不對稱截面大懸臂節段預制箱梁安裝施工技術

羅崇韶

中鐵十六局集團第一工程有限公司

1 引言

利用節段預制拼裝施工時，具體操作如下：把橋梁上部結構劃分成若干節段，預制完畢之后利用專業的拼裝設備比如架橋機等，將節段按照設計的順序在橋梁下方組拼，同時開始施加預應力，推進、拼裝逐跨展開。該技術被廣泛用于橋梁設計長度較長、中等跨徑橋梁的工程中。文章將結合實際工程，對不對稱截面大懸臂節段預制箱梁安裝施工工藝展開詳細論述，以期為相類似的工程提供理論幫助。

2 工程概況

京開互通立交主線橋鋼結構橋梁工程主線橋位于16#墩～20#墩之間，跨徑29.4m+40m+40+29.4m=138.8m。平面為直線，橫坡以底板平行頂板的方式設置。橫橋向分為左右兩幅，每幅橫橋向由4條鋼梁組成，鋼梁之間設置焊接型箱間橫梁。每條鋼梁縱橋向分為6段，每幅共有24段鋼梁。鋼梁與鋼梁之間采用拴接連接。全橋共有8條鋼梁，共48個制作段。

主線橋分為左右兩幅，每幅均為四跨四箱單室連續開口箱梁。橫橋向四個鋼箱采用箱間橫梁連接。每條鋼梁縱橋向分為6段，段間采用M24的高強螺栓拴接連接。鋼梁頂部、端支點、中支點區域設置Φ22剪力釘。鋼梁箱內、箱間和挑檐部位設置鋼模板。鋼梁兩端設置檢修孔。

每條鋼梁頂寬3384mm、底寬2860mm、高1650mm。鋼梁由底板、腹板、上翼板、隔板、縱肋、豎肋等組成，主要板厚為50mm、30mm、20mm、18mm、16mm、14mm、12mm、10mm等幾個規格。箱間橫梁為箱形，由角鋼和鋼板組焊而成。

鋼梁腹板與頂底板為全熔透對接與角接組合焊縫，支點隔板與底腹板為全熔透對接與角接組合焊縫。

3 關鍵技術

3.1 墩頂塊安裝錨固

安裝墩頂塊時會利用到400t履帶，具體步驟為：安裝支架→安裝臨時支座下節→吊裝有關節段并保證對位精準→澆筑臨時支座上節、橫隔板。上述步驟結束后，便利用架橋機進行拼裝等操作。

（1）臨時支座設置。在支座外側設置墩頂臨時支座，并且保證一個墩頂有4只支座。首先安裝C5鋼筋混凝土預制塊，隨后將模板安裝在預制塊頂面并澆筑，一般利用C50，最終對臨時支架施工。

（2）永久支座安裝。首先澆筑支座墊石，但要保證符合設計高程，再次利用高強灌漿料灌注密實下支腿。

（3）臨時固結錨固。利用Φ32精扎螺紋鋼筋對墩頂錨固，為了達到更好的固結效果，一般數量保證在16根。提前預埋錨固精扎螺紋鋼筋，等安裝墩頂塊、二次澆注、橫梁、混凝土強度符合規定后綁扎墩頂塊，最后一步實施張拉操作。

3.2 2#-～10#節段安裝工藝

一般來說，開始拼裝2#～10#時，按照先后順序完成節段梁起吊預拼裝、梁端環氧膠施工、節段梁對位，后續還要預應力張拉，采集相關數據后開始正式拼裝，隨后認真修整外觀。起吊共有兩種方式可供選擇，即橋下提梁以及尾部喂梁[1]。

（1）開始膠拼之前，提前利用架橋機將試拼裝梁段吊到和之前拼裝梁段一樣的高度，之后向拼梁段方向緩慢移動天車，為了避免出現碰撞的情況，可將木楔放在梁段的接縫處[2]。之后合理調整梁段的位置，該過程主要依靠的是吊具的三向調整能力，運用該功能微調節段空間姿態，起吊梁段和之前被拼裝梁段的拼接工作結束后進行預緊底板工作。如果接縫之間存在錯臺或者存在不匹配的狀態，應做出相關標記，通常利用油性筆在頂板、底板或者腹板劃出騎縫線即可。

（2）利用施加環氧樹脂膠對施加梁端施工時，在涂膠時最重要的是保證速度較快而且厚度均勻。當梁段起吊到設計位置時，應該及時檢查兩匹配面，以此保證兩對梁緊密黏貼在一起[3]。

（3）按照設計位置對節段梁精準涂膠之后，利用架橋機吊具將梁段緩慢移動到已拼好的節段梁，利用騎縫線使預拼更加準確和快速。

（4）臨時預應力施工。①利用Φ32mm精軋螺紋鋼安裝鋼齒塊，通過梁面以及預拉展開錨固；②等涂膠和已拼裝的梁面連接之后，立刻安裝臨時預應力筋，利用穿心式液壓千斤頂張拉，當壓力達到0.3MPa時，張拉力應與膠拼面軸對稱。臨時預應力張拉完成后，為了避免發生孔道被膠堵塞的情況，利用通孔器對無鋼束孔道疏通，如果有膠體排出則組織人員立刻將其刮平。

3.3 濕接縫施工

對兩端1號節段和墩頂0號節段設置2道長為150m的縱向濕接縫，在C55早強混凝土的幫助下澆筑，一般來說包涵下列幾步才能結束對濕接縫的所有施工：安裝預應力筋并加以管道防護、臨時固結→安裝底模、外側內模→澆筑混凝土。

3.4 體外束施工

保護罩、體外索、減振器、轉向器以及錨固系統共同組成了箱梁體外預應力系統，同時利用填充型低松弛環氧涂層鋼絞線展開對橫向預應力、跨提外預應力、腹板束的全部張拉，但是等混凝土強度達到90%之后才能開始上述步驟，且該鋼絞線要求Φ15.2m直徑，面積為140mm2，外帶PE。之后，就可以開始拆除相關定位設備，先行調整吊桿逐步落梁，之后將墩頂臨時錨固裝置接觸，以便一跨安裝。

3.5 體系轉換到下一孔安裝

將2～10#梁段臨時預應力、架橋機臨時吊桿解除，對墩頂臨時支座拆除時正常順序是從中間向兩邊，為使邊墩的支座受力呈現永久現象，空壓機鑿除墩頂預制塊頂灌漿料。

4 質量控制措施

為了保證整體施工質量，應采取如下幾項措施：

（1）提前試拼裝，以避免出現兩階段拼接面的傾斜不一樣的情況，同時有效減少后續可能出現的節調整段位置所花費的時間[4]。

（2）由于后續節段的水平高度以及趨勢是由首節段箱梁所決定的，所以定位過程必須準確，最大誤差不能超過2m。

（3）對架橋機豎直方向上進行移動時，首先保證速度緩慢，對墩施工的同時架設左右幅，而且不能出現4個以上節段的差距。

（4）由于整體墩箱梁偏心在105cm，要吊具三向移動梁板，為了避免出現碰撞，在匹配面上墊住吊具。

5 膠接縫的施工

5.1 節段試拼

首先將預制廠中的節塊運輸到工地，在沒有涂膠的情況下試拼一次，以此達到下述效果。

（1）提前核查預制件的質量問題，保證其符合要求。

（2）確定節段拼裝的方位和標高，以此避免出現誤差。

（3）提升施工速度，提前讓專業人員熟悉具體的操作過程，以防止膠體功效減弱。

5.2 膠體的拌和及涂膠

一般主要利用黏結劑、固化劑等多種材料構成環氧樹脂膠[5]。開始涂膠前，需要提前融化樹脂，加熱過程中加入添加劑，一直保持勻速攪拌直至顏色逐漸相同，具體如圖1所示。在選擇工具時，在考慮排出熱量的情況下，選用扁平的工具。首先清潔拼裝接縫面內的各種雜物，其次保證其處于干燥的狀態才能涂膠。該過程需注意，為了避免出現堵塞現象，應提前在管道凹槽內部貼上橡膠密封圈。

圖1 涂膠拌和示意圖

5.3 剪力鍵的設置

開始對節段預制拼裝的過程中，在保證施工進展的前提下力求拼裝精準，為了讓構件的整體性更強，在接縫之間進行剪力的傳遞。通常要在接縫面上設置剪力鍵，一般分為鋼質和混凝土兩種類型[6]。過去較常用到的是鋼質剪力鍵，現在則經常會用到混凝土剪力鍵。剪力鍵還根據數量的多少分為少鍵、多鍵。前者具有構造較簡單的優點，但缺點是時常會因為應力集中出現破損現象；而后者正好彌補了少鍵的缺點，即由于自身尺寸小，可以達到受力均勻的效果，在應力集中時也不會被破壞。所以，工程中常常會用到多鍵剪力鍵。除了上述兩種分類，還要依據形狀分成波形和梯形。如圖2所示，為剪力鍵的布置圖。

圖2 剪力鍵布置圖（單位：mm）

6 效益分析

施工后可以在工期、人工成本等方面上取得良好的效益。

（1）施工工期大大縮短，通過集中預制好節段梁之后到現場展開安裝工作，一孔大約耗費10～12天左右。

（2）大大減少了人工成本，一個架橋機配置3～4個工人才能保證施工質量，勞動需求量有所減小。

（3）大幅降低了施工成本，由于縮短了架橋機上的投入，所以資金有所結余。

（4）有利于避免環境污染，該工程中對地形沒有限制，有利于更加積極地保護環境。

7 結束語

綜上所述，在對不對稱截面大懸臂節段預制箱梁利用架橋機安裝時，存在多種優勢，比如高安全性、低成本、短工期，所以從多方面綜合考慮來說，該施工技藝具有較大的價值，值得在今后工程中廣泛運用。