節段梁橋墩頂塊建造關鍵技術

黃維樹 （安徽省交通控股集團有限公司，安徽 合肥 230009）

1 引言

節段拼裝箱梁由于其施工裝配化，質量易控制，體外預應力可達、可檢、可換等優勢得到廣泛應用。但存在對全體外預應力體系的優勢認識不足，未實現全體外預應力體系的突破，接縫處體內預應力的耐久性不足的問題[1]。近年隨著體外束防腐技術的進步，體外預應力節段拼裝連續梁的優勢逐漸凸顯，這種結構具有預制標準化、施工快速化、質量可控制、施工成本低等優點，主要應用在跨徑較大的梁橋結構中。

墩頂塊段是節段梁建造中的一種特殊節段形式，由于這種節段在箱室內需要設置尺寸巨大的錨固橫梁，故這種節段在施工過程中受到重量限制較難實現全部預制吊裝，多采用現場澆筑的方式進行施工。在現場施工條件下墩頂塊的質量較難控制。針對這一技術難題，本文以蕪湖長江公路二橋為依托對墩頂塊的品質建造技術進行了探討。

蕪湖二橋屬于國內首次大規模采用全體外預應力節段預制拼裝混凝土橋梁。將全體外預應力與輕型薄壁箱梁相結合，開創了類似工程先河，成為工業化建造技術的典范。該項目27.8 km引橋及接線橋梁均采用節段預制拼裝箱梁，采用30m跨徑、40m跨徑和55m跨徑3種標準跨徑布置形式。橋梁斷面有分離式雙向四車道、分離式雙向六車道2種形式。最終應用的橋梁結構形式包括六車道斷面55m、六車道斷面40m、六車道斷面30m及四車道斷面30m四種結構形式。每種結構由墩頂節段、標準塊段、加強段和轉向塊段組成，其中轉向塊段、加強段及標準段長度均為3m，外形保持一致。蕪湖二橋節段梁采用了高度標準化的構造設計，全線共有預制節段20034榀，只有16種節段類型，4種外模形式，屬于國內同類工程的技術典范。

2 墩頂塊的構造改進

對于節段梁橋的建造而言，墩頂節段一直是控制性結構，墩頂結構相對而言構造復雜，節段重量大，施工難度高。以往的節段梁墩頂塊建造受到吊重的限制，多采用現場澆筑的方式進行施工；也有部分項目采用工廠預制腹板及翼緣板，吊裝至橋墩上以后再進行二次澆筑。這兩種方式都需要進行較大的現場混凝土澆筑與養護工作，導致墩頂塊的質量較難控制。也有項目墩頂塊采用全部預制后整體安裝，但此時墩頂塊的吊裝重量約為其他節段吊裝重量的2.5倍以上，需要采用超大噸位的吊裝設備，引起施工措施費過多增加。

圖1 匹配預制墩頂塊構造示意

為了解決墩頂塊的吊裝難題，且避免墩頂塊現場澆筑質量控制難度大的問題，蕪湖二橋的建設中對墩頂塊的構造形式進行了改進，采用了一種分離式匹配預制墩頂塊結構，見圖1。將一個墩頂塊劃分為2個構造完全相同的橫梁節段，兩個橫梁節段之間的箱室底板、腹板、翼緣板及頂板加腋區域采用匹配預制安裝的方式施工，在頂板中間位置預留20cm寬度的混凝土灌注槽，在20cm范圍內的頂板及橫聯區域內的混凝土在節段吊裝至墩頂后進行快速澆筑連為一體。

通過這種分離式結構的應用，將墩頂塊的吊裝重量減小了50%，使其與標準段的重量較為接近，可采用與標準節段相同的機械設備完成節段的快速安裝。同時，比較了現場進行鋼筋綁扎及模板安裝等施工工序，發現該工藝在提高效率的同時，改進了墩頂塊的施工質量。

3 墩頂塊品質預制與安裝

在墩頂塊在采用高度標準化的設計后可以充分地細化墩頂塊在預制場內的預制工藝和工序以提高墩頂塊預制的品質。墩頂塊的預制品質提升可從鋼筋混凝土、模板工程和混凝土澆筑與養生3個環節進行提升。

在鋼筋工程方面充分利用工廠化預制的優勢，采用自動化鋼筋加工設備，提高鋼筋加工的精度，并對鋼筋加強分類管理，可采用貨柜式鋼筋管理，對每型號不同長度的鋼筋進行標準化管理。鋼筋綁扎可采用BIM技術通過虛擬模擬建立最優的鋼筋綁扎順序，如圖2。利用BIM建立的最優綁扎順序作為標準化綁扎工藝進行墩頂塊鋼筋綁扎，避免鋼筋綁扎過程中出現鋼筋打架、鋼筋切割、補焊等傳統粗放式的綁扎工藝的不足。預應力管道的定位可采用角鋼焊接的定位骨架進行定位，并在鋼筋綁扎前進行準確定位與臨時固定，以提高管道的定位精度。

圖2 墩頂塊鋼筋綁扎

由于墩頂塊需要預留預應力管道等預埋件結構，墩頂塊的模板加工和安裝施工難度較大。在采用高度標準化的構造以后，所有的墩頂塊的構造均相同，極大地簡化了模板工程施工的難度。在標準化的基礎上，為了提高墩頂塊的施工精度，模板制造時盡可能提高模板的整體性，將橫隔板外端模、內端模、橫隔板內模等分別制作成整體模板，以減少拼裝工作量。本項目墩頂塊的模板拆分為底模及側模臺架、梁端活動式端頭模板及內膜（開合式）4塊整體式模板結構。此外，為了進一步提高模板的穩定性，避免出現漲模，在臺座框架上安裝豎向工字鋼，將其用鋼管與橫隔板外端模的三分點進行連接，增加模板的水平約束，降低模板跨度，提高其抗變形能力。對于橫隔板內模，在折角除處用水平鋼管相互支撐，提高抗變形能力，降低漲模概率。通過上述措施有效的提高了模板的整體性能和剛度，提高了墩頂塊構件的預制尺寸精度。

圖3 墩頂塊快速拼裝施工現場

采用分離式墩頂塊結構的安裝施工簡單便捷，利用吊裝設備兩個橫梁節段分別起吊安放與墩頂位置，利用兩個橫梁節段之間的匹配預制關系，通過剪力鍵的匹配膠結形成整體框架。張拉在墩頂塊橫梁上設置的精扎螺紋鋼筋使得兩個橫梁節段連接可靠，后利用頂板預留澆筑槽口完成接縫混凝土的快速澆筑，實現了墩頂塊的快速安裝。在施工現場只需要進行澆筑槽口頂部混凝土的養護工作，操作簡單，質量可控。

4 結語

針對節段梁橋墩頂塊施工難度大，施工質量控制難度高的問題，本文依托蕪湖長江公路二橋全體外預應力節段梁的建造進行了研究。提出了一種分離式墩頂塊結構形式，使得墩頂塊在吊裝重量可控的條件下實現了全工廠預制，為其品質建造提供了基本保障。同時，對墩頂塊在預制場內預制及現場安裝的主要工藝技術進行了研究，形成了合理的施工工藝，有效地提高了橋梁的施工質量和綜合品質，可為節段梁的施工建造提供借鑒。