的應用，取得了較好的社會效益和經濟效益，應用實踐證明，短線預制適合在工廠內進行節段預制，設備可周轉使用，生產速度較快。而節段施工前需存放一定時間方可安裝，使得橋梁在拼裝過程中不會出現收縮、預應力損失等問題，從而有效實現了橋梁線形控制目的，同時現場存放提高了箱梁架設時的掛梁速度。節段拼裝施工技術先進，能更好的掌握與控制其施工質量，施工安全，進度快工期容易控制，該施工方法易保證現場整潔，符合現代文明標準化要求。本項目的成功應用為短線法預制節段箱梁架設提供了良好的借鑒經驗。

［1］《預應力混凝土橋梁預制節段逐跨拼裝施工技術規程》(CJJ/T 11 -2006).

［2］《節段式混凝土橋梁設計和施工指導性規范》.

［3］《公路橋涵施工技術規范》(JTG/T F50 -2011).

［4］《公路工程質量檢測評定標準》(JTGF80/1 -2004).

［5］《公路工程施工安全技術規程》(JTJ076 -95).