節段預制箱梁施工工藝及發展前景

根據國家橋梁工程領域“工廠化預制，裝配化施工，信息化管理”的發展導向，節段預制拼裝公路橋梁因其優秀的成橋耐久性而得以迅速發展。尤其在長江中下游和沿海地區公路橋梁上應用較多，且在城市軌道交通中也得以大力發展。

一、嘉魚長江公路大橋工程概況

嘉魚長江公路大橋位于湖北省南部、武漢城市圈西南部區域，初步設計橋址位于長江中游湖北省荊州洪湖市、咸寧嘉魚縣交界處；它是武漢城市圈環線高速公路西環孝感～仙桃～咸寧段跨越長江的控制性工程。

嘉魚長江公路大橋方案為主橋主跨920m非對稱單側混合梁、半漂浮體系斜拉橋，全橋橋跨布置為：5×30m預應力砼連續小箱梁+[（70+85+72+73）+920+（330+100）]m雙塔非對稱單側混合梁斜拉橋 +[ 8×（6×50）m+（5×50）m+（55+100+55）m]預應力砼連續箱梁橋。

二、節段預制拼裝工藝

（一）預制節段拼裝工藝是將梁體分為若干節段，在工廠預制后運至橋位進行組拼，通過施加預應力將節段整體拼裝成橋的施工工藝。

上世紀六十年代早期，歐洲首先出現了現今稱為節段預制的混凝土箱梁。七十年代，該方法傳到美洲，并取得了較好的經濟和美學效果，從而逐漸推廣到世界各地，成為中等跨徑箱梁的一種基本施工方法，由于是工廠預制，不需要搭設支架，對現場干擾小，梁體外觀質量好，對城市高架橋梁尤為適合。

（二） 國內于2001年3月在上海瀏河大橋首次采用預制節段拼裝（全橋156個節段），之后是2003年的上海滬閔高架二期工程。蘇通大橋是在2005年與廣州幾乎同時開始節段拼裝施工。如近年建成的泉州灣大橋、上海崇啟大橋、南京長江三橋、以及當前在建的廣東虎門二橋、安徽蕪湖長江二橋、樂清灣大橋等均采用了節段預制拼裝橋型；廣州地鐵14#線、澳門輕軌等城市交通項目也廣泛應用了該橋型。

節段預制方法，國外幾乎全部是短線法預制，瀏河大橋是以長線法進行預制，之后的滬閔高架二期和蘇通大橋等也開始采用短線法施工，目前在建設的廈門集美大橋也是采用短線匹配法預制、懸臂對稱拼裝施工。

（三）預制節段拼裝工藝優點：

1.施工中對交通及環境影響小。

2.節段重量輕、尺寸小，運輸方便；拼裝施工速度快。

3.場制砼，質量容易控制。

4.可大大降低安裝及成橋后混凝土收縮徐變。

5.合適體外預應力，可減小梁斷面尺寸、提高材料使用效率。

6.幾何形狀控制得當，可以大大提高砼結構的美觀性。

（四）預制節段拼裝工不足：

1.工程施工前期投入較大，主要包括預制場地建設、運輸設備、架梁設備等。

2.施工工序復雜，施工工藝要求高，技術難度大。

3.施工的總體組織、協調的工作難度較大。

（五）短線臺座法

短線臺座法施工是指每個節段的澆筑均在同一個模板內進行，其一端為一個固定模，而另一端為一個先澆筑的節段，模板的長度僅為一個節段的長度，模板是不移動的，而梁段則由澆筑位置移至匹配位置后運至存梁場。

（六）預制場的設置

為了節省節段的運輸時間與費用，理想的預制場地應在工地附近。減少預制梁段轉運至存梁場增加運輸和二次轉運節本。也可通過水路運至橋位。

一個預制通常包括四部分F/40uO7/2+N//uNAMVbOmg==區域：

節段梁鋼筋綁扎區，用來扎制鋼筋籠以安置選模板。

節段梁預制區，用來安置模板、鋼筋籠，然后澆搗混凝土。

節段梁修整區，用修整節段梁外觀及缺陷。

節段梁存梁區，用來堆放交付運輸、安裝前的成品構件

生產線的配置要根據工程的實際情況進行規劃，規劃中應注意：

1.生產線距離橋位的距離、周邊設施情況、是否對居民生活產生影響。

2.合理配置鋼筋加工區、綁扎區（鋼筋綁扎臺座）、梁段預制區（梁段預制臺座）及臨時存梁場，使其高效合理地運轉。

3.底座要有足夠的強度，如無法達到要進行處理。

4.為了提高工效，在同條生產線內的單個臺座內各配置一定數量的小型龍門吊機，用于小型材料、用具的吊裝作業。大型龍門吊主要用于梁段轉運、倒運及轉存等吊裝作業。為了避免大、小龍門吊作業的相互干擾，需要設置不同的軌道以供大、小龍門吊行走。

三、節段預制箱梁

（一）鋼筋工程

1.鋼筋制作

鋼筋由專人在現場加工車間制作。腹板箍筋制作前在平整的場地上按圖紙尺寸1：1比例放出腹板箍筋大樣圖，通過試彎制箍筋并在鋼筋彎曲機上作好標記以保證箍筋制作精度。禁止幾根鋼筋同時彎制，避免箍筋扭曲變形。

2.鋼筋綁扎

鋼筋在專用的鋼筋綁扎臺座上綁扎成型

3.波紋管安裝與定位

梁內波紋管用“U”形定位鋼筋定位，定位鋼筋縱向間距直線段為80cm，曲線段 間距為50cm，以保證預應力鋼束的準確定位。

4.鋼筋骨架吊裝入模

鋼筋骨架吊裝入模采用專用吊具盡情吊裝并專人指揮操作。

（二）模板工程

短線法節段預制模板主要包括固定端模及支架、側模及支架、底模及底模臺車、內模及滑車、匹配梁（墩頂塊及起始梁段為活動端模）等幾部分組成，所有模板均采用定型鋼模板。

1.模板安裝

模板的安裝順序為：底模安裝、匹配梁定位、側模安裝、（吊入鋼筋骨架）、內模安裝。由于固定端模的位置是固定的，每次模板安裝時，測量校核其平面位置、水平度及垂直度即可。墩頂塊和每跨起始梁段預制時，兩端均需端模（固定端模和移動端模），其他梁段的端模為固定端模和匹配梁段的端面。

2.匹配梁定位

匹配梁段定位是短線匹配梁施工中的重要一環，其定位步驟如下：

（1）測量人員根據新澆梁段測量的數據以及新澆梁段與匹配梁段相互位置關系，通過專業程序計算出下一梁段預制時新澆梁段作為匹配梁段所應處的位置。

（2）測量人員提拱匹配梁段匹配面與固定端模的位置距離。

（3）現場施工技術人員根據測量人員提供的數據，對匹配梁段實行初步定位。

（4）測量人員觀測匹配梁段，指揮人員操作底模臺車上的油壓千斤頂進行縱、橫向及水平標高精確定位。

（5）定位后旋下底模上的四個螺旋撐腳，并使其受力，卸落底模臺車千斤頂，完成受力支點的轉換。

（6）復測匹配梁段控制點坐標，并輸入數據至監控程序，精度達到要求并通過誤差校核則合攏側模，如達不到要求，則頂升千斤頂重新定位。

（7）匹配梁精確定位后將模板打磨清潔、匹配梁涂刷隔離劑。

2.混凝土的拌制、運輸

混凝土拌制前，試驗室對骨料含水率進行測定，并計算施工配合比，提交混凝土配料通知單到攪拌站，攪拌站作業人員嚴格按照試驗提供的施工配合比配料通知單配料。雨季施工時，對骨料的含水率要經常進行檢測，并根據實測情況調整骨料和水的用量。嚴格控制混凝土攪拌時間，每盤混凝土攪拌時間不少于2min，拌和物應均勻，顏色一致，不得有離析、泌水現象。

混凝土通過混凝土攪拌運輸車運輸至前場，經卸料到吊罐內后，由龍門吊吊送入模。

3.混凝土的澆筑

（1）底板混凝土澆筑

澆筑底板砼時首先澆筑底板與腹板倒角處，然后澆筑底板用溜槽從梁頂部用留槽口將混凝土放至底部中間進行澆筑。

（2）腹板澆注

腹板采用兩邊對稱下料。振搗以插入式振搗器振搗。混凝土澆筑時兩側均勻布料，嚴格控制分層厚度在30cm以內，振搗時間35～40秒，插入深度以振動棒下端進入下層混凝土10cm左右為宜。

（3）頂板澆筑

頂板混凝土由一側向另一側連續澆筑，采用插入式振搗器振搗。振搗時嚴格按“快插慢拔”的技術要領操作，并注意觀察混凝土表面氣泡排出情況，掌握好振搗時間，確保混凝土的澆筑質量。在混凝土終凝前，進行頂面混凝土的抹面工作，抹面做成普通毛面，注意防止頂面混凝土的開裂。抹面次數不少于兩次。抹面時首先用木抹子將混凝土表面壓平、提漿，然后用鐵抹子抹光。抹面完成后及時進行測量預埋件的埋設，預埋件頂部比混凝土表面高出5mm左右，并應保證預埋螺栓的垂直度。

4.測量控制點埋設

在混凝土終凝前，進行測量控制點埋設。控制點共設有6個，2個軸線控制點，4個標高控制點。軸線控制點及標高點為“十”字頭鍍鋅螺栓。在混凝土終凝后梁段拆模前，及時對測點進行測量并輸入線形監控程序。

5.混凝土養護

混凝土澆筑完成初凝后應及時進行養護，養護方法要適應施工季節的變化。

采用灑水養護，使混凝土表面的潮濕狀態保持在14天以上。混凝土澆注完畢終凝后開始灑水養護，在箱梁頂板及底板上覆蓋土工布，并使土工布保持潮濕，模板未拆除前向模板表面灑水降溫。箱梁梁段吊入修整區后，如果養護時間不足14天，則需繼續對其進行灑水養護。

（四）節段預制箱梁吊運、存梁和出梁

1.箱梁吊運采用160T龍門吊機及180T運梁車配合吊運。

2.節段預制箱梁梁段存放

3.節段預制箱梁出梁

所有梁段出梁前均需由專人檢查，經監理工程師確認合格后才能運輸到拼裝現場，主要檢查內容包括：

（1）預應力孔道位置及暢通情況，錨墊板型號及表面水泥漿清理情況；

（2）預埋件規格、型號、位置及表面清理、防腐處理情況；

（3）梁段混凝土缺陷修復情況；

（4）匹配面隔離劑及雜物清理情況；

（5）箱室內垃圾、箱梁外表面污染清理情況。

四、結語

預制節段工法是一種能實現經濟、美觀的有效的上部結構解決方案。實踐經驗表明該工法建成的橋梁工作良好，設計無特別問題，在幾何線形復雜、現場條件困難的項目中也能成功應用。它還特別適合工期緊迫的項目。不難預測，該工法在今后市區將得到更多運用，以減少施工對公眾的影響并加快施工速度。

目前隨著城市化進程的加快，城市建設為避免對交通和市民生活造成干擾，越來越多的構件有預制并現場安裝的趨勢，如門式橋墩的預制、墩身的預制、承臺的預制、箱梁節段預制拼裝技術等的實現，（作者單位為四川公路橋梁建設集團有限公司）