橫跨深挖路塹裝配式鋼-砼組合梁快速施工技術

張建新

中鐵十七局集團第一工程有限公司 山東 青島 266555

引言

為提升橋梁建設的效率和品質，促進公路建設綠色發展，貫徹交通運輸部印發《關于推進公路鋼結構橋梁建設的指導意見（2016.7.11）》精神，大內高速公路建設重慶市交通局科技項目“標準跨徑鋼-砼組合梁橋工廠化智能建造技術研究”，經研究在K15+503.204車行天橋橋梁上應用并研究實施，以充分發揮全裝配式鋼混組合橋梁的性能和技術優勢，助推公路建設轉型升級。

1 工程概況

圖1 橋梁布置圖

重慶大足至四川內江高速公路（重慶段）K15+503.204分離式立交工程為上跨該高速公路的立交橋，為重慶市交通局“標準跨徑鋼-砼組合梁橋工廠化智能建造技術研究”科技項目，橋型布置為2×40m裝配式PCSC鋼-混凝土組合連續梁橋，橋梁全長82m，橋寬8m，雙向兩車道，橋軸線與下穿高速公路的斜交角為60°，橫跨最大開挖深度30.5m的深挖路塹。

設計主梁采用“工字形鋼板梁+預制混凝土橋面板+現澆鋪裝層混凝土及PCSC剪力連接”的鋼-混凝土組合結構，鋼梁采用雙主梁結構，鋼主梁中心間距為4.5m。鋼梁跨間設置工字鋼中橫梁，中支點及端支點處分別設置實腹式支點橫梁[1]。

2 施工重難點

該鋼-砼組合梁橋橫跨高速公路深挖路塹段，施工過程中與高速公路其他工作存在交叉施工，需確保正線施工車輛正常通過，施工場地狹窄；本橋屬于科研項目，且是首次建造，本工程及周邊項目均無類似裝配式橋梁工程，無裝配式構件制造廠，無法真正實現工廠化生產，需要在現場按照工廠化模式進行建造。

3 主要技術措施

3.1 鋼板梁施工技術

3.1.1 鋼板梁加工拼裝。主梁節段及橫聯制造：本橋工字鋼主梁共分2×7=14節段，各工字鋼主梁節段及工字鋼橫聯均在工廠完成制造、預拼裝、涂裝及質量驗收，在工廠內完成全部焊釘焊接、節段間連接需要的高強螺栓開孔及工字鋼主梁頂板現場焊接所需的坡口制作。

根據現場實際情況，鋼梁運至現場后在未通行高速路面搭設胎架，現場制作2處胎架，縱向及橫向選用HN400×200型鋼進行連接，碼板采用T型剛及H型鋼作為線型查找，采用HN400×200型鋼斜撐作為支撐防止側翻[2]。

3.1.2 無支架空中吊裝技術。考慮本橋梁的結構特點和施工現場條件，采用二次拼裝+節段吊裝+空中懸拼的方法進行吊裝。分段吊裝選用型號徐工QAY500汽車吊；鋼梁吊裝及高強螺栓施擰、焊接、檢測作業完成并驗收合格后，進行橋面漆的補涂裝工作。

3.1.2.1 無支架吊裝。主要施工步驟為：A在橋位現場將鋼梁節段組拼為馬井坳節段、墩頂節段、九龍寺節段（見圖2所示）三部分，在地面將馬井坳節段和墩頂節段拼接為一體；B在中間墩頂設置預抬高40mm易卸落的臨時支座；C將組拼后的三部分梁鋼吊裝至墩臺就位（其兩端支承于橋臺永久支座上，在中間墩支承于預抬高50mm的臨時支座上）；D在空中對二鋼主梁4個接頭實施連接形成整體的二跨連續鋼梁。

圖2 連接節段示意圖

①馬井坳節段、②墩頂節段、③九龍寺節段

吊裝時均采用500t汽車吊起重機一臺，平衡重180t，支腿9.6m工況吊裝；吊車行走到位，將吊繩、卡環與吊鉤相連，用卡環數量調整負荷物水平度；起重作業人員將吊繩與負荷物相連；吊裝之前將風攬繩固定于鋼梁端部捆綁于主梁上、捆綁牢固，防止吊裝時無約束轉動。

負荷物完全就位固定好后，按照施工指令吊車松鉤；所有鋼梁的吊裝中都有經制作方焊接完成的4個吊耳作為吊點，經卡環與吊繩連接，吊繩的另一端與吊鉤連接，施工過程不搭設支架。（風攬繩詳細位置如下圖）

圖3 風攬繩吊裝圖

3.1.2.2 吊點選擇。本項目鋼梁為H型鋼截面、拼裝完成后為H型鋼混組合梁結構，吊點選擇需通過軟件計算結構重心確定，本次計算選用軟件為CAD，具體操作方法為：

Step1：CAD三維建模；Step2：選定需確定吊點的分段模型，運行圖像合并（uni）命令，組成模塊；Step3：選擇工具→查詢→面域/質量特性，查看構件特性，輸入坐標后自動生成重心模型。

3.1.2.3 吊耳的選用和計算。本工程的鋼梁單根構件最長13m，單價重量6.5t，單機吊裝，2個吊耳的形式布置。

3.2 橋面板施工技術

3.2.1 橋面板預制。全橋預制橋道板幾何構造分為兩種類型，兩端1#為異形板，2#~10#為長800×寬400×厚23cm的帶企口標準板；注意預埋剪力鋼筋連接件在1#~3#板和8#~10#板沿縱橋向的設置間距為25cm，在4#~7#板沿縱橋向的設置間距為50cm。

橋道板預制時，現在臺座剪力釘槽內固定道板剪力釘預埋件，調整好高度和位置后用φ8鋼筋通長固定，然后在槽內填滿中細砂并壓實，頂部與臺座混凝土面齊平，然后綁扎道板鋼筋，在上下層鋼筋之間固定中空管，并與下層鋼筋綁扎牢固防止混凝土澆筑過程中上浮。

3.2.2 橋面板吊裝。原則要求預制橋道板混凝土齡期應不小于90天方可安裝；橋道板安裝時應從中間墩頂（10#板）向兩端依次對稱安裝橋道板至1#預制橋道板；鋼梁側擋板橫向縫、橋道板與側擋板的縱向接縫、相鄰橋道板的橫向接縫均應通過嵌入橡膠止水條切實保證其具有抗滲的密封性[3]。

3.3 UHPC高性能混凝土施工技術

3.3.1 施工方式。預制橋面板安裝采用負彎矩區橋面板滯后結合的施工方法(皮爾格法)，該方法以減小支點處橋面板所受應力為原則并兼顧施工方便，確定預制橋面板鋪設、結合的順序。橋面板運輸、吊裝系統具備在鋼結構和已鋪設橋面板上行走的功能。

3.3.2 拌和。采用強制攪拌機，攪拌機應濕潤且不得留有明水；投料順序：粉料—液料—纖維，總攪拌時間應不低于5min，保證漿體得到充分的攪拌，才能保證達到最佳的施工狀態；拌和完成后，不得往拌和物中添加任何水或外加劑。

3.3.3 澆筑。對于抗折和抗拉試件，應采用從一端澆筑，流動至另一端的方法，最大限度上確保鋼纖維的縱向分布；

3.3.3.1 一般情況下無需要振搗，對結構復雜的構件，可采用表面附著振搗或敲擊的方式，不宜插入式及長期大幅度振搗進而影響鋼纖維均勻分布。

3.3.3.2 現澆混凝土的環境氣溫控制在10°±2°

3.3.4 施工注意事項。

3.3.4.1 后澆混凝土兩側混凝土板的側面鑿毛露出粗骨料，澆筑混凝土時應清除殘渣灰塵，并用水濕潤混凝土界面后再澆筑混凝土。

3.3.4.2 灌注結合腔的UHPC高性能混凝土為高流動度、無收縮（或低收縮：總收縮率不大于0.0003）混凝土，一般需委托專門機構研究配制滿足高流動度和無收縮要求混凝土配合比，并在實施在嚴格把控原材料質量和配制拌和工藝。

3.3.4.3 采取切實可行措施確保結合腔內混凝土的密實性，振搗棒應穿過預制橋道板預留孔對結合腔混凝土進行振搗；

3.3.4.4 澆筑結合腔混凝土各部分均應進行均勻、充分充分振搗，確保混凝土澆筑密實，特別是新老混凝土接觸面上附近混凝土需要特別注意，同時也要防止過分振搗出現混凝土離析現象。

3.3.4.5 澆筑現澆層及濕接縫混凝土時，應充分振搗，確保接縫混凝土澆筑密實，特別是新老混凝土接觸面上附近混凝土需要特別注意。

3.3.4.6 橋面板預留槽內縱橫向鋼筋較密，為保證此處混凝土澆筑密實，粗骨料粒徑應嚴格按照《公路橋涵施工技術規范》要求進行控制。

3.3.4.7 PCSC結合腔內澆筑混凝土時應去除鋼混結合面油污、灰塵等污染物。

4 結束語

本文依托開展研究的重慶大內高速公路K15立體式交叉橋項目，是重慶市交通局“標準跨徑鋼-砼組合梁橋工廠化智能建造技術研究”的科技項目，位于山嶺地區，橫跨深挖路塹，施工難度大，通過對裝配式鋼混組合梁的施工策劃、鋼梁拼裝、無支架吊裝技術，以及橋道板澆筑與吊裝、UHPC高性能混凝土灌注結合等探索研究，加上施工過程中文明施工管理，創造了安全、整潔、有序的施工環境與條件，適應現代施工現場管理的要求，圓滿完成了在山嶺地區深挖路塹特殊位置的高效施工，達到了交通運輸“綠色公路”、“品質工程”的要求。