造橋機(jī)節(jié)段拼裝施工技術(shù)在特大橋施工中的應(yīng)用

魏 軍

（西安鐵一院工程咨詢(xún)監(jiān)理有限責(zé)任公司，陜西 西安 710065）

1 工程概況

新建銀川至西安鐵路YXZQ-5標(biāo)段水北村涇河特大橋（起訖里程：DK135+321.11～DK137+104.09），全長(zhǎng)1.782km。上部結(jié)構(gòu)有14孔采用64m跨預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支箱梁采用濕接法造橋機(jī)節(jié)段拼裝法施工，梁體為單箱單室、等高度、變截面結(jié)構(gòu)。箱梁由15個(gè)節(jié)段組成，最重節(jié)段重167.9t。

2 造橋機(jī)節(jié)段拼裝施工原理

造橋機(jī)節(jié)段預(yù)制拼裝施工包括標(biāo)準(zhǔn)化部分預(yù)制和造橋機(jī)節(jié)段拼裝兩個(gè)階段。預(yù)制階段將梁體沿縱向分割成若干標(biāo)準(zhǔn)化單元節(jié)段，臺(tái)座節(jié)段預(yù)制完成后，在節(jié)段拼裝階段利用移動(dòng)支架造橋機(jī)整孔依次完成節(jié)段拼接，完成濕接縫施工，同時(shí)施加預(yù)應(yīng)力，將節(jié)段連接成整體梁結(jié)構(gòu)。

2.1 SX64/2800型上行式移動(dòng)支架造橋機(jī)研制背景

移動(dòng)支架（國(guó)外稱(chēng)：MSS-The Movable Scaffolding System）最早是在德國(guó)阿母辛克（Amsinck）橋使用后定型，八十年代引入國(guó)內(nèi)使用。

移動(dòng)支架（國(guó)內(nèi)也稱(chēng)節(jié)段預(yù)制拼裝造橋技術(shù)，區(qū)別于橋位現(xiàn)澆移動(dòng)模架）是一種橋梁施工專(zhuān)用設(shè)備、其特點(diǎn)是在橋墩位置完成拼裝混凝土節(jié)段箱梁，梁體節(jié)段預(yù)制和下部結(jié)構(gòu)施工可同時(shí)進(jìn)行，不僅上下結(jié)構(gòu)同步進(jìn)行，質(zhì)量可控，成橋速度快，減少高空作業(yè)。

2.2 SX64/2800型上行式移動(dòng)支架造橋機(jī)簡(jiǎn)介

SX64/2800型上行式移動(dòng)支架造橋機(jī)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)造橋機(jī)）全長(zhǎng)150m，主梁寬11.8m（中心距），導(dǎo)梁寬5.8m（中心距）。該造橋機(jī)為雙桁架結(jié)構(gòu)，每側(cè)桁架分為兩片，桁架中心距3m，桁高9m/6m/3m，左右側(cè)桁架中心距為8.8m，自重約1200t。該型號(hào)造橋機(jī)主要組成部分為：主梁（承受混凝土節(jié)段梁質(zhì)量部分）、前導(dǎo)梁（輔助過(guò)孔部分）、尾梁（節(jié)段安裝到移動(dòng)支架上的過(guò)渡結(jié)構(gòu)部分）、回轉(zhuǎn)天車(chē)、懸吊系統(tǒng)、后支點(diǎn)小車(chē)、前支腿、中支腿、后支腿等部分組成。

2.3 造橋機(jī)的組拼及調(diào)試

按照設(shè)計(jì)梁體體量及跨徑要求選擇合適移動(dòng)支架造橋機(jī)，進(jìn)行造橋機(jī)進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收，在地基承載力滿(mǎn)足要求的場(chǎng)地進(jìn)行橋機(jī)拼裝，拼裝過(guò)程如下：

首先進(jìn)行導(dǎo)梁拼裝，拼裝順序?yàn)椋合孪覘U→下平聯(lián)→腹桿→上弦桿→上平聯(lián)。

導(dǎo)梁部分拼裝完成后，進(jìn)行主梁拼裝，拼裝順序?yàn)椋合孪覘U→腹桿→上弦桿→上平聯(lián)→下弦大節(jié)點(diǎn)外側(cè)“牛腿”。

主梁拼裝完成后，然后進(jìn)行尾梁及桁吊拼裝，其拼裝順序?yàn)椋合孪覘U→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)。

最后進(jìn)行輔助設(shè)備安裝，主要包括：綁掛鋪設(shè)安全網(wǎng)，鋪設(shè)人行道步板、消防設(shè)施、防雷電設(shè)施等。

造橋機(jī)完成拼裝后采用卷?yè)P(yáng)機(jī)整體拖拉就位，再對(duì)下托梁進(jìn)行打開(kāi)、閉合試驗(yàn)，同時(shí)對(duì)喂梁系統(tǒng)、移行系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)調(diào)聯(lián)試。

為了驗(yàn)證造橋機(jī)各部件受力及變形是否與設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果相符，首先在造橋機(jī)的主要受力桿件上粘貼和位移計(jì)及電阻應(yīng)變片，接著再對(duì)吊裝節(jié)段梁進(jìn)行加荷試壓，確保造橋機(jī)性能安全、可靠。

圖1 移動(dòng)支架結(jié)構(gòu)示意圖

2.4 梁段位置放樣、設(shè)置造橋機(jī)預(yù)撓度

造橋機(jī)就位后，安排測(cè)量人員和技術(shù)人員在移動(dòng)支架縱梁上測(cè)量放出梁段縱向位置線(xiàn)以及線(xiàn)路中心線(xiàn)，便于節(jié)段梁拼裝能夠準(zhǔn)確就位。因造橋機(jī)本身構(gòu)造特點(diǎn)，承受節(jié)段梁荷載后會(huì)產(chǎn)生撓度，因此在架梁之前結(jié)合設(shè)計(jì)驗(yàn)算結(jié)果，須提前考慮設(shè)置撓度值。

2.5 節(jié)段梁運(yùn)輸、吊裝、懸掛和調(diào)位

采用200t龍門(mén)吊機(jī)吊放到170t的運(yùn)梁平車(chē)上，通過(guò)運(yùn)梁平車(chē)按施工方案確定的拼裝順序，將第一段節(jié)段梁移運(yùn)至造橋機(jī)尾部喂梁系統(tǒng)中，并通過(guò)4臺(tái)起重小車(chē)將梁段吊起10cm后，撤出170t運(yùn)梁平車(chē)，將第一段節(jié)段梁前移，并下放至距離下托梁頂面大約30cm左右，再啟動(dòng)造橋機(jī)的喂梁系統(tǒng)，最后繼續(xù)前行，將節(jié)段梁喂送至預(yù)定位置。

在該跨段的15節(jié)節(jié)段梁全部就位后，安排測(cè)量人員采用水平儀和經(jīng)緯儀進(jìn)行復(fù)測(cè)，并精確調(diào)整各節(jié)段梁的位置。

（1）準(zhǔn)備工作

造橋機(jī)拼裝到位后，需完成以下工作：

a.測(cè)量相鄰兩橋墩之間的高差、距離，復(fù)核支承墊石高度、平面位置。

b.測(cè)量復(fù)核所有橋墩縱橫向中心軸線(xiàn)。

c.檢查支承墊石上錨栓孔的深度、平面位置。

d.擺正支座位置并檢查復(fù)核，采取初步固定措施。

e.檢查造橋機(jī)桁吊及運(yùn)梁平車(chē)安全性能。

f.組裝完畢移梁小車(chē)。

（2）節(jié)段梁移出存梁場(chǎng)地

采用龍門(mén)吊吊取節(jié)段梁至運(yùn)梁車(chē)，運(yùn)梁至移動(dòng)支架回轉(zhuǎn)天車(chē)下方，并用天車(chē)吊節(jié)段梁喂梁至造橋機(jī)的指定位置。

（3）節(jié)段梁喂梁、懸掛

架橋機(jī)過(guò)孔完畢就位，調(diào)整好支腿高度，檢查完所有項(xiàng)目，處于待架狀態(tài)，運(yùn)梁車(chē)載節(jié)段梁到達(dá)橋墩下待架跨內(nèi)。運(yùn)梁車(chē)載節(jié)段梁緩慢接近架橋機(jī)下部，此時(shí)起重天車(chē)到達(dá)待吊梁塊上方。檢查天車(chē)吊具與梁塊上吊具連接好，起吊并轉(zhuǎn)動(dòng)節(jié)段梁塊，運(yùn)行至指定位置。調(diào)整中間或端吊掛吊桿位置，與要吊掛節(jié)段梁塊上吊具連接好，完成把節(jié)段梁塊從天車(chē)至吊掛的連接置換。天車(chē)起吊節(jié)段梁塊時(shí)，架橋機(jī)在重載提升節(jié)段梁塊時(shí)要防止梁體在縱、橫向偏斜，并嚴(yán)格控制偏斜角度。架橋機(jī)吊具安裝應(yīng)由人工牽引螺紋鋼筋對(duì)位，人工牽引吊桿對(duì)準(zhǔn)吊節(jié)段梁孔。

a.懸掛前，節(jié)段梁的連接斷面需清除灰塵、油脂、水泥漿等污染物及松散混凝土、浮漿，清除完畢后采用高壓水沖洗并干燥處理。

b.節(jié)段梁吊掛注意先掛兩端，后吊掛中點(diǎn)位置的節(jié)段塊。

c.為了預(yù)留出濕接縫空間，懸掛時(shí)調(diào)整中、端吊掛間距，將各節(jié)段梁塊間預(yù)留出濕接縫寬度。

d.節(jié)段梁的提升應(yīng)緩慢、勻速，提升速度應(yīng)控制在2m/min內(nèi)。

e.每次起吊節(jié)段梁塊時(shí)，都應(yīng)在吊起約5cm～10cm后暫停，檢查吊點(diǎn)及吊機(jī)情況后方可繼續(xù)起吊。

f.節(jié)段梁臨近到位時(shí)，天車(chē)需減速慢行，并在與已掛好節(jié)段梁塊間墊木楔或者其他軟包物，防止節(jié)段碰撞。

g.后續(xù)施工必須在所有節(jié)段梁懸掛完成后再進(jìn)行，使架橋機(jī)主梁受力穩(wěn)定撓度不再變化，并保證節(jié)段吊掛系統(tǒng)受力狀態(tài)不會(huì)發(fā)生變化，趨于穩(wěn)定，避免后續(xù)施工對(duì)相鄰節(jié)段梁發(fā)生擾動(dòng)。

（4）節(jié)段梁組裝

節(jié)段梁組拼時(shí)先將兩個(gè)端頭段安裝就位后，再將其他節(jié)段按照方案順序全部擺放到移動(dòng)支架上，留出相應(yīng)濕接縫，所有節(jié)段梁塊全部擺放到支架上后進(jìn)行整孔濕接縫的鋼筋綁扎、鋼絞線(xiàn)穿束、模板安裝及濕接縫混凝土澆筑施工。

（5）節(jié)段梁就位

節(jié)段梁初步就位是指將節(jié)段梁塊按順序編號(hào)布置在移動(dòng)支架腹內(nèi)并懸掛在支架懸吊系統(tǒng)上。初步就位試拼裝時(shí)，可通過(guò)天車(chē)吊具調(diào)整功能微調(diào)，調(diào)整待拼節(jié)段梁塊標(biāo)高，節(jié)段梁塊拼接面靠攏，保證節(jié)段梁塊拼接面完全匹配。每節(jié)段試拼過(guò)程中，需檢查節(jié)段梁的標(biāo)高、中線(xiàn)和匹配面的情況，并及時(shí)調(diào)整偏差。每節(jié)段試拼過(guò)程中，檢查預(yù)應(yīng)力孔道接頭對(duì)位情況，檢查臨時(shí)預(yù)應(yīng)力鋼筋及張拉設(shè)備是否完善。

節(jié)段調(diào)位是一個(gè)反復(fù)調(diào)整逐漸趨近設(shè)計(jì)要求的過(guò)程，精確就位是指節(jié)段梁在縱向、橫向和豎向三個(gè)方向的調(diào)位。故在施工過(guò)程中按先縱向調(diào)整→橫向調(diào)整→豎向調(diào)整的次序反復(fù)循環(huán)調(diào)整，縱向調(diào)整按照線(xiàn)路的中心線(xiàn)為基準(zhǔn)方向。首尾兩端節(jié)段梁預(yù)埋螺栓應(yīng)該對(duì)正支座預(yù)留孔，并按設(shè)計(jì)要求采取固定措施。

考慮到預(yù)應(yīng)力張拉及后期節(jié)段梁混凝土的收縮徐變?nèi)菀滓鹆嚎缡湛s，因此提前按設(shè)計(jì)要求預(yù)留壓縮量，直至達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

2.6 架設(shè)線(xiàn)形控制

箱梁架設(shè)線(xiàn)形控制工藝始終貫穿施工的整個(gè)過(guò)程，因此，配套測(cè)量小組需全程跟蹤測(cè)量架梁工程。

（1）測(cè)點(diǎn)布置

測(cè)點(diǎn)是指在梁節(jié)段梁預(yù)制過(guò)程中，根據(jù)線(xiàn)路的設(shè)計(jì)參數(shù)（橋梁的預(yù)拱度設(shè)置）在待安裝節(jié)段頂面預(yù)埋的軸線(xiàn)控制點(diǎn)、標(biāo)高控制點(diǎn)，簡(jiǎn)稱(chēng)六點(diǎn)控制坐標(biāo)。

（2）起始節(jié)段測(cè)量的控制

里程控制：采用三坐標(biāo)調(diào)梁，采用千斤頂沿主梁縱向移動(dòng)，使其里程滿(mǎn)足設(shè)計(jì)里程位置要求。

軸線(xiàn)控制：在已完成的橋面上設(shè)軸向控制點(diǎn)，采用全站儀精確校核節(jié)段梁的軸線(xiàn)位置。

高程控制：使用三坐標(biāo)進(jìn)行測(cè)量第一段節(jié)段梁頂面的高程控制點(diǎn)，使其滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

2.7 梁段濕接縫作業(yè)

鋼束穿完后，用波紋管套住接縫處外露鋼束。由于所有荷載均由造橋機(jī)承托，為了整孔節(jié)段梁的線(xiàn)形控制，濕接縫澆筑必須按照先底板后腹板、頂板，左右側(cè)對(duì)稱(chēng)，先兩端后中間的順序進(jìn)行，為防止?jié)仓^(guò)程產(chǎn)生施工薄弱層，必須一次連續(xù)成型。澆筑完成做好混凝土的養(yǎng)護(hù)。

2.8 鋼絞線(xiàn)預(yù)應(yīng)力張拉與管道壓漿作業(yè)

濕接縫混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)要求的強(qiáng)度后，進(jìn)行縱向鋼絞線(xiàn)張拉。在第一節(jié)階段鋼束張拉過(guò)程中，為了避免節(jié)段梁在張拉施工過(guò)程中發(fā)生開(kāi)裂現(xiàn)象，首先應(yīng)該調(diào)整各節(jié)段梁底部的千斤頂高度，以滿(mǎn)足張拉需要。所有鋼束張拉完畢后，應(yīng)及時(shí)壓漿，采用真空壓漿，并通過(guò)水泥漿使鋼束與孔道粘結(jié)，填充達(dá)到結(jié)構(gòu)的整體性。

2.9 造橋機(jī)滑移過(guò)墩與就位作業(yè)

過(guò)孔作業(yè)是節(jié)段梁拼裝至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，具體步驟如下：安裝后支點(diǎn)小車(chē)，后支腿過(guò)孔→頂升前支腿，中支腿過(guò)孔并錨固于橋墩→收起前支腿，檢查各部位，支架前移過(guò)孔→支架前移到位，拆除后支點(diǎn)小車(chē)，進(jìn)入架梁狀態(tài)。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)具體項(xiàng)目的實(shí)施，得出如下結(jié)論：

（1）從施工技術(shù)控制角度方面講，節(jié)段梁段在造橋機(jī)上的組拼、線(xiàn)型控制、濕接縫施工、張拉是造橋機(jī)拼裝的重難點(diǎn)。從施工作業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)程度講，造橋機(jī)滑移、梁段運(yùn)輸、吊裝安全、節(jié)段梁高位拼裝和濕接縫的混凝土高位現(xiàn)澆施工是安全監(jiān)管的重難點(diǎn)。

（2）在交通不便的偏遠(yuǎn)山區(qū)鐵路建設(shè)項(xiàng)目中，節(jié)段梁預(yù)制場(chǎng)的選址及制梁、存梁規(guī)模、造橋機(jī)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)、加工、運(yùn)輸和現(xiàn)場(chǎng)安裝是造橋機(jī)節(jié)段梁拼裝施工順利的關(guān)鍵之所在。

（3）本項(xiàng)目考慮到經(jīng)濟(jì)因素，工程實(shí)施中試摻加價(jià)格較低的聚丙烯纖維，取得了預(yù)期的效果。

（4）采用64m跨度預(yù)應(yīng)力混凝土節(jié)段箱梁，因梁段長(zhǎng)、體積大，重量大，吊裝、運(yùn)輸皆困難。今后可嘗試采用新材料運(yùn)用在橋梁主體結(jié)構(gòu)混凝土中，即活性粉末混凝土（Reactive Powder Concrete，簡(jiǎn)稱(chēng) RPC），因其具有自重輕、強(qiáng)度高、耐久性高、質(zhì)量穩(wěn)定等特點(diǎn)，可減輕節(jié)段梁結(jié)構(gòu)自重，增加節(jié)段梁段預(yù)制施工長(zhǎng)度，減少梁段之間的施工接縫，且保證施工質(zhì)量，節(jié)約建設(shè)工期。

（5）為更好的實(shí)現(xiàn)工廠化、信息化、精細(xì)化管理，解決造橋機(jī)節(jié)段梁工期緊、工序復(fù)雜、節(jié)段多、精度控制難等問(wèn)題，今后可引入BIM（建筑信息模型（Building Information Modeling））技術(shù)，通過(guò)三維可視化技術(shù)應(yīng)用、碰撞檢查技術(shù)應(yīng)用，可提高節(jié)段拼裝箱梁在進(jìn)度等關(guān)鍵因素卡控，取得良好的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益。

（6）研究開(kāi)發(fā)節(jié)段梁線(xiàn)形監(jiān)控信息化技術(shù)，開(kāi)發(fā)信息平臺(tái)，對(duì)節(jié)段梁的線(xiàn)形數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、超限提示、問(wèn)題處置管理勢(shì)在必行。

（7）造橋機(jī)節(jié)段拼裝施工技術(shù)很好解決了施工占地多、交通干擾大、支架現(xiàn)澆法與懸臂現(xiàn)澆法施工質(zhì)量及安全因素不易控制等問(wèn)題，同時(shí)實(shí)行橋下節(jié)段梁工廠化預(yù)制生產(chǎn)，既可保證施工質(zhì)量，又可大大節(jié)約工期，很好的為后續(xù)類(lèi)似橋梁施工提供重要的參考和借鑒。