市政橋梁節(jié)段預制拼裝混凝土橋梁技術應用研究

陳 磊 劉 洋

（1.中電建十一局工程有限公司，河南鄭州 450000；2.中國水利水電第十一工程局有限公司二分局，河南鄭州 450000）

1 橋梁預制拼裝施工技術的特點及優(yōu)勢

工廠集中現(xiàn)澆梁段混凝土，合理使用資源與能源，減少溫室氣體排放，有利于環(huán)境保護和工程低碳化建設；梁段工廠化作業(yè)提高了混凝土澆筑質(zhì)量，提高橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性；拼裝施工工藝更多依靠機械設備，減少人員因素對施工質(zhì)量的影響；橋梁的不同構(gòu)件可同時預制，工序間的時間控制相關性減少，施工速度快；拼接安裝機械化程度高，適用于長大高架橋梁的快速施工；施工過程中最大限度減小對周邊環(huán)境的空氣污染、噪聲污染、交通干擾等不利影響，是環(huán)境友好型的建橋技術。

2 工程概述

鄭州南四環(huán)快速化工程東起櫻桃路，西至鄭少高速，全長約為5 km，主線高架橋單幅標準橋?qū)?6.5 m，局部加寬至26 m，等寬段采用節(jié)段預制施工，加寬段采用支架現(xiàn)澆梁。

施工流程如圖1所示。

圖1 總體施工流程

橋梁墩柱完成后，0#節(jié)段采用鷹架模板支撐體系或鋼管柱模板支撐體系進行現(xiàn)澆。箱梁通過公路采用平板車運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場拼裝點，1#節(jié)段與0#節(jié)段采用濕接縫現(xiàn)澆連接，標準節(jié)段梁的架設采用架梁設備逐聯(lián)架設。三孔一聯(lián)的施工段，每次拼裝架設半聯(lián)，待整聯(lián)拼裝完成后，選擇適當氣溫段進行合龍段混凝土澆筑。

3 市政橋梁預制拼裝施工技術的實際應用

3.1 分段預制拼裝設備選擇

根據(jù)現(xiàn)場實際情況及進度計劃和橋梁布置形式，選用不同的橋梁架設設備。節(jié)段提升、拼裝作業(yè)采用橋面吊機或橋面提升架時，提升設備與節(jié)段的重量比應不大于0.4，提升設備在提升、拼接、行走時的抗傾覆安全系數(shù)、自錨固系統(tǒng)的安全系數(shù)、斜拉水平限位系統(tǒng)的安全系數(shù)均不應小于2。

本工程節(jié)段預制拼裝設備選擇標準：節(jié)段梁架設部位施工受地下和地面管線影響較??；現(xiàn)狀道路較為平緩，縱向最大坡度較?。蛔畲蠖罩叨炔淮笥?5 m施工區(qū)段采用龍門吊與汽車吊或履帶吊配合架設；節(jié)段梁架設部位跨越河道、道路、橋梁、地心復雜、墩柱較高等施工區(qū)段采用上行桁架式架橋機、橋面吊機與汽車吊或履帶吊配架設。

3.2 1#號塊吊裝

1#號塊鋼管柱臨時支架完成搭設，提前在階段梁四角位置安放4個臨時支撐千斤頂和4個三向千斤頂，臨時支撐千斤頂四個點頂面高程調(diào)整至分段梁底面設計安裝高程。1#號塊吊裝就位后操縱三向千斤頂，使豎向千斤頂與梁底接觸，均勻頂升使梁段脫離臨時支撐螺旋千斤頂，利用縱、橫移千斤頂進行平面位置調(diào)整，完成粗調(diào)就位。

1#號塊三向千斤頂安放位置如圖2所示。

圖2 1#號塊三向千斤頂安放位置

測量1#號塊頂面控制點三維坐標，啟動四臺三向千斤頂，對梁段高程、平面進行反復調(diào)整，直至滿足指令要求，完成精調(diào)就位。完成精確測量后，采用臨時支撐千斤頂支撐住1#號塊，卸壓4個三向千斤頂，再次復核測量1#塊尺寸位置，確認尺寸無誤后撤出三向千斤頂，將梁體支撐鎖定在臨時支撐上，確保節(jié)段梁不發(fā)生位移，完成濕接縫混凝土澆筑。三向千斤頂如圖3所示。

圖3 三向千斤頂（單位：mm）

3.3 標準分段預制梁吊裝

節(jié)段預制梁試拼裝：節(jié)段經(jīng)拼裝設備吊至與已拼裝梁段相同高度后停止，緩慢向已拼梁段靠攏，節(jié)段間應設置防止碰撞的墊塊，防止梁段撞傷。梁段穩(wěn)定后，通過吊具對起吊梁段的位置進行調(diào)整，與已拼梁段端面匹配。取出墊塊，緩慢驅(qū)動天車將起吊梁段與已拼梁段拼接，到位后觀察接縫是否嚴密、有無錯臺。試拼完成后將梁體移開0.4～0.5 m（以方便膠拼為準），除平移外，節(jié)段標高和傾斜度不進行調(diào)整。

涂膠拼裝：節(jié)段預制梁段之間的施工縫嚴格按《公路橋涵施工技術規(guī)范》（JTG/T 3650—2020）的要求處理。采用有效措施保證接縫面必須潔凈、干燥、無污漬，混凝土表面平整無疏松。涂膠混凝土表面溫度不宜低于5 ℃，拌制完成的黏結(jié)劑一般宜在45 min內(nèi)涂刷完畢，90 min內(nèi)進行拼接。黏結(jié)劑強度相應指標應不低于C70混凝土，初步固化時間應不短于2 h，并在24 h內(nèi)完全固化達到膠結(jié)強度，涂膠、加壓等施工工序必須在黏結(jié)劑固化前完成。黏結(jié)劑應涂抹均勻并覆蓋整個匹配面，涂抹厚度以3 mm為宜。結(jié)構(gòu)膠涂抹時預應力管口處設置“O”形海綿密封圈對預應力鋼筋管道口進行防護，防止施加臨時預應力時孔道內(nèi)進入黏結(jié)劑。涂完膠后移動節(jié)段，調(diào)整節(jié)段位置，使中線、標高、接縫吻合，進行擠膠張拉工作。

臨時預應力張拉：臨時預應力的作用是讓節(jié)段斷面均勻受到接合壓力，使黏結(jié)劑受到均勻適當?shù)臄D壓而填滿于縫隙中，并將多余的黏結(jié)劑擠出節(jié)段邊緣，使接縫緊密接觸，將節(jié)段拼成整體，并保證在永久張拉前的一段時間內(nèi)節(jié)段不發(fā)生錯移。臨時預應力利用節(jié)段頂板和腹板上的鋼錨塊通過精軋螺紋鋼與梁體錨固，相鄰兩節(jié)段間使用5根Ф42精軋螺紋鋼，采用YC60A型張拉千斤頂和JLM型錨具進行張拉。節(jié)段在預制時在頂板預留4處、底板預留1處錨固孔，擠壓力應與節(jié)段斷面形心同軸。臨時預應力張拉時頂板與底板上下螺紋鋼同時張拉，橫向張拉應按先中間后兩邊的順序?qū)ΨQ張拉，實際施工中可根據(jù)梁體線形對張拉順序進行調(diào)整，確保施加臨時預應力后，結(jié)構(gòu)膠能夠均勻在全斷面擠出。臨時預應力鋼筋的張拉力應符合設計要求，張拉錨具及設備應滿足多次反復張拉的施工要求。臨時預應力的拆除必須滯后節(jié)段永久預應力2個節(jié)段，張拉合龍束后拆除邊跨節(jié)段臨時預應力和中跨最后兩個懸拼節(jié)段臨時預應力。

節(jié)段縱向永久預應力施工：完成縱向臨時預應力張拉后，清理永久預應力孔道，確保孔道內(nèi)壁光滑無凸起、雜物，降低預應力損失。清孔完成后進行節(jié)段預應力鋼束的穿索施工，待接縫結(jié)構(gòu)膠強度滿足設計要求后，張拉懸拼預應力束。在預應力張拉完成后，拆除節(jié)段預制塊吊裝設備吊具，并按要求拆除箱梁頂、底板臨時預應力鋼筋。預應力管道壓漿采用真空輔助壓漿工藝進行施工，孔道內(nèi)的負壓不應小于0.06 MPa。

3.4 合龍段施工

合龍段施工是懸臂現(xiàn)澆施工的一道關鍵工序，是合龍施工前應觀測兩端懸臂節(jié)段的軸線和節(jié)段高程的偏移值，并應用實際觀測值指導合龍施工的計算，確定合龍各項工序和調(diào)整參數(shù)。由于晝夜溫差、混凝土收縮徐變、結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換及施工荷載等因素對合龍段寬度、高程產(chǎn)生影響，必須采取固定措施。在合龍段梁兩端設置臨時剛性連接，通過剛性連接的方式鎖定。

合龍段混凝土采用微膨脹混凝土，在一天中氣溫最低時進行混凝土澆筑，并加強混凝土的保溫和養(yǎng)護，使混凝土的早期硬結(jié)過程中始終處于升溫受壓狀態(tài)。在混凝土強度和彈性模量達到設計值后，采用智能張拉設備張拉通長永久預應力鋼束至設計應力，拆除剛性連接及臨時預應力。永久張拉完成后在24 h內(nèi)完成預應力孔道壓漿施工。壓漿合格后應及時對錨頭預留槽口封錨，封錨混凝土的密實度和強度不低于預制梁體混凝土。

3.5 拼裝測量控制

拼裝測量是節(jié)段拼裝過程中重要一環(huán)，節(jié)段拼裝施工前應在0#號塊頂部建立獨立測量固定三維控制基準點，每一節(jié)段的拼裝測量均以0#號塊頂部基準點進行測量控制，避免誤差累積。應根據(jù)設計圖紙準確確定每跨墩頂塊的平面位置及高程，墩頂塊安裝誤差應滿足墩頂塊安裝驗收標準的規(guī)定。每對節(jié)段拼裝完成后，應及時檢測節(jié)段的高程與軸線，高程與軸線誤差應滿足節(jié)段吊裝驗收標準規(guī)定。

4 結(jié)語

通過節(jié)段預制拼裝混凝土橋梁技術的應用，在提高工程質(zhì)量、提升橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性及全壽命經(jīng)濟性、加快建設速度、減少環(huán)境干擾、最大限度減少對交通的影響以及提升工程的社會效益、經(jīng)濟效益等方面取得了顯著成效。