簡支箱梁長短線結合法及首節(jié)段定位施工工藝研究

摘要：以某長江大橋南引橋48m簡支梁節(jié)段膠拼施工為工程背景，主要介紹長短線結合法施工及首節(jié)段定位施工的施工工藝和操作流程，結合現(xiàn)場施工情況闡述施工中的關鍵技術。長短線結合施工工藝進行節(jié)段梁預制，保證了預制梁段工作的順利完成。與單獨采用長線法或短線法相比，有效節(jié)省了節(jié)段預制梁的時間，縮短施工工期和場地費用，提高了工程經(jīng)濟效益。

關鍵詞：節(jié)段膠拼；長短線結合法；首節(jié)段定位；施工工藝

0" "引言

簡支箱梁預制節(jié)段拼裝施工工藝是將提前預制好的若干個小節(jié)段梁體，通過運梁車運輸至指定的位置，通過架設拼裝后，在預應力作用下使整段梁體緊緊咬合成橋。其主要采用膠接拼裝方法進行連接，利用接觸面的機械結合力、化學鍵合力和物理吸附力使每個節(jié)段連接起來[1-2]。

長短線結合法預制節(jié)段技術施工進程快，工程施工質(zhì)量好，建設周期較短，工程投資相對較低，且該項目在現(xiàn)場無需模板支架，不用大量現(xiàn)澆混凝土，因而具有無空氣粉塵、無環(huán)境噪聲、綠色環(huán)保、對城市的交通和周邊環(huán)境的污染小、橋型優(yōu)美精致等特點[3]。

在整個膠裝施工過程中，簡支箱梁首節(jié)段的準確定位是至關重要的，首節(jié)段梁定位精確與否直接影響后續(xù)工程質(zhì)量和施工進度[4]。目前我國相關技術的應用與研究較少，有較多的關鍵技術沒有完善。本文通過48m簡支箱梁膠拼施工，深入研究長短線結合法及首節(jié)段定位施工方法。

1" "工程概況

某長江大橋南引橋0#墩至12#墩、15#墩至29#墩為節(jié)段拼裝梁，合計孔數(shù)26孔，起止里程分別為DK174+021.264～DK174+623.394、DK174+784.544～DK175+472.914。48m簡支箱梁為單箱單室等高度預應力混凝土梁，采用C60混凝土。實際總長為49.10m，計算跨徑為46.90m。一跨簡支箱梁分11塊梁體，則有10個接縫，其中的階段塊體有3.45m、4.3m和4.8m，梁高4.1m，梁面寬12.2m，箱梁底尺寸為6.2m[5]。26孔箱梁共有286個節(jié)段，梁段最大質(zhì)量164t，簡支箱梁立面圖如圖1所示。

由于緊鄰長江且為空心高墩上架設，平均橋墩高度在50m以上，受大風等不利因素較多，為此不建議采用橋下作業(yè)方式。其不具備采用支架施工條件，如果墩高較高的情況下使用架設設備，既不安全也不經(jīng)濟，故48m簡支箱梁采用節(jié)段預制膠接法結合架橋機膠接拼裝。

膠接縫面剪力鍵按密鍵方式布置，除了在腹板布置剪力鍵外，還在頂板和底板設置一定數(shù)量的剪力鍵，呈梯形狀，上寬為5cm，下寬為15cm，高5cm。接縫密封措施采用密封墊圈+涂膠方法，密封圈的環(huán)寬為10mm，與預應力孔道直徑相比，內(nèi)環(huán)直徑大5mm，厚度也要厚5mm[6]。

2" "長短線結合法施工技術

2.1" " 長短線法施工工藝

簡支箱梁節(jié)段的預制采用長線短線結合法，即在節(jié)段梁預制場內(nèi)設置兩條預制線，短線制梁臺座和長線制梁臺座同步施工。鋼筋骨架綁扎好后整體吊裝入模，在現(xiàn)場鋼筋場集中加工后統(tǒng)一配送。

首尾節(jié)段采用短線法預制，中間節(jié)段采用長線法預制。預制時先在短線臺座上預制首尾節(jié)段，成品完成后將首尾節(jié)段吊入長線臺座，用三維調(diào)節(jié)小車精確就位，然后匹配預制中間節(jié)段。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(diào)整節(jié)段模板的縱橫軸線與標高。調(diào)整完模板位置后，進行混凝土澆筑、養(yǎng)生，節(jié)段吊運存放至存梁場。

具體預制流程如下：第一步，調(diào)整短線臺座底模板到設計位置，在短線臺座上立模、綁扎鋼筋、分別澆筑首尾節(jié)段。第二步，調(diào)整長線臺座底模板到設計位置，將首尾節(jié)段分別移至長線臺座兩端，用三維調(diào)節(jié)小車精確調(diào)整并定位。第三步，將第二節(jié)段與首尾節(jié)段進行匹配，安裝調(diào)整第二節(jié)段的鋼筋骨架及模板系統(tǒng)，澆筑混凝土。第四步，按上述操作依次預制之后節(jié)段。第五步，整體養(yǎng)護。

預制節(jié)段前底模板上按設計要求設置反拱，在正式施工前對底模板進行預壓，以消除非彈性變形。整個預制過程需要測量控制。匹配節(jié)段完成匹配任務后即可轉運及存放。使用龍門起重機移動存放節(jié)段梁，吊裝時采用吊桿穿在箱梁端部的預留孔內(nèi)，移運到存梁區(qū)存梁臺座上。首尾節(jié)段預制如圖2所示。

2.2" " 施工關鍵技術

2.2.1" "地基處理

制存梁臺座及提梁走行軌道采用管樁進行地基處理。提升站基礎采用鉆孔樁進行地基處理，保證基礎牢固。由于節(jié)段梁精度要求較高，地基處理如果不到位對預制精度將產(chǎn)生無法彌補的影響。

2.2.2" "鋼筋定位

預制場設置兩套標準段鋼筋綁扎胎具，在鋼筋胎具上做好鋼筋定位，活動定位卡具可方便鋼筋綁扎后吊裝。設置端面限位角鋼，以保證鋼筋前后端面處于同一水平面上，確保骨架縱橋向尺寸，且利于骨架入模。

2.2.3" "箱梁預制模板施工

箱梁預制模板包括固定端模、外模系統(tǒng)、底模系統(tǒng)及內(nèi)模系統(tǒng)四大部分。制作標準化預制箱梁模板，底模板上按設計要求設置反拱，在正式施工前對底模板進行預壓，以消除非彈性變形。外模系統(tǒng)全部采用液壓系統(tǒng)，以減少現(xiàn)場工人作業(yè)強度及定位調(diào)整誤差。嚴格模板各環(huán)節(jié)驗收程序，保證精度和各環(huán)節(jié)施工質(zhì)量。定期檢查模板的變形情況，在每個塊段接縫處模板上采用雙面膠粘貼防止漏漿，兩相鄰塊段澆筑前水性隔離劑一定要涂刷到位。

2.2.4" "混凝土施工

混凝土集中拌制，采用混凝土攪拌運輸車運輸，泵送入模。混凝土澆筑采用插入式振搗器為主，附著式振搗器為輔的振搗方式。

2.2.5" "成品梁段轉運存放

存梁時按照每跨箱梁節(jié)段拼裝的順序進行存放，從存梁區(qū)的端頭依次進行排放，采用雙層存放方式。雙層存放時，兩節(jié)段梁之間用臨時橡膠墊塊支墊，如圖3所示。

2.2.6" "預制測量控制

預制測量控制包括底模預拱度、預制模板定位，平面及高程測量點位的預埋精度，都直接影響著節(jié)段梁拼接后的精度。

2.2.7" "節(jié)段梁模板預壓

每一級加載過程中應及時觀察模板的局部變形，如果變形過大要立即停止，進行加強后再繼續(xù)進行下一級加載。加載要求對稱加載，詳細記錄進行加載的時間、加載噸位、加載位置，并通知測量人員進行現(xiàn)場實時監(jiān)測。如果未觀測則不能進行下一級加載。每完成一級加載應該暫停一定時間，并觀測模板，如果發(fā)現(xiàn)異常情況必須停止加載，及時分析原因并采取相應措施。

3" "首節(jié)段定位施工

3.1" " 首節(jié)段施工操作要點

3.1.1" "架橋機拼裝就位

先對2、3號架橋機支撐腿進行起吊安裝。2號架橋機支撐腿采用260t履帶起重機進行吊裝，3號支撐腿直接采用墩旁支架支撐，其中架橋機在27與29#墩中間。在地面完成架橋機主梁的拼裝后，200t提升站結合260t履帶起重機繼續(xù)吊裝，最后使用260t履帶起重機進行1、4號支腿和主、副天車的安裝。

3.1.2" "節(jié)段梁提升

先采用提升站將提前預制好的梁體提上運梁車，運輸至需要進行施工的提梁機下方，啟動遠程遙控系統(tǒng)，采用現(xiàn)場提升站將其提升，提上去后通過調(diào)整天車的橫向位置。節(jié)段梁體位于提升站中間，即架橋機兩主梁的中間。調(diào)整合適位置后，使用精軋螺紋鋼將已提升的節(jié)段箱梁臨時吊掛在架橋機主梁上。同樣操作進行其余節(jié)段的提升。

3.1.3" " 首節(jié)段精調(diào)及錨固

首節(jié)段固定前需要先進行精調(diào)定位，然后將其與橋墩及墩旁支架進行錨固。首節(jié)段精調(diào)采用縱向、橫向、豎向精調(diào)機構配合進行。縱向調(diào)節(jié)錨固機構采用4根Ф40精軋螺紋鋼與墩旁支架錨固，縱向用千斤頂精調(diào)，橫向用2個三角架與墩頂墊石結合千斤頂進行精調(diào)。豎向調(diào)節(jié)使用吊掛與主梁連接精軋螺紋鋼，用千斤頂進行精準調(diào)節(jié)，測量人員根據(jù)標高做好記錄工作。精調(diào)過程需測量人員全程做好記錄，縱向、橫向、豎向精準調(diào)節(jié)必須相互配合。調(diào)節(jié)完成后梁頂縫隙利用木楔塞緊。首節(jié)段精調(diào)定位如圖4所示。

3.2" " 首節(jié)段三維定位施工要點

節(jié)段預制膠接拼裝簡支箱梁雖然有諸多優(yōu)點，但其拼裝質(zhì)量控制一直是節(jié)拼梁質(zhì)量控制難點，嚴重制約了節(jié)拼梁的推廣使用。首節(jié)段梁作為節(jié)段預制膠接拼裝簡支箱梁拼裝的起點，其線形定位直接控制整孔梁的線形。

首節(jié)段定位通常采用架橋機天車系統(tǒng)，對首節(jié)段梁進行平面及高程位置調(diào)整，從而對首節(jié)段進行定位。但僅利用天車對首節(jié)段進行定位精度低，無法滿足規(guī)范要求，無法發(fā)揮節(jié)段預制膠接拼裝簡支箱梁的優(yōu)勢，阻礙節(jié)段膠接拼裝簡支箱梁的推廣使用。節(jié)段預制膠接拼裝簡支箱梁緊鄰長江且為空心高墩上架設，平均墩高在50m以上，與平原矮墩上架設施工不同，風荷載對節(jié)段段定位影響較大，不能忽略，必須采取更為有效的首節(jié)段定位方式。

采用通過天車、縱向精調(diào)錨固機構、橫向精調(diào)錨固機構和支撐螺旋千斤頂來完成首節(jié)段（11#段）的精調(diào)及錨固。采用天車粗調(diào)、縱向精調(diào)錨固機構、橫向精調(diào)錨固機構和支撐螺旋千斤頂?shù)娜S精準定位系統(tǒng)，來完成梁段的精調(diào)及錨固。

縱向調(diào)節(jié)和錨固機構采用精軋螺紋鋼與前孔梁錨固（首孔梁為與墩旁支架錨固），用千斤頂對首節(jié)段縱向精準調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)過程中測量隊伍做好記錄，與橫向調(diào)節(jié)，豎向調(diào)節(jié)相互配合，將其調(diào)節(jié)至節(jié)段安裝位置。

橫向精調(diào)機構采用2個三角架與墩頂墊石用精軋螺紋鋼錨固。橫向精調(diào)錨固機構的底座，利用防落梁的預埋螺栓孔安裝在首節(jié)段梁底，調(diào)節(jié)絲杠旋出后頂住支座墊石的側面，通過調(diào)節(jié)絲杠長度進行橫向精調(diào)。精調(diào)過程中，測量人員做好記錄并與縱向，豎向調(diào)節(jié)相互配合，使首節(jié)段調(diào)節(jié)至安裝位置。

豎向調(diào)節(jié)使用吊掛與主梁連接精軋螺紋鋼，用千斤頂進行精準調(diào)節(jié)。測量人員根據(jù)標高做好記錄工作，與橫、縱向精準調(diào)節(jié)相配合，使首節(jié)段調(diào)節(jié)至安裝位置。調(diào)節(jié)完成后梁頂縫隙利用木楔頂緊。

4" "結語

長短線結合施工工藝進行節(jié)段梁預制，保證了預制梁段工作的順利完成。與單獨采用長線法或短線法相比，有效節(jié)省了節(jié)段預制梁的時間，縮短施工工期和場地費用，提高了工程經(jīng)濟效益。首節(jié)段預制膠接拼裝簡支箱梁的三維定位一直是施工質(zhì)量控制難點。本文通過天車、縱向精調(diào)錨固機構、橫向精調(diào)錨固機構和支撐螺旋千斤頂?shù)娜S精準定位，來完成的精調(diào)及錨固，大幅提高了節(jié)段拼接質(zhì)量。由于塊段較多，誤差累積，現(xiàn)場在所難免會產(chǎn)生拼裝超差現(xiàn)象，對此可以采用加墊調(diào)節(jié)墊片的方法進行糾偏，以達到高精度的定位控制。

參考文獻

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