城市橋梁大蓋梁節(jié)段拼裝施工技術(shù)

趙穎超 寧英杰 李清云 黃祎涵 李佳琪 李 程

（1.浙江交工集團(tuán)股份有限公司，浙江 杭州 310000；2.紹興市城投建筑工業(yè)化制造有限公司，浙江 紹興 312000；3. 長(zhǎng)安大學(xué)，陜西 西安 710000）

0 引言

在城市跨線橋和高架橋的建設(shè)中，蓋梁施工采用傳統(tǒng)現(xiàn)澆方式，嚴(yán)重干擾交通秩序且施工周期長(zhǎng)，影響周邊環(huán)境。相較之下，預(yù)制裝配式蓋梁具有施工速度快，對(duì)交通干擾小，環(huán)境污染少，可實(shí)現(xiàn)資源合理利用等優(yōu)點(diǎn)[1]，在城市橋梁建設(shè)中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。

橋梁預(yù)制裝配的概念首先在國(guó)外被提出且應(yīng)用得很早，像美國(guó)德克薩斯Corpus Christi JFK橋（1971年）、北卡羅萊納州萊茵海灣Linn Cove高架橋（1978年）、奧斯汀183公路橋等橋梁都是采用了預(yù)制裝配式進(jìn)行施工建造[2-3]。

在我國(guó)預(yù)制裝配橋梁發(fā)展的初期，是以主梁和橋面板的預(yù)制安裝為主。隨著預(yù)制裝配施工技術(shù)的發(fā)展，在橋梁下部結(jié)構(gòu)中也逐漸得到了應(yīng)用。2012年，在S6公路中進(jìn)行了橋墩和蓋梁的預(yù)制拼裝，這是橋梁下部結(jié)構(gòu)預(yù)制拼裝技術(shù)在國(guó)內(nèi)的首次應(yīng)用。

在城市高架和跨線橋梁的建設(shè)中，蓋梁的尺寸往往很大，為減小吊裝重量，通常需要分段預(yù)制拼裝，其節(jié)段連接的可靠性就成為蓋梁施工中關(guān)鍵控制點(diǎn)。該文以實(shí)際工程為背景，針對(duì)大質(zhì)量蓋梁節(jié)段拼裝的干接和濕接工藝，介紹了其施工步驟和技術(shù)要點(diǎn)，為市政橋梁工程的預(yù)制裝配施工提供了參考。

1 預(yù)制蓋梁概況

背景工程蓋梁節(jié)段質(zhì)量均大于200t，對(duì)吊裝和拼接要求很高，主要采用了濕接工藝，根據(jù)不同的支撐形式又分為臨時(shí)墩拼裝和鋼扁擔(dān)梁拼裝兩種。蓋梁外側(cè)懸臂段采用干接法施工。因此，在一些大型蓋梁中會(huì)同時(shí)采用兩種拼裝工藝，如圖1所示。典型蓋梁特征和拼裝方法列于表1中。

圖1 干濕結(jié)合拼接蓋梁

表1 典型蓋梁及節(jié)段拼接工藝

2 蓋梁節(jié)段連接工藝

2.1 干接拼裝

蓋梁的懸臂段采用干接法施工，通過預(yù)應(yīng)力進(jìn)行節(jié)段連接，避免了現(xiàn)場(chǎng)混凝土澆筑和臨時(shí)墩的架設(shè)，具有施工速度快，拼裝靈活等優(yōu)點(diǎn)。但蓋梁節(jié)段拼裝過程中線形控制以及精軋螺紋鋼臨時(shí)錨固和預(yù)應(yīng)力鋼束張拉順序均對(duì)干接效果產(chǎn)生影響[4]。因此，該文提出了干接拼裝的主要施工步驟及施工要點(diǎn)如下。

2.1.1 蓋梁節(jié)段吊起姿態(tài)及平衡性檢驗(yàn)

在干接法中，需保證蓋梁節(jié)段在起吊后其拼接面與已有蓋梁節(jié)段間具有較好的貼合性，較大的角度沖突不利于拼接安裝。在準(zhǔn)備階段應(yīng)首先進(jìn)行蓋梁節(jié)段試吊，以檢驗(yàn)其整體平衡性能。當(dāng)節(jié)段出現(xiàn)較大傾斜時(shí)，應(yīng)對(duì)吊點(diǎn)位置予以修正，如圖2所示。

圖2 蓋梁節(jié)段吊裝姿態(tài)檢查

2.1.2 拼接面黏結(jié)劑涂抹

蓋梁拼接面處采用環(huán)氧砂漿作為黏結(jié)劑。涂抹前需對(duì)拼接面及孔道進(jìn)行清理，祛除雜物和灰塵。涂抹時(shí)構(gòu)件邊緣或倒角位置不得遺漏。為避免在拼裝過程中黏結(jié)劑進(jìn)入孔道，在涂抹時(shí)黏結(jié)劑應(yīng)與孔道外沿保持約3cm距離且黏結(jié)劑應(yīng)涂抹平整，厚度約為2.5mm，如圖3。

圖3 拼接面環(huán)氧砂漿涂抹作業(yè)

黏結(jié)劑涂抹時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制環(huán)境濕度，須在晴天或大氣干燥時(shí)進(jìn)行，并對(duì)拼接面的水分進(jìn)行吹干處理。在黏結(jié)劑涂抹完成后，應(yīng)迅速進(jìn)行拼裝作業(yè)，溫度較高時(shí)拼裝時(shí)間不得超過40分鐘，氣溫適中或較低時(shí)不宜超過90分鐘。

2.1.3 分段蓋梁吊裝及臨時(shí)預(yù)應(yīng)力束安裝

在蓋梁節(jié)段吊裝后，對(duì)其姿態(tài)和線形進(jìn)行微調(diào)，減小拼接面錯(cuò)臺(tái)，保證孔道對(duì)穿；在脊骨梁頂部和蓋梁兩側(cè)分別設(shè)置兩道精軋螺紋鋼作為蓋梁對(duì)接的臨時(shí)預(yù)應(yīng)力筋；在精軋螺紋鋼對(duì)穿完畢后將其兩端鎖死，完成蓋梁節(jié)段的初步固定。此時(shí)，履帶吊仍保持初始受力狀態(tài)，其中圖4為臨時(shí)預(yù)應(yīng)力筋安裝示意圖。

圖4 臨時(shí)預(yù)應(yīng)力筋安裝

2.1.4 臨時(shí)預(yù)應(yīng)力張拉

在每根精軋螺紋鋼上安裝千斤頂進(jìn)行臨時(shí)預(yù)應(yīng)力張拉。在張拉過程中，履帶吊愛步卸力。其張拉程序如下：1）對(duì)各精軋螺紋鋼施加初張拉力200kN，依靠剪力槽口促使拼接面錯(cuò)臺(tái)貼合。2）將蓋梁兩側(cè)螺紋鋼張拉至設(shè)計(jì)值，并將脊骨梁頂部?jī)筛菁y鋼張拉至400kN。3）將履帶吊受力卸載至蓋梁自重的一半，并對(duì)脊骨梁頂部螺紋鋼進(jìn)行二次張拉至控制力的70%。4）將履帶吊二次卸力至1/4蓋梁自重，卸力到位后將脊骨梁頂部2根螺紋鋼同時(shí)張拉至85%左右控制力。5）履帶吊完全卸載，脊骨梁頂部螺紋鋼張拉到位，并對(duì)蓋梁兩側(cè)螺紋鋼進(jìn)行補(bǔ)張拉。圖5為脊骨梁頂面臨時(shí)預(yù)應(yīng)力連接完成圖，圖6 為蓋梁兩側(cè)臨時(shí)預(yù)應(yīng)力連接完成圖。

圖5 脊骨梁頂面臨時(shí)預(yù)應(yīng)力連接完成

圖6 蓋梁兩側(cè)臨時(shí)預(yù)應(yīng)力連接完成

在臨時(shí)預(yù)應(yīng)力張拉過程中，要不斷觀察黏結(jié)劑和接縫情況，若存在縫隙不均勻，擠出黏結(jié)劑量不均勻，錯(cuò)臺(tái)程度不均勻等情況，應(yīng)適微調(diào)對(duì)應(yīng)側(cè)的螺紋鋼張拉力，保證精準(zhǔn)對(duì)接。

2.1.5 張拉永久預(yù)應(yīng)力束

在蓋梁節(jié)段拼裝24小時(shí)后進(jìn)行永久束鋼絞線穿束，并張拉至設(shè)計(jì)值。

2.2 濕接拼裝

2.2.1 蓋梁節(jié)段就位

在現(xiàn)有實(shí)際工程中，預(yù)制蓋梁濕接工藝中的臨時(shí)支撐平臺(tái)對(duì)結(jié)構(gòu)的受力分析起到至關(guān)重要的作用，同時(shí)也是濕接法進(jìn)行的基礎(chǔ)保障[5]。采用濕接法要求蓋梁節(jié)段在拼接面處可得到有效支撐，并提供穩(wěn)固的施工平臺(tái)。該工程中蓋梁節(jié)段固定形式的有臨時(shí)墩和鋼扁擔(dān)梁兩種方法。

2.2.1.1 臨時(shí)墩

臨時(shí)墩支撐承載力大，適用于大質(zhì)量蓋梁節(jié)段的安裝。其樁基的直徑、壁厚及入土深度等設(shè)計(jì)參數(shù)需根據(jù)蓋梁節(jié)段重量和地質(zhì)勘察報(bào)告計(jì)算。樁位的平面坐標(biāo)應(yīng)根據(jù)濕接頭位置、蓋梁投影線確定。

架設(shè)臨時(shí)墩需嚴(yán)格控制鋼管的垂直度，并在鋼管中部設(shè)置橫撐向連接桿和法蘭拉桿斜向連接，以增強(qiáng)結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性。墩頂橫梁采用雙拼H70型鋼，并在墩頂腹板處焊接加勁肋以增強(qiáng)橫梁承載力和穩(wěn)定性。在橫梁上設(shè)置厚度不小于8cm的砂箱。安裝完成的臨時(shí)墩，如圖7所示。

圖7 臨時(shí)墩支撐

2.2.1.2 鋼扁擔(dān)梁法

鋼扁擔(dān)支撐技術(shù)是一種超大質(zhì)量蓋梁的分段拼裝的工藝[6]。節(jié)段質(zhì)量較小的蓋梁可采用三段式分節(jié)拼裝，即左、右端小蓋梁按照常規(guī)工藝拼裝完成后，中間大蓋梁段采用鋼扁擔(dān)進(jìn)行吊裝，以左右蓋梁為臨時(shí)支撐點(diǎn)固定。如圖8所示。

圖8 鋼扁擔(dān)梁法示意圖

在鋼扁擔(dān)吊裝前，先在兩側(cè)小蓋梁上放置臨時(shí)支座，支座分前后支座，前支座為鋼扁擔(dān)臨時(shí)支撐點(diǎn)，后支座為標(biāo)高調(diào)整支座。

鋼扁擔(dān)與蓋梁節(jié)段通過4根?40mm精軋螺紋鋼進(jìn)行連接，連接點(diǎn)距濕接端頭30cm，利用雙螺帽固定。為精確地實(shí)現(xiàn)蓋梁節(jié)段的標(biāo)高控制，在安裝鋼扁擔(dān)梁時(shí)，按照臨時(shí)支座高度、調(diào)節(jié)千斤頂行程、蓋梁橫坡，計(jì)算出連接點(diǎn)處鋼扁擔(dān)與蓋梁頂距離。

鋼扁擔(dān)拼裝完成后，利用履帶吊將鋼扁擔(dān)和蓋梁整體勻速吊起，置于臨時(shí)支座上。通過千斤頂進(jìn)行標(biāo)高微調(diào)，完成蓋梁節(jié)段的吊裝就位，如圖9所示。

圖9 鋼扁擔(dān)梁吊裝

2.2.2 濕接縫澆筑

在蓋梁節(jié)段安裝到位后，就可進(jìn)行濕接縫施工，主要包括施工平臺(tái)及模板的搭設(shè)，構(gòu)件連接和混凝土澆筑三個(gè)步驟。

現(xiàn)場(chǎng)采用?25mm的精軋螺紋鋼對(duì)拉雙拼30#槽鋼作為施工平臺(tái)，螺紋鋼錨固于蓋梁節(jié)段兩端約1.2m處的預(yù)留孔內(nèi)，然后依次鋪設(shè)20#槽鋼、木方和木模板。側(cè)模采用在蓋梁兩側(cè)預(yù)埋直徑20mm的鍍鋅內(nèi)螺絲，間距60cm，然后固定木模，鋼管及雙拼槽鋼。

濕接段預(yù)應(yīng)力波紋管的連接采用法蘭盤加鋼管的形式。法蘭盤在吊裝前通過膨脹螺絲預(yù)先安裝蓋梁上，待蓋梁節(jié)段就位后測(cè)量濕接段長(zhǎng)度，按實(shí)測(cè)距離進(jìn)行鋼管下料并現(xiàn)場(chǎng)焊接。連接鋼管要求內(nèi)徑不小于波紋管內(nèi)徑且焊接密實(shí)不漏漿。

濕接縫混凝土均采用采用C80高性能混凝土，自下往上依次完成蓋梁和脊骨梁的澆筑。待混凝土強(qiáng)度要求后，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉。

3 結(jié)語

大質(zhì)量蓋梁節(jié)段預(yù)制拼裝能加快施工速度，最大限度地減少對(duì)周邊環(huán)境的影響，特別適合在城市高架和跨線橋的建設(shè)中應(yīng)用。該文結(jié)合實(shí)際工程，介紹了大質(zhì)量蓋梁節(jié)段預(yù)制拼裝的施工工藝和技術(shù)要點(diǎn)。該工程所涉及的蓋梁形式多樣，采用了干接法和濕接法兩種拼接工藝，同時(shí)還應(yīng)用了臨時(shí)墩和鋼扁擔(dān)梁兩種支撐手段，多種施工方法的成功應(yīng)用為同類預(yù)制拼裝蓋梁的施工積累了經(jīng)驗(yàn)。