節(jié)段梁橋墩頂塊建造關(guān)鍵技術(shù)

黃維樹 （安徽省交通控股集團有限公司，安徽 合肥 230009）

1 引言

節(jié)段拼裝箱梁由于其施工裝配化，質(zhì)量易控制，體外預(yù)應(yīng)力可達、可檢、可換等優(yōu)勢得到廣泛應(yīng)用。但存在對全體外預(yù)應(yīng)力體系的優(yōu)勢認識不足，未實現(xiàn)全體外預(yù)應(yīng)力體系的突破，接縫處體內(nèi)預(yù)應(yīng)力的耐久性不足的問題[1]。近年隨著體外束防腐技術(shù)的進步，體外預(yù)應(yīng)力節(jié)段拼裝連續(xù)梁的優(yōu)勢逐漸凸顯，這種結(jié)構(gòu)具有預(yù)制標準化、施工快速化、質(zhì)量可控制、施工成本低等優(yōu)點，主要應(yīng)用在跨徑較大的梁橋結(jié)構(gòu)中。

墩頂塊段是節(jié)段梁建造中的一種特殊節(jié)段形式，由于這種節(jié)段在箱室內(nèi)需要設(shè)置尺寸巨大的錨固橫梁，故這種節(jié)段在施工過程中受到重量限制較難實現(xiàn)全部預(yù)制吊裝，多采用現(xiàn)場澆筑的方式進行施工。在現(xiàn)場施工條件下墩頂塊的質(zhì)量較難控制。針對這一技術(shù)難題，本文以蕪湖長江公路二橋為依托對墩頂塊的品質(zhì)建造技術(shù)進行了探討。

蕪湖二橋?qū)儆趪鴥?nèi)首次大規(guī)模采用全體外預(yù)應(yīng)力節(jié)段預(yù)制拼裝混凝土橋梁。將全體外預(yù)應(yīng)力與輕型薄壁箱梁相結(jié)合，開創(chuàng)了類似工程先河，成為工業(yè)化建造技術(shù)的典范。該項目27.8 km引橋及接線橋梁均采用節(jié)段預(yù)制拼裝箱梁，采用30m跨徑、40m跨徑和55m跨徑3種標準跨徑布置形式。橋梁斷面有分離式雙向四車道、分離式雙向六車道2種形式。最終應(yīng)用的橋梁結(jié)構(gòu)形式包括六車道斷面55m、六車道斷面40m、六車道斷面30m及四車道斷面30m四種結(jié)構(gòu)形式。每種結(jié)構(gòu)由墩頂節(jié)段、標準塊段、加強段和轉(zhuǎn)向塊段組成，其中轉(zhuǎn)向塊段、加強段及標準段長度均為3m，外形保持一致。蕪湖二橋節(jié)段梁采用了高度標準化的構(gòu)造設(shè)計，全線共有預(yù)制節(jié)段20034榀，只有16種節(jié)段類型，4種外模形式，屬于國內(nèi)同類工程的技術(shù)典范。

2 墩頂塊的構(gòu)造改進

對于節(jié)段梁橋的建造而言，墩頂節(jié)段一直是控制性結(jié)構(gòu)，墩頂結(jié)構(gòu)相對而言構(gòu)造復(fù)雜，節(jié)段重量大，施工難度高。以往的節(jié)段梁墩頂塊建造受到吊重的限制，多采用現(xiàn)場澆筑的方式進行施工；也有部分項目采用工廠預(yù)制腹板及翼緣板，吊裝至橋墩上以后再進行二次澆筑。這兩種方式都需要進行較大的現(xiàn)場混凝土澆筑與養(yǎng)護工作，導(dǎo)致墩頂塊的質(zhì)量較難控制。也有項目墩頂塊采用全部預(yù)制后整體安裝，但此時墩頂塊的吊裝重量約為其他節(jié)段吊裝重量的2.5倍以上，需要采用超大噸位的吊裝設(shè)備，引起施工措施費過多增加。

圖1 匹配預(yù)制墩頂塊構(gòu)造示意

為了解決墩頂塊的吊裝難題，且避免墩頂塊現(xiàn)場澆筑質(zhì)量控制難度大的問題，蕪湖二橋的建設(shè)中對墩頂塊的構(gòu)造形式進行了改進，采用了一種分離式匹配預(yù)制墩頂塊結(jié)構(gòu)，見圖1。將一個墩頂塊劃分為2個構(gòu)造完全相同的橫梁節(jié)段，兩個橫梁節(jié)段之間的箱室底板、腹板、翼緣板及頂板加腋區(qū)域采用匹配預(yù)制安裝的方式施工，在頂板中間位置預(yù)留20cm寬度的混凝土灌注槽，在20cm范圍內(nèi)的頂板及橫聯(lián)區(qū)域內(nèi)的混凝土在節(jié)段吊裝至墩頂后進行快速澆筑連為一體。

通過這種分離式結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，將墩頂塊的吊裝重量減小了50%，使其與標準段的重量較為接近，可采用與標準節(jié)段相同的機械設(shè)備完成節(jié)段的快速安裝。同時，比較了現(xiàn)場進行鋼筋綁扎及模板安裝等施工工序，發(fā)現(xiàn)該工藝在提高效率的同時，改進了墩頂塊的施工質(zhì)量。

3 墩頂塊品質(zhì)預(yù)制與安裝

在墩頂塊在采用高度標準化的設(shè)計后可以充分地細化墩頂塊在預(yù)制場內(nèi)的預(yù)制工藝和工序以提高墩頂塊預(yù)制的品質(zhì)。墩頂塊的預(yù)制品質(zhì)提升可從鋼筋混凝土、模板工程和混凝土澆筑與養(yǎng)生3個環(huán)節(jié)進行提升。

在鋼筋工程方面充分利用工廠化預(yù)制的優(yōu)勢，采用自動化鋼筋加工設(shè)備，提高鋼筋加工的精度，并對鋼筋加強分類管理，可采用貨柜式鋼筋管理，對每型號不同長度的鋼筋進行標準化管理。鋼筋綁扎可采用BIM技術(shù)通過虛擬模擬建立最優(yōu)的鋼筋綁扎順序，如圖2。利用BIM建立的最優(yōu)綁扎順序作為標準化綁扎工藝進行墩頂塊鋼筋綁扎，避免鋼筋綁扎過程中出現(xiàn)鋼筋打架、鋼筋切割、補焊等傳統(tǒng)粗放式的綁扎工藝的不足。預(yù)應(yīng)力管道的定位可采用角鋼焊接的定位骨架進行定位，并在鋼筋綁扎前進行準確定位與臨時固定，以提高管道的定位精度。

圖2 墩頂塊鋼筋綁扎

由于墩頂塊需要預(yù)留預(yù)應(yīng)力管道等預(yù)埋件結(jié)構(gòu)，墩頂塊的模板加工和安裝施工難度較大。在采用高度標準化的構(gòu)造以后，所有的墩頂塊的構(gòu)造均相同，極大地簡化了模板工程施工的難度。在標準化的基礎(chǔ)上，為了提高墩頂塊的施工精度，模板制造時盡可能提高模板的整體性，將橫隔板外端模、內(nèi)端模、橫隔板內(nèi)模等分別制作成整體模板，以減少拼裝工作量。本項目墩頂塊的模板拆分為底模及側(cè)模臺架、梁端活動式端頭模板及內(nèi)膜（開合式）4塊整體式模板結(jié)構(gòu)。此外，為了進一步提高模板的穩(wěn)定性，避免出現(xiàn)漲模，在臺座框架上安裝豎向工字鋼，將其用鋼管與橫隔板外端模的三分點進行連接，增加模板的水平約束，降低模板跨度，提高其抗變形能力。對于橫隔板內(nèi)模，在折角除處用水平鋼管相互支撐，提高抗變形能力，降低漲模概率。通過上述措施有效的提高了模板的整體性能和剛度，提高了墩頂塊構(gòu)件的預(yù)制尺寸精度。

圖3 墩頂塊快速拼裝施工現(xiàn)場

采用分離式墩頂塊結(jié)構(gòu)的安裝施工簡單便捷，利用吊裝設(shè)備兩個橫梁節(jié)段分別起吊安放與墩頂位置，利用兩個橫梁節(jié)段之間的匹配預(yù)制關(guān)系，通過剪力鍵的匹配膠結(jié)形成整體框架。張拉在墩頂塊橫梁上設(shè)置的精扎螺紋鋼筋使得兩個橫梁節(jié)段連接可靠，后利用頂板預(yù)留澆筑槽口完成接縫混凝土的快速澆筑，實現(xiàn)了墩頂塊的快速安裝。在施工現(xiàn)場只需要進行澆筑槽口頂部混凝土的養(yǎng)護工作，操作簡單，質(zhì)量可控。

4 結(jié)語

針對節(jié)段梁橋墩頂塊施工難度大，施工質(zhì)量控制難度高的問題，本文依托蕪湖長江公路二橋全體外預(yù)應(yīng)力節(jié)段梁的建造進行了研究。提出了一種分離式墩頂塊結(jié)構(gòu)形式，使得墩頂塊在吊裝重量可控的條件下實現(xiàn)了全工廠預(yù)制，為其品質(zhì)建造提供了基本保障。同時，對墩頂塊在預(yù)制場內(nèi)預(yù)制及現(xiàn)場安裝的主要工藝技術(shù)進行了研究，形成了合理的施工工藝，有效地提高了橋梁的施工質(zhì)量和綜合品質(zhì)，可為節(jié)段梁的施工建造提供借鑒。