迪拜Shindagha濱海大道高架橋梁短線法節段預制施工技術

李 波，程千里，魏傳海，鞏立輝

(中建中東有限責任公司， 阿聯酋 迪拜)

0 引言

隨著預應力混凝土連續梁橋線形控制技術及預制技術、安裝技術、成套裝備技術的不斷發展，城市空間、環境、交通狀況受限地區的高架橋梁施工，運用節段預制拼裝技術有明顯優勢。與采用現澆施工技術相比，預制節段拼裝施工技術可在建造基礎及下部結構的同時預制上部結構橋梁節段，待下部結構完成即可進行預制節段安裝，快速完成上部結構施工，特別是在城市交通擁堵地區，可將施工對現有交通的影響降至最低。本文依托阿聯酋迪拜重點工程建設項目Shindagha濱海大道高架橋梁工程，從線形控制技術、短線法節段預制技術、節段拼裝技術、現澆濕接縫施工工藝、預應力設計和施工技術等方面進行系統介紹，項目各環節緊密銜接配合，創造了單一模床1.0d預制1個節段、架橋機2.5d安裝1跨橋梁的施工紀錄。

1 工程概況

1.1 工程簡介

迪拜Shindagha濱海大道高架橋梁工程，連接從Deira(德拉)區域跨迪拜河Infinity大橋至Al Khaleej街道，上跨Corniche街道和DM(迪拜市政)碼頭的城市橋梁通道，是迪拜重大交通工程和重點民生工程，對完善區域路網結構和促進區域發展有重要意義。項目全長約1 200m，橋梁交通斷面為雙向12車道，箱梁結構形式為4幅單箱單室截面。

高架橋梁主體結構共包括24座連續梁橋，其中3座為現澆連續箱梁，其余21座為預制節段拼裝橋梁，共計1 901片節段梁，主線橋梁部分為13m寬節段梁共1 170片，匝道橋梁部分為8.2～ 11.7m寬節段梁共計731片，除部分變寬段采用現澆施工工法外，其余主線橋梁及匝道橋梁均采用節段預制拼裝工法成型。

1.2 本項目橋梁上部結構預制架設施工控制重點與技術難點

1)復雜橋梁結構條件下短線法預制模板研制。

2)多幅箱梁+門形墩&T形墩橋梁結構的線形控制技術。

3)滿足半平衡懸臂對稱安裝+逐跨安裝結合的上部結構特殊成型工藝要求的配套架橋機研制。

4)T形墩的荷載平衡控制。

5)上部結構施工荷載控制。

6)節段拼裝施工期間動態道路交通導改。

7)城市復雜路況條件下預制節段長距離運輸。

2 預制場設置

預制場的選址及占地面積要充分考慮節段運輸距離、運輸路線、產能需求等因素。預制場總體規劃需綜合考慮預制場的預制效率及施工現場的架設效率。本項目預制節段數量為1 901片，預制工期為13.5個月，要求1個月學習期后正常產能為預制160片/月節段梁。

2.1 預制場總體經濟指標

考慮到迪拜建筑市場混凝土供應及相關試驗、鋼筋半成品加工均有完善的外部供應，在預制場選址面積受到制約的情況下，混凝土拌合、鋼筋半成品加工、材料試驗等均考慮外協，根據預制及架設工期需要，預制場總體經濟技術指標為：占地面積 38 000 m2； 場區建設工期3個月；存梁能力≥240節段，每日澆筑混凝土方量≥225m3，日用電量約930kW·h，日用水量約180m3。

2.2 預制場總體規劃

預制場按區域劃分為生產區和存梁區。存梁區分為單層存梁區和雙層存梁區。單層存梁區用以存放質量較大的中墩墩頂節段(以下簡稱PSP)和邊墩墩頂節段(以下簡稱ESP)，如圖1所示，雙層存梁區用以存放質量較小的懸拼節段(以下簡稱CSP)和跨中節段(以下簡稱SSP)，如圖1所示，總存放節段數量為399榀(包括全場的預制臺座、修飾與養護臺座)。

圖1 存梁區布置

根據各類節段的結構特性及預制效率，各類模板的配置比例為PSP∶ESP∶CSP∶SSP=1∶1∶6∶8, 共計16套模板，其中PSP，ESP為1套模板對應2個臺座。

生產區按節段類型劃分為4條生產線。每條生產線按功能分為鋼筋綁扎區、節段澆筑區、節段養護和吊裝區。

SSP生產區設置12個鋼筋臺座、8套短線預制模板、4臺15t/18m跨的門式起重機用于已完成的鋼筋籠起吊、轉運及入模、1臺100t/42m跨的門式起重機用于節段起吊和轉運，如圖2所示。

圖2 SSP節段生產區規劃

其他類型節段生產區設置10個鋼筋臺座、2臺15t/18m跨、2臺20t/18m跨的門式起重機用于已完成的鋼筋籠起吊、轉運及入模、2套PSP模板、2套ESP模板、4套CSP短線預制模板、1臺160t/42m跨的門式起重機用于節段起吊和轉運，如圖3所示。

圖3 其他類型節段生產區規劃

3 節段梁預制

3.1 節段梁預制總體工藝流程(見圖4)

圖4 節段梁預制總體工藝流程

3.2 半平衡懸臂+逐跨法拼裝橋梁的節段分類(見圖5)

圖5 節段梁類型及分布

節段根據所處位置不同分為中墩墩頂節段(Pier Segment-PSP)、邊墩墩頂節段(End Segment-ESP)、懸拼節段(Cantilever Segment-CSP)和跨中節段(Span Segment-SSP)，各類節段質量及數量如表1所示。

表1 各類節段質量及數量

PSP，ESP節段為單獨澆筑，CSP，SSP節段采用短線匹配法澆筑。

3.3 節段匹配澆筑施工工藝

匹配澆筑的思路為將已澆筑好的相鄰節段端面作為待澆筑節段的端模，從而實現拼接縫完美貼合。1個標準的匹配澆筑流程如表2所示。

3.4 節段混凝土澆筑與養護

鋼筋籠吊裝至模板內并經監理工程師檢驗合格后，即可進行混凝土澆筑。本項目節段梁采用的是C65/20高強度等級混凝土，對于混凝土的澆筑和養護，需遵循以下原則。

3.4.1混凝土澆筑原則

1)混凝土應分層澆筑，每層厚度≤400mm。

2) 混凝土下落高度≤1.2m，除非特殊狀況下被管道限制。

3)澆筑過程中必要的振搗工作。混凝土澆筑過程中中斷時間不得超過30min。

混凝土初凝前應將6個精控測釘埋到指定位置并進行數據采集。

3.4.2混凝土養護原則

1)澆筑完成后應立刻進行養護工作。

2)MasterKure 106養護劑必須在澆筑后前3d使用，之后直至14d的養護期用水養護。頂板頂面應始終進行水養護。

3)水養護必須用濕麻布和塑料膜進行覆蓋。

4)脫模前混凝土抗壓強度≥15MPa。

5)預制節段標識號、澆筑日期和里程遞增箭頭必須標記在節段上。

6)節段吊裝前混凝土抗壓強度≥33MPa。

4 節段梁運輸

節段梁轉運需考慮節段幾何尺寸及城市道路限高、限寬要求，選用合適的運輸車輛進行轉運(迪拜道路限高為5.5m)。除幾何尺寸的考慮外，節段質量也是運輸的關鍵因素，受限于轉運車輛載重能力及轉運路線所需經過城市老舊橋梁的限重要求。

迪拜Shindagha濱海大橋項目節段最大尺寸為13m(橋寬)×3.8m(橋長方向)×2.5m(梁高)，最大質量為155t。節段運輸布置如圖6所示。

圖6 節段運輸方式

5 節段拼裝施工

5.1 節段拼裝施工順序

總體拼裝步驟與說明如表3所示。

表3 總體拼裝步驟與說明

5.2 預制節段吊裝

預制節段吊裝主要工作內容可分為PSP和ESP節段吊裝及錨固、CSP和SSP節段吊裝與膠拼。

5.2.1PSP和ESP節段吊裝及錨固

PSP和ESP節段的吊裝與錨固方式基本相同。吊裝前在墩頂提前放置液壓千斤頂(用于節段三維精調)和螺旋千斤頂(用于架設過程中支撐節段及承受不平衡荷載)，其標準布置如圖7所示。

圖7 墩頂調梁及支撐錨固設施布置

用大型起重機吊裝墩頂塊就位，隨后采用液壓調整機構進行節段三維精確調整，待調整精度滿足要求后，墩頂螺旋千斤頂頂升承托墩頂節段，液壓千斤頂卸載，接長墩頂預埋的豎向精軋螺紋鋼筋并張拉至設計噸位，即實現了墩頂節段的臨時錨固(見圖8)。

圖8 PSP與ESP節段臨時錨固示意

5.2.2CSP和SSP節段吊裝

CSP和SSP節段吊裝由架橋機完成。每個預制節段配備1組懸掛梁，架橋機起重天車下方懸掛專用吊具，該專用吊具可與懸掛梁連接。預制節段由車輛運輸至架設現場后，首先采用起重機或叉車安裝懸掛梁，然后車輛將節段運輸至橋跨下方，架橋機起重天車移動至節段停靠位置，吊具下落與懸掛梁相接，將節段提升至架橋機主桁下方指定位置，以精軋螺紋鋼連接懸掛梁，將節段懸掛在架橋機主桁下方，解除專用吊具與懸掛梁的連接，架橋機起重天車繼續提升并懸掛下一個節段。

對于CSP，起吊順序為PSP前后平衡交替提升直至6個CSP全部懸掛在架橋機主桁下方，再按前后交替順序逐一膠拼。

對于SSP，節段提升、懸掛順序可根據節段數量、地面喂梁空間等因素靈活調整，但膠拼順序和方向需遵循與預制順序和方向一致的原則。

會計管理制度領域的創新，實為一項十分龐大的系統性工程，需做到步步為營，且勢必要從之前的人治想法治的道路轉變。以企業會計管理方式與制度為中心的新型會計管理制度，從根本上來講，主要有三種會計管理方式，即：

5.3 節段環氧膠拼

每跨2個濕接縫間的節段拼縫均為膠接縫。環氧膠材料分為夏季膠和冬季膠，夏季膠型號為MasterBrace ADH 1441S，適用氣溫25～50℃；冬季膠型號為MasterBrace ADH 1441W，適用氣溫5～30℃。按項目規范和材料要求，相匹配的2個面上均需涂抹環氧膠，涂抹厚度為1.5mm，并在粘接完成后立刻施加臨時預應力。操作時間從開始抹膠至臨時預應力張拉完成為30min，根據項目規范要求，膠拼縫斷面內平均壓應力為0.28MPa，最小壓應力必須達到0.21MPa，從而保證節段拼縫貼合良好，以及環氧結構膠在特定壓力條件下固化。

5.4 臨時預應力設計與施工

5.4.1臨時預應力計算

以13m的標準梁段截面為例，其臨時預應力計算如下。

設計考慮采用6根T36精扎螺紋鋼作為臨時預應力，如圖9所示，精扎螺紋鋼等級為950/1 050MPa。 頂板設置4根且每根施加300kN預拉力，底板設置2根且每根施加450kN預拉力。

圖9 臨時預應力布置斷面示意

節段斷面面積為A=6 921 735.56mm2，節段截面模量為W=3 934 659 670mm3，總施加預拉力為F=30t×9.8×4+45t×9.8×2=2 058kN。

節段間的平均壓應力為：

σ=F/A=2 058×1 000/6 921 735 356=0.297MPa > 0.28MPa

通過由臨時預應力合力中心與箱梁截面形心不重合所產生的彎曲應力為：

f=M/W=(30×9.8×4×1 000×1 017-45×

9.8×2×1 000×1 142)/3 934 659 670=0.048MPa

節段間的最小壓應力為：

p=F/A-M/W=0.297-0.048=0.249MPa>0.21MPa

通過臨時預應力設計還包括底板和頂板臨時預應力齒塊的結構設計內容，除提供精軋螺紋鋼錨固功能外，還須保證在空間上與其他設施如節段懸掛梁、架橋機主支腿等不發生干涉。

5.4.2臨時預應力施工

在環氧膠涂抹完畢后將待安裝節段與上一節段進行匹配，隨即進行臨時預應力施工。臨時預應力張拉施工按先底板后頂板、由外到內、左右對稱的原則進行。

在臨時張拉完畢后，環氧膠將從匹配面接縫擠出，在膠體固結前需將擠出的環氧膠刮除。環氧膠的全斷面均勻擠出現象也可證明抹膠均勻、預應力施加到位。

5.5 現澆濕接縫施工

作為半平衡懸臂法和逐跨法的結合體系，每橋跨有2道現澆濕接縫，按施工順序，SSP節段膠拼結束后，進行濕接縫鋼筋、模板、預應力管道等安裝定位，隨后澆筑濕接縫混凝土并進行養護，待濕接縫混凝土達到指定強度后，進行整跨永久預應力張拉。

5.5.1起始節段定位

邊跨分為靠近邊墩ESP的濕接縫(后濕接縫)和靠近CSP的濕接縫(前濕接縫)，中跨2個濕接縫均在懸臂段末端，則按施工順序將大里程方向前懸臂位置的稱為前濕接縫。

后濕接縫不論是位于邊跨或中跨位置，為保證架設順序與預制方向一致，其前方的第1個節段都是作為該跨SSP節段拼裝的起始節段，必須嚴格按精控數據及規范要求的精度對該起始節段進行定位，因起始節段的任何偏差將會在后續節段拼裝過程中累積，從而影響SSP節段的整體線形。起始節段定位可采用現澆混凝土定位塊，或采用可調節的鋼結構支撐來限制起始節段的位置，再通過跨過后濕接縫的縱向臨時預應力施拉一定的預力，從而保證起始節段的可靠定位，防止在后續SSP節段拼裝過程中發生變位。

5.5.2濕接縫模板設計與實施

為提高施工效率，濕接縫鋼筋籠預先在地面進行綁扎，起吊到位置后，再將專門設計的輕型懸吊式濕接縫模板起吊固定，進行濕接縫施工。

濕接縫模板設計以花鋼梁和對拉螺桿為主支撐，配合方木、工字木和斜撐，可滿足寬度在200～500mm范圍的接縫澆筑，質量小便于起吊，且可重復周轉使用，安拆效率高，如圖10所示。

圖10 濕接縫模板設計

5.5.3濕接縫澆筑及養護

濕接縫采用與節段相同強度等級的C65混凝土并添加早強劑和膨脹劑，澆筑必須在當天溫度最低時段進行，以防止溫差過大造成施工縫位置的收縮開裂。濕接縫澆筑完畢后進行常規的覆蓋養護。

6 永久預應力施工

濕接縫混凝土達到設計要求的強度后，即可進行永久預應力工作。按批復的施工圖及張拉順序依次進行穿束、張拉，按要求進行張拉過程中張拉力、伸長量等的記錄。張拉過程中，根據預應力束錨固位置并結合張拉次序，適時解除墩頂節段的錨固設施，以便梁體自由收縮(見圖11)。

圖11 預應力布置

整跨永久預應力張拉結束后，即可解除臨時預應力、架橋機卸載并推進至下一跨。

7 結語

迪拜Shindagha濱海大道高架橋項目共投入2臺架橋機，架設預制節段1 901塊，架設工期10個月，平均架設效率為3.5d/跨，最高達2.5d/跨。該工法對周圍環境污染低，道路交通影響小，施工優勢明顯。通過該項目的成功實施，極大地推進了當地建筑工業化水平，同時作為橋梁工業化推廣的成功典范，得到了阿聯酋社會各界的高度評價。