重慶城區(qū)預制節(jié)段拼裝橋梁的架設方法研究與應用

張永貴 魏 民 楊學成 孫 林 羅 恒

1.重慶市城市建設發(fā)展有限公司 重慶 400010; 2.重慶交通建設（集團）有限責任公司 重慶 401120; 3.中鐵一局集團橋梁工程有限公司 重慶 401121; 4.重慶市市政設計研究院 重慶 400020

目前全國部分省市提出了裝配式建筑裝配率的要求，從各項政策可以看出，推動應用裝配式橋梁建設勢不可擋。預制節(jié)段拼裝橋梁作為裝配式橋梁的一種，相比現(xiàn)澆橋梁，具有施工快速、環(huán)保等優(yōu)點，已經成為當今國內外橋梁技術發(fā)展的趨勢。但預制節(jié)段拼裝橋梁的架設方法及架設裝備的選用值得進一步分析和研究。

重慶作為山城和橋都，既有地形高差起伏較大，橋涵較多。本文對重慶城區(qū)節(jié)段拼裝橋梁架設方法選擇時應考慮的因素進行分析，以重慶第一個節(jié)段拼裝項目——華巖隧道西延伸段工程為背景，對重慶城區(qū)節(jié)段拼裝橋梁的架設方法及關鍵技術進行研究總結，可為類似工程施工提供參考和借鑒。

1 架設方法與架設裝備選用

1.1 架設方法分類

節(jié)段拼裝橋梁的施工方法可分為移動模架（架橋機）法、膺架法、滿堂支架法等。這幾類方法各有優(yōu)缺點。對于地勢陡峭、橋墩墩高較高或橋長較長的橋梁，優(yōu)先采用移動模架（架橋機）法施工；對于橋跨數(shù)較少、橋墩墩高不高、跨路或跨河等施工場地狹小以及大型機械進出場困難的橋梁，可采用膺架法；而對于滿堂支架法，則應用較少，一般在橋跨數(shù)較少、不值得投入架橋機時可考慮采用。重慶城區(qū)節(jié)段拼裝橋梁的節(jié)段梁架設通常利用架橋機進行施工[1-3]。

1.2 架橋機的分類

根據(jù)GB/T 26470—2011《架橋機通用技術條件》，將架橋機按過孔方式分為導梁式架橋機、步履式架橋機、走行式架橋機和鐵路車輛式架橋機。

節(jié)段拼裝架橋機按整機支撐受力方式分為上行式和下行式2種類型。上行式架橋機包括主梁、支撐在橋面或橋墩上的支腿和在主梁上走行的吊梁小車，主鋼梁上布置有懸桿，可以將吊梁小車吊運的混凝土節(jié)段梁固定在主梁上；下行式架橋機包括主梁、支撐在橋墩兩側的牛腿或地面上的立柱，主鋼梁上配有可以倒運混凝土節(jié)段梁的托梁小車，托梁小車將混凝土節(jié)段梁倒運到主鋼梁上的支撐小油缸上。上、下行式架橋機特點對比如表1所示。

表1 上、下行式架橋機對比

對于上、下行式架橋機的選擇，應結合項目實際情況進行綜合考慮。

1.3 重慶城區(qū)節(jié)段拼裝橋梁架設方法的選擇

目前重慶城區(qū)尚未有節(jié)段拼裝橋梁的先例，考慮架設方法時，按照1.1節(jié)論述，可初步對移動模架（架橋機）法、膺架法、滿堂支架法進行選擇。重慶作為山城，針對山城的特殊性，本節(jié)重點分析選擇上行式架橋機或下行式架橋機時應重點考慮的因素。

1）重慶既有地形高差起伏較大，縱坡大，因此墩高差較大。由于下行式架橋機在橋下需要牛腿或立柱，墩高差會使得墩旁立柱種類較多，因此標準化施工性較差，施工較復雜，造價和工期的代價均較大。

2）重慶橋涵眾多，特別是涉及跨線橋施工時，橋下空間較小，無法使用下行式架橋機。

3）城市橋梁曲線半徑小，且存在較多的橫坡變化。若采用下行式架橋機，則架橋機主梁的設計和調節(jié)裝置較為復雜，而上行式架橋機相比下行式架橋機的適應性更強。

4）城市橋梁施工應考慮對既有交通的影響。相比下行式架橋機，上行式架橋機由于不需要橋下立柱，故對交通影響小。

5）城市橋梁地下管網(wǎng)較多，使用下行式架橋機時，立柱基礎會存在與地下管網(wǎng)交叉干擾的情況。

2 工程實例

2.1 工程概況

重慶華巖隧道西延伸段是重慶快速路二聯(lián)絡線的一部分，快速路二聯(lián)絡線西起于繞城高速，向東延伸，穿華巖隧道以后，終點接入快速路三縱線。華巖隧道西延伸段是形成重慶主城城市快速路網(wǎng)體系和完善片區(qū)路網(wǎng)結構的重要組成部分。主線高架橋全長1 731.77 m，標準段橋寬為25.0 m，分左右兩幅，兩幅橋中間設置隔離欄。其中第3—8、11—14聯(lián)為節(jié)段預制拼裝箱梁，有3×30 m一聯(lián)和4×30 m一聯(lián)這2種類型，其余聯(lián)采用現(xiàn)澆箱梁。

節(jié)段箱梁單跨分為10個節(jié)段，主梁采用C50混凝土。

標準段箱梁采用單箱單室截面，混凝土箱梁頂板寬為12.15 m，底板寬6.15 m，梁高2.00 m，懸臂寬3.00 m（圖1）；主梁頂板厚25 cm，底板厚22 cm，跨中截面腹板厚35 cm，腹板厚度由跨中向支點漸變2次，分別為由35 cm漸變?yōu)?6 cm，再由56 cm漸變?yōu)?0 cm。為方便施工，腹板漸變采用臺階狀漸變方式[4]。標準段節(jié)段吊裝質量為39.36 t，最大塊吊裝質量為70.60 t。

圖1 箱梁跨中標準段斷面示意

本項目擬采用架橋機進行上部結構架設施工（圖2）。

圖2 項目施工現(xiàn)場

2.2 架設方法和架橋機的選擇

項目為雙幅橋，架設時走“Z”字形線路，先架設右幅第1孔，后架設左幅第1孔，再架設左幅第2孔，然后架設右幅第2孔，以此類推。此方法架設效率高。若選用上行式架橋機，則“Z”字形線路較為容易實現(xiàn)，架設工期短。若選用下行式架橋機，則架設完一幅后，需要拆除、安裝架橋機后，再架設另一幅，施工工序較為復雜，施工周期長。若采用2臺下行式架橋機架設，以此來達到兩幅平衡，則可節(jié)省工期，但會多投入1臺架橋機及其他配套機具設備，增加了費用，經濟性較差。

同時，項目為大懸臂蓋梁，若采用下行式架橋機，則架橋機支撐方式需要考慮得較復雜，代價較大。

因此，本項目選擇上行式架橋機進行施工。架橋機的具體機型為TPJ 80-30上行式架橋機，由武漢通聯(lián)路橋機械技術有限公司根據(jù)以往項目經驗并結合重慶華巖隧道西延伸段節(jié)段拼裝橋梁的具體要求設計而成（圖3）。

2.3 架橋機施工工藝流程

針對架橋機和項目的特點，制定了節(jié)段梁架設的施工工藝流程：

1）安裝墩頂塊并錨固。

2）安裝架橋機，并進行錨固、調試、試吊、驗收（圖4）等工作。

圖3 架橋機示意

圖4 架橋機安裝及試吊

3）節(jié)段吊裝懸掛（圖5）。

圖5 節(jié)段吊裝懸掛

4）節(jié)段抹膠、拼接，澆筑濕接縫。

5）體外索穿束及張拉（圖6）。

圖6 體外索穿束及張拉

6）安裝后輔助支腿，同時后支腿前移。

7）架橋機縱移過跨（圖7）。

圖7 架橋機縱移過跨

8）安裝前支腿，進入下一跨節(jié)段安裝。

節(jié)段拼裝和監(jiān)控詳細流程為：

1）提前安裝節(jié)段縱向臨時張拉鋼齒塊，采用專用吊具進行逐榀懸掛。

2）待所有節(jié)段懸掛完成后，對墩頂節(jié)段的坐標、高程進行精確采集并反饋至監(jiān)控方，根據(jù)監(jiān)控方下發(fā)的首榀懸掛節(jié)段安裝指令進行定位，P8墩側濕接縫位置采用型鋼塞墊，同時張拉縱向精軋螺紋鋼錨固，完成首榀懸掛節(jié)段精確定位。

3）采集首榀懸掛節(jié)段數(shù)據(jù)并反饋至監(jiān)控方，根據(jù)第2榀懸掛節(jié)段安裝指令進行預拼，待坐標、高程預拼調試到位后將該節(jié)段后退、提升，人工涂抹匹配面環(huán)氧拼接膠，進行第2榀懸掛節(jié)段的正式拼裝，并張拉縱向精軋螺紋鋼，確保首榀與第2榀懸掛節(jié)段的有效黏結及精確定位。

4）以此工藝循環(huán)完成該跨剩余節(jié)段拼裝。

5）整孔節(jié)段拼裝完成后，安裝濕接縫模板并澆筑混凝土，待混凝土強度達到要求后，進行體外索穿束、張拉。

6）按照同樣流程，完成整聯(lián)節(jié)段拼裝，張拉負彎矩預應力鋼束，拆除支座鎖定，完成整聯(lián)體系轉換（圖8）。

圖8 節(jié)段拼裝施工現(xiàn)場及成橋

2.4 架橋機縱移過跨及變幅橫移技術

1）架橋機縱移過跨?？v移過跨采用的是支腿跨越式轉換配合步履式縱移技術，即采用架橋機前支腿和后輔助支腿臨時支撐，后支腿直接跨越至前一跨蓋梁上，通過縱移油缸配合縱移軌道實現(xiàn)整機縱移（圖9）?？v移時應加強監(jiān)控，注意各安裝構件及墩頂塊錨固是否牢靠，觀察墩頂塊是否有位移等。

圖9 架橋機縱移過跨

2）架橋機變幅橫移。變幅橫移采用新型單幅滑軌與多功能中支腿機構結合步履式橫移技術，即通過下部的單幅滑軌與支腿橫梁之間的相對滑移運動完成架橋機變幅橫移（圖10）。橫移支腿抬升時，應注意主要受力支腿應置于腹板位置。

圖10 架橋機左右幅橫移

3 結語

華巖隧道西延伸段工程作為重慶第一個節(jié)段拼裝橋梁項目，其架設方法和關鍵技術可為類似的工程建設中提供參考和借鑒，對推動重慶城區(qū)節(jié)段拼裝橋梁的發(fā)展進程有積極意義。本文得出的主要結論與建議為：

1）節(jié)段拼裝橋梁架設方法的選擇應綜合考慮墩高、曲線半徑、橫坡、橋下空間、地下管線以及對既有交通的影響等因素。

2）重慶城區(qū)的節(jié)段拼裝橋梁，建議采用上行式架橋機進行施工。

3）對于節(jié)段拼裝雙幅橋，建議采用上行式架橋機進行施工。

4）架橋機的縱移過跨及變幅橫移是架設的關鍵，施工時應加強監(jiān)控，保證質量與安全。橫移支腿抬升時，應注意主要受力支腿應置于腹板位置。

在后續(xù)的研究應用中，應進一步加強對節(jié)段拼裝橋梁架設方法、施工工藝及監(jiān)控技術的實踐探索，保證施工規(guī)范、科學，從而推動節(jié)段拼裝橋梁的進一步發(fā)展。