市政高架橋裝配式梁段施工工藝研究

王立峰

通號（鄭州）電氣化局有限公司，中國·河南 鄭州 450000

1 項目概況

西四環(huán)位于中國鄭州市主城區(qū)的西部，呈南北走向，南起南四環(huán)，北至大河路，本標段屬于鄭上路-化工路段，即K79+748-K81+162.322，全長1414m，道路等級為城市快速路。主線橋左幅K80+218.02-K80+969.02 為高架橋，橋長751m，橋?qū)?6.5m；右幅K80+217.96-K80+954.96 為高架橋，橋長731m，橋?qū)?6.5m，全橋均采用裝配式節(jié)段拼裝梁施工。

本標段節(jié)段拼裝梁采用主線路左右分幅設(shè)計，0#梁段采用支架法現(xiàn)澆施工完成，1#梁段采用大噸位吊車吊裝。1#梁段的安裝就位采用4 臺三向千斤頂進行微調(diào)對位。0#梁端與1#梁端采用15cm 寬濕接縫進行順接；其余中墩梁段采用架橋機懸臂吊裝，梁段間涂抹環(huán)氧樹脂膠進行連接，同時施加臨時預(yù)應(yīng)力，然后張拉永久預(yù)應(yīng)力筋，依次對稱完成所有梁段，最后跨中設(shè)40～60cm 不等的現(xiàn)澆段進行合攏，完成橋跨施工。

2 裝配式梁段施工優(yōu)勢

（1）以“無支座連續(xù)剛構(gòu)+短線法節(jié)段拼裝”為技術(shù)核心。

（2）節(jié)段梁采用梁場短線法預(yù)制，整跨橋梁在橫斷面上被分割成若個干節(jié)段，成品梁體積小、重量輕便于公路運輸且質(zhì)量容易保證。

（3）整個高架橋上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)可以同時施工，平行作業(yè)，有效節(jié)約施工工期。

（4）橋梁下部結(jié)構(gòu)多采用無支座或少支座的橋墩形式，橋梁體積小、截面小、重量輕、造型美觀，后期運行維護費用小。

（5）施工現(xiàn)場節(jié)約了大量的人力，實現(xiàn)了由勞動密集型向科技密集型的轉(zhuǎn)變。同時，節(jié)省了大量模板、腳手架等周轉(zhuǎn)材料的使用。

（6）采用裝配式施工工藝，所有待拼裝節(jié)段梁體均在制梁廠內(nèi)統(tǒng)一預(yù)制，工廠化生產(chǎn)，使梁體的預(yù)制質(zhì)量得到充分保證。

3 工藝原理

以無支座連續(xù)剛構(gòu)+短線法預(yù)制梁架設(shè)為核心的橋梁施工工藝可以用于任何結(jié)構(gòu)體系，簡支梁、連續(xù)梁、連續(xù)剛構(gòu)體系等，絕大多數(shù)的復(fù)雜線性結(jié)構(gòu)都可以實現(xiàn)，可以實現(xiàn)多種施工工法。施工時采用搭積木式的操作，上部結(jié)構(gòu)的一榀節(jié)段梁使用預(yù)應(yīng)力鋼絞線將其串聯(lián)在一起組成了整個梁部結(jié)構(gòu)。無支座連續(xù)剛構(gòu)體系利用了薄壁橋墩柔性的原理實現(xiàn)了整聯(lián)梁的縱向伸縮，從而形成了無支座或少支座的橋梁體系，實現(xiàn)了減少橋梁后期支座維護的目的。

本工藝的墩梁交接處為砼剛性連接，墩頂0#塊采用就地支架現(xiàn)澆。1#塊采用汽車吊或履帶吊進行吊裝，與0#塊進行順接，0#塊與1#塊之間采用15cm 濕接縫連接；其余梁段采用架橋機逐段拼裝，梁段間梁縫涂抹環(huán)氧樹脂膠，通過布置在梁頂和箱室內(nèi)的臨張臺座施工加臨時預(yù)應(yīng)力，隨后穿永久預(yù)應(yīng)力筋錨固，實現(xiàn)梁段拼裝。后續(xù)梁段依次對稱拼裝完成，最后在跨中設(shè)40～60cm 不等的現(xiàn)澆段進行合攏，完成橋跨施工。

本工藝的關(guān)鍵技術(shù)在于節(jié)段梁之間的連接，由于架設(shè)過程中梁體一直處于懸臂“T”構(gòu)狀態(tài)，需對梁段之間進行可靠連接后方可繼續(xù)施工。首先對梁段之間橫斷面及剪力鍵涂抹3mm 厚環(huán)氧膠，對接后采用φ32 精軋螺紋鋼施加預(yù)應(yīng)力進行臨時連接與固定；然后穿設(shè)頂板預(yù)應(yīng)力束，張拉預(yù)應(yīng)力筋，完成該節(jié)段施工。架橋機起重天車解鉤，進行下一階段的拼裝。待整個T 構(gòu)及梁跨拼裝完成后，再分別張拉體內(nèi)通長腹板及底板預(yù)應(yīng)力束。

4 施工工藝流程

墩頂0#塊提前現(xiàn)澆完成，并達到設(shè)計要求強度后，方可進行TJ260G懸拼架橋機的組裝，進行節(jié)段梁懸臂拼裝施工。

4.1 中墩“T”構(gòu)段施工

4.1.1 中墩1#節(jié)段梁拼裝

為減少架橋機的施工時間，并確保線形的絕對準確，提前采用160t 汽車吊將1#塊與0#塊進行匹配安裝，1#塊安裝在鋼管柱支架上方?，F(xiàn)場采用三向千斤頂進行調(diào)整，精準定位，然后進行15cm 的濕接縫施工，為后續(xù)梁段架設(shè)做準備，如圖1所示。

圖1 中墩“T”構(gòu)段施工示意圖

4.1.2 剩余節(jié)段梁起吊預(yù)拼裝

剩余的節(jié)段梁均采用膠接縫施工，在梁段出廠前須檢查剪力鍵有否損傷，如有損傷必須采用環(huán)氧混凝土進行修復(fù)，且對修復(fù)后的剪力鍵尺寸進行復(fù)核。修復(fù)后的剪力鍵尺寸不符合要求時將對拼裝線形產(chǎn)生不利影響。

為保證兩節(jié)段拼接面標高，傾斜度保持一致，減少涂膠后的節(jié)段位置調(diào)節(jié)時間，在膠拼前，進行試拼裝，如圖2、圖3、圖4所示。

圖2 剩余節(jié)段梁起吊預(yù)拼裝示意圖

圖3 第一對箱梁起吊圖

圖4 第一對箱梁預(yù)拼裝

4.1.3 梁端環(huán)氧膠施加

節(jié)段梁預(yù)拼完成后，脫開梁體向外平移0.6m，留出涂膠作業(yè)空隙。涂膠前，梁段匹配面必須將隔離劑和油污清理干凈，并且將不平整處打磨平整，確保無灰塵、無浮漿或其他不利于粘結(jié)的污染物，以防影響橋梁線形。在預(yù)應(yīng)力孔口粘貼5～10mm 厚海綿墊圈。預(yù)應(yīng)力孔道墊圈周圍1cm 范圍不需要涂膠，防止膠體進入孔道內(nèi)影響穿索。

梁段匹配面兩端均需涂抹膠體，涂膠要均勻飽滿，保證涂抹厚度3mm，在加壓固化后膠層厚度宜控制在1mm 之內(nèi)。涂膠作業(yè)應(yīng)該控制在20min 內(nèi)完成。

根據(jù)測量數(shù)據(jù)判定是否需抄墊環(huán)氧墊片。比如軸線需要從高邊往低邊調(diào)整，則將3 塊環(huán)氧墊片分別墊在高邊斜腹板上的上、中、下3 處，同時此斜腹板涂膠厚度控制在7～8mm（以5mm 環(huán)氧墊片為例）；如高程需要向上調(diào)整，則將3 塊環(huán)氧墊片分別墊在箱梁底板左、中、右3 處；同時此底板涂膠厚度控制在7～8mm（以5mm 環(huán)氧墊片為例）；嚴禁同時調(diào)整軸線和高程偏差。

涂膠完成后，平移梁體向已拼裝梁段靠攏，利用架橋機吊具上的調(diào)位系統(tǒng)精調(diào)梁體就位至預(yù)拼時的標記線位置，使匹配面密貼，準備張拉臨時預(yù)應(yīng)力。

4.1.4 節(jié)段梁對位及臨時預(yù)應(yīng)力施工

臨時預(yù)應(yīng)力采用φ32 精軋螺紋粗鋼筋，通過錨于頂板和底板的鋼齒坎傳遞至箱梁節(jié)段上，鋼齒坎通過梁面預(yù)留孔進行固定，頂板布置4 根、底板布置2 根。每根精軋螺紋根據(jù)設(shè)計噸位張拉臨時預(yù)應(yīng)力。張拉時采用頂板與底板上下同時張拉，橫向按先中間后兩邊對稱張拉。臨時預(yù)應(yīng)力解除時，必須在體內(nèi)束張拉完成后進行。

如預(yù)應(yīng)力張拉順序不當(dāng)，將會對橋梁線形造成不利影響。如解除順序不當(dāng)，箱梁節(jié)段下緣可能產(chǎn)生拉應(yīng)力，節(jié)段將產(chǎn)生有害裂縫。

（1）節(jié)段梁對位

涂膠完成后，利用架橋機吊具將梁段緩慢靠攏已拼節(jié)段梁，利用預(yù)拼時所做騎縫線標記快速、精確對位。

（2）臨時預(yù)應(yīng)力張拉

梁段在涂膠并與已拼梁段拼接后，為保證箱梁匹配面有足夠的固結(jié)力（接觸面壓力達到0.5Mpa 以上），在節(jié)段梁精確對位后，立即張拉臨時預(yù)應(yīng)力。頂、底板單根鋼筋張拉力為40t。

預(yù)應(yīng)力張拉采用4 臺60t 穿心頂，按照左右對稱，上下同時由內(nèi)向外的順序進行，如圖5所示。

圖5 臨時預(yù)應(yīng)力連接

4.1.5 懸拼預(yù)應(yīng)力束張拉壓漿施工

每一節(jié)段完成縱向臨時預(yù)應(yīng)力張拉后，立即開始懸拼梁段體內(nèi)預(yù)應(yīng)力束的穿索施工。待環(huán)氧膠強度達到設(shè)計要求后，張拉頂板懸拼預(yù)應(yīng)力束。待整個“T”構(gòu)懸拼預(yù)應(yīng)力張拉完成后再進行“T”構(gòu)壓漿，壓漿需在24h 內(nèi)完成。

懸拼體內(nèi)預(yù)應(yīng)力束利用懸掛于架橋機兩側(cè)的掛籃操作平臺施工。較短束采用人工穿束；較長束采用穿束器單根穿進，從每跨的一端向另一端穿，每次穿一根，每束鋼絞線按照從下至上、從左到右的順序依次穿進；在穿束過程中如遇到阻礙，則退回反復(fù)進行試穿，直至通過，如仍不能穿過，則檢測是否管道有堵塞現(xiàn)象，分析原因并以處理后再行穿束。

在預(yù)應(yīng)力張拉完成后，解除箱梁頂、底板臨時預(yù)應(yīng)力鋼筋，并采用真空壓漿工藝對預(yù)應(yīng)力管道壓漿。但臨時預(yù)應(yīng)力必須滯后體內(nèi)縱向預(yù)應(yīng)力兩個節(jié)段才能拆除，邊跨節(jié)段臨時預(yù)應(yīng)力和中墩“T”構(gòu)最后兩個懸拼節(jié)段臨時預(yù)應(yīng)力需待張拉合攏束后方能拆除。

圖6 懸拼預(yù)應(yīng)力束張拉壓漿施工示意圖

4.1.6 梁段數(shù)據(jù)采集

在每對梁段拼裝完成后采集箱梁頂面控制點測量數(shù)據(jù)，作為溫差對線型影響的參考依據(jù)；采集的數(shù)據(jù)輸入專業(yè)監(jiān)控數(shù)據(jù)庫，經(jīng)程序?qū)Π惭b數(shù)據(jù)進行判斷、預(yù)測、修正后，輸出下一梁段拼裝指令。正常情況下，箱梁節(jié)段每對稱安裝2～3塊監(jiān)控一次；在異常情況下，可斟情增加監(jiān)控頻率。

4.2 邊跨懸拼段施工

在相鄰“T”構(gòu)拼裝至最大懸臂狀態(tài)后，用架橋機逐塊將邊跨梁段吊起進行拼裝，節(jié)段梁吊放在提前搭設(shè)好的φ426鋼管柱支架上，梁體下部設(shè)千斤頂，以便于梁段調(diào)位與涂膠。邊跨支架提前進行設(shè)計，確保滿足承載要求。如圖7所示。

圖7 邊跨懸拼段施工示意圖

4.2.1 節(jié)段梁逐段膠拼

邊跨節(jié)段梁以從穩(wěn)固段起拼為原則，因此首邊跨與末邊跨節(jié)段梁膠拼從尾節(jié)段向跨中節(jié)段逐段進行，由于節(jié)段預(yù)制梁與現(xiàn)澆墩頂塊接縫處無法膠接，在此處設(shè)置一道15cm 濕接縫。中跨合攏處設(shè)置一道60cm 濕接縫。

4.2.2 濕接縫施工

邊跨在0#節(jié)段與1#節(jié)段之間同樣設(shè)置一道15cm 濕接縫；現(xiàn)澆濕接縫混凝土采用C60 補償收縮混凝土，由攪拌車運輸至箱梁架設(shè)部位，用吊車進行澆筑?；炷翝仓?yīng)在1天中氣溫最低時段，并及時進行養(yǎng)護。待濕接縫混凝土強度達到設(shè)計張拉強度后，張拉永久預(yù)應(yīng)力束，如圖8所示。

圖8 濕接縫施工示意圖

4.3 架橋機移位

邊跨施工完成后，架橋機移至下一孔跨，進行下一孔“T”構(gòu)及邊跨懸拼段施工，施工方法同上，為合攏做準備，如圖9所示。

圖9 架橋機移位示意圖

4.4 合攏段施工

中墩“T”構(gòu)及邊墩懸臂端施工完成后，進行合攏段的施工。合攏段遵循先邊跨、后中跨的原則，合攏溫度范圍為6℃～23℃。

合攏段施工主要包括以下施工內(nèi)容：①節(jié)段梁目標數(shù)據(jù)采集及拼裝指令下達；②合攏段吊裝及定位骨架安裝固定；③濕接縫預(yù)應(yīng)力管道連接及鋼絞線穿束；④濕接縫混凝土施工；⑤體內(nèi)縱向預(yù)應(yīng)力束張拉壓漿施工。如圖10所示。

圖10 合攏段施工示意圖

5 梁段糾偏措施

根據(jù)規(guī)范要求，安裝過程中可采取的調(diào)整措施包括：臨時預(yù)應(yīng)力的大小調(diào)整；臨時配重調(diào)整；拼接縫涂膠層的厚度調(diào)整；必要時對主梁增加現(xiàn)澆縫等。

這些處理措施均在監(jiān)控計算中予以考慮，如臨時預(yù)應(yīng)力大小的調(diào)整在有限元模型中模擬，再將計算結(jié)果返回線形控制程序得到坐標的變化量；膠層厚度調(diào)整及增加現(xiàn)澆縫相當(dāng)于改變了梁段的無應(yīng)力長度，需要在線形控制軟件中模擬。

線形控制是通過調(diào)整兩節(jié)匹配節(jié)段平面及立面內(nèi)的轉(zhuǎn)角來實現(xiàn)。預(yù)制過程中的軸線控制是施工過程控制的先決條件，很大程度上決定了懸臂拼裝施工中軸線定位的偏移程度。

在節(jié)段拼裝過程中確定了調(diào)整量后，一般可通過張拉力筋或控制力筋張拉力進行調(diào)整，必要時可通過增加配重進行調(diào)整，通過計算逐步調(diào)整。當(dāng)在拼裝過程中梁段線形誤差過大，難以用其他方法進行補救時，可以增設(shè)一道濕接縫來調(diào)整，所增設(shè)的濕接縫寬度必須用鑿除節(jié)段梁端面混凝土厚度的辦法來完成。

若測量結(jié)果超出幾何控制數(shù)據(jù)允許的誤差范圍，則須對后續(xù)梁段的拼裝進行調(diào)整。根據(jù)規(guī)范和參照其它短線法橋梁的施工經(jīng)驗，誤差調(diào)整方法有改變膠層厚度、調(diào)整臨時預(yù)應(yīng)力、架橋機吊點調(diào)整、增加濕接縫等。必須強調(diào)的是：增加濕接頭是不得已的辦法。由于增加濕接頭會增加節(jié)段梁的拼接長度，造成預(yù)制時的節(jié)段空間“六點坐標”在懸拼時的差別，需要找出二者的準確差異，并計算新的懸臂拼裝控制坐標值，會增加懸拼線形控制的難度。

6 結(jié)語

通過裝配式節(jié)段拼裝梁在該項目的成功實施，為我們總結(jié)了一套完整的施工技術(shù)，并通過因地制宜調(diào)整工藝步驟，解決了施工過程中梁段拼接、邊跨0#塊安放、節(jié)段吊裝工序沖突等問題，為類似工程起到了很好的借鑒作用。同時，裝配式施工作為未來發(fā)展的趨勢，因其優(yōu)質(zhì)、高效、快捷、環(huán)保的自身屬性，必將在未來施工建設(shè)領(lǐng)域取得一席之地。