全體外預應力節(jié)段梁模塊化建造下的施工管理

侯奎

安徽省中興工程監(jiān)理有限公司 安徽合肥 230031

當前是我國橋梁發(fā)展與施工迅速時期，結構構造、力學行載的變革，工程品質(zhì)要求越來越高，工業(yè)化和模塊化建造橋梁的趨勢明顯。基于工業(yè)化建造的蕪湖二橋全體外預應力節(jié)段梁分為預制和拼裝兩個部分，流水化生產(chǎn)線為預制成品質(zhì)量提供保障，充分細化環(huán)節(jié)操作工藝，建立預制流水作業(yè)線；拼裝基礎過孔、定位節(jié)段、安裝、體外張拉四個環(huán)節(jié)，形成各環(huán)節(jié)的標準操作模式，通過施工過程精細化有效管理[1]，提高了結構的標準化和結構建造工廠化。模塊化建造基于工業(yè)化建造的基礎上，提升節(jié)段拼裝施工品質(zhì)與效益提升，即“標準化設計、工廠化生產(chǎn)、機械化預制與安裝、信息化管理”。

1 施工準備工作

預制場根據(jù)總工期要求，結合架梁、養(yǎng)護、存梁周期等綜合因素影響，預制區(qū)包括制梁臺座、整修臺座、存梁臺座、鋼筋綁扎臺座、模板修整區(qū)、測量塔、開啟式養(yǎng)護房、場內(nèi)運輸通道等功能區(qū)。

2 施工組織及措施

2.1 設備準備

架橋機根據(jù)架設安裝周期和施工工期、安裝跨數(shù)進行確定橋機數(shù)量，應注意不同跨徑安裝效率不同。提、運設備根據(jù)場內(nèi)轉(zhuǎn)運和運輸安裝合理配置運梁設備，每條生產(chǎn)線配備龍門吊用于鋼筋、模板的吊裝、物資周轉(zhuǎn)、預制箱梁。

2.2 制梁臺座

制梁臺座同時滿足在總工期要求時間內(nèi)完成所有節(jié)段梁預制且制梁要滿足架梁供應需求。①按工期考慮制梁臺座：節(jié)段數(shù)量、預制工期、梁場每月需生產(chǎn)數(shù)量，根據(jù)單個臺座每月產(chǎn)量，可求得梁預制臺座需要數(shù)量。②按制、架平衡考慮，根據(jù)架橋機高峰期單臺每月孔數(shù)，和每跨榀數(shù)可推算出每月架設榀數(shù)，進一步計算預制臺座需要數(shù)量。

2.3 存梁臺座

按照梁段存放周期不少于3個月的要求計算，臺座預制梁段榀數(shù)，以雙層存梁考慮，設置存梁臺座；節(jié)段梁養(yǎng)生天數(shù)按照14天須設置二次養(yǎng)生護臺座，總臺數(shù)設置；推算出梁段最長存梁周期，最大存梁榀數(shù)。

3 節(jié)段梁預制施工管理施

3.1 節(jié)段預制短線匹配法施工

蕪湖二橋節(jié)段梁施工工藝采用短線匹配法預制，把每跨箱梁分解若干榀節(jié)段塊。節(jié)段梁澆注砼時。

圖1 節(jié)段梁模板短線臺座單元生產(chǎn)線示意圖

3.2 節(jié)段匹配預制（一跨為例）

（1）預制墩頂塊并拆除外、內(nèi)側(cè)模板，監(jiān)控數(shù)量進行測量數(shù)據(jù)匹配，外模板組合，鋼筋骨架整體吊裝入模，安裝芯模，預埋件精確定位，匹配節(jié)段復測矯正，澆筑混凝土1榀施工。

（2）1榀帶模養(yǎng)生，并作為下一階段匹配梁，按照（1）工序移到匹配位置，澆筑2榀混凝土，1和2榀匹配養(yǎng)生。

（3）節(jié)段修正并保濕養(yǎng)生，按照工序（1），分離匹配1和2榀界面，并吊運至整修二次養(yǎng)生臺，1榀進行后續(xù)養(yǎng)生。

（4）以2榀節(jié)段作為匹配面定位模板、測量、定位，澆筑下一榀3混凝土。

圖2 節(jié)段梁短線匹配生產(chǎn)施工圖

4 模板工程

自動化數(shù)控液壓模系統(tǒng)與預制節(jié)段臺座匹配到位，模板全部為鋼模。模板組成底模和底臺車、外模、芯模、臨時固定設備及活動梁端模，其系統(tǒng)如下所示：①端模及支架：固定端模加勁后與臨時錨固支撐架連接，端模上設有剪力鍵，增加匹配梁咬合，根據(jù)跨徑和構造不同，設置剪力鍵尺寸和位置不同。②外模及支架：外模防止變形應采用優(yōu)質(zhì)鋼板，設置縱向、橫向肋輔助支撐，通過底拖支架與地面固定措施連接，輔助調(diào)節(jié)裝置，可進行三維調(diào)節(jié)。③預制每臺座配備三套底模（匹配節(jié)段梁、待澆節(jié)段和整修節(jié)段），它們之間根據(jù)工藝進行位置互相調(diào)換，移動時采用底模臺車。底模臺車前后安裝有豎、橫方向液壓千斤頂，便于底模和匹配節(jié)段精度調(diào)節(jié)，基本貼密緊[2]。④芯模及滑車（含散配件）。芯模組合由節(jié)段的頂板底模、腹板內(nèi)側(cè)模及邊角模完成，芯模鋼筋骨架安裝后方可安裝，芯模先縱向移動，后打開芯模。芯模采用液壓系統(tǒng)進行伸縮連接，支撐芯模張合和移動，同時芯模與臺車連接，利用牽引裝置進行移動。

圖3 內(nèi)模及滑車形式示意圖

5 節(jié)段梁施工管理

5.1 鋼筋工程

節(jié)段鋼筋在臺架上進行成型綁扎，利用平衡吊具，進行整體入模。鋼筋按照不同型號、位置、間距、數(shù)量，保護層墊塊和預留預埋件的綁扎要求進行規(guī)范化施工，即可實現(xiàn)鋼筋綁扎的標準化施工。

5.2 高性能混凝土工程

節(jié)段梁和濕接縫采用高性能砼，濕接縫防止收縮，應用細石收縮砼。高性能砼配合比設計以耐久性為核心，抗裂性與抗?jié)B性并重，兼顧砼力學性能、工作性能等各項性能，夏季、冬季施工采用不同砼配合比。對于預應力混凝土的抗壓彈性模量、自由收縮和徐變試驗應按設計要求的標準另行制備試件，進行試驗，如設計未要求，按照相關規(guī)范要求進行。濕接縫混凝土配合比應經(jīng)專項設計與驗證，濕接縫混凝土外觀應與預制箱梁外觀基本一致[3]。

5.3 混凝土澆筑

節(jié)段梁先澆筑1/3-1/2腹板，后補齊底板砼，再補齊腹板砼，最后完成頂板澆筑。澆筑過程按照對稱、均勻、分層進行施工，振搗時避免砼澆筑過程中對匹配梁和預埋預留件產(chǎn)生過大的擾動。砼振搗應固定崗位和專人負責，明確振搗部位位置，同時增加附屬振搗器，增加砼振搗密實性。

5.4 混凝土養(yǎng)護

構件拆模以前均應連續(xù)保持濕潤，構件出棚或撤除保溫設施時，嚴格控制砼表面與環(huán)境之間溫差。制定養(yǎng)生措施制度，包括灑水時機和灑水量、頻率等。預制采用開啟式養(yǎng)護房進行養(yǎng)護，需配置自動噴淋系統(tǒng)和大功率（不低于30kw）暖風機，用于噴淋養(yǎng)護和保溫。冬季施工時，養(yǎng)護房內(nèi)溫度＞10℃，內(nèi)設置電熱式熱水箱，保證養(yǎng)生水溫度與梁體表面溫差≯10℃。養(yǎng)護房內(nèi)設溫度、濕度監(jiān)控系統(tǒng)，具備數(shù)據(jù)智能采集、傳輸功能，便于遠程實時監(jiān)控。

6 預制節(jié)段轉(zhuǎn)運和存放

節(jié)段梁轉(zhuǎn)運：制梁臺座→匹配段位→整修→二次養(yǎng)護臺座→存梁臺座，起吊采用提梁車或者龍門加吊具，節(jié)段梁設置吊裝預留孔道，應注意吊裝時不得碰損。節(jié)段梁吊離起吊勻速、緩慢，防止損傷混凝土的棱角和剪力鍵；混凝土的強度符合設計要求[4]。

7 測量監(jiān)控設置

控制點以及對應臺座的高程應做周期性校準，以明確沉降或擾動對控制點產(chǎn)生的影響，便于后期節(jié)段的調(diào)整。測點編號方式可按照下圖執(zhí)行，六個測點中，F(xiàn)H、BH測點為軸線測點，采用U形圓鋼預埋，F(xiàn)L、BL、FR、BR為高程測點，采用鍍鋅十字頭螺栓預埋，每個測點均需要對高程以及平面坐標進行測量，各測點安放與上圖中位置的容許偏差為±3cm。養(yǎng)護結束后對預埋測點的坐標以及高程進行測量，對于首梁，僅測量首梁預埋測點，對于其他梁段，還需要增加對匹配梁段的測點進行測量。

圖4 節(jié)段梁短線匹配法測量示意圖

8 節(jié)段梁架設

8.1 節(jié)段梁

首先在架橋機施工期間形成單簡支梁，接縫處理，架設時界面接縫用環(huán)氧樹脂粘接，再通過張拉預應力鋼束，達到體系轉(zhuǎn)換，形成多跨連續(xù)梁。

（1）節(jié)段梁存放時間應滿足設計規(guī)定，預應力孔道位置及暢通情況，錨墊板型號及表面水泥漿清理情況匹配面隔離劑及雜物清理情況；對節(jié)段箱梁的編號進行核對、登記，嚴禁錯吊。

（2）節(jié)段梁安裝應在監(jiān)控指導下進行，施工前應編制主梁安裝撓度變化曲線，拼裝過程中應隨時觀測橋軸線安裝撓度曲線的變化情況，并與理論值進行對比。墩頂節(jié)段安裝時應對墩頂節(jié)段進行高程、軸線、水平等精確定位，宜在墩頂節(jié)段腹板四個角分別設置對位千斤頂，通過絲桿的移動及千斤頂?shù)钠鹋c落，進行墩頂節(jié)段兩端四角高程及縱軸、橫軸線偏差的調(diào)節(jié)。

8.2 匹配面處理

（1）節(jié)段拼裝施工前，應對節(jié)段的匹配面進行預處理，清除塵土、油脂等污染物，確保表面潔凈、干燥。施工溫度不同應分別做配合比設計。從攪拌完成開始計時，涂膠、拼攏、擠緊的預應力束張拉完成均應在限定時間內(nèi)完成。

（2）涂膠前應就位試拼，粘結劑應涂刷均勻，覆蓋整個匹配面；粘結劑不宜過厚，以單面2-3mm，雙面1-1.5mm為宜，應確保涂膠、加壓等工序在固化前完成。臨張節(jié)段界面擠壓后厚度控制在0.5-1.0mm為宜，多余的粘結劑及時刮除，刮除過程中應避免對混凝土的污染[5]。

9 預應力施工

（1）蕪湖二橋節(jié)段梁架設采用Φ15.2體內(nèi)預應力索、體外預應力成品索及墩頂縱向錨固JL32精軋螺紋鋼筋。鋼絞線和錨具進場，按照規(guī)范和設計要求對相關材料進行檢測和外圍試驗，伸長量進行修正，減少對其張拉預應力影響。

（2）節(jié)段梁體外索應具備單索便于穿束、張拉、更換，體外束的HDPE防護應完好，體外索減震定位裝置按圖紙規(guī)定設置。鋼束與導向管（限位器間橡膠墊塊（圈）缺失和破損，嚴禁使用。

（3）為了確保體外索張拉的穩(wěn)定性和精確度，單根索張拉還應該滿足單根應力、預應力束均勻性三個指標的要求。整索平均應力拉應力束過程中，應放松部分梁段的吊桿，直至所有鋼束張拉完畢。

（4）張拉完成后24小時即可切索，并進行壓油防腐施工在錨具內(nèi)部（向延伸管內(nèi)灌油）和錨具外部（即外露鋼絞線）。在錨具內(nèi)部每根鋼絞線過渡管中分別通過一個延伸管和密封圈加以保護。在延伸管和鋼絞線之間的縫隙應從錨頭通過夾片進行灌油填充防護。將保護罩安裝就位，保護罩出氣口作為油脂的出油口。

圖5 預制節(jié)段拼裝箱梁一般構造示意圖

10 節(jié)段梁架設線形控制

（1）節(jié)段梁的線形施工控制非常重要，節(jié)段短線預制、拼裝線型控制必須采用信息系統(tǒng)進行控制，根據(jù)數(shù)據(jù)參數(shù)及時有效的管理施工各階段狀態(tài)，判斷節(jié)段梁安裝線型發(fā)展趨勢，及時修正精度誤差，確保成橋線形達到設計和規(guī)范要求。

（2）按照設計要求對節(jié)段梁進行測重，根據(jù)實KG/設KG的差異，分析對節(jié)段梁拼裝整體線形的影響。

（3）在拼裝每榀節(jié)段前后應其對軸線及高程進行監(jiān)測，準時進行測量數(shù)據(jù)分析和判斷，為下一榀節(jié)段梁提供有效安裝參數(shù)。如測量結果與設計值有較大出入時，應查明原因并進行調(diào)整。

（4）節(jié)段梁拼裝誤差應該控制在允許范圍內(nèi)，橋梁成橋線型應符合設計圖紙要求。

11 結語

蕪湖二橋創(chuàng)造性的采用輕型、薄壁、大懸臂、全體外預應力節(jié)段梁，大規(guī)模橋梁工廠化建造（全長27.826公里、節(jié)段20034榀）。通過規(guī)范化設計、標準化投入、工廠化生產(chǎn)、裝配化施工，適合連續(xù)或簡支等各種橋型結構，充分發(fā)揮規(guī)模、集中作業(yè)優(yōu)勢，提高產(chǎn)品質(zhì)量。創(chuàng)新設計體外預應力，使得預應力看得見、摸得著，安裝時無須封閉交通等優(yōu)點，在我國的橋梁建設將會有廣闊的應用前景。