橋梁工程節段梁施工中線形控制技術探討

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段預制梁結構。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；上跨商鼎路橋橋長827延米，共計20跨，分左、右幅各7聯。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 線形控制技術在節段梁施工中的應用

2.1 預制節段梁的線形控制

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

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

（2）邊跨支架過程的監控和調整。邊跨節段梁拼裝需搭設支架，用龍門吊將節段梁安裝在對應位置，并進行三維坐標調整到位后，在每個節段支架鋼管頂部中心采用4臺50t扁平千斤頂支撐住節段梁，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段梁撓度產生影響。在大跨度橋梁施工中，節段梁實際撓度與計算撓度的偏差更為明顯，必須時刻對節段梁懸臂拼裝過程進行監控和調整。

（4）獲取幾何目標數據。在節段梁拼裝過程中，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，當節段梁在預制構件廠預制完畢時，計算獲得按總體坐標系統的幾何數據。要想得出預制節段梁拼裝時按總體坐標系統階段式的目標幾何數據，除了考慮竣工數據，還要考慮以下數據：①墩柱結構及基礎預抬值（墩身結構及基礎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墩柱結構及基礎按施工階段的變形值；③上部橋梁結構的分階段的變形值。

圖1 安裝梁段控制點圖

2.2 節段吊裝階段的線形控制

節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，容易產生新的變量因素，因此施工人員應結合現場情況準確計算吊掛高度的最優值，并對精軋螺紋鋼吊杠的吊掛高度加以調整。同時，為有效控制高程調整次數，需要合理選擇吊掛高度，調整時間節點，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整。

2.3 節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，采集相關施工信息，如梁體跨中上拱度、豎向向下撓度等，基于“恒載+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，得到的計算結果為節段梁的拼裝預拱度。最后，在后續施工中，還需根據實際施工情況對節段梁預拱度加以適當調整，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，持續受到預應力作用影響，梁體將產生反拱現象，且龍門吊節段梁同時出現回彈現象，并于梁端部位形成轉角，使得精軋螺紋桿吊桿的受力情況出現明顯改變。隨后，在張拉作業結束后，解開龍門吊設備及梁體的吊掛狀態，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 節段梁施工中線形控制技術的應用建議

3.1 建立線形控制網

（1）構建平面控制網。測量人員使用全站儀等設備，在已有工程施工控制網與橋面中軸線基礎上構建平面控制網。（2）構建高程控制網。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，隨著節段梁安裝作業的開展，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的開展需求。（3）設置基準點。需要在節段梁頂面部位設置若干數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，避免出現計算錯誤等問題，企業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，保證計算結果真實準確。例如，選擇使用CIVIL等有限元軟件，在軟件中構建全橋空間信息模型，在模型中導入工程相關信息，準確計算恒載值與張拉后跨中上拱位移量等參數，并對梁單元開展模擬試驗。

3.3 確定節段梁懸拼質量標準

為有效控制節段梁懸拼質量，施工前要結合工程情況與設計要求，明確節段梁懸拼質量標準，如節段梁橫豎向偏差值、基準梁塊四角高差誤差、節段梁相對高程誤差等。在后續節段梁施工期間，定期對節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 采取節段修整措施

為避免節段梁在后續施工與工程使用期間出現質量問題，在應用線形控制技術時，要綜合采取節段整修措施，發現并解決所存在的質量問題。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象，如果出現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，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構是否存在麻面與裂縫等質量缺陷，并使用環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段梁中心線，對中心線進行標記，以節段梁中心線為依據，對塊件標高進行測量調整。

3.5 處理膠拼接縫

節段梁施工期間常出現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壓潰現象，進而影響節段梁施工質量。因此，在應用線形控制技術時，施工人員需有效處理膠拼接縫，鏟除節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，需要將處理深度控制在0.5mm以下。最后，觀察膠結面情況，如果膠結面存在質量缺陷，在懸臂安裝結束后，使用環氧樹脂砂漿等材料對膠結面進行修補處理。

3.6 調整拼裝階段梁段幾何誤差

當前在節段梁施工中，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的臨時拉桿為原則，以此進行校正，減小誤差。

4 結束語

綜上所述，為切實滿足現代橋梁工程的施工需求，有效控制節段梁施工質量，施工人員必須深入了解線形控制技術，掌握施工技術操作要點，以充分發揮技術優勢。同時，面對技術應用期間暴露出的問題與不足，需要積極落實上述技術應用建議，消除節段梁線形施工問題，發揮該工程技術的價值，保證橋梁結構整體的耐久性。