大跨度短线法节段箱梁拼装施工技术研究与实施

大跨度短线法节段箱梁拼装施工技术研究与实施

张玉祥

中国葛洲坝集团有限公司

摘要：跨度大、预制与拼装区域受限、控制预制精度、加快架设进度，面对多种跨度、复杂桥型、架设时间与空间受限等不利因素，逐步实施桥梁拼装，也为类似环境的节段箱梁预制与拼装提供参考。

关键词：跨度大；预制与拼装区域受限；控制拼装精度；多种跨度、复杂桥型；

一、项目概况

孟加拉国首都达卡是该国的政治、经济和文化中心。由于人口规模不断膨胀以及基础设施落后，达卡交通变得异常拥堵，严重影响经济发展和城市居民的日常生活。现代城市的道路面积应占城市总面积的20％至25％，但达卡的道路面积只占城市总面积的8％。

世界银行发布的报告显示，达卡平均通勤速度约每小时７公里，仅略快于步行速度。

本工程6座桥梁总长度为2796.749m，其中节段箱梁76跨共914片，最大单跨长度40m，架设高度为4.5m，最大单跨梁总783T，桥梁类型为跨线大桥和互通立交大桥，均为灌注桩承台基础，下部结构为矩形截面实体桥墩加桥台，桥台有独立式桥台和悬挑式桥台。

二、施工重点与难点

1.节段箱梁架设线形控制。

2.有限场地内箱梁预制布置。

3.独墩悬臂盖梁单侧架梁施工管理和安全管理。

桥梁设计位置均位于旧道路中，人流车流大道路拥堵，车辆行人众多。施工期间，需封闭道路中心路面15m左右及保持道路两侧原有交通畅通。安装空间狭小，保通压力大，施工时间短等不利因素，对设备安装桥梁拼装带来很大困难，复杂的环境存在潜在的风险。

短线法节段箱梁预制拼装可以很好的解决当地复杂情况下的施工问题,其具备预制用地少、施工速度快、控制精度高和桥下交通影响小等特点,预制节段在场内生产, 可减少外界环境影响, 提高了混凝土质量, 增加桥梁结构使用寿命。同时, 在当地交通环境恶劣、人口密集的条件下，架桥机拼装预制构件也可避免或减轻施工干扰。

三、主要施工技术及创新

1.测量控制

    在节段箱梁顶板预埋6个控制测点，利用测量塔及专业计算软件精确调整节段箱梁匹配节的姿态，控制待浇节的几何尺寸，进而保证成桥线形。箱梁架设时，根据安装指令完成拼装及高程控制。

箱梁预制施工测量控制平面布置示意图

（1）根据预制施工测量形成安装指令

墩柱结构及基础预抬值；墩柱结构及基础按施工阶段的变形值；上部桥梁结构的变形值。由于起始块安装误差及温度变化所致的墩顶两端截面实际高程。以上的大地坐标几何数据库将由监控专业人员以图纸和表格的形式给测量人员，对整个桥梁的拼装过程进行几何监控。

节段箱梁安装指令单

（2）拼装测量控制步骤

采用全站仪进行测量放样，选取固定可靠的测量基准点（需时常复核）；墩顶块（S1节段）箱梁粗定位；按照大地坐标几何数据（安装指令）精确定位。定位满足要求后锁定首节段箱梁；依次调节后续节段，并在拼装的过程中不断预测最后一个节段的偏差，进行调整：

2.箱梁架设工序

架桥机将整跨预制箱梁节段一次性悬吊在空中，利用吊挂装置及三维千斤顶调整箱梁节段的姿态，使其坐标和标高满足安装指令单数据，利用钢齿坎和精轧螺纹钢临时固定箱梁节段使其成为一个整体。在预埋的波纹管中穿入钢绞线后，自下而上两侧对称永久张拉。

（1）墩顶垫石准备

墩顶垫石为边长800mm的正方形截面，垫石施工标高比设计标高低2cm，用以调整箱梁架设标高，待支座灌浆时灌至设计标高，垫石混凝土强度等级为C50。节段箱梁架设前需将垫石顶面清理干净，并标出中心线。

（2）支座安装

本工程预制节段箱梁采用钢盆式支座，分为A、B两种，每种分为固定支座、单向滑动支座、双向滑动支座三类。

在节段箱梁起吊前，先在支座底板上标出中心线，然后将支座安放在墩顶垫石上，支座螺栓套筒伸入垫石预埋波纹管内，支座底部与垫石顶面之间垫钢板并留约2cm缝隙。在两垫石之间放置三维千斤顶，起吊节段箱梁墩顶块（S1节段）并悬置在架桥机吊挂上，利用三维斤顶调整箱梁墩顶块姿态使支座顶部螺栓套筒伸入梁底预埋波纹管内，并精调坐标及标高使墩顶块（S1节段）就位。支座应放置水平，在水平位置偏差不超过3mm，方位角容差为0.02弧度。

待预应力钢绞线张拉完毕后，采用Sika VHS对支座螺栓套筒与预埋波纹管之间的空隙进行灌浆处理。Sika VHS 灌浆24h内抗压强度可达到40MPa。

（3）节段箱梁起吊与悬置

节段箱梁采用运梁车提前运输至该跨架桥机的下方。在节段箱梁起吊前，先装上辅助吊架，起吊时用吊具与节段箱梁连接，节段箱梁被吊起一定高度后进行角度调整，然后节段定位并转移到悬吊杆上。重复上述过程，将整跨节段箱梁吊装悬挂于架桥机主梁上，其中第一、二块之间留30cm间隙，其余留10cm间隙。

（4）墩顶块（S1节段）姿态调整

墩顶块（S1节段）被起重天车吊至墩顶上方后，缓缓下降，使墩顶块底部的支座预埋孔匹配支座螺栓套筒，匹配成功后起重天车将墩顶块转移给悬吊杆。墩顶块底部应与三维千斤顶接触并使三维千斤顶承受其部分重量。悬吊杆应绷紧但未全部卸载。启动三维千斤顶以调整墩顶块的坐标和标高，偏差满足要求后锁定悬吊杆，墩顶块姿态调整完成。

（5）临时预应力施加

当墩顶块固定后，安装钢齿坎，并准备好临时张拉杆和穿心千斤顶以便对相邻节段箱梁进行临时张拉。张拉杆为Φ32精轧螺纹钢，屈服强度930MPa，千斤顶为60吨穿心千斤顶。

在波纹管口放置垫圈并粘牢，以防胶粘剂堵塞波纹管。按比例调配环氧胶粘剂并在节段键槽凸起的一面涂上薄薄一层（不小于1mm）。移动悬吊杆，缩小一、二节段箱梁之间的缝隙，微调悬吊杆以确保垂直，然后安装临时张拉杆和穿心千斤顶进行临时张拉。根据技术规范要求，拼接面压应力不低于0.3MPa。缝隙挤压时，多余的环氧树脂会被挤出节段拼接面 ，用灰刀清除被挤出的环氧树脂，保持外观整洁。其余节段箱梁临时预应力施工方法相同。

（6）钢绞线穿束及张拉

临时张拉完成后，在预埋波纹管中穿预应力钢绞线，钢绞线在节段箱梁临时张拉完成后进行穿束，穿束前计算好钢绞线的下料长度，钢绞线外露长度为1m。在切割口的两侧各5cm处先用铁丝绑扎，然后用砂轮切割机切割。切割后应立即将切割口用胶带缠紧，以防松散。

采用人工穿束的方式将钢绞线整束穿入孔道，穿入时采取引线的方式，以方便钢绞线顺利通过。穿束前将钢绞线束的前端扎紧并裹胶布。穿束过程中钢束不得转动，应平直通过孔道，穿入后来回拉动几次使其通畅，防止钢绞线互相缠绕。若钢束不能自由地滑动，则应查明原因，采取措施予以纠正。

每根钢绞线两端应作编号标记，同一根钢绞线在锚板上的位置相同，如不正确应调整一致。

穿束前再进行一次外观检查，特别注意钢绞线端部松股的严禁使用，表面污物清除干净，注意梁两端外伸长度应对称一致。对穿入波纹管的钢绞线采取覆盖、包裹塑料布等防腐措施，不得在钢绞线附近进行焊接作业，防止焊渣落到钢绞线上。

穿束完成后采用500吨千斤顶对钢绞线进行张拉。张拉采用两侧对称同时张拉，张拉顺序为自上而下依次进行。张拉采用张拉力与伸长量“双控”施工，以张拉力控制为主，伸长量作为校核。

（7）孔道压浆

钢绞线张拉完毕经验收合格后立即进行压浆，管道压浆必须密实，水泥应采用性能稳定、强度等级不低于52.5的波特兰水泥（即硅酸盐水泥）。

（8）支座灌浆

钢绞线张拉完毕后，安装墩顶块（S1节段）底部楔形块模板，然后进行支座灌浆。灌浆材料为Sika VHS，按产品说明书配比制浆，24h抗压强度可达40MPa。

（9）解除临时预应力

预应力孔道压浆和支座灌浆完成后等强24h，拆除墩顶块（S1节段）底部楔形块模板。等强24h后，孔道水泥浆和支座灌浆材料都已达到一定强度，此时可以解除临时预应力。使用穿心千斤顶配合扳手逐个松开临时张拉杆，松开钢齿坎锚栓，移除钢齿坎。

四、结束语

通过加快预制速度，减少土地租用时间，架桥机加快施工速度，加快工期，节约成本等累计为项目创造经济效益约500万元。

在节段箱梁顶板预埋6个控制测点，用于匹配节姿态调整和节段箱梁拼装定位，加快施工进度。采用架桥机整跨拼装节段箱梁，较支架法每跨节约时间3天。将节段箱梁预制生产线合理地布置在狭小的场地上，节约场地租金。

本项目节段箱梁预制工作自2019年8月启动，到目前为止941片箱梁预制已全部完成。同时机场右线桥梁已架设完成，2台架桥机正在有条不紊的开展箱梁架设工作。节段箱梁施工技术在本项目的应用进一步验证了该技术的可行性，为该技术后续推广应用积累了经验。同时为以后国外类似项目提供理论依据和技术支持。

五、参考文献

1.《节段预制拼装移动支架造桥机施工技术要点手册》

2.《预应力砼桥梁预制节段逐跨拼装施工技术规程》(GJJ/TIII-2006)

3.《预应力混凝土用钢绞线》GB/T 5224-2003

4.公路桥梁盆式支座JT/T 391-2009

5.公路桥梁预应力钢绞线用YM锚具、连接器规格系列JT/T 329.1-1997