香港節(jié)段梁預(yù)制施工技術(shù)

崔瑞田

（中交四航局第一工程有限公司，廣州510310）

1 工程概況

東江口預(yù)制廠共承接3 個(gè)香港節(jié)段梁項(xiàng)目，節(jié)段片數(shù)為2838 片，均為單箱單室梁，按部位分類分為：墩頂塊、標(biāo)準(zhǔn)塊、轉(zhuǎn)向塊和PM 塊。底部與頂部均設(shè)置預(yù)應(yīng)力管道，箱梁基本尺寸為：梁長2280～3400mm，頂寬9800～17780mm，底寬3300～8000mm，梁高均為2500mm，腹板厚度300～600mm，其單片質(zhì)量為66～144t。

2 施工工藝比選

節(jié)段梁采用密貼法成型，以保證相鄰箱梁剪力鍵完整和拼接后線性符合設(shè)計(jì)要求，密貼法澆筑工藝分為“短線法”和“長線法”，以下分別對兩者的原理及優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行闡述。

2.1 長線法

原理：設(shè)置與跨長相當(dāng)?shù)念A(yù)制底模（臺(tái)座），底模（臺(tái)座）固定，側(cè)模澆筑位置隨變化而移動(dòng)，完成一節(jié)移動(dòng)至下一節(jié)。

優(yōu)點(diǎn)：對箱梁的線性控制簡單，不用吊裝已成型的箱梁，投入設(shè)備較少。

缺點(diǎn)：占用場地較大，對整體場地基礎(chǔ)要求高，導(dǎo)致場地處理費(fèi)用較高，對曲線半徑較小的橋梁不適用。

2.2 短線法

原理：將橋梁結(jié)構(gòu)線型空間坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換成預(yù)制單元坐標(biāo)系，以相鄰的前一梁段作為匹配梁段來控制待澆梁段的幾何尺寸和線型，確保相鄰梁段匹配拼接精度。在生產(chǎn)過程中底?？梢曰顒?dòng)，側(cè)模相對固定，澆筑位置不變[1]。短線法生產(chǎn)工藝示意圖見圖1。

優(yōu)點(diǎn)：相對長線法占地小，布置集中，對曲線橋梁適用性強(qiáng)，特別是橫曲線和豎曲線橋梁。

圖1 短線法生產(chǎn)工藝示意圖

缺點(diǎn)：對模板和匹配梁控制精度較高，每次脫模后需要重新精準(zhǔn)定位，且完成預(yù)制的箱梁需要及時(shí)調(diào)離臺(tái)座。

由于本項(xiàng)目箱梁寬度為17.78m，橋梁跨度長達(dá)45m，最大梁重144t，從場地布置和成本投入等方面考慮，短線匹配法更適宜項(xiàng)目生產(chǎn)工藝。

3 主要施工方案

3.1 施工順序

短線法的具體施工流程有：每跨起始件預(yù)制（兩側(cè)用鋼模）→起始件拆模移出用作匹配節(jié)段→固定端模與匹配節(jié)段測量定位→合側(cè)模、底模，調(diào)整固定及拼縫處理→模板驗(yàn)收→鋼筋籠吊裝→內(nèi)模移入→鋼筋、模板、預(yù)埋件等混凝土澆筑前最終驗(yàn)收→混凝土澆筑→構(gòu)件養(yǎng)護(hù)至拆模強(qiáng)度→拆模繼續(xù)養(yǎng)護(hù)至混凝土吊裝強(qiáng)度→匹配節(jié)段吊至修飾區(qū)堆放，并待出運(yùn)安裝；新澆節(jié)段用作匹配節(jié)段，再次進(jìn)入測量定位環(huán)節(jié)進(jìn)行下一循環(huán)。

3.2 模板設(shè)計(jì)

在采用短線預(yù)制法時(shí)，一套標(biāo)準(zhǔn)的預(yù)制箱形梁鋼模板主要部件有：端模及端模支架系統(tǒng)、底模及底模臺(tái)車系統(tǒng)、側(cè)模系統(tǒng)、內(nèi)模系統(tǒng)。模板設(shè)計(jì)作為節(jié)段預(yù)制關(guān)鍵的一環(huán)，直接關(guān)系到節(jié)段梁預(yù)制功效。

節(jié)段梁模板設(shè)計(jì)需盡早進(jìn)行，提前與橋梁設(shè)計(jì)方進(jìn)行溝通，盡量做到尺寸標(biāo)準(zhǔn)化，減少變化類型。在香港蓮塘項(xiàng)目模板設(shè)計(jì)過程中，最初拿到的圖紙節(jié)段梁類型很多，如果按照每種類型配一套模板將會(huì)導(dǎo)致模板數(shù)量大增，增加成本。在這個(gè)過程中就需要與設(shè)計(jì)方進(jìn)行溝通，減少節(jié)段梁類型，增加模板的共用性。共性內(nèi)容主要包括：箱梁結(jié)構(gòu)類型、二次澆筑部位確立、腹板變化、張拉齒塊類型、梁長和梁寬調(diào)節(jié)等，這些因素將直接影響到模板的組合[2]。

端模系統(tǒng)主要由固定端模、活動(dòng)端模和端模支架以及附屬構(gòu)件組成。端模作用包括形成預(yù)制箱梁剪力鍵和預(yù)應(yīng)力管道端口的模面。由于固定端模是幾何控制的參照標(biāo)準(zhǔn)，安裝時(shí)，端面必須絕對垂直，頂面必須絕對水平，且端模支架必須擁有足夠的剛度以避免產(chǎn)生平面變形，造成幾何偏差。

底模結(jié)構(gòu)將由底模臺(tái)車牽引在地面軌道上做縱向移動(dòng)并提供三維調(diào)整。底模臺(tái)車配備豎向和水平液壓系統(tǒng)，通過液壓系統(tǒng)作業(yè)，實(shí)現(xiàn)對底模的三維調(diào)節(jié)。調(diào)整完成后，底模由可調(diào)節(jié)螺桿系統(tǒng)提供支撐，以防止液壓系統(tǒng)泄壓造成重新調(diào)整。

3.3 鋼筋

節(jié)段梁鋼筋籠在專用臺(tái)座上綁扎成型。臺(tái)座由型鋼焊接搭設(shè)，按節(jié)段梁最大斷面尺寸設(shè)計(jì)加工。由于箱梁尺寸多變、體積較大，對鋼筋籠加工精度要求較高。除了需要反復(fù)校核平面尺寸、對角線尺寸及標(biāo)高等數(shù)據(jù)外，還需要設(shè)置輔助標(biāo)志、活動(dòng)定位卡和定位桿，以滿足不同類型梁段鋼筋籠的綁扎和鋼筋籠吊裝要求。鋼筋籠吊裝采用多點(diǎn)鋼架，設(shè)置2 排吊點(diǎn)（共18 個(gè)），通過手拉葫蘆，調(diào)節(jié)各個(gè)吊點(diǎn)的受力均衡，確保鋼筋籠不變形。鋼筋籠吊架需要建立模型進(jìn)行受力分析，以保證其安全性。

3.4 混凝土

混凝土施工是構(gòu)件預(yù)制最后一道工序，也是最關(guān)鍵的工序，需要做好振搗、澆筑順序方案控制。以保證成品外觀及質(zhì)量。

混凝土振搗采用插入式振搗器與附著式振搗器相結(jié)合，附著式振搗器主要布置在腹板外側(cè)模處。以插入式振搗為主，當(dāng)混凝土澆筑至頂板與腹板交接位置時(shí)，打開附著振搗器，振搗時(shí)間控制在10～15s，振搗2 次。

附著式振搗器布設(shè)比選：

方案一：中部布設(shè)2 臺(tái)，橫向間距1700mm。

方案二：梅花形布置3 臺(tái)，橫向間距1700mm，豎向間距700mm。

通過相同條件下振搗比對，方案二振搗效果較為密實(shí)，顏色均勻，表面氣泡較少。

混凝土澆筑按照由下至上、對稱水平分層的原則進(jìn)行施工，最大分層厚度需≤50cm。澆筑順序比選方案如下：

方案一：腹板澆筑→底板→面板。

方案二：底板→腹板澆筑→面板。

通過比選，按方案一澆筑順序可減少倒角和齒塊蜂窩麻面出現(xiàn)，且可減少浮模而反漿現(xiàn)象。

3.5 預(yù)應(yīng)力管道

在節(jié)段拼裝時(shí)，需要保證預(yù)應(yīng)力管道貫通平順，以確保鋼絞線能順利通過。針對不同預(yù)應(yīng)力體系分為臨時(shí)預(yù)應(yīng)力和永久預(yù)應(yīng)力。臨時(shí)預(yù)應(yīng)力管道內(nèi)徑為75mm；永久預(yù)應(yīng)力管道設(shè)計(jì)為外徑87mm、內(nèi)徑80mm 和外徑107mm、內(nèi)徑100mm。

匹配梁與灌注梁之間預(yù)應(yīng)力孔洞通過充氣膠囊形成，氣囊分類分為純膠充氣膠囊和夾線充氣膠囊。純膠充氣膠囊設(shè)計(jì)氣壓較小，對曲線段波紋管道影響較小，不容易將管道憋變形，對管道固定要求較低，適宜曲線段管道；夾線充氣膠囊設(shè)計(jì)氣壓較大，可有效防止管道變形，但容易把曲線段管道憋直，適宜直線段管道。充氣膠囊需要控制氣壓，并設(shè)置卡板，以防止充氣過程中，充氣膠囊對管道拖動(dòng)[3]。波紋管下料一般比設(shè)計(jì)小40～50mm，以保證管口處形成錐形面，確保鋼絞線穿越時(shí)，不會(huì)造成波紋管破壞，堵塞管道。

3.6 預(yù)制線形控制

短線法預(yù)制線形控制就是通過每次調(diào)整匹配梁的空間位置來保證梁體的設(shè)計(jì)線形，包括2 方面：（1）匹配梁理論安裝位置和每次制造誤差的補(bǔ)償修正。假設(shè)梁體的設(shè)計(jì)線形為整體坐標(biāo)，即將澆筑的相鄰節(jié)段為局部坐標(biāo)，這就需要進(jìn)行一定的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換來確定匹配梁的理論安裝位置。（2）線形控制直接影響到工程的質(zhì)量。要達(dá)到理想的目的，最主要的是精密地測量及正確地調(diào)控相鄰節(jié)段（匹配節(jié)段）與新節(jié)段模板之間的相對位置。首先在預(yù)制場內(nèi)設(shè)置穩(wěn)定的觀測塔和目標(biāo)塔，在觀測塔上架設(shè)測量儀器并以此作為觀測站來測量臺(tái)座上梁頂面上的控制點(diǎn)數(shù)值。在節(jié)段預(yù)制過程中，觀測塔、目標(biāo)塔及觀測塔上的測量儀器均不得有任何移位，否則必須重新建立測量控制系統(tǒng)。端模板必須永遠(yuǎn)保持垂直、水平和方正，所有線形控制都依據(jù)橋梁設(shè)計(jì)目標(biāo)線形的預(yù)制曲線來移動(dòng)舊節(jié)段（匹配節(jié)段），當(dāng)?shù)谝粋€(gè)節(jié)段澆筑完混凝土、頂板抹面平整后，4 個(gè)高程標(biāo)釘和2 個(gè)中線標(biāo)釘必須隨即做好。匹配預(yù)制之前再次對上述6 點(diǎn)測量并做好記錄，然后這個(gè)節(jié)段方可進(jìn)行密接匹配預(yù)制。

4 結(jié)語

綜上所述，隨著項(xiàng)目不斷對模板進(jìn)行優(yōu)化和工人操作熟練度的提高，單片梁的預(yù)制工效從7d/（片·單套模板）提高到3d/（片·單套模板），提高了節(jié)段梁預(yù)制工效。同時(shí)，也滿足了業(yè)主對節(jié)段梁較高的質(zhì)量要求，得到業(yè)主的肯定，為最終完成履約打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

此外，通過以上改進(jìn)方案，現(xiàn)場預(yù)應(yīng)力管道質(zhì)量改善明顯。偏位基本控制在±5mm，滿足規(guī)范要求。