曲線U 箱組合連續(xù)梁節(jié)段預制施工技術

金利

（中鐵十八局集團第四工程有限公司 天津市 300000）

軌道交通工程一般位于城鎮(zhèn)人口密集區(qū)域，其施工、運營安全對社會發(fā)展影響顯著，軌道交通橋梁結構對預制裝配式建造技術客觀要求更加強烈。傳統(tǒng)開放式軌道交通橋梁工程施工過程中產生的粉塵、噪聲、光源等污染物，而軌道交通裝配式橋梁建造技術除節(jié)段、部件生產質量更加可靠外，其施工速度更快，時間更短，從而可顯著減輕以上不利影響[1-5]。此外，目前國內預制裝配式橋梁結構多采用等截面形式，而適用于軌道交通建設的U型、雙U型箱型組合截面軌道交通裝配式連續(xù)梁的的工程應用尚處于起步階段。本項目緊密結合軌道交通建設的客觀需求，重點開展變截面軌道交通裝配式連續(xù)梁關鍵技術研究，其研究成果將填補國內外在此領域的空白，也必將提高我國橋梁建設水平。

1 工程背景

本項技術依托天津市軌道交通Z4線一期工程，標段共采用12聯U箱組合連續(xù)梁跨越部分既有道路及規(guī)劃道路，其中雙線橋梁8聯，單線橋梁4聯。工程內懸臂拼裝U箱組合連續(xù)梁為全國第二例、橋梁斷面形式天津市乃至全國首例。70%U箱組合連續(xù)梁橋梁位于線路平曲線線線形連續(xù)變化段，其中跨航秀道U箱組合連續(xù)梁位于單雙線過渡線間距變化段。主跨50 m橋梁梁底曲線為1.8次拋物線，主跨為60 m橋梁梁底曲線為1.5次方拋物線，橋梁線型復雜，梁體節(jié)段預制施工難度大。變線間距連續(xù)梁節(jié)段預制，為本工程施工控制重點及難點。

2 預制施工工藝要點

2.1 測量放樣

在預制場內布設測量塔，先以測量塔為基準在預制臺座上建立施工測量控制基線及橫縱向控制基準點，然后在測量塔上的測量控制點采用全站儀、精密水準儀以及經鑒定的鋼尺控制測量預制梁段端線、橫縱軸線以及幾何尺寸，精確控制預制梁段平面位置及高程。

梁端澆筑前，精準計算、調整底模高程，以適應橋面豎曲線和預制梁段預拱度變化。同時，在每個梁段上布置六個控制測點來控制梁體平面位置結構準確。通過施工測量計算采用專業(yè)的控制軟件，平曲線段以及豎曲線段節(jié)段梁采取分段計算，首先將梁體采用的絕對坐標轉換成預制臺座相對坐標，建立相對坐標系，以便于預制梁放樣，嚴密計算曲線要素以及每個預制梁段六個控制測點三維坐標，精密控制預制梁線形及軸線。在預制梁段上標出梁號、中軸線以及橫軸線?，F場測量控制點布置見圖1、圖2。

圖1 節(jié)段梁預制施工測量控制平面布置圖

圖2 現場測量控制點布置圖

2.2 底模系統(tǒng)安裝

梁體底模采用鋼模板組合系統(tǒng)，底模按平曲線要素以短折線擬合平曲線，模板長度與連續(xù)U梁節(jié)段長度相匹配進行制作；豎曲線是通過底模下部支撐系統(tǒng)的螺旋絲桿調節(jié)徑向位移及偏轉角度實現[6-9]。

由于節(jié)段梁考慮拼裝時施工工況和橋梁的一二期荷載對成橋線型的影響，對每節(jié)段梁拼縫均設置預拱度，通過采用內插法計算模板縫的預拱值，將板縫預拱值用內插法反算梁縫預拱值，誤差不大于±1 mm。

底模經過試拼、預壓后，重新調整平曲線，然后采用三維掃描儀和測控網校核。豎曲線采用高程測控網準確測量放樣計算后的模板接縫高程。調整后的底模板線型是成橋線型平置后的空間狀態(tài)。

2.3 側模系統(tǒng)安裝

側模分為面板和支撐系統(tǒng)兩部分，每個臺座配備左右兩個側模，側模曲線調整以底模側邊為準，側模與匹配梁段搭接70 mm。側模上下兩部分在澆筑變寬梁段時，需相對移動并增設限位件。

側模上下設對拉裝置，上部在側模上部，下部受底模支撐。側模底部設置側模小車用于側模行走及頂升，側模走行軌通過鋼夾片進行定位加固。走行軌與預制梁平曲線為同心圓布設。側模設6個絲桿支腿，側模小車油缸頂升調節(jié)到位后，絲桿落地支撐側模，對拉鎖定整個模板。模板系統(tǒng)見圖3。

圖3 模板系統(tǒng)示意圖

2.4 模板調整

預制節(jié)段梁模板快速調整就位過程共分為3個階段，即，準備階段、運行系統(tǒng)階段和調整階段，如圖4所示。

圖4 預制節(jié)段梁模板快速調整就位方法流程圖

準備階段共分為4個步驟，即，“預拼裝模板”、“在模板上布置編碼標記點”、“采集模板圖像”以及“從BIM模型導出信息”。在運行系統(tǒng)節(jié)段，節(jié)段梁精準預制輔助系統(tǒng)自動運行4個環(huán)節(jié)，即“三維重建”、“計算編碼標記點三維坐標”、“提高編碼標記點三維坐標精度”以及“計算支撐體系各元素調整量”。階段的目的是將待調整節(jié)段梁模板調整至設計位置。現場工人根據系統(tǒng)輸出的支撐體系各元素調整量操縱控制柜控制各液壓油缸進行模板微調工作，對于需調整的元素部件，系統(tǒng)以黃燈示警，待模板調整至設計位置時，系統(tǒng)在該部位的警示燈由黃色變更為綠色。

2.5 支撐體系預壓

模板安裝完成后，為檢驗底模和臺座的穩(wěn)定性、消除模板支撐體系的非彈性變形以及測定彈性變形，需對其按照梁體重量分布進行預壓處理。預壓采用混凝土預制塊進行三級加載，為保護底模面板不受損害，采用橡膠墊對模板面板進行保護。預壓過程中，測量監(jiān)控模板支撐體系及地基沉降值，并對數據進行收集，作為模板預拱度調整依據。

2.6 鋼筋綁扎及安裝

梁體鋼筋在鋼筋綁扎臺座上進行綁扎。鋼筋綁扎臺座采用5#角鋼加工，按照鋼筋間距開槽，確保梁體鋼筋間距、位置準確。梁段鋼筋綁扎完成后通過龍門吊將其吊裝至調整完成的底模、側模內，通過水泥墊塊調整混凝土保護層。

2.7 內模系統(tǒng)及端模安裝及調整

梁體鋼筋吊裝入模后依次安裝箱室內模、U梁內模，調整后對整個模板系統(tǒng)進行緊固加固，其加固順序為先端模后側模、先底部后頂部。

①箱室部分內模

懸臂拼裝U箱組合梁箱室部分內模、張拉槽口、齒塊采用12 mm竹膠板、5×10 cm方木、10×10 cm方木加工，加工成型后整體入模。模板采用頂模支棍進行定位安裝。

圖5 箱室內模安裝示意圖

②U梁部分內模

U梁內模分為模板桁架和模板系統(tǒng)兩部分。內模桁架安裝在側模支架上。內模模板液壓收合油缸、泵站設置在內模桁架上，施工平臺及欄桿布置在內模桁架匹配梁段側。內模移動通過轉向裝置用龍門吊進行起吊平移。

③端模安裝

端模設計成模板+支架形式，支架通過與底模連接以保證端模在混凝土澆注時的穩(wěn)定性。

2.8 混凝土澆筑及養(yǎng)護

梁體混凝土采用商品混凝土，混凝土運輸車運送至施工現場后泵送入模，按照不同部位選擇不同的振搗方式，在梁體邊墻結構處采用附著式高頻振搗器進行振搗作業(yè)，在底板、頂板位置采用50振搗棒進行振搗作業(yè)，在鋼筋密集處采用30振搗棒進行振搗作業(yè)?；炷翝仓瓿珊蠹皶r進行養(yǎng)護。

2.9 匹配預制及吊裝出梁

梁節(jié)澆注后即作為匹配梁放置在生產臺座上，為保證整個梁體線型，需對匹配梁采取底模增設絲桿頂撐以保證其穩(wěn)定性。匹配梁在澆注施工前后的相對中線誤差不大于10 mm、高程誤差不大于5 mm，絕對中線誤差不大于5 mm、高程誤差不大于3 mm。

當臺座上預制好的梁節(jié)完成匹配施工后應及時吊裝出生產臺座。梁塊吊裝時，其混凝土強度必須達到設計強度的100%。梁塊起重作業(yè)時為保護好剪力鍵不被破壞，應先采用千斤頂將梁體由水平方向頂推脫離匹配面后再進行吊裝出梁，然后利用提梁機起吊吊運至儲存區(qū)存放。

2.10 梁體膠拼

預制完成的梁塊由運梁車運送至施工現場，并在連接面上涂刷2mm后環(huán)氧樹脂拼接膠。吊裝機將梁塊吊裝至拼裝部位，通過剪力鍵定位。膠拼后的梁體及時進行張拉、壓漿施工，完成懸臂拼裝作業(yè)。

3 工程應用實例及效果

城市軌道工程裝配式連續(xù)梁預制施工工法成功應用于天津市濱海新區(qū)軌道交通Z4線一期工程土建施工第2合同段。橋梁位于線路平曲線類型連續(xù)變化段（緩和曲線—圓曲線—緩和曲線），主梁采用預應力混凝土U箱組合連續(xù)梁結構，（37.5+60+37.5）m變寬雙線U箱組合連續(xù)梁梁長134.7 m，梁寬1085 cm～1242.9 cm。中支點截面中心線處梁高5.19m，邊腹板比中腹板高0.2 m，跨中及邊跨直線段截面中心線處梁高2.29 m，比邊腹板高0.2 m；邊支點處截面中心線處梁高1.98 m，邊腹板比中腹板高0.02 m。橋梁梁高按1.5次拋物線變化，拋物線方程為Y=290*(X/2890)1.5。

全橋預制拼裝總長度為108.7 m，懸臂拼節(jié)段共28段，節(jié)段長3.0/3.5/2.5/4.75 m。每兩節(jié)段間采用環(huán)氧樹脂進行膠接，橋梁裝配率80.7%。橋梁的建成解決了單雙線過渡段、橋梁寬度漸變、多種平曲線線型組合的U箱組合連續(xù)梁在預制、拼裝過程中的眾多難題，為裝配式U箱組合連續(xù)梁在施工領域積累了成功經驗。

4 結語

U箱組合連續(xù)梁節(jié)段精準預制施工技術使鋼支撐底座通過水平調節(jié)、豎向調節(jié)適應不同平曲線狀態(tài)下節(jié)段梁預制，并同時滿足梁底1.5次方及1.8次方拋物線及不同寬度的單、雙線梁型使用。該工法推動了裝配式連續(xù)梁梁塊精準預制施工工藝的創(chuàng)新，提高了梁塊制作精度，提高了梁塊預制施工效率，解決了跨越既有道路時無法占路施工的難題，較掛籃法施工大大減少了跨路作業(yè)時間，降低了施工安全風險，在保證施工質量的同時，提高施工效率，縮短了施工工期，并且積累了寶貴的實踐經驗，具有良好的社會效益和環(huán)保節(jié)能效益，值得進一步推廣。