香港節段梁預制施工技術

崔瑞田

（中交四航局第一工程有限公司，廣州510310）

1 工程概況

東江口預制廠共承接3 個香港節段梁項目，節段片數為2838 片，均為單箱單室梁，按部位分類分為：墩頂塊、標準塊、轉向塊和PM 塊。底部與頂部均設置預應力管道，箱梁基本尺寸為：梁長2280～3400mm，頂寬9800～17780mm，底寬3300～8000mm，梁高均為2500mm，腹板厚度300～600mm，其單片質量為66～144t。

2 施工工藝比選

節段梁采用密貼法成型，以保證相鄰箱梁剪力鍵完整和拼接后線性符合設計要求，密貼法澆筑工藝分為“短線法”和“長線法”，以下分別對兩者的原理及優缺點進行闡述。

2.1 長線法

原理：設置與跨長相當的預制底模（臺座），底模（臺座）固定，側模澆筑位置隨變化而移動，完成一節移動至下一節。

優點：對箱梁的線性控制簡單，不用吊裝已成型的箱梁，投入設備較少。

缺點：占用場地較大，對整體場地基礎要求高，導致場地處理費用較高，對曲線半徑較小的橋梁不適用。

2.2 短線法

原理：將橋梁結構線型空間坐標系轉換成預制單元坐標系，以相鄰的前一梁段作為匹配梁段來控制待澆梁段的幾何尺寸和線型，確保相鄰梁段匹配拼接精度。在生產過程中底模可以活動，側模相對固定，澆筑位置不變[1]。短線法生產工藝示意圖見圖1。

優點：相對長線法占地小，布置集中，對曲線橋梁適用性強，特別是橫曲線和豎曲線橋梁。

圖1 短線法生產工藝示意圖

缺點：對模板和匹配梁控制精度較高，每次脫模后需要重新精準定位，且完成預制的箱梁需要及時調離臺座。

由于本項目箱梁寬度為17.78m，橋梁跨度長達45m，最大梁重144t，從場地布置和成本投入等方面考慮，短線匹配法更適宜項目生產工藝。

3 主要施工方案

3.1 施工順序

短線法的具體施工流程有：每跨起始件預制（兩側用鋼模）→起始件拆模移出用作匹配節段→固定端模與匹配節段測量定位→合側模、底模，調整固定及拼縫處理→模板驗收→鋼筋籠吊裝→內模移入→鋼筋、模板、預埋件等混凝土澆筑前最終驗收→混凝土澆筑→構件養護至拆模強度→拆模繼續養護至混凝土吊裝強度→匹配節段吊至修飾區堆放，并待出運安裝；新澆節段用作匹配節段，再次進入測量定位環節進行下一循環。

3.2 模板設計

在采用短線預制法時，一套標準的預制箱形梁鋼模板主要部件有：端模及端模支架系統、底模及底模臺車系統、側模系統、內模系統。模板設計作為節段預制關鍵的一環，直接關系到節段梁預制功效。

節段梁模板設計需盡早進行，提前與橋梁設計方進行溝通，盡量做到尺寸標準化，減少變化類型。在香港蓮塘項目模板設計過程中，最初拿到的圖紙節段梁類型很多，如果按照每種類型配一套模板將會導致模板數量大增，增加成本。在這個過程中就需要與設計方進行溝通，減少節段梁類型，增加模板的共用性。共性內容主要包括：箱梁結構類型、二次澆筑部位確立、腹板變化、張拉齒塊類型、梁長和梁寬調節等，這些因素將直接影響到模板的組合[2]。

端模系統主要由固定端模、活動端模和端模支架以及附屬構件組成。端模作用包括形成預制箱梁剪力鍵和預應力管道端口的模面。由于固定端模是幾何控制的參照標準，安裝時，端面必須絕對垂直，頂面必須絕對水平，且端模支架必須擁有足夠的剛度以避免產生平面變形，造成幾何偏差。

底模結構將由底模臺車牽引在地面軌道上做縱向移動并提供三維調整。底模臺車配備豎向和水平液壓系統，通過液壓系統作業，實現對底模的三維調節。調整完成后，底模由可調節螺桿系統提供支撐，以防止液壓系統泄壓造成重新調整。

3.3 鋼筋

節段梁鋼筋籠在專用臺座上綁扎成型。臺座由型鋼焊接搭設，按節段梁最大斷面尺寸設計加工。由于箱梁尺寸多變、體積較大，對鋼筋籠加工精度要求較高。除了需要反復校核平面尺寸、對角線尺寸及標高等數據外，還需要設置輔助標志、活動定位卡和定位桿，以滿足不同類型梁段鋼筋籠的綁扎和鋼筋籠吊裝要求。鋼筋籠吊裝采用多點鋼架，設置2 排吊點（共18 個），通過手拉葫蘆，調節各個吊點的受力均衡，確保鋼筋籠不變形。鋼筋籠吊架需要建立模型進行受力分析，以保證其安全性。

3.4 混凝土

混凝土施工是構件預制最后一道工序，也是最關鍵的工序，需要做好振搗、澆筑順序方案控制。以保證成品外觀及質量。

混凝土振搗采用插入式振搗器與附著式振搗器相結合，附著式振搗器主要布置在腹板外側模處。以插入式振搗為主，當混凝土澆筑至頂板與腹板交接位置時，打開附著振搗器，振搗時間控制在10～15s，振搗2 次。

附著式振搗器布設比選：

方案一：中部布設2 臺，橫向間距1700mm。

方案二：梅花形布置3 臺，橫向間距1700mm，豎向間距700mm。

通過相同條件下振搗比對，方案二振搗效果較為密實，顏色均勻，表面氣泡較少。

混凝土澆筑按照由下至上、對稱水平分層的原則進行施工，最大分層厚度需≤50cm。澆筑順序比選方案如下：

方案一：腹板澆筑→底板→面板。

方案二：底板→腹板澆筑→面板。

通過比選，按方案一澆筑順序可減少倒角和齒塊蜂窩麻面出現，且可減少浮模而反漿現象。

3.5 預應力管道

在節段拼裝時，需要保證預應力管道貫通平順，以確保鋼絞線能順利通過。針對不同預應力體系分為臨時預應力和永久預應力。臨時預應力管道內徑為75mm；永久預應力管道設計為外徑87mm、內徑80mm 和外徑107mm、內徑100mm。

匹配梁與灌注梁之間預應力孔洞通過充氣膠囊形成，氣囊分類分為純膠充氣膠囊和夾線充氣膠囊。純膠充氣膠囊設計氣壓較小，對曲線段波紋管道影響較小，不容易將管道憋變形，對管道固定要求較低，適宜曲線段管道；夾線充氣膠囊設計氣壓較大，可有效防止管道變形，但容易把曲線段管道憋直，適宜直線段管道。充氣膠囊需要控制氣壓，并設置卡板，以防止充氣過程中，充氣膠囊對管道拖動[3]。波紋管下料一般比設計小40～50mm，以保證管口處形成錐形面，確保鋼絞線穿越時，不會造成波紋管破壞，堵塞管道。

3.6 預制線形控制

短線法預制線形控制就是通過每次調整匹配梁的空間位置來保證梁體的設計線形，包括2 方面：（1）匹配梁理論安裝位置和每次制造誤差的補償修正。假設梁體的設計線形為整體坐標，即將澆筑的相鄰節段為局部坐標，這就需要進行一定的坐標轉換來確定匹配梁的理論安裝位置。（2）線形控制直接影響到工程的質量。要達到理想的目的，最主要的是精密地測量及正確地調控相鄰節段（匹配節段）與新節段模板之間的相對位置。首先在預制場內設置穩定的觀測塔和目標塔，在觀測塔上架設測量儀器并以此作為觀測站來測量臺座上梁頂面上的控制點數值。在節段預制過程中，觀測塔、目標塔及觀測塔上的測量儀器均不得有任何移位，否則必須重新建立測量控制系統。端模板必須永遠保持垂直、水平和方正，所有線形控制都依據橋梁設計目標線形的預制曲線來移動舊節段（匹配節段），當第一個節段澆筑完混凝土、頂板抹面平整后，4 個高程標釘和2 個中線標釘必須隨即做好。匹配預制之前再次對上述6 點測量并做好記錄，然后這個節段方可進行密接匹配預制。

4 結語

綜上所述，隨著項目不斷對模板進行優化和工人操作熟練度的提高，單片梁的預制工效從7d/（片·單套模板）提高到3d/（片·單套模板），提高了節段梁預制工效。同時，也滿足了業主對節段梁較高的質量要求，得到業主的肯定，為最終完成履約打下堅實的基礎。

此外，通過以上改進方案，現場預應力管道質量改善明顯。偏位基本控制在±5mm，滿足規范要求。