鐵路預(yù)應(yīng)力膠接懸拼箱梁架設(shè)施工技術(shù)

韓紹光

摘要：箱梁膠接懸拼施工工藝實(shí)施過程是展現(xiàn)節(jié)段箱梁膠接懸拼主要工序技術(shù)實(shí)施步驟及多層技術(shù)組合內(nèi)在關(guān)聯(lián)。通過田桓鐵路謝家崴子特大橋箱梁架設(shè)拼裝全過程施工中每項(xiàng)關(guān)鍵工序進(jìn)行詳細(xì)研究，通過分析各道工序的作業(yè)流程、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、監(jiān)測(cè)原始數(shù)據(jù)，得出施工中關(guān)鍵工序施工控制要點(diǎn)及技術(shù)參數(shù)，與設(shè)計(jì)技術(shù)條件與要求進(jìn)行對(duì)比分析。

Abstract： The implementation process of the box girder splicing construction process is to show the implementation steps of the main process of the box girder and the multi-layer technology combination. Through the detailed research of each key process in the whole process of assembling the box girder of Xiejiaweizi Bridge of Tianhuan Railway， through analyzing the operation process， technical standards and monitoring raw data of each process， the key points of construction control in key construction are obtained. Technical parameters are compared with design technical conditions and requirements.

關(guān)鍵詞：造橋機(jī)；膠接；懸拼；預(yù)應(yīng)力

Key words： bridge-building machine；glue joint；overhang；prestress

中圖分類號(hào)：U445 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2018）29-0130-02

1 工程概況

田桓鐵路謝家崴子太子河特大橋27孔64m預(yù)應(yīng)力混凝土簡支箱梁采用節(jié)段預(yù)制膠接拼裝法施工。此次節(jié)段箱梁膠接拼裝施工法不僅在東北地區(qū)，在全國也屬于首次。

該橋墩身高28.5m-73.5m不等，孔跨布置為1-32m預(yù)應(yīng)力混凝土簡支T梁+27-64m預(yù)應(yīng)力混凝土簡支箱梁+2-32m預(yù)應(yīng)力混凝土簡支T梁，其中27孔64m預(yù)應(yīng)力混凝土簡支箱梁采用節(jié)段預(yù)制膠接拼裝法施工。64m預(yù)應(yīng)力混凝土簡支箱梁全長66.2m，計(jì)算跨度為64m。每跨15個(gè)節(jié)段，14個(gè)膠接縫，預(yù)制節(jié)段長度分為3.2m和4.6m兩種，梁高5.1m，梁頂寬4.96m，梁底寬3.4m，梁頂橫向設(shè)2%的排水坡。全橋箱梁共有405個(gè)節(jié)段。

2 施工技術(shù)特點(diǎn)

①該工法采用臺(tái)后組拼、拖拉上橋工藝，解決了架橋機(jī)復(fù)雜地形下橋上組拼的技術(shù)及安全問題。②采用模塊化、工廠化、程序化施工，提高了各工序的標(biāo)準(zhǔn)化，大大節(jié)省了施工成本、縮短了近一半的施工工期。③混凝土收縮和徐變效應(yīng)小，線型易于控制，整體外形美觀。

3 工藝原理

該橋梁施工采用先“化整為零”后“化零為整”的一種施工原理。首先在橋臺(tái)背后開挖拼裝槽（用于架橋機(jī)拼裝）、移動(dòng)支架造橋機(jī)分節(jié)段組拼、拖拉上橋就位；然后運(yùn)梁車運(yùn)輸預(yù)制節(jié)段到造橋機(jī)內(nèi)，以造橋機(jī)下托梁為依托，按一定的順序擺放，通過三維運(yùn)梁小車調(diào)整梁段位置和高程；人工涂膠、臨時(shí)張拉固結(jié)方法形成整體；最后進(jìn)行永久張拉及注漿，完成墩頂原位成梁施工。

4 施工工藝流程及施工操作要點(diǎn)

4.1 施工工藝流程

施工準(zhǔn)備→拼裝造橋機(jī)→造橋機(jī)拖拉就位→安裝橋梁支座→梁段裝車運(yùn)輸→梁段吊入造橋機(jī)→梁段調(diào)整就位→抹膠、臨時(shí)預(yù)應(yīng)力張拉→穿鋼絞線、張拉、壓漿、封端→移動(dòng)支架下孔前移→梁體線形觀測(cè)。

4.2 施工操作要點(diǎn)

①前期準(zhǔn)備。移動(dòng)支架造橋機(jī)采用下行式過孔，滾輪箱支撐在橋墩墩頂，因此0#臺(tái)及1#墩施工至1#墩頂（64m梁側(cè)）標(biāo)高即可，待造橋機(jī)達(dá)到架設(shè)首孔64m梁狀態(tài)時(shí)，再施工至設(shè)計(jì)高程。同時(shí)，0#臺(tái)后需要開挖至1#墩頂（64m梁側(cè)）標(biāo)高，場(chǎng)地硬化后進(jìn)行造橋機(jī)拼裝施工，待造橋機(jī)達(dá)到架設(shè)首孔64m梁狀態(tài)時(shí)，再回填至路基高程，以便運(yùn)梁。

②拼裝造橋機(jī)。拼裝導(dǎo)梁：采用“搭積木”式的方法，先拼下弦桿及下平聯(lián)，然后依次拼裝腹桿、上弦桿和上平聯(lián)。

拼裝主梁：按下弦桿→腹桿→上弦桿→上平聯(lián)→下弦大節(jié)點(diǎn)外側(cè)“牛腿”順序拼裝。

拼裝尾梁及桁吊：下弦桿→下層腹桿→中弦桿→上層腹桿→上弦桿→軌道梁及鋼軌→走行桁吊→上平聯(lián)

安裝下托梁。下托梁兩端分別與支架主梁下弦節(jié)點(diǎn)外側(cè)的“牛腿”用鋼銷相連。鋪設(shè)縱梁及聯(lián)接系，縱梁是造橋機(jī)腹內(nèi)輸送梁段的通道，也是直接承受混凝土梁段重量的桿件。見架橋機(jī)桁架示意圖1。

③造橋機(jī)拖拉。造橋機(jī)及其附屬設(shè)備總重約600t，拖拉所用滑道為兩組滾輪箱和后支點(diǎn)小車。根據(jù)造橋機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和滑行方式，采用兩臺(tái)8t卷揚(yáng)機(jī)提供拖拉動(dòng)力，鋼絲繩直徑22mm，每臺(tái)使用6道鋼絲繩拖拉造橋機(jī)前移。其最大拖拉力為600kN。

造橋機(jī)拖拉就位后，需進(jìn)行預(yù)壓及分析，計(jì)算出造橋機(jī)在不同工況下的撓度變化并存檔，同時(shí)消除銷孔變形，滿足架梁精度要求。

④支座安裝。造橋機(jī)拖拉到位后，立刻對(duì)墊石高程進(jìn)行測(cè)量復(fù)核；對(duì)墊石錨栓孔位置、深度進(jìn)行檢查；在墊石上用墨線彈出縱、橫向支承中心線，支承墊石表面鑿毛，清除地腳螺栓孔中的雜物。檢查無誤后再吊裝支座。

⑤梁段裝車運(yùn)輸。梁段的移出主要利用1臺(tái)200噸龍門吊，采用梁場(chǎng)龍門吊吊取梁段到運(yùn)梁車上，運(yùn)梁車采用輪式自牽引設(shè)備。

⑥梁段吊入造橋機(jī)。運(yùn)梁至造橋機(jī)天車下方，通過天車把梁段從運(yùn)梁車上吊至腹內(nèi)運(yùn)梁小車內(nèi)，利用小車將梁段運(yùn)到該梁段的相應(yīng)位置，用螺旋支撐把梁段撐起，托空運(yùn)梁小車，進(jìn)而進(jìn)行下一梁段的運(yùn)輸。

⑦梁段調(diào)整就位。梁段組拼順序是根據(jù)支架本身的構(gòu)造情況而制定的，組拼順序：1#至2#梁段間留出30～40cm涂膠間隙，將1#段調(diào)整到設(shè)計(jì)位置后進(jìn)行固定支座灌漿，調(diào)整2#段位置并涂膠，與1#段進(jìn)行膠接，施加臨時(shí)預(yù)應(yīng)力，依次類推直至15#段膠接完成。

在施工中，按縱向調(diào)整→橫向調(diào)整→豎向調(diào)整→縱向調(diào)整→橫向調(diào)整→豎向調(diào)整的次序反復(fù)循環(huán)調(diào)整，直至達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

⑧抹膠、臨時(shí)預(yù)應(yīng)力張拉。根據(jù)工程的施工特點(diǎn)和要求，預(yù)制節(jié)段之間的粘結(jié)材料選用無溶劑型環(huán)氧樹脂膠結(jié)劑，即采用“膠結(jié)”的方法將相鄰的兩塊預(yù)制節(jié)段粘結(jié)成一個(gè)整體。

1）準(zhǔn)備工作。涂膠前保證接縫兩側(cè)端面清潔、干燥，孔道無雜物；對(duì)修補(bǔ)過的地方進(jìn)行打磨；檢查張拉、涂膠機(jī)具設(shè)備的性能是否完好；準(zhǔn)備安全牢固的涂膠腳手架；準(zhǔn)備防雨、防曬措施，以防止雨水和日光直接照曬影響施工質(zhì)量。在預(yù)應(yīng)力孔道周圍貼單面膠制的環(huán)型海綿墊（10mm厚），保證預(yù)應(yīng)力孔道的密封，防止環(huán)氧樹脂膠擠進(jìn)孔道內(nèi)。運(yùn)梁小車頂起梁段向組拼好梁體靠攏至10cm縫時(shí)，粗調(diào)梁段標(biāo)高和中線基本符合。頂板和腹板安裝臨時(shí)張拉用的鋼錨塊、？準(zhǔn)32精軋螺紋鋼和張拉穿心頂。

2）涂膠。當(dāng)一跨內(nèi)節(jié)段全部擺放完畢后，從1#段起進(jìn)行涂膠張拉作業(yè)。涂膠不能過厚，單面涂膠3mm，即能覆蓋混凝土表面為宜。當(dāng)1#或2#段涂完膠后，腹內(nèi)運(yùn)梁小車將2#段向1#段靠攏，調(diào)整節(jié)段位置，使中線、標(biāo)高、接縫完全吻合后，進(jìn)行擠膠張拉工作。然后按同樣的方法膠拼其他節(jié)段。

3）擠膠臨時(shí)預(yù)應(yīng)力張拉。擠膠張拉利用頂板和腹板上的4個(gè)鋼錨塊，采用8根？準(zhǔn)32精軋螺紋鋼，JLM型錨具和YC100A型張拉千斤頂進(jìn)行張拉。同時(shí)張拉完成4根后再張拉另外4根。臨時(shí)張拉作業(yè)以四組人員及設(shè)備同時(shí)作業(yè)，螺紋鋼施加預(yù)應(yīng)力作業(yè)時(shí)確保以箱梁斷面對(duì)稱同時(shí)進(jìn)行。

張拉力控制為每根螺紋鋼不超過設(shè)計(jì)規(guī)定（不小于0.3MPa、最大不超過0.6MPa，臨時(shí)預(yù)應(yīng)力在箱梁第一批縱向預(yù)應(yīng)力張拉完成后方可拆除），具體為：1#段與2#段間膠接縫每根精扎螺紋鋼張拉力為550kN，其余膠接縫每根精扎螺紋鋼張拉力為420kN，張拉時(shí)專人指揮，分0.1、0.4、0.7、1.0四級(jí)張拉。使混凝土表面產(chǎn)生一定的壓應(yīng)力，并保證在大氣溫度下節(jié)段任何截面不產(chǎn)生拉應(yīng)力為宜。

⑨穿鋼絞線、張拉、壓漿、封端。所有預(yù)應(yīng)力束采用兩端對(duì)稱張拉，張拉時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙規(guī)定的張拉順序進(jìn)行張拉。鋼束張拉順序?yàn)椋旱谝慌篘1-N10（從N1開始對(duì)稱張拉，依次至N10）；第二批：N11-N12（從N11開始對(duì)稱張拉，依次至N12）。

張拉過程中，箱梁施加在移動(dòng)支架的力逐步減小，移動(dòng)支架彈性變形隨之變小。張拉前后，移動(dòng)支架撓度之差為10cm。張拉過程中共對(duì)螺旋支撐進(jìn)行三次調(diào)整，直至托空。按照設(shè)計(jì)圖紙給出的張拉順序張拉11束后，進(jìn)行第一次調(diào)整，由跨中向兩端對(duì)稱進(jìn)行調(diào)整，通過腹內(nèi)小車對(duì)箱梁施加輕微的支撐力，將螺旋支撐下降3cm；張拉19束后，進(jìn)行第二次調(diào)整，下降3cm；張拉27束后，進(jìn)行第三次調(diào)整，將螺旋支撐托空。此時(shí)，箱梁的重力由自身承受，移動(dòng)支架與箱梁脫離約束，準(zhǔn)備過孔工作。

⑩移動(dòng)支架下孔前移。在15#段預(yù)制時(shí)，在梁頂距離縱向中心1.5米位置預(yù)埋兩根36#工字鋼，待過孔時(shí)錨固拖拉定滑輪組。

在前方橋墩施工時(shí)，墩頂相應(yīng)位置預(yù)埋鋼板，過孔前鑿掉表層混凝土使鋼板外露，焊接6根抗拔螺栓，待滾輪箱過孔后，進(jìn)行錨固。

在架設(shè)完成箱梁的固定端橋墩上置頂，通過頂升后支點(diǎn)位置的牛腿，托空滾輪箱，通過外掛牛腿將托空的滾輪箱運(yùn)至前方橋墩，利用抗拔螺栓進(jìn)行錨固。

安裝后支點(diǎn)小車及拖拉橫梁，后支點(diǎn)位置的千斤頂卸壓，使移動(dòng)支架落于后支點(diǎn)小車上，在后支點(diǎn)小車前端安裝拖拉動(dòng)滑輪組，通過拖拉卷揚(yáng)機(jī)鋼絲繩與定滑輪組進(jìn)行纏繞，在梁頂鋪設(shè)軌道。

在架設(shè)完成箱梁的活動(dòng)端橋墩上置頂，通過頂升中支點(diǎn)位置的牛腿，托空滾輪箱，拆除大墊塊，千斤頂卸壓，使移動(dòng)支架落于滾輪箱上。

在已成梁上鋪設(shè)鋼軌，安裝拖拉滑輪組，將動(dòng)滑輪安裝在后尾梁拖拉橫梁上，定滑輪錨固在PC梁15#段梁頂，纏繞卷揚(yáng)機(jī)鋼絲繩，由兩臺(tái)8噸卷揚(yáng)機(jī)提供牽引力進(jìn)行拖拉。

4.3 梁體線形觀測(cè)

調(diào)整梁段結(jié)束后，需實(shí)測(cè)梁段頂面的4個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，并檢查活動(dòng)支座段預(yù)留壓縮量，最后填寫梁體線形跟蹤觀測(cè)記錄表，膠接后再觀測(cè)第2次，張拉結(jié)束后觀測(cè)第3次，1個(gè)月、3個(gè)月、6個(gè)月、12個(gè)月后分別觀測(cè)第4-7次，依次記入梁體線形跟蹤觀測(cè)記錄表。

5 結(jié)束語

節(jié)段箱梁預(yù)制拼裝施工具有“專業(yè)化施工、工廠化預(yù)制、機(jī)械化架設(shè)、信息化管理”的標(biāo)準(zhǔn)化施工優(yōu)勢(shì)，同時(shí)還具有“技術(shù)含量高、工程造價(jià)低、施工速度快、安全隱患少、質(zhì)量易控制、環(huán)水保有保障”等特點(diǎn)，尤其是跨江、跨河和V字形地形的高墩條件下更具施工優(yōu)勢(shì)。

由中鐵九局七公司施工的田桓鐵路64m膠接懸拼箱梁施工技術(shù)很具有代表性。為此，項(xiàng)目以此工程為背景進(jìn)行施工技術(shù)總結(jié)，形成了施工工法及作業(yè)指導(dǎo)書，以便為類似的橋梁施工起到一定的借鑒作用。

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