高速鐵路大跨度連續梁預制拼裝施工關鍵技術研究

郭 振

(中鐵第五勘察設計院集團有限公司，北京 102600)

節段預制拼裝施工方法是高速鐵路橋梁的橋體結構進行標準化劃分。在預制場進行預制生產，開展高速鐵路橋梁施工時，將各個節段運至施工現場，利用專業施工機械設備，將各個節段依次拼接并施加預應力，最后連成一體。目前在我國公路橋梁工程建設中，該施工工藝應用非常廣泛，但是在高速鐵路橋梁工程建設中應用并不多見。因此很有必要進行高速鐵路連續梁節段預制拼裝施工關鍵技術的研究探討，以便為高速鐵路橋梁工程施工提供一些助力。

新建京唐鐵路潮白新河特大橋位于天津市寶坻區，采用節段預制膠拼法施工，正線長度1.01km。孔跨布置為1聯(48+80+48)m雙線連續箱梁、16孔40m雙線簡支箱梁、1聯(48+80+48)m雙線連續箱梁。其中跨潮白新河大堤雙線連續梁為全亞洲首例最大垮度節段膠拼法施工的連續梁鐵路橋。

主跨80m連續梁建筑總寬12.9m,梁長為177.5m，計算跨度為(47.9+80+47.9)m。截面采用單箱單室變高度連續箱梁，變高節段采用短線法預制，中支點截面中心處梁高6.635m,跨中及邊跨等高節段采用長線法預制，中心處梁高3.635m。共劃分42個預制節段和一個合龍段。該橋設計吊裝三個節段張拉一次。中跨合龍段采用現澆施工。

1 節段箱梁預制方法(圖1)

連續梁梁段預制采用長短線結合法，變截面0～6#，0～6’#段在兩個變高段短線臺座上預制，等高梁段7～11#，7’～9’#段在長線臺座上預制。通過測量塔上設置軸線強制定位基準點與高程定位基準點，控制調整節段模板的縱橫軸線與標高。

預制節段箱梁第一步要設置與設計梁體尺寸相同的梁體預制臺座，設置過程中要對后續梁體制作過程中可能出現的技術問題有所考量，尤其要重點關注梁體本身的重量以及混凝土澆筑完成之后，混凝土在上強度的過程中緩慢收縮等情況，據此對梁體的預拱度進行確定；第二步就是根據預拱度調整底模的高度；第三步就是對預制底模分段，分段方法是以奇偶數方式來劃分，然后按照分段順序實施梁體的預制作業，需要注意的是，目前長線節段箱梁預制方法雖然已經在路橋工程得到普遍應用，而且具備結構簡單、技術成熟等特點在內的技術優勢，但是它的缺陷也非常明顯，比如預制臺座一旦成型就很難調整，施工進度較慢，而且梁廠占地面積非常大等，具體施工方案的確定還是要根據實際情況而定，節段箱梁預制流程如圖1所示。

2 懸臂段拼裝關鍵技術

2.1 懸臂拼裝方案

T522#～T524#墩間造橋機桿件采取在地面預拼成66.4m，大門吊整體吊裝方式；后續采用大龍門吊進行懸拼，進行邊拼邊拖的方式，直至整個造橋機全部拼裝完成。

懸臂拼裝對相鄰兩個節段的標高和傾斜度一致性的要求非常高。其方法是利用回轉天車，將梁段起吊至與已拼裝完成梁段大致同樣的高度，此時回轉天車停止運動，將把梁段緩慢地朝已拼裝梁段靠近。在靠近之前在兩個梁段接縫的地方放置臨時木楔，確保不對其他梁段造成損害。等起吊梁段停穩后，利用懸吊系統進行空間姿態位置的調整。去掉木楔，再次對其實施空間姿態的微調整，然后謹慎接至已經拼裝的梁段成為一體。拼裝到位后對頂板、腹板和底板施加臨時預應力加固，嚴密觀察所有接縫的緊密性，檢查是否存在錯臺現象，拼接面是否達到嚴絲合縫，如有測量偏差并進行調整，使其完全達到技術要求。進行受力體系轉換后解除回轉天車吊具，依照順序拼裝所有梁段。最后進行永久預應力鋼鉸線穿束及張拉作業，即完成了一個施工階段的拼裝，一次方法完成1T，2T，3T及不平衡階段的拼裝作業。為了節省涂膠以后梁段定位調整的時間、加快施工進度，可采取涂膠拼裝之前的預拼裝作業。

圖1 節段箱梁預制流程圖

2.2 張拉平臺設置

張拉平臺的設置要根據實際情況進行，由于施工現場根據施工方案設計成了根據雙T型結構循環模式，再結合永久預應力孔道的具體位置，臨時預應力張拉的具體位置，一共設置兩個T構共八個張拉平臺。

2.3 預應力孔道密封技術

重點關注預應力孔道的密封性能是否達到技術要求，確保拼裝完成之后孔道的密封良好。要規避用于膠拼的環氧樹脂膠進入永久預應力孔道，還要確保梁體內部的預應力孔道密封性能良好，可在梁斷面孔道周圍貼約5mm的環形密封圈，待臨時預應力張拉完成，要對接縫進行刮膠清理，同時利用通孔器通孔，以確保孔道暢通無阻。

2.4 剪力鍵損壞及處理

剪力鍵在抗剪力作用的同時，也在拼裝施工時起到定位作用，部分為定位鍵。在節段吊裝和運輸等環節用緩沖物對節段截面施以保護，避免剪力鍵因遭受撞擊而受損。對于意外破損的個例，在此不建議修補，原因是非匹配的修補方法將會影其響定位功能，導致拼裝線形調整難度增大。

2.5 預應力張拉

2.5.1 臨時預應力張拉

張拉作業最容易出現的問題就是斷面的壓力承受壓不勻導致大量損失張拉力，臨時張拉也稱初張，由四個作業組使用同種設備同時進行作業，用千斤頂頂住張拉設備底部和頂部的精軋螺紋鋼進行張拉，然后對頂部中間位置的兩根精軋螺紋鋼進行張拉，張拉作業須在專業技術人員的監督知指導下進行，荷載張拉作業按照相關技術規定分四個等級進行。

2.5.2 永久預應力張拉

作業程序強調嚴格按照技術要求實施，兩端的預應力鋼鉸線束要步調一致、對等進行。如有特殊需要設置不平衡鋼束，最多不得高于一束，作業順序依次為腹板頂部和底部，由外及內從左到右，張拉完成立即壓漿，預施應力實施雙控，由油壓表控制，校核方式是對預應力技術的經過拉伸長出的數值衡量，確保滿足設計要求。

3 線形控制技術

在本工程的線控中，研發了《裝配式橋梁節段預制線形監控軟件》。將坐標的空間轉換算法編入其中，大大減少了測量作業時間。

3.1 預制階段線形控制

這個階段的控制措施主要是線形控制以及檢測預應力，以確保恒載內力與線形達到設計要求，并確保安全施工。各階段須提前預埋傳感器，確保數值的準確率，實時跟進傳感器變化情況。張拉作業前后都要對標高進行測量，確保線形曲線流暢。

運用短線法進行梁體預制對外部因素影響更敏感，因此成為一道技術難關，須制定科學合理方法進行監控。預制階段首先在節段頂部預設軸線和標高6個控制點位進行線形控制，坐標參數劃為設計六點，預制理論以及預制實際六點三種，以設計六點坐標作為最終坐標。

起始節段測量作業的控制方法，是采用特定專業設備對六個控制節點進行調節，把節段與成型梁體和橋墩連接固定，使之成為一個整體。只要有節段預制就要設置控制點位，設置相應的坐標系，箱梁的線形和軸線要進行準確無誤的控制，換算所有點位的坐標參數成為絕對值，實現對箱梁架設位置的絕對控制。

3.2 0#段線形控制

0#塊定位是橋梁線形的基準，它的作用是決定性的，要實現準確對位。0#塊須標記驗收標線并使其粗略就位，此時測量它的頂面控制點并建立三維坐標系，把所測數據和監控指令進行比較，據此確定梁段的調整數據，然后實施精確調梁作業。

3.3 其余節段拼裝線形控制

對起始節段梁體位置實施準確定位，固定于永久支座，其他節段都據此實施定位。永久預應力張拉完成復核標高和軸線，誤差超過10mm則需調整標高和軸線，監理人員要實時跟進作業過程，對數據進行精準掌握和分析，確定誤差產生的原因。若幾何數據超標須立即上報，由專業人員進行調查，監理單位根據監測數據結合梁體的變形特點進行論證，決定施工過程是否需要糾偏，每個施工環節都要嚴密監測。精準控制，在安全生產的基礎上保證工程質量和效率。

4 高速鐵路連續梁節段預制拼裝施工質量控制措施

4.1 梁段預制質量保證措施

①成品梁的預制需要在預制臺座上進行，臺座的堅固穩定性是預制梁能否成功制作完成的基礎。對臺座進行設置必須保證科學合理、安全穩妥，這樣生產出來的預制梁段才能確質量可靠，高速鐵路連續梁節段的預制混凝土澆筑作業須采用C25標號的鋼筋混凝土材料，臺座要比場地高30cm，場地須確保排水性能良好。

②節段預制梁制作過程中須進行精準測量作業，因此需要在預制梁施工現場設置具有完全獨立性質的平面坐標系，還要把高程控制設置成網絡分布，方便對預制梁的基線位置以及控制點高程進行測量和設定。

③預制梁段的制作模板為鋼材材質的大體積模板，鋼模須確保自身的剛度和強度。盡量減少接縫的存在，保障模板平整光滑，要對模板進行徹底清理打磨，保持外部潔凈內部光亮，要采購適用脫模劑，確保梁段預制脫模后整體性和規格尺寸不受損傷，外觀整齊美觀，最終確保梁段整體質量。模板加工單位須有豐富的加工經驗，成品模板須確保規格尺寸達到規范要求。

④振搗作業須確保振搗密實到位，振搗機械為插入式振搗棒，振搗作業要多方進行且保證作業強度，振搗時長要嚴格控制，操作規范為快插慢拔，隨振隨拔，振搗作業人員要嚴格遵循振搗操作流程和技術規范，確保不過振、不漏振、不重振、振搗過程不觸碰模板，不貼近鋼筋。

⑤鋼筋制作和鋪設綁扎由人工與機械合作完成。制作作業前要對鋼筋規格型號進行嚴格核實校驗，從制作、鋪設、焊接和綁扎都要嚴格遵循技術規范進行操作。要對鋼筋網進行嚴格控制，確保制作完成的鋼筋網規格尺寸符合圖紙要求，要給混凝土保護層預留厚度空間，預埋件的制作和埋設要嚴格按照設計圖紙施工規范操作。

4.2 梁段拼裝質量保證措施

①梁段的拼接安裝必須用到架橋機，機械按部就班到位后要對水平度和中線所在位置進行嚴格檢測，確保機械和橋體中線完全重合，就位后要嚴格檢查架橋機的中線及水平度，如果拼裝作業為曲線段，則機械中線對準預設弦線。

②涂膠作業前，全體梁段吊至指定位置，通過千斤頂雙向精準位置調整，以線形完全吻合設計圖紙為準，然后開始涂膠作業。

4.3 預應力張拉保證措施

①張拉作業所用千斤頂、油壓表以及油泵參數設定和校驗要嚴格按照規定時間和技術標準進行。

②千斤頂和工具錨安裝須保證同一圓心。

③張拉作業開始前先進行單束初步調整，應力要達到抗拉極限的0.15～0.3倍，所有鋼絞線束確保受力均衡。

④張拉作業分五個等級進行，兩端千斤頂受力相同。

⑤張拉作業須確保預應力質量達到技術要求，如有不合格現象須查實原因并重新實施張拉作業。

⑥鋼絞線必須以砂輪鋸實施切割。

4.4 箱梁線型保證措施

①預留拱度數據以造橋機撓度曲線和設計單位提供的各梁段數據為準。

②箱梁張拉作業宜對鋼絞線進行分批，一期作業回落絲桿分四次進行支承，絲杠的調整也分四次，預應力鋼絞線分批張拉，一期張拉時分四次回落支承絲桿，防止箱梁上部混凝土開裂。在實際操作中，絲杠分四次進行調整，調整高度要嚴依據相關技術參數設定，調整作業由中間梁段開始實施。

③造橋機具備彈性，它隨混凝土澆筑作業而連續下撓，梁段調整預拱度須扣除此部分下撓量。

④嚴格管控張拉完成梁段，梁體下撓量要在張拉作業前后都實施測量，后續監測須于張拉后3d和7d進行，得出總結分析結果，供下個梁段預拱度調整參考。

5 結 語

高速鐵路在我國道路交通系統中占據重要地位，是其中不可或缺的組成部分，而連續梁節段預制拼裝施工方法具有施工快、安全性高等特點，因此在高速鐵路橋梁施工中，具有較高的推廣和應用價值，加強高速鐵路連續梁節段預制拼裝施工關鍵技術研究，為推動我國高速鐵路工程建設的健康發展提供技術支持。