高架橋模塊化拼裝施工技術

李和平 劉前宏 陳應豪

中國化學工程第七建設有限公司 四川成都 610100

隨著城市交通的迅猛發展，高架橋成為城市交通建設不可或缺的一項重要內容。由于傳統現澆或整孔架設的施工方法都會對地面交通造成不同程度的影響，需占用較多的施工用地。而高架橋模塊化拼裝法施工不僅可以節省施工用地，甚至可做到橋上的架設施工不影響橋下的交通。如果把施工作業影響城市交通造成的損失也作為高架橋建設投入的一部分，高架橋模塊化拼裝法施工相比傳統的技術就有明顯的經濟性和社會效益。

以下以迪拜R1013/ 2D 阿圣達加- 雙層式濱海道路項目工程為例，結合國內外節段箱梁拼裝理論基礎、現場實際施工工序及施工要點，論述高架橋模塊化拼裝施工技術。R1013/ 2D 阿圣達加- 雙層式濱海道路項目實景圖如圖1 所示。

圖1 R1013/ 2D阿圣達加- 雙層式濱海道路實景圖

1 工藝原理

高架橋模塊化拼裝施工技術，其原理就是將橋梁上部結構劃分為若干標準節段，在預制廠匹配預制完成后，運送至現場通過架橋機在已經施工完成的橋墩上按順序逐塊組拼，同時施加預應力，使之成為整體結構，并沿預定的安裝方向逐跨拼裝和推進。

2 施工工藝流程及操作要點

圖2 為R1013/ 2D 阿圣達加- 雙層式濱海道路項目施工工藝流程圖。

圖2 項目施工工藝流程圖

2.1 施工準備

（1）熟悉并審查合同文件、設計文件、規范標準，編制適用于項目實際的施工方案。

（2）場地準備：此項工作存在兩個部分，一是預制場場地的準備；二是施工現場的準備。必要的一個條件是橋墩施工完成率在50%以上，且達到了設計強度要求。

（3）施工前對相應的作業人員做必要的安全培訓和技術交底。

2.2 節段梁預制

本項目共1901 塊節段梁，分為4 種不同規格型號，為了滿足進度要求，用于匹配預制的鋼模，每種型號準備了2 套，也就相當于在預制場設置了8 條生產線。為了節段梁能提前轉運、堆放預制的成品需要達到設計強度，所以開始預制的時間最好與橋墩施工同步。節段梁的預制施工工藝如圖3 所示。

圖3 節段梁的預制施工工藝流程

預制工作最重要的環節就是對各項尺寸的精準把控，因此必須在預制場建立一套測量監控系統，以提高節段梁的成型精度和橋梁線型得以保證。測量監控流程見如圖4 所示。

圖4 預制工作的測量監控流程圖

2.3 橋墩頂底座基礎的復核和準備

（1）安裝節段梁時，必須首先安裝橋墩部位，以用于架橋機安裝擺放的支撐點和每跨橋梁之間的連接點。

（2）在安裝之前，首先檢查復核橋墩頂底座基礎表面的外形、標高尺寸及預留孔的尺寸。確認無誤后，在橋墩的四周搭設安裝操作平臺，以保證作業人員的安全。

2.4 底座（支座）安裝固定

（1）根據圖紙要求，將型號正確的橋梁底座安裝在規定位置，將其每個螺栓孔與橋墩上的預留孔對應，并保證預埋螺栓全部插入了孔內。

（2）現場測量底座的各項數據并調整角度，確認無誤后，請求監理復測，合格后記錄相關數據，底座安裝完成。

2.5 臨時支撐調節系統安裝

為保證墩頂梁塊安裝的質量，需要安裝一套臨時支撐調節系統，詳見圖5。該臨時支撐調節系統是一套液壓千斤頂，一般每個正式底座配備2 個液壓千斤頂。工作時，僅需操控液壓主機來對千斤頂進行升降調節。其噸位需根據墩頂梁塊的重量選用，本項目選用的型號為100t。

圖5 臨時支撐調節系統示意圖

臨時支撐調節系統具有以下優點：用液壓千斤頂替代傳統的墊塊支撐，自動化程度高，安全且高效；能承受被安裝節段梁的自身重量，保護正式底座不被碰撞而發生位移；在節段梁安裝過程中能有效調整梁塊安裝的角度，使其滿足水平要求或坡度要求，是一套可調節的支撐系統。

2.6 墩頂梁塊安裝

用吊車將墩頂塊梁吊裝到臨時支撐系統上，現場操作見圖6。在吊裝的過程中，必須確保各個方位的準確性，指揮吊車下鉤，使臨時支撐系統受力；在確認每個液壓千斤頂都受力后，操控液壓主機，將墩頂塊的水平度調整至設計要求。測量工程師用全站儀和水準儀全程跟蹤監控，在確定滿足要求后，吊車方可脫鉤，再進行下一塊梁的吊裝。

圖6 墩頂梁塊安裝現場圖

2.7 架橋機安裝、調試

（1）架橋機的安裝之前，必須要有至少3 個以上橋墩的墩頂梁塊全部安裝就位；

（2）架橋機的安裝一般是由生產廠家負責，現場僅配合；

（3）架橋機安裝完成后，還需對每個行動機構進行調校和測試，對起重吊裝部分進行荷載測試；待一系列測試合格后，方可向監理提出正式安裝節段梁的申請。

2.8 節段梁吊裝、組對

2.8.1 懸臂段安裝

（1）架橋機測試合格且得到監理的架橋許可令后，架橋機就位，將預安裝的節段梁運送至架橋機縱軸中心線±600mm 的位置，以便架橋機吊裝。節段梁的安裝順序一般為，先在橋墩的兩側各安裝三塊節段梁（稱為懸臂段），然后再安裝中間空余位置的節段梁（稱為填充段），這樣的安裝方式是為了預應力張拉工作更為方便。

（2）現場工程師應首先檢查預安裝的節段梁在轉運過程中是否存損壞，并確保所有預埋件表面沒有污垢、灰塵或其他殘留物，還要檢查所有預留孔型是否正確。檢查完畢后，在預埋管周圍安裝好O 型膠環。

（3）在節段梁頂面預留的吊裝孔上安裝懸掛梁，用于吊裝。

（4）將編號SBG- U1 節段梁吊起，在大約離架橋機橫梁底部300mm 距離處，將編號SBG- U1 從起重機構轉移到架橋機桁架的垂直吊桿上。在吊裝過程中，節段梁上不得站人。

（5）將SBG- U1、D1、U2、D2、U3 和D3 吊裝懸掛在桁架的垂直吊桿上（圖7），用100mm 木質墊塊將每段箱梁隔開，木質墊塊應用繩子固定到箱梁上。

圖7 SBG- U1、D1、U2、D2、U3 和D3 吊裝示意圖

（6）將SBG- U1 預先匹配到墩頂梁塊，并調整縱向/ 橫向角度，以確保整個間隙均勻。

（7）使用架橋機上的起重機將SBG- U1 縱向移動到離橋墩段300mm 處，并在節段梁之間插入兩個T 形木塊，以保持300mm 的間隙；在兩個完全匹配的節段梁表面上涂抹環氧樹脂膠水，厚度約為1.5mm。膠水應與應力管道保持15mm 的距離，但相鄰管道之間必須垂直有一層膠水。

（8）運用架橋機上的液壓系統施加臨時應力，將兩個結合的節段梁內部的連接桿增壓至40t；然后梁塊外部的連接桿也分別加壓至40t；最后將頂部中央的連接桿加壓至40t，使梁塊完全匹配粘合。

（9）在臨時應力過程中多余的膠水會被擠出，應使用刮刀刮除。

（10）對SBG- D1、U2、D2、U3 和D3 按照上述步驟進行同樣操作，臨時應力將一直保持，直到完成整垮橋梁永久受力方可拆除。

2.8.2 填充段段安裝

（1）重復懸臂段安裝的（1）、（2）、（3）步驟。

（2）將編號SBG- 9 節段梁吊至編號為N+1 橋墩D3 的懸臂梁上方位置，且與D3 要重疊300mm 左右，便于工作人員從D3 梁上進入到SBG- 9，如圖8 所示。

圖8 SBG- 9 節段梁吊裝示意圖

（3）提升編號為SBG- 1 的節段梁至N+0 橋墩處的懸臂梁SBG- U3 旁邊，并處于同一水平；在兩段梁之間安裝臨時應力拉桿，并拉緊臨時應力拉桿，使兩段梁成為整體結構；最后，將架橋機上的起重裝置脫鉤。如圖9 所示。

圖9 SBG- 1 節段梁的吊裝示意圖

（4）提升編號為SBG- 2 的節段梁至SBG- 1 處約300mm，水平高度大致相同。將SBG- 2 從起重裝置上轉移至架橋機桁架的垂直吊桿上。

（5）重復上述步驟，將剩余的節段梁吊裝完畢（圖10）。用100mm 木質墊塊將每段箱梁隔開，木質墊塊應用繩子固定到箱梁上。

圖10 節段梁吊裝完畢現場實物圖

（6）需要對SBG- 1 進行測控，所以必須精確的完成每個方向的水平定位，以確保能與SBG- U3 完全匹配。

（7）節段梁SBG- 1 水平定位完成后，將SBG- 2 至SBG- 8 用環氧樹脂膠水粘合一起，并施加臨時應力；每個節段梁的三向水平由測量員確認，然后將節段梁荷載轉移到架橋機桁架的垂直吊桿上；之后，可以進行微小的水平調整，調整的范圍為+/ - 5mm。

（8）整體微調后，在橋墩N+1 處的節段梁SBG- 9和SBG- D3 需要最后的對齊和調平。

2.9 箱梁調節段施工

在整跨節段梁安裝完成后，都會有一條不規則的施工縫，該縫的主要作用是調節預制過程中與實際尺寸不匹配造成的缺口，稱為調節段。調節段的施工就是將縫口用鋼筋和混凝土在現場現澆，從而使整個橋梁完全閉合。

2.10 預應力張拉

調節段施工完成后，且混凝土達到了養護期，此時可施加永久應力；待永久應力完成后，架橋機上的臨時應力拉桿方可拆除。拆除臨時應力拉桿的同時，可將墩頂梁塊的臨時支撐系統拆除，并安裝到下一段預安裝的橋墩上。最后，將之前安裝完成正式底座的螺栓孔進行灌漿錨固。

3 質量保證措施

（1）建立一套完整的架橋施工程序，加強質量控制，在進入下道工序前必須報檢。對施工方法、程序、工藝要求、關鍵控制點做詳盡的交底。

（2）實行全面質量管理，建立QC 小組，由質檢員對各關鍵工序進行檢查，并作好記錄，實行質量一票否決權。

（3）所有材料及設備進場必須符合規定程序，并經驗收合格；測量儀器和計量器具須經校驗、檢定合格。

（4）針對不合格項應立即報告并采取糾正和預防措施。

4 社會效益和經濟效益

預制拼裝施工橋梁因具有施工快速、質量可靠和耐久、環保等優點，可最大程度地縮短施工周期，減少施工現場用工量（約50%），降低城市建設對交通和市民生活造成的干擾，減少對大氣環境和道路交通的影響，很大程度上解決了揚塵治理問題。現場作業時間比現澆施工明顯縮短，施工對地面道路交通的影響顯著減小。綜上所述，采用預制拼裝技術的綜合效益明顯提高。

5 結語

高架橋模塊化拼裝施工技術安全高效，施工質量好，建設速度非常快，造價低，占地少，對周邊居民的交通出行幾乎沒有影響，濟效益和社會效益顯著，特別是在阿聯酋地區首次使用該技術就取得了成功，非常具有推廣意義。