鐵路節(jié)段預(yù)制拼裝橋梁施工關(guān)鍵技術(shù)及質(zhì)量管理要點(diǎn)

摘要：以許昌市界-許昌東站高架線節(jié)段預(yù)制拼裝橋梁為例，詳細(xì)闡述了預(yù)制廠設(shè)立、節(jié)段梁制作、節(jié)段梁現(xiàn)場(chǎng)吊裝等方面的節(jié)段預(yù)制拼裝施工關(guān)鍵技術(shù)，強(qiáng)調(diào)了測(cè)量控制、剪力鍵、節(jié)段長(zhǎng)度、干接縫、環(huán)氧樹脂接縫、配合比設(shè)計(jì)與梁體養(yǎng)護(hù)等方面的節(jié)段預(yù)制拼裝施工的質(zhì)量管控要點(diǎn)，為節(jié)段預(yù)制拼裝橋梁施工項(xiàng)目提供參考。

關(guān)鍵詞：鐵路橋梁工程；預(yù)制拼裝；關(guān)鍵技術(shù)；節(jié)段長(zhǎng)度；現(xiàn)場(chǎng)吊裝

0 引言

節(jié)段預(yù)制拼裝技術(shù)把梁體分成若干個(gè)節(jié)段，在預(yù)制廠內(nèi)預(yù)先加工出節(jié)段，隨后運(yùn)送到施工現(xiàn)場(chǎng)指定位置進(jìn)行拼裝，完成預(yù)制梁施工任務(wù)[1]。節(jié)段預(yù)制拼裝施工具有效率高、污染少等優(yōu)勢(shì)，體現(xiàn)出良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。本文結(jié)合橋梁工程項(xiàng)目施工經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)節(jié)段預(yù)制拼裝施工關(guān)鍵技術(shù)，為節(jié)段預(yù)制拼裝橋梁施工項(xiàng)目提供參考。

1 工程概況

鄭州至許昌鐵路線的許昌市界-許昌東站，其里程為K49+521.305～K83+221.630，共計(jì)33.70km，其中高架線長(zhǎng)度為28.736km，共746孔/8844榀節(jié)段預(yù)制梁。在746孔節(jié)段預(yù)制拼裝梁中，有76孔長(zhǎng)度為25m的節(jié)段預(yù)制拼裝梁、648孔長(zhǎng)度為30m的節(jié)段預(yù)制拼裝梁、22孔長(zhǎng)度為35m的節(jié)段預(yù)制拼裝梁。該節(jié)段預(yù)制拼裝梁的拼裝工程，具有施工線路長(zhǎng)，梁體運(yùn)輸量大、控制重點(diǎn)多、施工工期緊張等特點(diǎn)。

2 節(jié)段預(yù)制拼裝施工關(guān)鍵技術(shù)

2.1 預(yù)制廠設(shè)立

經(jīng)過對(duì)該高架線橋梁工程項(xiàng)目施工線路區(qū)域的地形、地質(zhì)、交通、地面建筑等情況進(jìn)行實(shí)地調(diào)查和綜合分析，決定在施工線路的臨近位置設(shè)立預(yù)制廠，以縮短原材料和節(jié)段梁的運(yùn)輸時(shí)間、降低運(yùn)輸費(fèi)用。預(yù)制廠設(shè)置原材料堆放區(qū)、混凝土攪拌站、鋼筋加工gxHqTy4g1bMwUOdIs/q2oA==區(qū)、制梁區(qū)和存梁區(qū)等。其中制梁區(qū)共計(jì)設(shè)置5條生產(chǎn)線，每條生產(chǎn)線配備12個(gè)制梁臺(tái)座，每2個(gè)制梁臺(tái)座之間布置一個(gè)測(cè)量塔。

2.2 節(jié)段梁制作

2.2.1 節(jié)段梁制作工藝流程

節(jié)段梁梁段制作的主要施工工藝流程[2]如下：模板制作→臺(tái)座制作→底模線形調(diào)整→測(cè)量檢查及模板調(diào)整→模板刷脫模劑→鋼筋骨架吊裝→設(shè)置波紋管→鋼絞線穿束→安裝端?！惭b內(nèi)?！惭b外?！惭b預(yù)埋件→檢查測(cè)量各部位尺寸→澆筑梁段混凝土→布置測(cè)量控制點(diǎn)→養(yǎng)護(hù)→拆?！崃骸z查、整修→梁段移入存梁區(qū)。

2.2.2 吊裝鋼筋骨架和設(shè)置波紋管

在制梁臺(tái)座上設(shè)置梁段底模，在將底模線形完成調(diào)整、經(jīng)測(cè)量檢查確認(rèn)合格，并在底模上涂刷脫模劑后，吊裝預(yù)制好的鋼筋骨架，經(jīng)調(diào)整定位后，保持鋼筋骨架位置的準(zhǔn)確性和整體的牢固性。使用金屬波紋管作為節(jié)段梁的預(yù)應(yīng)力鋼絞線束管道。安裝波紋管之前，要有專人測(cè)量、計(jì)算波紋管布設(shè)空間，為后續(xù)波紋管的定位提供依據(jù)。安裝波紋管時(shí)，要保證其安裝位置、角度精準(zhǔn)無(wú)誤，波紋管接縫處密封嚴(yán)密，防止混凝土澆筑時(shí)出現(xiàn)漏漿或堵塞等異常狀況。?8mm鋼筋有強(qiáng)度高、韌性足、可塑性好等特點(diǎn)，因此使用?8mm鋼筋焊接成定位網(wǎng)，將波紋管固定在節(jié)段梁主筋上。

2.2.3 預(yù)應(yīng)力鋼絞線穿束

按照設(shè)計(jì)圖紙要求的性能指標(biāo)選用鋼絞線、制成鋼絞線束。按序?qū)摻g線牢固地綁扎成束，防止穿束時(shí)出現(xiàn)松動(dòng)現(xiàn)象。下料時(shí)采用機(jī)械切割法，不僅能確保材料切割的高精準(zhǔn)度，還能節(jié)省工時(shí)。穿束前使用膠布纏綁端部，或綁成錐形套頭，這種樣態(tài)能降低鋼絞線束端部與波紋管之間的阻力。采用人工手動(dòng)方式進(jìn)行鋼絞線穿束。

2.2.4 模板安裝

在鋼筋綁扎及鋼絲束穿均滿足設(shè)計(jì)要求后，就可以組織模板安裝。在模板安裝前對(duì)其表面做清潔處理，并在其接縫處粘貼厚度為5mm的橡膠帶。模板安裝時(shí)要有專人在局部設(shè)置數(shù)量、直徑大小適宜的預(yù)留孔。模板安裝時(shí)的質(zhì)量控制要點(diǎn)主要有3個(gè)：一是各接縫處嚴(yán)實(shí)，二是保護(hù)層厚度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，三是隨時(shí)檢查測(cè)量底模的反拱及平整度，特別是要確保四個(gè)支座位置的誤差都在允許范圍內(nèi)。經(jīng)測(cè)量確認(rèn)鋼筋綁扎方位角合理后，使用螺桿將模板進(jìn)行連接固定。

2.2.5 混凝土澆筑與拆模

選擇龍門起重機(jī)作為主要設(shè)備輔助現(xiàn)場(chǎng)澆筑施工。預(yù)制梁的澆筑順序是先兩側(cè)后中間，要一次性完成，中間不可停頓。澆筑全過程要有專人保護(hù)預(yù)埋件，以防局部受損。使用插入式振搗棒振搗，振搗時(shí)遵循快插慢拔的原則，插入深度至混凝土澆筑表面往下0.5m左右為宜。根據(jù)振搗棒振搗作用半徑的1.5倍設(shè)置振搗點(diǎn)間距，振搗要做到力度適中且全面，整個(gè)振搗過程不可觸碰波紋管，同時(shí)反復(fù)檢查模板狀態(tài)。當(dāng)混凝土表層再無(wú)氣泡溢出、或沒有沉降現(xiàn)象時(shí)，則表明其密實(shí)度達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，可停止振搗。

混凝土澆筑完成后，在其表面覆蓋一層麻袋，定時(shí)灑水養(yǎng)護(hù)。當(dāng)判斷出梁段混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的60%后，可出具梁段拆模通知單。遇到氣溫驟變或大風(fēng)天氣，應(yīng)延期拆模。拆模后對(duì)模板表面進(jìn)行清潔處理，均勻地涂一層脫模劑進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

2.2.6 預(yù)應(yīng)力張拉施工

在預(yù)制梁段張拉之前，將液壓泵、千斤頂、液壓表等張拉設(shè)備送至檢測(cè)部門鑒定，經(jīng)鑒定合格后方可使用。張拉前還需對(duì)梁體混凝土試塊進(jìn)行試壓，測(cè)得其強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90%時(shí)，才可對(duì)梁體進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉施工。

梁體左、右兩端同時(shí)做張拉準(zhǔn)備。清理錨墊板下面的水泥漿，把每根鋼絞線對(duì)準(zhǔn)孔穿進(jìn)錨環(huán)內(nèi)。安裝工作錨夾片，并使用鋼管打緊整個(gè)工作錨夾片。安裝環(huán)節(jié)一定要確保工作錨落進(jìn)錨墊板止口內(nèi)，且和孔道軸線做到同心。準(zhǔn)確安裝工作錨后，安裝張拉限位板及千斤頂對(duì)位。確認(rèn)對(duì)位好后，將工作錨安裝在千斤頂后端的工具錨后方。

經(jīng)檢查確認(rèn)錨具、千斤頂、孔道三者軸心同心，保證千斤頂受力且與梁端錨面成角90°后，向千斤頂輸送壓力油。當(dāng)伸長(zhǎng)值達(dá)到10%σcon后暫停張拉，兩端測(cè)量并記錄千斤頂外伸量（即鋼絞線伸長(zhǎng)量）及夾片外露量，記錄好后兩端同時(shí)發(fā)出繼續(xù)張拉信號(hào)。當(dāng)伸長(zhǎng)值達(dá)到20%σcon時(shí)停止張拉，兩端繼續(xù)測(cè)量并記錄千斤頂外伸量。其余的拉伸量待拼裝梁進(jìn)行整體拼裝時(shí)一同進(jìn)行張拉。

2.2.7 管道壓漿和封端

按照由下至上的順序進(jìn)行預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉后的波紋管內(nèi)壓漿，可使用真空輔助壓漿，明確要求要在終張拉后2天內(nèi)完成壓漿。正式壓漿前，控制波紋管內(nèi)的真空度在-0.09～-0.06MPa之間。在整個(gè)波紋管被漿液灌滿后，判斷出漿和進(jìn)漿濃度持平時(shí)，在0.5～0.6MPa條件下連續(xù)持壓3min以上，然后封閉相應(yīng)的管道。只有在進(jìn)口與出口端密封性達(dá)標(biāo)后，才可進(jìn)入到封閉工序。完成管道壓漿和封端后，即完成了節(jié)段梁的預(yù)制施工。此時(shí)可通過龍門起重機(jī)吊裝方式，將預(yù)制節(jié)段梁臨時(shí)運(yùn)送到存梁區(qū)。

2.3 節(jié)段梁現(xiàn)場(chǎng)吊裝

2.3.1 施工準(zhǔn)備

本文以30m節(jié)段預(yù)制拼裝梁為例，闡述其現(xiàn)場(chǎng)吊裝施工流程及施工方法。該30m節(jié)段預(yù)制拼裝梁共分為12段，平均每段長(zhǎng)度為2.5m。在施工現(xiàn)場(chǎng)的橋梁墩柱頂部預(yù)先組裝好架橋機(jī)[3]。根據(jù)架橋施工工序要求，使用運(yùn)梁車將12段預(yù)制的節(jié)段梁按吊裝順序運(yùn)送到架橋機(jī)的尾部。按照架橋方向，各梁段順序編號(hào)依次是1#～12#梁段。將起吊天車移動(dòng)到架橋機(jī)的尾部，做好拼裝準(zhǔn)備。

2.3.2 節(jié)段梁拼裝步驟

2.3.2.1 節(jié)段梁臨時(shí)組合

使用架橋機(jī)起重天車提起1#梁段，移動(dòng)到設(shè)定位置，校準(zhǔn)1#梁段方位并進(jìn)行有效固定。為了避免預(yù)應(yīng)力波紋管壓漿液外漏問題，對(duì)接縫面預(yù)應(yīng)力管道接頭進(jìn)行密封處理。密封方法是密封墊圈+涂膠方式，接縫表面無(wú)需開槽，直接對(duì)接兩接縫面。選用閉孔發(fā)泡聚乙烯材料作為密封材料，墊圈密封圈環(huán)寬度為10mm，內(nèi)環(huán)直徑比預(yù)應(yīng)力孔道直徑大出5mm，厚度為5mm。在1#梁段與2#梁段之間結(jié)合面上涂刷適量環(huán)氧樹脂，然后密貼兩節(jié)段梁，并用精軋螺紋鋼在頂板和底板上施加臨時(shí)預(yù)應(yīng)力，在環(huán)氧樹脂固化之前確保接縫間的壓應(yīng)力≥0.35MPa。

按照上述方法將30m拼裝梁的其余各梁段臨時(shí)組合在一起。在節(jié)段梁臨時(shí)組合過程中，要始終把兩個(gè)滑道之間吊裝的高度差控制在0.5m以內(nèi)，控制梁體起落的橫向傾斜＜2%，保證梁體能平穩(wěn)移動(dòng)。

2.3.2.2 拼裝梁整體張拉

在節(jié)段梁臨時(shí)組合后，開始鋼絞線穿束。此時(shí)要按照張拉步驟精準(zhǔn)安裝錨具、張拉鋼絞線和封錨處理。本項(xiàng)目選用抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為1860MPa的高強(qiáng)度、低松弛度鋼絞線，公稱直徑為15.2mm。預(yù)應(yīng)力張拉嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求，采用兩端同步張拉法進(jìn)行張拉。預(yù)應(yīng)力運(yùn)用張拉力與伸長(zhǎng)量雙控措施。預(yù)應(yīng)力值以油壓表讀數(shù)為主，以鋼絞線伸長(zhǎng)量進(jìn)行校核[4]。張拉過程中應(yīng)保持兩端的伸長(zhǎng)量基本一致，其誤差控制在5.0%范圍內(nèi)。

2.3.2.3 拼裝梁正式吊裝

放松架橋機(jī)上的2#～11#吊桿，將節(jié)段預(yù)制拼裝梁移動(dòng)到設(shè)計(jì)落梁處上方，安裝支座并將其標(biāo)高調(diào)整到設(shè)計(jì)位置，灌注支座灌漿料用于固定支座。當(dāng)觀測(cè)到支座灌漿料固化后，放松1#與12#梁段的吊桿完成落梁，操縱架橋機(jī)過孔，開始進(jìn)入到下一孔梁的安裝工序。架橋機(jī)架設(shè)節(jié)段預(yù)制拼裝梁的施工情況如圖1所示。

3 節(jié)段預(yù)制拼裝施工的質(zhì)量管控要點(diǎn)

3.1 測(cè)量控制

測(cè)量控制的原理較為簡(jiǎn)單，主要是根據(jù)預(yù)制成型節(jié)段的觀測(cè)值計(jì)算觀測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算梁體收縮徐變量，后續(xù)橋梁拼裝施工過程中能更加系統(tǒng)、全面地分析出各類干擾因素及其帶來(lái)的影響。本項(xiàng)目在各個(gè)梁段上都設(shè)置了6個(gè)控制觀測(cè)點(diǎn)，軸線、標(biāo)高的控制點(diǎn)分別有2個(gè)、4個(gè)。嚴(yán)格測(cè)量待澆筑混凝土平面及高程數(shù)據(jù)，將其作為下一道節(jié)段梁拼接控制的參考依據(jù)。若經(jīng)對(duì)比發(fā)現(xiàn)線形發(fā)展趨勢(shì)不符合設(shè)計(jì)精度要求，則技術(shù)人員要及時(shí)優(yōu)化調(diào)整相應(yīng)的線形，比如調(diào)整臨時(shí)預(yù)應(yīng)力張拉的先后順序、加設(shè)環(huán)氧樹脂墊片或進(jìn)行壓重等[5]。

3.2 剪力鍵布置

在節(jié)段預(yù)制結(jié)構(gòu)內(nèi)，通常會(huì)將接縫之間的剪力鍵布置在腹板、頂?shù)装寤騼烧呦嘟Y(jié)合區(qū)域?，F(xiàn)實(shí)中剪力鍵有單鍵與多鍵之分，前者適合布置在局部；而多鍵分布在接合面各個(gè)位置，規(guī)格較小。現(xiàn)已有很多研究證實(shí)，多鍵在預(yù)制節(jié)段拼接項(xiàng)目中的使用效果更好。

3.3 節(jié)段長(zhǎng)度控制

關(guān)于橋梁預(yù)制節(jié)段長(zhǎng)度的控制問題，主要受實(shí)際運(yùn)輸及拼裝能力水平兩大因素的影響。如果節(jié)段梁碼放場(chǎng)與其施工現(xiàn)場(chǎng)相距較遠(yuǎn)、且運(yùn)輸時(shí)必須經(jīng)過交通要道，應(yīng)將節(jié)段梁的長(zhǎng)度控制在2.5m以內(nèi)。本項(xiàng)目所在地路網(wǎng)較為發(fā)達(dá)，施工時(shí)可利用，故可以考慮增加節(jié)段梁長(zhǎng)度。

3.4 干接縫設(shè)置

若預(yù)制節(jié)段梁之間的接縫采用干接縫，適用于冰凍溫度環(huán)境或運(yùn)用體外預(yù)應(yīng)力條件，其最大的優(yōu)勢(shì)是在不使用環(huán)氧接縫的條件下能增加整個(gè)結(jié)構(gòu)的可靠性，并且現(xiàn)場(chǎng)施工簡(jiǎn)單。但是節(jié)段預(yù)制過程中設(shè)置接縫時(shí)，很難達(dá)到完全水密封要求，會(huì)對(duì)后續(xù)壓漿質(zhì)量造成一定影響，導(dǎo)致很難獲得理想的質(zhì)量效果。正因?yàn)槿绱?，通常不推薦使用干裂縫。

3.5 環(huán)氧樹脂接縫應(yīng)用

環(huán)氧樹脂接縫具有質(zhì)地堅(jiān)韌、強(qiáng)度高、耐磨損、防腐及后期維護(hù)費(fèi)用低等諸多優(yōu)勢(shì)，近些年在國(guó)內(nèi)預(yù)制節(jié)段梁工程施工中得到了廣泛應(yīng)用。特別是在體內(nèi)預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)施工中表現(xiàn)出良好的效能，不僅能使節(jié)段拼裝過程中獲得一定的潤(rùn)滑，也確保了整個(gè)接縫的密封性，限制了濕氣滲入，在體內(nèi)壓漿環(huán)節(jié)對(duì)接縫位置發(fā)揮出了良好的密封作用。

3.6 配合比設(shè)計(jì)與梁體養(yǎng)護(hù)

在混凝土拌制和施工過程中，要嚴(yán)控其強(qiáng)度水平，避免其表面產(chǎn)生收縮裂縫。重點(diǎn)工作是合理設(shè)計(jì)配合比及加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，保證骨料級(jí)配科學(xué)合理，加強(qiáng)水泥水化熱的控制。摻拌粉煤灰以減少水泥實(shí)際用量，但是粉煤灰用量不可超過水泥總用量的15%，合理確定最終配合比?，F(xiàn)場(chǎng)吊裝到存梁區(qū)后要及時(shí)對(duì)梁體混凝土進(jìn)行灑水、覆蓋等養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不可短于14d。

4 結(jié)束語(yǔ)

采用節(jié)段預(yù)制拼裝技術(shù)輔助鐵路橋梁建設(shè)，能顯著加快施工進(jìn)度，減少施工現(xiàn)場(chǎng)帶來(lái)的污染，實(shí)現(xiàn)低碳、環(huán)?；ㄔO(shè)，并且其施工操作簡(jiǎn)單、施工效率高，能充分應(yīng)用多種資源，經(jīng)濟(jì)性優(yōu)良，未來(lái)具有很大發(fā)展?jié)摿?。通過歸納總結(jié)節(jié)段預(yù)制拼裝橋梁施工關(guān)鍵技術(shù)，明確該項(xiàng)技術(shù)要點(diǎn)及質(zhì)量管理方法，有針對(duì)性地完善施工工藝，加強(qiáng)質(zhì)量控制力度，能顯著提升橋梁施工水平。

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