連徐高速鐵路連續(xù)梁節(jié)段預(yù)制裝配式施工技術(shù)

董傳新，燕春陽，韓宗芳

（1.中國(guó)鐵路上海局集團(tuán)有限公司徐州鐵路樞紐工程建設(shè)指揮部，江蘇 徐州 221000；2.廣州瀚陽工程咨詢有限公司，廣東 廣州 510220）

1 概述

1.1 節(jié)段拼裝技術(shù)概述

短線法節(jié)段預(yù)制架設(shè)技術(shù)是把橋梁按照縱橋向劃分為（2～5）m的若干節(jié)段，并在預(yù)制場(chǎng)內(nèi)完成節(jié)段梁的預(yù)制，最后把節(jié)段梁拼裝成整跨橋的橋梁綠色建造技術(shù)[1-2]。

節(jié)段梁可以多點(diǎn)、多工法架設(shè)，不受節(jié)點(diǎn)橋梁或隧道的約束。節(jié)段梁架設(shè)可以采用簡(jiǎn)支單跨架設(shè)法、懸臂平衡架設(shè)法、頂推架設(shè)法、支架架設(shè)法等架設(shè)工法。節(jié)段梁架設(shè)現(xiàn)場(chǎng)震動(dòng)少、噪音少，有利于環(huán)保施工，同時(shí)施工靈活，極少占用既有道路。

由于短線法節(jié)段拼裝技術(shù)在架設(shè)施工的過程中還存在著架設(shè)設(shè)備的選擇、橋梁線形控制等方面的難題，為解決這些難題，選擇試點(diǎn)工程專項(xiàng)研究這些難題是很有必要的。

1.2 項(xiàng)目概述

新建連徐高速鐵路東海特大橋跨大沙河連續(xù)梁橋與大許特大橋跨規(guī)劃S344省道連續(xù)梁橋采用節(jié)段預(yù)制拼裝的施工技術(shù)。連續(xù)梁橋連按照墩頂塊和標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段的劃分原則，分為0#節(jié)段和1#～11#節(jié)段。截面采用單箱單室的箱梁截面，節(jié)段梁間采用密齒型剪力鍵結(jié)合環(huán)氧樹脂膠接縫的連接方式。連續(xù)梁采用無邊跨合龍段，只在跨中設(shè)置1m的濕接縫合龍方式。

東海特大橋跨大沙河連續(xù)梁橋下方是河道，沒有節(jié)段梁的存放位置，不便于提梁，因此對(duì)稱懸臂拼裝的架設(shè)方法，其安全系數(shù)較高，不需要搭設(shè)喂梁平臺(tái)，且架橋機(jī)不用過孔的三跨式雙T構(gòu)同步膠拼的施工工法。節(jié)段梁在預(yù)制場(chǎng)內(nèi)完成預(yù)制、達(dá)到養(yǎng)護(hù)期后通過運(yùn)梁板車運(yùn)輸至架設(shè)現(xiàn)場(chǎng)，要求運(yùn)輸板車轉(zhuǎn)彎半徑不小于16m，轉(zhuǎn)彎角度不小于120°，同時(shí)運(yùn)輸車的高度不高于1.3m，避免超出運(yùn)輸便道的限高要求。

由于連續(xù)梁的合龍采用跨中合龍即無邊跨合龍濕接縫的技術(shù)，增加了連續(xù)梁的施工難度。節(jié)段梁架設(shè)主要存在以下幾個(gè)難點(diǎn)：（1）連續(xù)梁的上部結(jié)構(gòu)除跨中濕接縫以外全部預(yù)制，沒有采用墩頂0#現(xiàn)澆的施工方法，增加了連續(xù)梁架設(shè)的難度。（2）懸臂拼裝過程中線形的控制。0#節(jié)段的位置決定了線形的90%，因此必須提高0#節(jié)段定位的精度，同時(shí)對(duì)后續(xù)節(jié)段的定位進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)合龍。（3）連續(xù)梁取消了邊跨合龍濕接縫，只在跨中設(shè)置濕接縫合龍段，使連續(xù)梁的裝配率達(dá)到99.9%以上。這就要求了架設(shè)階段的高精度施工控制；要求在節(jié)段梁架設(shè)過程中的誤差更小，同時(shí)要求必須在預(yù)制、架設(shè)過程中對(duì)誤差進(jìn)行修正，避免誤差的積累，影響最后的成橋線形。

2 懸臂拼裝架設(shè)

傳統(tǒng)的鐵路節(jié)段梁拼裝技術(shù)大多采用濕接縫拼裝的方法，很少采用膠接拼裝節(jié)段梁的方法。因此，新建連徐高速鐵路節(jié)段梁架設(shè)施工時(shí)沒有可參考的類似工程技術(shù)，增加了架設(shè)的難度。節(jié)段梁濕接縫拼裝技術(shù)的線形控制簡(jiǎn)單，合龍精度要求較低，而節(jié)段梁膠接拼裝要求節(jié)段梁預(yù)制、拼裝都要有很高的精度，同時(shí)需要對(duì)架設(shè)過程中每片節(jié)段梁的安裝精度實(shí)時(shí)觀測(cè)，避免合龍誤差超過設(shè)計(jì)要求。

2.1 總體拼裝工藝流程

綜合考慮施工現(xiàn)場(chǎng)的地理情況及科研研究意義，該項(xiàng)目采用對(duì)稱懸臂拼裝的架設(shè)方法，邊跨最后兩個(gè)節(jié)段（10#、11#節(jié)段）在墩旁支架上拼裝；其余節(jié)段使用龍門架或架橋機(jī)拼裝架設(shè)，以中墩0#節(jié)段為中心，對(duì)稱懸臂拼裝1#～8#節(jié)段，直至完成一個(gè)T構(gòu)的架設(shè)，然后進(jìn)行中跨合龍，最后進(jìn)行邊跨的拼裝，典型拼裝工藝如下所示[3-4]：（1）安裝好0#節(jié)段后，在墩旁托架上進(jìn)行1#節(jié)段的拼裝，待線形調(diào)整到位后，涂抹環(huán)氧樹脂膠，張拉臨時(shí)預(yù)應(yīng)力，張拉并錨固永久預(yù)應(yīng)力，并及時(shí)壓漿。（2）采用龍門架分別提取中墩兩側(cè)的2#節(jié)段，按照試拼、涂膠拼裝的順序架設(shè)完成2#節(jié)段，臨時(shí)張拉預(yù)應(yīng)力至環(huán)氧樹脂膠固化，張拉預(yù)應(yīng)力鋼束后，及時(shí)灌漿。重復(fù)操作步驟2，直至完成一個(gè)T構(gòu)的架設(shè)。（3）中墩完成所有的T構(gòu)后，安裝中跨合龍段的臨時(shí)構(gòu)造，現(xiàn)澆濕接縫達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)范要求的強(qiáng)度后進(jìn)行預(yù)應(yīng)力的張拉錨固，并及時(shí)壓漿。（4）拆除中墩臨時(shí)固結(jié)，轉(zhuǎn)化為永久支座。（5）按照步驟2進(jìn)行9#的架設(shè)。（6）在墩旁托架上進(jìn)行10#、11#的架設(shè)，張拉預(yù)應(yīng)力、灌漿完成整聯(lián)橋的架設(shè)。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段拼裝

東海特大橋采用架橋機(jī)架設(shè)的方法，大許特大橋采用龍門架提梁的架設(shè)方法，兩種架設(shè)設(shè)備均具有節(jié)段梁調(diào)位功能，節(jié)段梁都可以在平面上橫移、縱移、旋轉(zhuǎn)。

節(jié)段梁的標(biāo)準(zhǔn)塊在架設(shè)過程中誤差要在2mm以內(nèi)，以免影響橋梁最后的線形及受力性能。標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段懸臂拼裝的工藝流程：節(jié)段起吊到架設(shè)位置→節(jié)段試拼→提升節(jié)段梁、涂抹環(huán)氧樹脂膠→節(jié)段拼裝、張拉臨時(shí)預(yù)應(yīng)力、懸拼吊具松鉤→張拉永久預(yù)應(yīng)力筋并在全梁施工完成后進(jìn)行預(yù)應(yīng)力管道的壓漿施工。

2.3 首段梁及邊跨梁段拼裝

中墩首段梁（0#）的架設(shè)是連續(xù)梁架設(shè)的第一個(gè)節(jié)段，0#節(jié)段的定位是否精準(zhǔn)，直接決定了節(jié)段梁的拼裝線形是否滿足設(shè)計(jì)要求的線形，因此必須把0#的架設(shè)誤差控制在2mm內(nèi)。0#節(jié)段作為墩頂塊，在架設(shè)前在預(yù)制梁底應(yīng)設(shè)置永久支座，但不承受荷載。根據(jù)線形控制中心提供的理論坐標(biāo)調(diào)整至誤差允許范圍內(nèi)的位置，然后進(jìn)行墩梁的臨時(shí)固結(jié)工作。

在中跨合龍后拼裝邊跨9#節(jié)段梁，9#節(jié)段梁試拼裝縫隙控制在5mm內(nèi)即可進(jìn)行膠拼，臨時(shí)張拉后進(jìn)行永久預(yù)應(yīng)力張拉并及時(shí)灌漿，完成9#節(jié)段梁的架設(shè)。

邊跨節(jié)段（10#、11#）均在墩旁托架上施工，托架采用裝配式結(jié)構(gòu)，頂部預(yù)留65cm，作為節(jié)段梁支撐及調(diào)整機(jī)構(gòu)布置。其優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：一是可以根據(jù)墩高調(diào)整墩旁托架的高度，以適應(yīng)不同工況；二是可以重復(fù)利用材料，減少材料損耗；三是墩旁托架可以放置在承臺(tái)上，不需要做墩旁托架的地基處理。托架頂部設(shè)置分配梁，分配梁上設(shè)置液壓千斤頂及墊塊，用來調(diào)整節(jié)段梁標(biāo)高及位置。其中，托架應(yīng)有足夠的剛度、強(qiáng)度和穩(wěn)定性，并按照最大荷載的1.2倍預(yù)壓。

利用架梁設(shè)備提前把11#節(jié)段放置在墩旁托架上，然后在墩旁托架上進(jìn)行10#節(jié)段拼裝，墩旁支架上調(diào)整好10#位置，膠拼、臨時(shí)張拉、永久張拉預(yù)應(yīng)力并及時(shí)灌漿。重復(fù)此操作完成11#節(jié)段的拼裝，永久預(yù)應(yīng)力張拉完成后，邊墩永久支座定位，錨栓孔調(diào)整好后，待永久支座錨栓孔及調(diào)整層強(qiáng)度達(dá)到要求后，墩旁托架頂部螺旋千斤頂頂升，與永久支座共同支撐11#節(jié)段。張拉剩余預(yù)應(yīng)力鋼束，并及時(shí)壓漿，完成體系轉(zhuǎn)變，最后拆除蹲旁托架。

2.4 節(jié)段梁中跨合龍

連續(xù)梁的中跨合龍采用1m長(zhǎng)度的濕接縫，安裝懸吊支架、中跨合龍段臨時(shí)剛接構(gòu)件，澆筑合龍段混凝土。養(yǎng)生達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)范要求的強(qiáng)度后，張拉、錨固部分中跨合龍預(yù)應(yīng)力鋼束，并及時(shí)壓漿，最后拆除中跨合龍段吊架。

2.5 懸臂拼裝線形控制

預(yù)制節(jié)段梁懸臂拼裝的線形主要靠預(yù)制質(zhì)量來控制，但是拼裝過程中還是要嚴(yán)格把控0#的定位精度，建議在0#上設(shè)置觀測(cè)墩，對(duì)架設(shè)過程中的每個(gè)階段進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，以滿足施工期的安裝精度及成橋線形要求[5]。

（1）0#的拼裝定位。由于0#的安裝決定了成橋線形，因此必須保證測(cè)量精度，并控制在允許誤差范圍內(nèi)。該項(xiàng)目工程采用測(cè)量誤差在0.5s的徠卡TS60超高精度全站儀來精測(cè)量軸線及高程。精準(zhǔn)測(cè)量完成后，線形監(jiān)控單位對(duì)架設(shè)誤差進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，并且預(yù)測(cè)成橋線形偏差。0#節(jié)段安裝在正確的位置后，后續(xù)節(jié)段的線形基本處于正確的位置。但是為了確保合龍線形，在安裝到3#節(jié)段時(shí)應(yīng)對(duì)合龍精度再次預(yù)測(cè)確認(rèn)，同時(shí)對(duì)后續(xù)節(jié)段梁進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)測(cè)量，保證軸線及高程的合龍誤差都控制在15mm以內(nèi)。當(dāng)預(yù)測(cè)合龍誤差超過15mm即為安裝事故，必須采取應(yīng)急糾偏措施來進(jìn)行線形調(diào)整。應(yīng)急線形糾偏基本技術(shù)原則：一是架設(shè)開始前制定應(yīng)急線形糾偏專項(xiàng)方案；二是進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)，每個(gè)節(jié)段完成安裝張拉預(yù)應(yīng)力前后都精確測(cè)量，并進(jìn)行合龍誤差的預(yù)測(cè)，為后續(xù)糾偏提供數(shù)據(jù)支撐；三是若出現(xiàn)較大的安裝誤差，需要在后續(xù)多個(gè)節(jié)段內(nèi)完成分級(jí)糾偏，嚴(yán)禁在一個(gè)節(jié)段內(nèi)劇烈調(diào)整線形。應(yīng)急線形糾偏的最終方法是設(shè)置環(huán)氧樹脂墊片，但是設(shè)置環(huán)氧樹脂墊片的節(jié)段縫，容易導(dǎo)致膠體不密實(shí)，對(duì)結(jié)構(gòu)剛度產(chǎn)生不利影響，嚴(yán)重時(shí)會(huì)危及結(jié)構(gòu)安全性能，因此一般情況下禁止利用設(shè)置墊片的方式來調(diào)整拼裝線形。同時(shí)應(yīng)對(duì)所有糾偏節(jié)段縫的涂膠工藝、質(zhì)量及膠體擠出性進(jìn)行查驗(yàn)，確保節(jié)段縫處的膠體密實(shí)。

（2）懸臂拼裝線形控制效果。將成橋后的精確測(cè)量數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)的理論數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，找出最大軸線、高程的最大誤差，使其滿足設(shè)計(jì)誤差要求。

3 結(jié)束語

該項(xiàng)目工程的橋梁裝配率超過了90%，架設(shè)設(shè)備等也采用裝配式設(shè)備。工程采用的邊跨無濕接縫懸臂拼裝技術(shù)首次運(yùn)用在高速鐵路預(yù)制裝配連續(xù)梁上，實(shí)現(xiàn)了高速鐵路工程上的一個(gè)新突破。文章介紹了節(jié)段梁預(yù)制架設(shè)工法，也對(duì)架設(shè)裝備、架設(shè)工法、架設(shè)流程、架設(shè)誤差及節(jié)段梁的線形控制等方面做了說明，為后續(xù)類似項(xiàng)目的施工提供了范例，有助于在高速鐵路工程上的推廣應(yīng)用。

高速鐵路短線法連續(xù)梁預(yù)制裝配技術(shù)，響應(yīng)國(guó)家交通運(yùn)輸業(yè)“安全、便捷、高效、綠色、智能、綜合”的發(fā)展主導(dǎo)方向，順應(yīng)國(guó)家的發(fā)展戰(zhàn)略，是橋梁產(chǎn)業(yè)的高端建設(shè)技術(shù)，是高速鐵路橋梁建設(shè)走向工業(yè)化、綠色化的最直接有效的方式。節(jié)段預(yù)制架設(shè)技術(shù)為高速鐵路提供了新的施工工藝，推動(dòng)國(guó)家高速鐵路實(shí)現(xiàn)全線工業(yè)化的發(fā)展。