大跨度連續(xù)剛構(gòu)橋預(yù)制裝配施工預(yù)制階段高精度控制方法

王海峰，周鋒，周聯(lián)英

（1.浙江交工集團(tuán)股份有限公司，杭州310051；2.浙江大學(xué)城市學(xué)院，杭州310015）

1 引言

目前，國(guó)內(nèi)外橋梁施工正朝著工廠化、裝配化和標(biāo)準(zhǔn)化等方向發(fā)展[1]。由于施工占地少、工期短、標(biāo)準(zhǔn)化程度高、對(duì)現(xiàn)有交通影響小、環(huán)境污染少等優(yōu)點(diǎn)，短線節(jié)段預(yù)制拼裝橋梁施工方法在我國(guó)應(yīng)用逐漸增多。短線法節(jié)段施工將橋梁劃分為若干節(jié)段，當(dāng)前預(yù)制節(jié)段以一個(gè)鄰節(jié)塊為匹配段來(lái)控制。其一側(cè)采用與大地垂直的固定端模，另一側(cè)利用已澆筑完成的相鄰節(jié)段作為端模來(lái)進(jìn)行控制，通過(guò)對(duì)匹配梁段進(jìn)行三維調(diào)整來(lái)實(shí)現(xiàn)預(yù)制節(jié)段的三維線形，澆筑段的位置是不變的，通過(guò)調(diào)整已澆好的匹配段的幾何位置獲得規(guī)定的平曲線、豎曲線。采用該種施工方法，梁段在工廠預(yù)制完成后，橋梁的成橋線形基本確定，后續(xù)安裝過(guò)程中調(diào)整的余地不大[2，3]。由此可見(jiàn)，與現(xiàn)場(chǎng)澆筑施工不同，短線節(jié)段預(yù)制施工方法成功實(shí)施需要對(duì)預(yù)制和安裝階段進(jìn)行高精度的幾何線形控制。

本文以在建的魚(yú)山大橋?yàn)楸尘埃岢隽斯?jié)段梁預(yù)制節(jié)段制造高精度控制和體外預(yù)應(yīng)力高精度定位方法并在工程中得到驗(yàn)證。

2 工程概況

舟山市岱山縣魚(yú)山大橋項(xiàng)目連接魚(yú)山島和岱山島，是舟山國(guó)際綠色石化基地對(duì)外連接的唯一陸上交通干道。該橋全長(zhǎng)7.8km，主跨跨徑260m。通航孔橋?yàn)榛旌狭哼B續(xù)剛構(gòu)橋，橋跨布置為70m+140m+180m+260m+180m+140m+70m；非通航孔橋靠近主通航孔橋兩側(cè)深水區(qū)采用70m 跨徑，其余區(qū)段采用50m 跨徑。上部結(jié)構(gòu)主要為節(jié)段預(yù)制拼裝，全橋共有節(jié)段梁摘要 榀。節(jié)段箱梁采用短線匹配法，全工廠化流水生產(chǎn)線預(yù)制施工。魚(yú)山大橋總體線路布置見(jiàn)圖1。

圖1 魚(yú)山大橋總體線路布置圖

3 施工控制

3.1 節(jié)段梁精度控制

圖2 BIM 技術(shù)應(yīng)用

節(jié)段梁施工的關(guān)鍵在于精度控制，為實(shí)現(xiàn)毫米級(jí)精度控制的目標(biāo)，項(xiàng)目將毫米級(jí)精度理念、智慧型管理深入到節(jié)段梁預(yù)制安裝的每一道工序當(dāng)中。從工藝方法、設(shè)備選型、原材料、質(zhì)量管控等方面對(duì)現(xiàn)有的每道工序進(jìn)行“精度再升級(jí)”。主要采取的措施有：

1）臺(tái)座預(yù)壓。利用有限元分析軟件對(duì)臺(tái)座受力特性進(jìn)行分析，模擬臺(tái)座實(shí)際受力情況，并消除非彈性形變。

2）全過(guò)程沉降監(jiān)測(cè)。對(duì)測(cè)量塔及臺(tái)座基礎(chǔ)、液壓模板、存梁基礎(chǔ)等關(guān)鍵性部位，進(jìn)行定期和不定期的全過(guò)程沉降監(jiān)測(cè)。

3）配置高精度測(cè)量?jī)x器和新型測(cè)量預(yù)埋小構(gòu)件。采用德國(guó)進(jìn)口徠卡0.5″級(jí)高精度全站儀以及徠卡LS15 型0.5mm 級(jí)電子水準(zhǔn)儀；優(yōu)化測(cè)量預(yù)埋件，為監(jiān)控測(cè)量提供恒定點(diǎn)位和穩(wěn)定數(shù)據(jù)，同時(shí)采用“六點(diǎn)法”測(cè)量方法，測(cè)量精度顯著提高。

4）配置高精度鋼筋加工數(shù)控設(shè)備。采用意大利進(jìn)口邁普鋼筋加工數(shù)控設(shè)備，加工精度±1.5mm/m，角度偏差±1°，并設(shè)置專(zhuān)用檢測(cè)大樣及卡具，用于半成品比對(duì)以及腹板箍筋尺寸檢測(cè)。

5）采用鋼筋綁扎專(zhuān)用定位胎具。由定位胎具對(duì)底板、腹板及頂板鋼筋進(jìn)行限位，誤差控制在2mm 內(nèi)，另外，輔以拉線、靠尺等輔助手段進(jìn)行定位綁扎，以提高鋼筋的精準(zhǔn)度，節(jié)段梁鋼筋骨架合格率均穩(wěn)定在100%。

6）高精度、大剛度、全液壓式不銹鋼復(fù)合模板。采用高精度、大剛度、全液壓式不銹鋼復(fù)合模板，模板的平整度及拼縫錯(cuò)臺(tái)均按最嚴(yán)的1mm，垂直度H/摘要（H為模板高度）控制。

7）BIM 技術(shù)應(yīng)用。利用如圖2 所示的BIM 技術(shù)，對(duì)鋼筋加工下料、管道碰撞、節(jié)段預(yù)制線型進(jìn)行模擬，指導(dǎo)施工。

通過(guò)精雕細(xì)琢化的精細(xì)化管理和創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)了諸如鋼筋加工精度±1.5mm/m，模板拼裝調(diào)試精度誤差≤1mm，測(cè)量精度0.3mm，保護(hù)層合格率100%，節(jié)段預(yù)制成品精度±1mm、重量偏差±1%。具體與規(guī)范要求對(duì)比見(jiàn)表1。

表1 節(jié)段梁預(yù)制精度要求對(duì)比

3.2 體外預(yù)應(yīng)力定位精度控制

作為串聯(lián)節(jié)段梁的大動(dòng)脈，體外預(yù)應(yīng)力鋼束有著極嚴(yán)格的定位標(biāo)準(zhǔn)，定位精度偏差僅為3mm。為了保證每一條脈絡(luò)的精準(zhǔn)和順暢，專(zhuān)門(mén)研發(fā)了一套體外束預(yù)埋件專(zhuān)用定位胎具。

體外索轉(zhuǎn)向器定位胎具摒棄傳統(tǒng)的拉線定位的方法，主要將以往的拉線定位等“柔性”定位法轉(zhuǎn)換成為了“剛性”定位，該胎具主要由2 個(gè)定位基座和定位標(biāo)尺組成。其主要原理是由定位基座控制預(yù)埋件的Z坐標(biāo)，定位標(biāo)尺控制X、Y坐標(biāo)。

首先根據(jù)體外索預(yù)埋件的X、Y、Z坐標(biāo)等綜合參數(shù)，設(shè)計(jì)制作定位基座和定位標(biāo)尺，然后依次安裝2 個(gè)定位基座和定位標(biāo)尺，最后由引線將箱梁中心線轉(zhuǎn)換到定位標(biāo)尺上。定位胎具組裝完成后即可逐個(gè)安裝定位體外預(yù)埋件。定位胎具組合如圖3 所示。

與傳統(tǒng)拉線定位對(duì)比，定位精度減少了受外界的干擾性，提高了預(yù)埋件平面控制和高度控制的準(zhǔn)確性，同時(shí)采用定位胎具，操作簡(jiǎn)便，減少了人工逐個(gè)拉線尺量定位的時(shí)間，從而極大縮短了節(jié)段梁的施工周期。

圖3 定位胎具組合示意圖

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，短線節(jié)段預(yù)制拼裝橋梁施工方法在我國(guó)應(yīng)用逐漸增多，如何控制制造階段節(jié)段梁精度是后續(xù)成橋線形是否和理論線形吻合的關(guān)鍵。本文以在建的跨海大橋——魚(yú)山大橋?yàn)楣こ瘫尘埃岢隽斯?jié)段梁段高精度控制方法和體外預(yù)應(yīng)力高精度定位方法。結(jié)果表明，所提出的方法大大提高了節(jié)段梁的制造精度和體外預(yù)應(yīng)力定位精度。