橋梁節(jié)段預(yù)制拼裝法施工控制技術(shù)研究

李宗德

摘要：文章從對(duì)環(huán)境影響小、較大程度縮短工期、橋梁美觀性強(qiáng)等方面，分析了橋梁節(jié)段預(yù)制拼裝法的特點(diǎn)，并以實(shí)際工程項(xiàng)目為例，闡述了橋梁節(jié)段預(yù)制技術(shù)以及橋梁節(jié)段拼裝技術(shù)的具體應(yīng)用，同時(shí)從設(shè)計(jì)參數(shù)監(jiān)測(cè)、溫度監(jiān)測(cè)、應(yīng)力監(jiān)測(cè)以及變形參數(shù)監(jiān)測(cè)四個(gè)方面研究了橋梁節(jié)段預(yù)制拼裝施工控制措施。

關(guān)鍵詞：橋梁節(jié)段;預(yù)制拼裝法;施工控制技術(shù)

中圖分類號(hào)：U445.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2019.08.035

文章編號(hào)：1673-4874（2019）08-0127-03

0引言

在城市化進(jìn)程不斷推進(jìn)的過(guò)程中，為保證橋梁工程的經(jīng)濟(jì)適用性，其工程技術(shù)也在不斷更新涌現(xiàn)。橋梁節(jié)段預(yù)制拼裝法由于自身特點(diǎn)被大量應(yīng)用到橋梁建設(shè)中，經(jīng)過(guò)多次的技術(shù)革新及應(yīng)用實(shí)踐，橋梁節(jié)段預(yù)制拼裝法已日漸完善，人們逐漸將研究重點(diǎn)放在施工控制技術(shù)上。若沒(méi)有對(duì)施工技術(shù)進(jìn)行有效控制，再優(yōu)質(zhì)的技術(shù)也發(fā)揮不出實(shí)際功能。因此，本文對(duì)橋梁節(jié)段預(yù)制拼裝法施工控制進(jìn)行研究，以保證橋梁節(jié)段預(yù)制拼裝技術(shù)發(fā)揮出實(shí)際效果。

1橋梁節(jié)段預(yù)制拼裝法的特點(diǎn)分析

橋梁節(jié)段拼裝法作為新興的橋梁技術(shù)，其特點(diǎn)十分突出，主要有以下幾個(gè)方面：

1.1對(duì)環(huán)境影響小

一般來(lái)說(shuō)，普通橋梁工程都需要大量材料以及足夠的空間來(lái)進(jìn)行施工和堆放，如果是在偏遠(yuǎn)地帶對(duì)交通影響較小;但是如果在城市中，就會(huì)占用很大的地面空間，導(dǎo)致交通受阻。而橋梁節(jié)段預(yù)制拼裝法能夠在占用較小地面道路的情況下進(jìn)行施工，對(duì)城市主干道橋梁施工特別適用，不僅不影響正常的通行，而且還保護(hù)周邊環(huán)境不受影響。

1.2較大程度縮短工期

橋梁節(jié)段預(yù)制拼裝技術(shù)使用移動(dòng)支架進(jìn)行逐段拼裝，這一方法可以保證整個(gè)施工過(guò)程的快速進(jìn)行。相對(duì)傳統(tǒng)方法能夠大幅縮短架設(shè)跨箱梁的建設(shè)施工時(shí)間。此方法可以兩個(gè)步驟同時(shí)進(jìn)行：一是節(jié)段預(yù)制;二是下部結(jié)構(gòu)施工。使原本分階段施工變?yōu)橥瑫r(shí)施工，對(duì)每一節(jié)段施工都可以節(jié)省大量時(shí)間，集腋成裘，從而大幅度縮短工期。

1.3橋梁美觀性強(qiáng)

橋梁不僅要堅(jiān)固、可靠，而且還需要有一定程度的美觀性。節(jié)段預(yù)制拼裝法使用長(zhǎng)線法干接縫進(jìn)行匹配澆筑，這一預(yù)制方法可以保證橋梁的流線型，美觀大方。而對(duì)于單獨(dú)預(yù)制使用濕接縫短線法，使橋梁每一個(gè)節(jié)段都通過(guò)同一個(gè)模板澆灌出來(lái)，可在保證統(tǒng)一性的同時(shí)增加美觀度。

2工程概況

某工程A標(biāo)段線路全長(zhǎng)2430.5m，其中橋梁共長(zhǎng)1873.6 m，都屬于高架橋梁，此外還設(shè)有4座高架車(chē)站，1座地面車(chē)站。該工程區(qū)間高架橋橋墩選擇的是花瓶形橋墩，材料為鋼筋混凝土，在跨越道路部分選擇的是門(mén)式框架墩，橋梁為斜腹板連續(xù)箱梁，形式是不等跨度單箱單室，跨度范圍在20.13～45m，材料為預(yù)應(yīng)力混凝土。墩梁固結(jié)的連續(xù)剛構(gòu)體系為該橋梁的主要結(jié)構(gòu)形式。由于該線路經(jīng)過(guò)城市中心區(qū)域，周?chē)嬖谳^為密集的建筑物，受地形限制，工程最小曲線半徑為48m，橋梁節(jié)段預(yù)制選擇的方法是短線節(jié)段法，拼裝選擇的方法是懸臂平衡拼裝法。

3橋梁節(jié)段預(yù)制技術(shù)

現(xiàn)階段橋梁節(jié)段預(yù)制技術(shù)主要有兩種，分別是長(zhǎng)線節(jié)段預(yù)制法和短線節(jié)段預(yù)制法。長(zhǎng)線法是依據(jù)設(shè)計(jì)的預(yù)制梁線型，在一個(gè)長(zhǎng)臺(tái)座上預(yù)制所有塊件，使兩塊梁板之間形成自然匹配面。短線法是在同一個(gè)模板內(nèi)澆筑所有節(jié)段，模板的一端為固定模，另一端作為先澆筑節(jié)段，模板是固定不可移動(dòng)的，其長(zhǎng)度僅為節(jié)段長(zhǎng)度。兩種預(yù)制法有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，詳細(xì)如表1所示：

根據(jù)本項(xiàng)目的基本特征，橋梁節(jié)段預(yù)制選擇的是短線法。將梁體分為多個(gè)節(jié)段，用同一模板在固定位置進(jìn)行所有節(jié)段的預(yù)制工作。主要的技術(shù)工藝為：從起始節(jié)段開(kāi)始，如圖1中的1#梁段，先在浮動(dòng)端模與固定端模間進(jìn)行1#梁段的澆筑，在1#梁段強(qiáng)度達(dá)到要求后，1#梁段向前移動(dòng)作為匹配梁段，隨即開(kāi)展2#梁段的澆筑工作，待2#梁段強(qiáng)度達(dá)到要求后，將2#梁段作為匹配梁段，再進(jìn)行下一個(gè)梁段的澆筑，而1#梁段則用運(yùn)梁小車(chē)運(yùn)往存梁區(qū)，一直重復(fù)上述過(guò)程，直至所有梁段澆筑完畢。

橋梁階段預(yù)制的短線法在線形控制上較為嚴(yán)格，施工精度要求高。其主要是通過(guò)匹配梁段進(jìn)行待澆梁段線形的控制，固定端模與大地垂直，另一端為匹配梁段，對(duì)匹配梁段進(jìn)行三維調(diào)整保證待澆梁段的三維線形，主要從兩方面進(jìn)行：制造誤差的修正補(bǔ)償以及調(diào)整匹配梁段的安裝位置。該工程共預(yù)制節(jié)段梁644片，通過(guò)施工區(qū)實(shí)際沿線運(yùn)輸能力、交通情況以及設(shè)備性能的調(diào)查，將梁段長(zhǎng)度設(shè)置為2.5m，最大重量不得超過(guò)40t。為保證生產(chǎn)進(jìn)度在合同要求期限內(nèi)，共購(gòu)置9套模板進(jìn)行作業(yè)，生產(chǎn)速度為4片/d。

4橋梁節(jié)段拼裝技術(shù)

前文已提及本項(xiàng)目選擇的是懸臂平衡拼裝法，原因是本工程涉及曲線較多且半徑較小，若選擇整垮拼裝施工難度較大。關(guān)于本項(xiàng)目的懸臂拼裝技術(shù)具體工藝為：

如圖2所示，圖中0#塊為墩頂節(jié)段，通常選擇現(xiàn)澆施工工藝，為保證與1#塊的良好匹配，會(huì)在0#塊與1#塊中間設(shè)置0.2～0.3m的現(xiàn)澆帶。若滿足提梁機(jī)的安裝空間要求，可在支架上拼裝1#塊。然后以各墩中心線為基準(zhǔn)兩側(cè)應(yīng)用提梁機(jī)對(duì)稱安裝2#節(jié)段，隨即對(duì)梁段進(jìn)行調(diào)整，在中線標(biāo)高滿足要求后，將梁段移開(kāi)大約0.3～0.4m，開(kāi)展涂膠、穿束、正式定位、張拉臨時(shí)束工作。在強(qiáng)度滿足要求后，根據(jù)要求進(jìn)行永久預(yù)應(yīng)力張拉，待壓漿完成，進(jìn)行下兩塊梁段的拼裝，與上述方法一致，直至將梁段全部拼接完畢。

5橋梁節(jié)段預(yù)制拼裝的施工控制技術(shù)

橋梁節(jié)段預(yù)制拼裝施工控制中，施工監(jiān)測(cè)工作是關(guān)鍵內(nèi)容所在，這是由于在情況較為復(fù)雜的施工環(huán)節(jié)，會(huì)有諸多影響施工控制的不良因素，如：施工測(cè)量中的誤差、施工荷載與計(jì)算值不符、材料性能與設(shè)計(jì)值存在的差異、結(jié)構(gòu)模擬與實(shí)際情況間的差異、施工條件、施工工藝、人工操作產(chǎn)生的誤差等。所以橋梁節(jié)段預(yù)制拼裝施工控制工作必不可少，其主要可以從四個(gè)方面進(jìn)行控制，分別是設(shè)計(jì)參數(shù)監(jiān)測(cè)、溫度監(jiān)測(cè)、應(yīng)力監(jiān)測(cè)以及變形參數(shù)監(jiān)測(cè)等。

5.1設(shè)計(jì)參數(shù)監(jiān)測(cè)技術(shù)

在橋梁的預(yù)制拼裝過(guò)程中，有許多技術(shù)參數(shù)會(huì)對(duì)其結(jié)構(gòu)內(nèi)力以及結(jié)構(gòu)線形產(chǎn)生影響。對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)行為產(chǎn)生影響的技術(shù)參數(shù)主要分為兩種類型，分別是主要技術(shù)參數(shù)以及次要技術(shù)參數(shù)。而在諸多的技術(shù)參數(shù)中，并不是所有參數(shù)都是可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)?zāi)艽_定的，因此只對(duì)可測(cè)定參數(shù)及主要技術(shù)參數(shù)進(jìn)行測(cè)定研究。需要根據(jù)橋梁所處環(huán)境、工序情況、用料情況以及施工工藝進(jìn)行實(shí)際的測(cè)定工作。重點(diǎn)應(yīng)測(cè)定以下參數(shù)：材料熱膨脹系數(shù)、混凝土彈性模量、預(yù)應(yīng)力鋼絞線的強(qiáng)度值及彈性模量、鋼筋的強(qiáng)度值及彈性模量、施工臨時(shí)荷載、混凝土容重、混凝土收縮系數(shù)等。

5.2溫度監(jiān)測(cè)技術(shù)

關(guān)于溫度檢測(cè)，主要檢測(cè)的位置是梁跨支點(diǎn)、L/2及L/4截面處。橋梁的每個(gè)截面都要選擇10個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，所選用的儀器為溫度讀數(shù)儀以及溫度傳感器，其精度要保證不能超過(guò)±0.5℃。需要注意的是，溫度場(chǎng)測(cè)試可以同其他測(cè)試任務(wù)同時(shí)進(jìn)行，有利于對(duì)溫度影響的及時(shí)修正。

5.3應(yīng)力監(jiān)測(cè)技術(shù)

若橋梁結(jié)構(gòu)的實(shí)際應(yīng)力和設(shè)計(jì)應(yīng)力存在差異，其對(duì)橋梁的危害程度遠(yuǎn)大于橋梁結(jié)構(gòu)變形的危害。因此要將橋梁結(jié)構(gòu)檢測(cè)作為重點(diǎn)，與溫度監(jiān)測(cè)技術(shù)一致，主要檢測(cè)的位置是梁跨支點(diǎn)、L/2及L/4截面處，橋梁的每個(gè)截面都要選擇10個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，所選用的儀器為讀數(shù)儀以及埋入式振弦式應(yīng)力計(jì)，其精度要保證不能超過(guò)±0.2MPa。應(yīng)力測(cè)試時(shí)間是在橋梁節(jié)段預(yù)應(yīng)力張拉前后以及澆筑混凝土前后。

5.4結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測(cè)技術(shù)

在橋梁節(jié)段預(yù)制拼裝施工控制中，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)幾何尺寸的控制是重點(diǎn)內(nèi)容之一。此次結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測(cè)首先布置0#塊的高程測(cè)點(diǎn)，具體布置位置是在塊件前端的0。1m處，在垂直方向上與頂板鋼筋焊牢，選擇Ф6 mm鋼筋。同時(shí)，觀測(cè)點(diǎn)鋼筋需要超過(guò)箱梁表面大概5cm的長(zhǎng)度，測(cè)頭磨平同時(shí)涂抹上紅色油漆以作標(biāo)記。進(jìn)行0#塊高程觀測(cè)點(diǎn)的布置，其目的是將其作為基準(zhǔn)點(diǎn)，以便后繼各懸澆節(jié)段高程的觀測(cè)，同時(shí)也便于對(duì)頂板設(shè)計(jì)標(biāo)高進(jìn)行控制。實(shí)際布置的觀測(cè)點(diǎn)為11個(gè)，具體如圖3所示。

關(guān)于1#塊與各懸拼裝階段的高程控制點(diǎn)，主要選擇六點(diǎn)控制坐標(biāo)進(jìn)行控制。具體是在節(jié)段頂面預(yù)埋標(biāo)高控制點(diǎn)以及軸線控制點(diǎn)，而六點(diǎn)控制坐標(biāo)共分為三種：第一種是設(shè)計(jì)的六點(diǎn)坐標(biāo);第二種是預(yù)制的理論六點(diǎn)坐標(biāo);第三種是預(yù)制的實(shí)際六點(diǎn)坐標(biāo)。第一種設(shè)計(jì)的六點(diǎn)坐標(biāo)是實(shí)際成橋坐標(biāo);第二種坐標(biāo)是預(yù)制廠最先計(jì)算出來(lái)的坐標(biāo);而第三種坐標(biāo)是預(yù)制過(guò)程中，根據(jù)前一節(jié)段預(yù)制誤差實(shí)施修正后得到的坐標(biāo)，它是施工環(huán)節(jié)線形控制的測(cè)點(diǎn)。所用到的儀器是高精度水準(zhǔn)儀，其精度要保證不能超過(guò)±1mm。具體的測(cè)試時(shí)間是在縱向預(yù)應(yīng)力張拉前后等環(huán)節(jié)，以保證高程控制在有關(guān)要求范圍內(nèi)。

6結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著我國(guó)橋梁施工項(xiàng)目的增多，橋梁節(jié)段預(yù)制拼裝法逐漸被應(yīng)用到橋梁工程中。該方法具有施工周期短、對(duì)環(huán)境影響低、美觀性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，但通用性較差，與傳統(tǒng)工藝相比有較大的施工難度，所以對(duì)其施工進(jìn)行控制是保證施工有效性的重點(diǎn)。本文根據(jù)具體工程實(shí)例分析橋梁節(jié)段預(yù)制拼裝法的施工工藝，同時(shí)提出施工控制技術(shù)，意在為該方法的實(shí)際應(yīng)用提供借鑒，從而為我國(guó)橋梁建設(shè)作出貢獻(xiàn)。