港珠澳大橋鋼－混組合梁制造及安裝關鍵技術

王艷峰 潘 軍

（中鐵大橋局集團有限公司 武漢 430050）

1 工程概況

港珠澳大橋淺水區(qū)非通航孔橋地處珠海市九洲港近海水域，全長5.44km，橋跨布置為：5×85m＋8×（6×85m）＋6×85m＋5×85m，上部結(jié)構(gòu)采用雙幅鋼－混組合連續(xù)梁。見圖1。

圖1 非通航孔橋整聯(lián)橋式圖（單位：m）

港珠澳大橋淺水區(qū)非通航孔橋橋面寬33.1 m，2幅主梁中心距16.8m，橋梁中心線處梁縫寬0.5m。單幅橋?qū)?6.3m，截面中心線處梁高4.3m，橋面橫坡2.5%。見圖2。

圖2 主梁標準橫斷面布置圖（單位：cm）

橋面板布置上下雙層環(huán)氧鋼筋，采用C60高性能混凝土，整塊橋面板橫橋向支撐于鋼主梁兩上翼緣及中間縱梁上，橋面板最厚處僅50cm，懸臂板端部最薄為22cm，其間均以梗肋過渡，單塊總寬16.3m，屬超寬變截面橋面板。橋面板橫橋向采用全預應力體系，布置通長鋼束，鋼束縱向間距30cm。墩頂負彎矩區(qū)為防止該部位橋面板開裂，布置了縱向預應力鋼絞線。見圖3。

圖3 橋面板標準立面圖（單位：mm）

2 總體施工方案

淺水區(qū)非通航孔橋組合梁采用整孔制造及架設施工方案，全橋共64孔，雙幅共128片，整孔梁最大重量約2 000t。其制造主要在中山基地進行，分為橋面板整塊預制，以及鋼主梁整孔組拼。

橋面板整塊預制技術主要體現(xiàn)在整體胎架綁扎鋼筋、鋼筋的整體吊裝、整體桁架式模板，以及橋面板的整體移運存放，整個制造過程除存放區(qū)外，其余均在工廠內(nèi)完成。鋼主梁板單元在兩鋼結(jié)構(gòu)廠家加工完成后，水運至中山基地在廠內(nèi)整拼車間組拼成整體，組拼完成并線形驗收合格后，采用2臺400t平車整體運至噴砂、涂裝車間防腐處理。

鋼主梁與橋面板制造完成后在組合臺座上組合施工，整孔組合梁組合完成后，采用滑板式橫移臺車移運至存梁臺座存放，待非通航孔橋下部結(jié)構(gòu)施工完成后，將組合梁移運至出海碼頭，“天一號”運架一體船駛?cè)氪a頭取梁，并將其水運至橋位吊裝，根據(jù)監(jiān)控指令對墩頂鋼主梁進行配切，并將相鄰2孔鋼主梁無應力焊接成整體，組合梁全部焊接完成后，再采用中間墩對稱頂落梁完成組合梁整聯(lián)的體系轉(zhuǎn)換作業(yè)，完成組合梁施工。施工流程圖見圖4。

圖4 組合梁施工流程圖

3 施工關鍵技術

3.1 超寬變截面橋面板及鋼主梁整孔制造［1］

（1）超寬變截面橋面板制造。港珠澳大橋橋面板，單塊最重約76t，每孔組合梁約20塊，全橋共2 516塊。橋面板為超寬變截面，整個截面鋼筋密集，要滿足橋面板組合時每塊間濕接縫預留鋼筋的交叉錯位布置，鋼筋綁扎定位精度要求高。為提高鋼筋綁扎質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，設置了標準鋼筋整體綁扎臺座，臺座根據(jù)鋼筋尺寸和位置設置鋼筋定位裝置。鋼筋整體綁扎臺座上定位裝置均采用環(huán)氧鋼筋，避免了鋼筋綁扎過程中對主體鋼筋的損傷。

為避免該超寬薄型橋面板在混凝土澆筑養(yǎng)護過程中地面發(fā)生不均勻沉降，進而對橋面板質(zhì)量將產(chǎn)生不利影響，橋面板模板胎架做成整體桁架式，且底模采用光潔度更好的不銹鋼底模，保證了橋面板與模板接觸面混凝土表面色澤一致。

為解決橋面板濕接縫預留環(huán)向鋼筋密集，橋面板混凝土澆筑時側(cè)向模板設置困難的問題，現(xiàn)場采用梳形鋼板＋堵漏板的立側(cè)模，即當橋面板鋼筋整體入模后，先根據(jù)濕接縫鋼筋距離插入梳形板，再在貼近該板里側(cè)插入堵漏板后再橫移，使環(huán)筋上下兩肢間縫隙密封，該種施工方法很好地解決了橋面板側(cè)模布置困難的問題，簡化了施工工藝，提高了施工效率。見圖5。

圖5 側(cè)模堵漏原理及實物圖

橋面板濕接縫側(cè)面采用高壓水洗鑿毛技術，該鑿毛技術為：在混凝土澆筑前30min，在堵漏板表面涂刷混凝土表面緩凝劑，待澆筑約10h后，拆除模板，采用高壓水進行沖洗，以達到橋面板側(cè)面更好的鑿毛效果。

（2）鋼主梁整孔制造技術。板單元采用板肋專用組裝機、門式多電極焊接專機、橫隔板焊接機器人等機械化、自動化設備生產(chǎn)加工。加工過程中，為避免板單元損傷，整個過程采用液壓夾持設備及壓重等“無馬”技術。鋼主梁總拼制造時，通過設置卡具、臨時工裝、頂推裝置等自約束與它約束相結(jié)合的措施，實現(xiàn)了鋼槽梁總拼場地真正意義上的“無馬”制造，從而避免了鋼主梁制造過程中對母材的損傷，保證了鋼主梁的質(zhì)量。

在組拼車間按照設計預拱度安裝整體胎架，在整體胎架上先將鋼主梁底板焊接成整體，再由鋼主梁一端逐節(jié)組拼成整體。

所有組拼工作均采用焊接數(shù)字化群控技術，對焊接過程的電流、電壓及焊接速度進行有效的控制，確保了焊接質(zhì)量的可控性、可追溯性。

鋼主梁整拼完成后，進行線形采集分析，合格后，采用2臺400t運梁車將鋼主梁分別移運至各專項車間逐一進行噴砂、底漆、中間漆、面漆作業(yè)。每道涂料施工一次完成，涂層一次成膜，避免二次涂裝造成涂層間附著力達不到設計要求、面漆顏色出現(xiàn)差異等問題，確保涂層外觀、厚度、附著力等指標達到設計要求，從而保證港珠澳大橋防腐年限達到設計要求。

3.2 鋼主梁與橋面板組合［2］

為保證橋面板與鋼主梁組合時，兩者之間不漏漿，并使橋面板組合后高程滿足設計要求，涂抹環(huán)氧砂漿前，在組合梁上翼緣邊緣粘貼橡膠條，橡膠條采用標準為：順橋向兩側(cè)用55mm×35mm橡膠條，剪力釘群中間粘貼20mm×20mm橡膠條。橡膠條采用環(huán)氧樹脂膠與鋼主梁粘貼，在非剪力釘群區(qū)域涂抹環(huán)氧砂漿，靠邊緣橡膠條的地方砂漿高度與橡膠條的初始高度相同，中部隆起5mm，形成上拱的弧面，吊裝橋面板，在橋面板自重的作用下，外緣橡膠條由35mm高壓縮至20 mm，環(huán)氧砂漿與上下接觸面充分接觸，從而實現(xiàn)了結(jié)合面的密實性。

澆筑預留孔內(nèi)剪力釘群處無收縮混凝土，完成單塊橋面板與鋼主梁組合，沒跨組合梁負彎矩區(qū)預留3塊橋面板，在組合梁進行現(xiàn)場體系轉(zhuǎn)換時再組合。

3.3 組合梁存放及出海

組合梁組合完成后，采用2 500t滑板式橫移臺車將組合梁整體移運至存放臺座上，待需出海時，再通過縱橫移臺車將其移運至出海碼頭前端，“天一號”運架一體船駛?cè)氪a頭將其起吊并運至橋位。

3.4 組合梁架設［3－4］

在組合梁架設前，先在墩頂上單幅布置8臺6 000kN豎向千斤頂，每臺千斤頂下設滑移副，滑移副上設置縱橫向微調(diào)千斤頂，可保證三向調(diào)整，水平最大調(diào)節(jié)距離為200mm。

“天一號”運架一體船將組合梁運輸?shù)綐蛭唬ㄟ^絞錨將組合梁精度控制到200mm內(nèi)后，緩緩將組合梁落在墩頂豎向千斤頂上，再通過墩頂三向調(diào)節(jié)系統(tǒng)進行組合梁精確對位。

3.5 體系轉(zhuǎn)換

組合梁架設完成后，根據(jù)監(jiān)控數(shù)據(jù)從每聯(lián)起始端逐孔對每相鄰兩孔組合梁鋼主梁端頭配切并焊接，一聯(lián)組合梁全部焊接完成后，在中間墩對稱頂落梁完成組合梁負彎矩區(qū)橋面板的組合，組合梁體系轉(zhuǎn)換完成。

組合梁負彎矩區(qū)橋面板與鋼主梁采用支點起頂并施加預應力的滯后組合技術。具體為：組合梁鋼主梁整聯(lián)通過逐跨配切并把相鄰鋼主梁焊接成整體后，先在該聯(lián)中間墩頂升組合梁，組合橋面板、澆筑濕接縫、張拉預應力束、再緩緩落頂將組合梁置換至永久支座上，實現(xiàn)體系轉(zhuǎn)換，再以中間墩為對稱軸，向兩邊分別頂落梁，逐墩實現(xiàn)組合梁體系轉(zhuǎn)換工作。

通過落梁使組合梁負彎矩區(qū)橋面板產(chǎn)生壓力，避免組合梁負彎矩區(qū)橋面板在拉應力作用下而出現(xiàn)裂紋，保證組合梁負彎矩區(qū)橋面板組合質(zhì)量。見圖6。

圖6 中間起頂并澆筑濕接縫混凝土

4 結(jié)語

本文主要介紹了港珠澳大橋組合梁整孔制造及安裝技術。該種技術的成功運用，極大豐富完善了我國橋梁施工技術，體現(xiàn)了海上橋梁施工的“大型化、工廠化、標準化、裝配化”的“四化”先進理念，對以后橋梁建設有較好的借鑒意義。

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