橋梁工程節(jié)段梁施工中線形控制技術(shù)探討

中鐵二十一局集團路橋工程有限公司，陜西 西安 710082

1 工程概況

鄭州東四環(huán)項目部二分部上跨七里河南路橋和上跨商鼎路橋梁體采用節(jié)段預制梁結(jié)構(gòu)。其中，上跨七里河南路橋橋長372延米，共計9跨，分左、右幅各3聯(lián)；上跨商鼎路橋橋長827延米，共計20跨，分左、右幅各7聯(lián)。上跨七里河南路橋左幅跨徑布置（由北向南自小樁號向大樁號）為（3×38+3×46+3×40）m，右幅跨徑布置（由北向南自小樁號向大樁號）為（3×40+3×46+3×38）m；上跨商鼎路橋左幅跨徑布置（由北向南自小樁號向大樁號）為（2×40+3×46+3×40+3×40+3×43+3×38+3×42）m，右幅跨徑布置（由北向南自小樁號向大樁號）為（2×40+3×46+3×40+3×40+3×42+3×38+3×43）m。

上跨七里河南路橋位于R-6200曲線上，墩柱高度為4.00～7.19m；上跨商鼎路橋位于R-70000曲線上，墩柱高度為4.00～10.02m。

2 線形控制技術(shù)在節(jié)段梁施工中的應用

2.1 預制節(jié)段梁的線形控制

該項目38m、40m、42m、43m、46m跨梁為預制節(jié)段拼裝，節(jié)段梁拼裝的線形取決于預制和拼裝兩個施工環(huán)節(jié)。以節(jié)段梁拼裝階段為例，需要掌握以下線形控制調(diào)整方法。

（1）墩頂定位。墩頂現(xiàn)澆0#塊的空間位置是每個“T”構(gòu)的基準，因此墩頂塊的定位精度必須非常高，項目部應選派有經(jīng)驗的測量人員進行現(xiàn)場控制，并請專業(yè)監(jiān)控單位進行監(jiān)控，確保三維坐標達到設計值。

（2）邊跨支架過程的監(jiān)控和調(diào)整。邊跨節(jié)段梁拼裝需搭設支架，用龍門吊將節(jié)段梁安裝在對應位置，并進行三維坐標調(diào)整到位后，在每個節(jié)段支架鋼管頂部中心采用4臺50t扁平千斤頂支撐住節(jié)段梁，再次進行精確定位和觀測，確保三維坐標正確。

（3）懸臂拼裝觀測。混凝土屬于非理想彈性材料，在彈性模量的計算方面存在偏差，其中階段梁塊件的自重偏差、節(jié)段梁斷面尺寸的偏差以及張拉預應力的實際效果都會對節(jié)段梁撓度產(chǎn)生影響。在大跨度橋梁施工中，節(jié)段梁實際撓度與計算撓度的偏差更為明顯，必須時刻對節(jié)段梁懸臂拼裝過程進行監(jiān)控和調(diào)整。

（4）獲取幾何目標數(shù)據(jù)。在節(jié)段梁拼裝過程中，拼裝控制測點與其在預制時所用的幾何控制測點相同，如圖1所示。lfb1、rfb1、lfb2、rfb2用于控制梁段的立面位置，fhp1、fhp2用于預控制梁段的平面位置。同時，當節(jié)段梁在預制構(gòu)件廠預制完畢時，計算獲得按總體坐標系統(tǒng)的幾何數(shù)據(jù)。要想得出預制節(jié)段梁拼裝時按總體坐標系統(tǒng)階段式的目標幾何數(shù)據(jù)，除了考慮竣工數(shù)據(jù)，還要考慮以下數(shù)據(jù)：①墩柱結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)預抬值（墩身結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)的彈性壓縮的預拱值應在形成永久支座的墊石時考慮進去）；②墩柱結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)按施工階段的變形值；③上部橋梁結(jié)構(gòu)的分階段的變形值。

圖1 安裝梁段控制點圖

2.2 節(jié)段吊裝階段的線形控制

節(jié)段吊裝時考慮到龍門吊彈性變形因素會對線形控制效果造成影響，容易產(chǎn)生新的變量因素，因此施工人員應結(jié)合現(xiàn)場情況準確計算吊掛高度的最優(yōu)值，并對精軋螺紋鋼吊杠的吊掛高度加以調(diào)整。同時，為有效控制高程調(diào)整次數(shù)，需要合理選擇吊掛高度，調(diào)整時間節(jié)點，可選擇在龍門吊吊運前對精軋螺紋鋼吊杠的吊掛高度進行調(diào)整。

2.3 節(jié)段精確就位階段的線形控制

為有效消除龍門吊彈性變形因素對線形控制效果造成的影響，施工人員需綜合考慮濕接縫澆筑、二期恒載等因素，合理設定預拱度。首先，采集相關(guān)施工信息，如梁體跨中上拱度、豎向向下?lián)隙鹊龋凇昂爿d+1/2靜活載”方式準確計算預拱度的理論值。其次，開展預壓試驗，模擬后續(xù)施工過程，準確預測龍門吊跨中彈性變形量，再將理論預拱度與龍門吊彈性變形量相減，得到的計算結(jié)果為節(jié)段梁的拼裝預拱度。最后，在后續(xù)施工中，還需根據(jù)實際施工情況對節(jié)段梁預拱度加以適當調(diào)整，以滿足橋后上拱度設計標準為主要目的。

2.4 張拉階段的線形控制

張拉作業(yè)應使用精軋螺紋鋼吊杠等工具，將梁體吊掛至龍門吊，在張拉期間，持續(xù)受到預應力作用影響，梁體將產(chǎn)生反拱現(xiàn)象，且龍門吊節(jié)段梁同時出現(xiàn)回彈現(xiàn)象，并于梁端部位形成轉(zhuǎn)角，使得精軋螺紋桿吊桿的受力情況出現(xiàn)明顯改變。隨后，在張拉作業(yè)結(jié)束后，解開龍門吊設備及梁體的吊掛狀態(tài)，使其獨自承受施工荷載以及自重量。同時，考慮到張拉期間龍門吊反彈現(xiàn)象可能會對梁體線形控制情況造成嚴重影響，為保證梁體線形不會被破壞，施工人員必須嚴格遵循操作規(guī)范，按特定順序依次接觸精軋落位鋼吊桿，并對單根吊桿采取分級卸載方式。

3 節(jié)段梁施工中線形控制技術(shù)的應用建議

3.1 建立線形控制網(wǎng)

（1）構(gòu)建平面控制網(wǎng)。測量人員使用全站儀等設備，在已有工程施工控制網(wǎng)與橋面中軸線基礎(chǔ)上構(gòu)建平面控制網(wǎng)。（2）構(gòu)建高程控制網(wǎng)。測量人員運用二等水準測量方式，在橋臺后方等部位設定高程控制點，隨著節(jié)段梁安裝作業(yè)的開展，使用水準儀設備對所設置高程控制點的位置進行挪動，以滿足高程控制測量作業(yè)的開展需求。（3）設置基準點。需要在節(jié)段梁頂面部位設置若干數(shù)量的施工控制基準點，將部分基準點作為同里程控制點，將另一部分基準點作為橫向軸線控制點，并在基準點中設置標記信號，隨后在頂面設置若干數(shù)量的高程控制基準點。

3.2 采用有限元輔助人工計算施工階段拼裝線形情況

為減小人為因素對線形控制效果造成的影響，避免出現(xiàn)計算錯誤等問題，企業(yè)可選擇使用有限元軟件輔助人工計算施工階段拼裝線形情況，保證計算結(jié)果真實準確。例如，選擇使用CIVIL等有限元軟件，在軟件中構(gòu)建全橋空間信息模型，在模型中導入工程相關(guān)信息，準確計算恒載值與張拉后跨中上拱位移量等參數(shù)，并對梁單元開展模擬試驗。

3.3 確定節(jié)段梁懸拼質(zhì)量標準

為有效控制節(jié)段梁懸拼質(zhì)量，施工前要結(jié)合工程情況與設計要求，明確節(jié)段梁懸拼質(zhì)量標準，如節(jié)段梁橫豎向偏差值、基準梁塊四角高差誤差、節(jié)段梁相對高程誤差等。在后續(xù)節(jié)段梁施工期間，定期對節(jié)段梁施工成果進行測量，將測量值與標準值進行對照分析，如果二者差值超過允許范圍，則及時采取補救措施。

3.4 采取節(jié)段修整措施

為避免節(jié)段梁在后續(xù)施工與工程使用期間出現(xiàn)質(zhì)量問題，在應用線形控制技術(shù)時，要綜合采取節(jié)段整修措施，發(fā)現(xiàn)并解決所存在的質(zhì)量問題。首先，施工人員應使用檢孔器等設備觀察孔道是否存在變形現(xiàn)象，如果出現(xiàn)串孔與波紋管受損等問題，則進行返工處理，如更換破損波紋管。其次，施工人員應對孔道以及錨頭墊板情況進行檢查，測量預埋件埋設位置，如果孔道及錨頭墊板未保持垂直狀態(tài)，或預埋件存在安裝偏差，則對其進行校正處理。再次，施工人員應檢查混凝土結(jié)構(gòu)是否存在麻面與裂縫等質(zhì)量缺陷，并使用環(huán)氧樹脂砂漿等材料對缺陷部位進行修補處理，如采取表面封閉法或內(nèi)部修補法處理混凝土裂縫。最后，施工人員應在塊段頂板前后兩端部位設定節(jié)段梁中心線，對中心線進行標記，以節(jié)段梁中心線為依據(jù)，對塊件標高進行測量調(diào)整。

3.5 處理膠拼接縫

節(jié)段梁施工期間常出現(xiàn)匹配面過度突出的問題，突出部位在張力作用影響下容易出現(xiàn)壓潰現(xiàn)象，進而影響節(jié)段梁施工質(zhì)量。因此，在應用線形控制技術(shù)時，施工人員需有效處理膠拼接縫，鏟除節(jié)段梁兩端部位的突出混凝土，使用電動鋼絲等工具清除連接面上殘留的浮漿與附著的灰塵污漬。同時，為避免破壞連接面，在非必要情況下禁止開展連接面深度清理作業(yè)，需要將處理深度控制在0.5mm以下。最后，觀察膠結(jié)面情況，如果膠結(jié)面存在質(zhì)量缺陷，在懸臂安裝結(jié)束后，使用環(huán)氧樹脂砂漿等材料對膠結(jié)面進行修補處理。

3.6 調(diào)整拼裝階段梁段幾何誤差

當前在節(jié)段梁施工中，主要存在兩種幾何誤差情況，即梁段幾何誤差超過允許值，或橋梁至合龍段預測誤差值超過允許值。此時，如果不需要調(diào)整梁段，就應遵循上下左右對稱張拉的原則，確保梁段處于正位。如果需要調(diào)整線形誤差，應更改原來的順序，以先張拉能使梁段向控制方向偏轉(zhuǎn)的臨時拉桿為原則，以此進行校正，減小誤差。

4 結(jié)束語

綜上所述，為切實滿足現(xiàn)代橋梁工程的施工需求，有效控制節(jié)段梁施工質(zhì)量，施工人員必須深入了解線形控制技術(shù)，掌握施工技術(shù)操作要點，以充分發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢。同時，面對技術(shù)應用期間暴露出的問題與不足，需要積極落實上述技術(shù)應用建議，消除節(jié)段梁線形施工問題，發(fā)揮該工程技術(shù)的價值，保證橋梁結(jié)構(gòu)整體的耐久性。