短線法預制箱梁節(jié)段拼裝施工技術探討

■楊仕樹 ■中鐵大橋局集團第一工程有限公司，河南 鄭州 450053

1 工程概況

桃花峪黃河大橋(位于河南鄭州和焦作市境內(nèi))北側堤內(nèi)引橋里程為K32 +418～K34 +534m，總長2116m。上部結構80#～122#墩為3 ×(6 ×50)+4 ×(50 +4 ×51 +50)m 預應力連續(xù)箱梁，分上、下行兩幅，采用短線法節(jié)段預制方案，共1120 個節(jié)段，其中邊跨14 個節(jié)段梁重1553t，中跨13 個節(jié)段最大重量1554t，梁塊最大重量為130t。主梁采用單箱單室截面，箱梁頂板寬16.05m，底板寬7m，梁高3m。橋梁橫坡采用箱梁斜置形成。箱梁設預應力管道采用塑料波紋管體內(nèi)和體外預應力成孔，體外索采用預埋鋼管成孔及定位。

圖1 橋跨布置圖

2 總體施工方案

本標段箱梁采用短線法進行預制，箱梁平曲線型通過單跨內(nèi)以直代曲、多跨折線連接來實現(xiàn)，每孔梁均采用直段預制，節(jié)段箱梁在工廠預制后經(jīng)運梁臺車運至待架處，箱梁架設采用節(jié)段拼裝施工方案，由架橋機采取整孔懸掛逐塊拼裝方式，單跨梁段拼裝完后進行體內(nèi)預應力施工形成簡支梁結構，架橋機落梁、前移過跨，進入下一跨施工。單幅一聯(lián)箱梁拼裝完后澆筑每聯(lián)各跨之間墩頂濕接縫，張拉體內(nèi)合龍束，解除臨時支座。一聯(lián)合龍束張拉完后施工體外預應力，形成一聯(lián)連續(xù)梁。左右幅各投入第一、二臺架橋機由122#墩開始分別右、左幅逐孔架設至90#墩，第三臺架橋機由90#墩向右幅縱向逐孔架設到邊跨，再橫移至左幅由80#墩向90#墩逐孔架設。

3 主要機械設備

3.1 拼裝主要機械設備表

表1 機械設備表

3.2 架橋機

架橋機主要由主梁、導梁、臨時斜撐、起吊天車、輔助門吊、吊具、液壓及電氣系統(tǒng)等組成。支腿由臨時輔助支腿、輔助前支腿、輔助后支腿、前支腿及后支腿組成。架橋機設計全長110m，重約800t，主框架單邊重量約265t，其中主梁重197t，導梁重68t。架橋機設有1 臺140t 天車和1 臺10t 的行車。按架橋機設計圖紙及拼裝方案在墩旁拼裝好后，由提升吊架吊裝到位后再撤除提升吊架，調(diào)試并運行架橋機。

4 節(jié)段拼裝

圖2 節(jié)段拼裝施工工藝流程圖

現(xiàn)以右幅第一跨及首跨為例，在第二十二聯(lián)邊跨122#～121#墩之間進行預制節(jié)段拼裝，共有14 個節(jié)段箱梁。箱梁的節(jié)段編號及順序B7、B8、B9、B10、B11、B5、B6、B5、B6、B5、B4、B3、B2、B1，B7 類梁位于各聯(lián)端頭，B1 類梁位于各跨端頭，步驟如下。

4.1 預制梁驗收

嚴格按照設計圖紙和監(jiān)控指令對制梁質量進行控制，梁段出廠執(zhí)行驗收程序，驗收重點為預應力孔道、匹配面和預留孔。4.2 節(jié)段梁出廠前驗收合格后，通過運梁臺車將每孔匹配各節(jié)段從梁場運至墩旁待架孔位存放。

4.2 整孔懸掛

(1)架橋機調(diào)整到位后，安裝B7 永久支座、墩頂臨時支座。邊跨墩頂永久支座需提前在預制廠內(nèi)試拼安裝后方可運至現(xiàn)場。B7 節(jié)段箱梁落于臨時支座、精確定位后立模板，灌漿。

臨時支座分滑動和固定兩種，為重要受力結構，安裝時必須保證位置及垂直度符合要求;四角高差控制在1 毫米以內(nèi)，準備3 -10mm 的墊板，保證臨時支座頂面與梁底面平行。

(2)起重天車將各節(jié)段箱梁逐塊吊掛至拼裝位置，梁體由天車受力轉換為4 根Φ40 精軋螺紋吊桿臨時吊掛，懸掛于架橋機主梁上，吊掛順序為B7→B8→B9→B10→B11→B5→B6→B5→B6→B5→B4→B1→B2→B3。

(3)再次精確定位首節(jié)段(B7)，采用槽16 支撐，4 個5 噸導鏈拉的方式固定在架橋機支腿上，然后逐步調(diào)整其它梁段。B8 與B7 間距、B1與B2 間距均為40cm，其余節(jié)段間距10cm，B3 懸掛與B4 和B2 梁塊的下方。首聯(lián)首節(jié)段的臨時固定，其縱橫豎向位置的準確定位，對于后續(xù)拼裝就位尤為重要。

圖3 架橋機吊掛箱梁圖

4.3 膠拼

(1)將節(jié)段梁端面的浮漿、渣塵清理干凈。

(2)節(jié)段箱梁在膠拼之前需進行試拼裝，防止剪力鍵不咬合，存在縫隙等現(xiàn)象。

(3)涂膠:將B8 與B7 調(diào)整到位，在匹配面涂抹環(huán)氧粘結劑。涂膠之前匹配端面保持干燥、整潔，剪力鍵位置使用小鏟子涂抹，涂抹厚度控制在2～3mm;梁端平面部分采用大鏟子涂抹，涂抹厚度控制在3～4mm;梁端面外圈周邊5cm 寬涂抹厚度為5mm。在預應力管口貼有高壓縮性的閉孔發(fā)泡聚乙烯O 型橡膠密封圈，防止膠拼時環(huán)氧膠進入管道，“O”型密封圈要用502 膠水貼，對于修理擴孔的孔道將密封圈剪開貼保證孔道密封，試拼梁縫均勻且不大于3mm 后可進行膠拼。拼縫要密閉，防止漏漿;孔道口涂量適宜以防環(huán)氧膠擠壓后進入孔道，但不涂壓漿時則會串孔。

4.4 臨時預應力張拉

B8 和B7 間頂、底板臨時預應力同時、同步分五級進行張拉作業(yè)，每根精軋螺紋鋼張拉力610KN，保證給膠拼面0.2 -0.35MPa 壓應力。臨時拉桿張拉需統(tǒng)一指揮，保證精軋螺紋鋼筋同步張拉，六個錨座必須全部安裝，無特殊情況每根拉力不得小于610KN。

圖4 臨時預應力張拉

4.5 節(jié)段由天車吊掛轉吊桿吊掛

梁段體系轉換:將梁體由天車受力轉換為4 根Φ40 精軋螺紋吊桿吊掛，體系轉換時，吊桿進行預緊，測量跟蹤檢查。

4.6 逐塊涂裝、張拉臨時預應力束，完成一孔箱梁的拼裝

4.7 整孔體內(nèi)預應力束施工

設備進場、驗收→鋼絞線下料→穿束→安裝工作錨及工作夾片→安裝限位板→千斤頂標定、安裝→安裝工具錨板及工具夾片→預應力束分級張拉→回油、拆除工具錨板→割除多余鋼絞線→封錨→漿體試驗、孔道真空輔助壓漿。張拉過程中監(jiān)測吊桿的受力變化、箱梁的線形變化以及架橋機主梁線形的變化。

4.8 體系轉換

體內(nèi)預應力張拉完畢后，頂升架橋機支撐千斤頂，將整孔梁頂升、精確定位墩頂節(jié)段軸線、標高，抄墊簡支梁臨時支座，千斤頂回落，使一孔簡支梁支撐于臨時支座上，吊桿在頂回落時受力逐步減小直至放松。

4.9 架橋機縱移過孔

架橋機縱移前檢查簽證→第一次縱移過孔→支腿倒換→第二次縱移前檢查簽證→二次縱移→架梁前檢查簽證。(1)架橋機前后支腿千斤頂落頂，架橋機主梁落于反托輪箱上→拆除箱梁吊桿，整機準備縱移→天車開到后支腿附近→將前支腿與簡支梁段錨固→解除架橋機主梁縱向約束→啟動油缸縱移，推動主梁縱移過孔。(2)主梁向前縱移23.9m→將輔助前支腿支撐到120#墩上，錨固→前支腿起頂，在B1 節(jié)段上安裝臨時輔助支腿。

(3)前支腿千斤頂回油，使臨時支腿受力、前支腿托空，前支腿自走行到120#墩位置。

(4)用天車將輔助后支腿向前移動12m，支起輔助后支腿→后支腿上下段分離，后支腿上半段前移至輔助后支腿后方→使用起重天車旋轉后支腿下半段后提起，吊至前方橋墩處安裝→將后支腿上半段提起旋轉后也吊至前方安裝。

(5)天車走行至前支腿位置，收起輔助后支腿及臨時支腿，由前后支腿承力→整機繼續(xù)縱移到位，調(diào)整標高并錨固→準備下一個標準施工循環(huán)。

圖5-1 架橋機準備并縱移

圖5-2 架橋機第一次縱移過孔

圖5-3 前支腿倒運安裝

圖5-4 后支腿倒運安裝

圖5-5 架橋機第二次縱移過孔

4.10 濕接縫施工

墩頂濕接縫施工前，須完成永久支座安裝。一聯(lián)共5 個濕接縫，其寬度1.2m，以122#-116#右幅一聯(lián)為例，澆筑順序按照先兩個邊跨再兩個次邊跨，即先121#、117#墩，再120#、118#墩，最后119#墩，墩頂合攏預應力對應對稱施工。

4.11 體外索施工

體外索采用19φs15.20 環(huán)氧噴涂無粘結鋼絞線，箱梁體外預應力施工包括體外索錨具OVM.TS15 -19 型的安裝、體外索下料、穿索、張拉、錨頭防腐、封錨、體外束減震定位裝置的供應及施工，至此梁體由簡支變?yōu)檫B續(xù)梁。

5 箱梁拼裝質量控制及事故預防

5.1 箱梁架設質量控制

表2 節(jié)段預制箱梁拼裝施工標準

5.2 箱梁驗收

注意管道是否堵塞變形，接頭有無錯臺，孔道有無錯、串孔，錨頭墊板是否與孔道垂直。修補過多節(jié)段修整:剪力鍵修補，接觸面清理，砼疏松缺陷處用環(huán)氧膠砂漿修補;砼凸出清平，洗靜，刷出浮漿，自然風干。

5.3 架橋機作業(yè)控制

支撐系統(tǒng):架橋機在架梁﹑過孔時對牛腿支撐;架橋機支腿、吊掛上組件、吊掛橫梁及吊桿;臨時支座，永久支座要重點檢查，保證架梁受力符號要求。架橋機走行前需調(diào)整軸線，否則走到位軸線無法完全調(diào)整到位。一次縱移走行適宜，否則導致相關設施無法安裝就位。架橋機下放要保證水平，應時刻保證臨時支腿抄墊高度基本一致。架橋機進行架梁時，前、后支腿頂升油缸與牛腿軸線應一致，偏差不得大于5cm。

5.4 結構膠拌制

結構膠類型適用于現(xiàn)場施工溫度環(huán)境:K -801 -W 為5 -10℃;K-801 -F 為5 -20℃;K -801 -M 為15 -30℃;K -801 -S 為25 -40℃。A 組分:B 組分=9kg:3kg(重量比3:1)，專用拌槍，控制在400～600 轉/min，每桶混合膠體拌制時間在3 -5min 左右。

5.5 線形保證

(1)過程控制:節(jié)段箱梁拼裝每跨的首塊節(jié)段拼裝精度直接決定整跨箱梁的拼裝精度，因此必須對首塊節(jié)段進行三維精確定位。每聯(lián)最后一孔B7 調(diào)整好位置后，采用槽16 支撐，4 個5 噸導鏈拉的方式固定在架橋機前支腿上。其余各孔在上孔架設完成后最后節(jié)段錨座不拆，首節(jié)段調(diào)整好后，利用縱向拉桿進行收緊并在錨座之間設置絲杠進行頂推的方法固定。其余節(jié)段在膠拼中要控制好線形。節(jié)段箱梁拼裝過程中線形控制主要包括軸線和高程控制。前4 片因已膠拼箱梁重量較小，精軋螺紋鋼筋松緊程度對線型影響很大，必須重點監(jiān)控并及時調(diào)整。

(2)偏差調(diào)整:當節(jié)段線形誤差超出允許偏差時，通過在相鄰節(jié)段間增加環(huán)氧墊片，利用其在拼接面上鋪墊的位置和厚度，使梁段向線形有利方向偏移，從而達到調(diào)整的目的。但不能連續(xù)3 片使用環(huán)氧墊片調(diào)整，否則會影響主梁線型。在整跨節(jié)段箱梁架設完畢后，若整跨箱梁線形誤差較大，可通過架橋機整機頂、落梁和橫移來實現(xiàn)整孔梁線形的調(diào)整。

5.6 預應力系統(tǒng)

預應力是全橋的生命線，因而臨時拉桿、錨座豎向錨固筋、縱向預應力必須要按要求張拉，張拉前要校頂，壓漿要用稠度儀，保證漿體質量。底板4 束因后支腿礙事采用單端進行張拉，超張控制在101%，初張拉時應將夾片頂面搗平，漏出錨具的高度不宜大于4mm，張拉80%，101%均需穩(wěn)壓5min，張拉應力達到穩(wěn)定后方可錨固。壓漿前應壓水濕潤，發(fā)現(xiàn)底板滲漏嚴重的采用修正支架將梁底密封后再壓漿。壓漿時間必須在過完孔6 小時內(nèi)進行，張拉完成3 天內(nèi)壓漿完畢。

6 結束語

短線法預制箱梁節(jié)段拼裝施工方法通過在桃花峪黃河大橋北引橋上部結構的應用，取得了較好的社會效益和經(jīng)濟效益，應用實踐證明，短線預制適合在工廠內(nèi)進行節(jié)段預制，設備可周轉使用，生產(chǎn)速度較快。而節(jié)段施工前需存放一定時間方可安裝，使得橋梁在拼裝過程中不會出現(xiàn)收縮、預應力損失等問題，從而有效實現(xiàn)了橋梁線形控制目的，同時現(xiàn)場存放提高了箱梁架設時的掛梁速度。節(jié)段拼裝施工技術先進，能更好的掌握與控制其施工質量，施工安全，進度快工期容易控制，該施工方法易保證現(xiàn)場整潔，符合現(xiàn)代文明標準化要求。本項目的成功應用為短線法預制節(jié)段箱梁架設提供了良好的借鑒經(jīng)驗。

［1］《預應力混凝土橋梁預制節(jié)段逐跨拼裝施工技術規(guī)程》(CJJ/T 11 -2006).

［2］《節(jié)段式混凝土橋梁設計和施工指導性規(guī)范》.

［3］《公路橋涵施工技術規(guī)范》(JTG/T F50 -2011).

［4］《公路工程質量檢測評定標準》(JTGF80/1 -2004).

［5］《公路工程施工安全技術規(guī)程》(JTJ076 -95).