節段預制拼裝施工技術探析

孫拴虎 閻玉菡 張新蕾 姜攀

摘要：節段預制拼裝施工方法是先進的橋梁施工技術，該方法速度快、效率高、成本低、質量有保證，可適用于多種橋梁類型。本論述以某實際工程為例，介紹了節段預制拼裝技術在系桿拱橋施工中的應用。闡述了鋼結構現場安裝的施工流程，并重點分析了鋼箱系桿拱整體拼裝和鋼箱拱肋整體安裝的施工的技術要點。該工程施工效果良好，對推廣和發展節段預制拼裝施工技術具有一定示范意義，也可為同類工程施工提供一定參考和指導作用。

關鍵詞：橋梁工程;節段預制拼裝;系桿拱

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0 引言

隨著我國經濟與科技的發展，橋梁施工技術也在不斷提升，節段預制拼裝施工技術在橋梁工程建設中普遍應用。節段預制拼裝法在橋梁施工中的應用，不僅可以加快項目的施工速度，提高施工效率，降低工程造價，減少施工成本。減少施工對周圍環境的影響，進一步加快工程進度[1-2]。節段預制拼裝技術多應用于橋梁工程上部結構施工中，若將其應用于全橋的預制拼裝中，雖然能實現降低成本、保護環境，但也會對下部結構的施工質量和施工工藝也提出更高的要求[3]。

節段預制拼裝施工方法不僅能夠在常見的逐跨拼裝的簡支梁、懸臂拼裝的連續梁等橋型中應用，也可以應用于拼裝式的系桿拱橋、斜拉索拼裝的大跨度斜拉橋等橋型。此外，節段預制拼裝也能有效解決市政與公路施工中經常出現的小半徑和超高技術等施工技術難題[4-5]。因此，該施工方法在大多數橋型與環境中都能起到較好的效果。

節段預制拼裝法也存在一些需要改進的地方。一方面，采用該方法進行橋梁施工時，施工工序較多，對包括節段預制時的局部構造、線形控制、拼裝時的節段定位、節段連接等施工工藝的技術要求較高，對技術人員的專業素養和技能知識要求嚴格。拼接過程中質量把控不到位，容易對橋體造成不可修復的損害，對于后期運營和維護，都存在較大的安全隱患[6-7 ]。本論述以某新建系桿拱橋為例，詳細介紹了節段預制拼裝技術在實際工程中的具體應用，闡述了其相關施工工藝及技術要點。

1 工程概況

某橋梁工程為東西走向，全長548.08 m，上部結構跨徑為2×（4×26）+100+3×（3×26） m，其中主橋為斜靠式系桿拱，引橋為預應力混凝土連續箱梁。主橋主拱圈采用2 050×2000 mm 正方形斷面，板厚24～ 28 mm，拱圈內部每邊設置4 道Ⅰ型縱向加勁;主拱拱圈計算跨徑98 m，矢高20 m，矢跨比1/4.9，拱軸線采用二次拋物線。斜拱圈采用1 450×1400 mm 矩形斷面，板厚18～ 30 mm，拱圈內部腹板、頂板設置2 道Ⅰ型縱向加勁;斜拱圈平面內計算跨徑98 m，矢高21.152 m，矢跨比1/4.63，拱軸線采用二次拋物線。主斜拱圈在豎直面內夾角19°。主拱吊桿采用平行高強鋼絲成品索，吊桿縱橋向間距3 m，拱肋端為固定端，系梁端為張拉端;體外預應力系桿采用填充型環氧涂層鋼絞線，外裹大 PE，錨具采用可更換式 FASTEN XGK15-19型系桿錨具。橋面系由鋼梁和混凝土橋面板組成，鋼梁由鋼主系梁、邊系梁、端橫梁、中橫梁、邊橫梁、縱梁、挑梁組成，鋼筋混凝土橋面板分預制和局部現澆兩種。

2 節段預制拼裝施工技術

橋梁節段預制拼裝施工法，是指根據施工現場具體的拼裝機具與運輸機具情況，將橋梁沿著其縱軸線按照設計分為多個長度合適的節段，在預制場將其各個節段進行預制加工。在確保符合設計強度之后運輸到施工現場，使用經過專門設計的特定設備按照橋梁線型進行組拼安裝[8]。根據本橋結構特點，結合設計要求，擬采用先陸地分幅拼裝，后浮拖過運河，再安裝橋面縱橫梁、橋面板的施工方案。根據現場地形條件，在東岸進行陸地搭設支架拼裝，為便于施工，擬先進行主橋橋墩的施工，靠近主橋橋墩的兩個邊跨只進行樁基礎施工，待浮拖后再進行墩身施工。

主橋上部結構施工為減少現場拼裝工作量，主橋廠內分段盡量采用大節段桿件（節段）。本橋各桿件/節段根據其截面可劃分為兩類結構桿件：箱型桿件、工形桿件。其中箱型桿件包括：主拱節段、斜拱節段、主系梁節段、邊系梁節段及端橫梁;工形桿件包括：橫系梁、中橫梁、邊橫梁、縱梁及挑梁。

本工程采用40工字鋼組焊成桿件/節段拼裝鋼平臺，40工字鋼長3m，順桿件/節段軸線法線方向布置，間距1.5 m，相鄰40工字鋼間用20槽鋼連接，以固定其相對位置。節段劃分以腹板為準，頂板、底板根據節段組裝順序前伸或后縮200 mm，縱向板肋在節段對接位置設置400 mm 長的縱肋板嵌補段。

箱型桿件通用拼裝工序為：（1 ）檢查來料（零件號、外形尺寸、對角線、坡口、材質及鋼板號）;（2）在胎架上定位腹板/蓋板，并在腹板/蓋板上劃出蓋板/腹板、隔板、加勁板定位線，如圖1 a 所示;（3）定位腹板/蓋板上加勁肋，點焊固定，如圖1 b 所示;（4）拼裝隔板單元件，如圖1 c 所示;（5）拼裝蓋板/腹板，如圖1 d 所示;（6）拼裝另一側腹板/蓋板并定位焊固定，如圖1 e 所示：（7）依次焊接隔板與蓋板、腹板間焊縫、蓋板與腹板間焊縫、蓋/腹板與其加勁肋間焊縫，如圖1 f 所示;（8）桿件/節段檢驗合格后，用油漆及鋼印標記桿件/節段號及安裝方向。

工形桿件通用拼裝工序為：（1）下料零件檢驗;（2）工形桿件拼裝專用胎架準備，如圖2 a 所示;（3）拼裝頂板，如圖2 b 所示;（4）拼裝腹板，如圖2 c 所示;（5）拼裝底板，如圖2 d 所示;（6）焊接，如圖2 e 所示;（7）工形桿件矯正，如圖2 f所示;（8）劃線拼焊加勁板;（9）刷號標識。5C474685-75F0-4D28-A266-E1397A58D31A

兩類結構桿件拼裝經過檢驗合格后進行廠內預拼裝，預拼裝內容包括：主拱拱肋全橋臥拼、斜拱拱肋全橋臥拼和主系梁全橋正拼三個階段。預拼裝形成相關參數后供現場安裝參考。

2.1 鋼結構現場安裝施工

鋼結構在廠內預制時，鋼材及其焊接質量都能得到保證。此外，通過采取一定措施，還能有效降低焊接的殘余應力。加之其加載齡期較晚，預制的鋼構件更容易保證施工質量[9]。為此，本橋施工時采用了節段預制拼裝施工技術。總體安裝工藝流程為：（1 ）安裝現場四通一平;（2）滑移棧橋臨時墩測量放線;（3）滑移棧橋臨時墩基礎施工;（4）滑移棧橋安裝;（5）系桿、橫梁鋼構件拼裝;（6）搭設拱肋臨時支架;（7）拱肋節段拼裝、焊接;（8）半幅拱肋順序浮拖就位;（9）安裝小縱梁、橫梁、橋面板;（10）二次張拉吊桿索力;（11）現澆橋面板濕接縫、護欄基座;（12）調整索力;（13）施工附屬設施;（ 14）成橋[10]。

該工程施工過程中鋼箱系桿拱施工和鋼箱拱肋施工是關鍵工序，本論述重點介紹這兩道工序的施工工藝和技術要點。

2.2 鋼箱系桿拱整體拼裝

根據工程現場條件、鋼箱拱肋單體分段重量、安裝的高度以及航道限航時間短暫等條件的限制，該工程水上施工采用無支架施工。橋跨長度的主、副拱拱肋和系桿、人行道橋面縱橫梁組成的半幅整體鋼結構系桿拱施工時，采用陸地支架上完成拼裝工藝。并增加臨時剛性支撐，將拱腳滑移出支架前方，然后用1 200 t 浮船從剛性豎桿處將拱肋托起，再拖拉至對岸固定橋墩處。將拱腳落至固定橋墩支座上后，接著進行落梁施工，完成半幅整體浮拖。最后，從兩岸同步安裝橋面縱橫梁、鋪裝橋面板，完成全橋結構的安裝。

該工程陸地施工安裝由下而上進行施工，先進行下部系桿及縱橫梁的拼裝及焊接施工，在拼裝好的系桿上安裝臨時剛性支撐，再進行鋼箱拱肋分段安裝及焊接，主拱和副拱須同步進行吊裝。在系桿和拱肋安裝焊接結束后，分階段驗收。驗收合格后再進行下道工序的施工，即完成吊桿和吊索的安裝、體外索的安裝等施工工序。

2.3 鋼箱拱肋整體安裝

鋼箱拱肋的整體浮拖拼裝按照以下程序進行：首先對單幅拱肋整體浮拖安裝進行技術交底之后，安裝浮拖所使用的支座及滑道，而后在構件上用墨盒等工具彈出系桿拱系梁邊線和中心線，隨后進行單幅鋼箱拱肋的陸地拼裝。將拱肋向跨中方向滑移約20 m。1200 t 駁船按照浮拖需要進行改造，并在駁船壓倉試驗完成之后，將其置于系梁剛性支撐下方，駁船排水之后將系梁及拱肋整體托起。在駁船上安裝吊索鋼絲繩和纜風鋼絲繩后，通過駁船橫移將單幅拱肋浮拖至對岸，即可將單幅拱肋進行整體落梁，并拆除剛性支撐。之后，對已經卸落的單幅拱肋測量并精調至其所對應的位置，待監理驗收以后用相同的方法浮拖另一幅鋼箱拱肋。拱肋浮拖施工完成后，解除拱肋剛性臨時豎桿對拱肋的約束，進行拱肋的二次張拉施工，張拉完成后對拱肋線形進行檢測，并報監理進行工序驗收。驗收完成后從兩岸安裝主橫梁、縱梁、橋面板，隨后進行三次張拉。最后進行成橋階段驗收。

鋼箱拱肋整體拼裝過程中，需注意在拱肋系梁與駁船上的浮拖支架完全接觸后駁船應收緊對岸岸錨，放松拼裝岸的岸錨，同時將拱肋后方的千斤頂緩慢頂伸，使拱肋在卷揚機的導向下緩慢的向河對岸移動。施工過程中須隨時對拱肋中心線進行監控，如發生偏移應及時調整導向卷揚機的拉力，同時在支架最前方的支墩上及支架上端橫梁處設置臨時千斤頂，進行平面位置微調。

3 結束語

本論述分析了節段預制拼裝施工方法在橋梁工程建設應用中的現狀、特點和普遍存在問題，總結了需改善的施工工藝。并以某新建系桿拱橋為例，結合系桿拱橋自身的特點，介紹了節段預制拼裝技術在本工程中的具體應用。該工程嚴格按照節段預制拼裝施工工藝要求及技術要點進行把控，其施工效果良好，不僅加快了施工進度，降低了施工成本，進一步提高了施工質量。進一步表明節段預制拼裝施工技術是一項先進的橋梁施工技術。

參考文獻：

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