市政高架橋裝配式梁段施工工藝研究

王立峰

通號（鄭州）電氣化局有限公司，中國·河南 鄭州 450000

1 項目概況

西四環位于中國鄭州市主城區的西部，呈南北走向，南起南四環，北至大河路，本標段屬于鄭上路-化工路段，即K79+748-K81+162.322，全長1414m，道路等級為城市快速路。主線橋左幅K80+218.02-K80+969.02 為高架橋，橋長751m，橋寬16.5m；右幅K80+217.96-K80+954.96 為高架橋，橋長731m，橋寬16.5m，全橋均采用裝配式節段拼裝梁施工。

本標段節段拼裝梁采用主線路左右分幅設計，0#梁段采用支架法現澆施工完成，1#梁段采用大噸位吊車吊裝。1#梁段的安裝就位采用4 臺三向千斤頂進行微調對位。0#梁端與1#梁端采用15cm 寬濕接縫進行順接；其余中墩梁段采用架橋機懸臂吊裝，梁段間涂抹環氧樹脂膠進行連接，同時施加臨時預應力，然后張拉永久預應力筋，依次對稱完成所有梁段，最后跨中設40～60cm 不等的現澆段進行合攏，完成橋跨施工。

2 裝配式梁段施工優勢

（1）以“無支座連續剛構+短線法節段拼裝”為技術核心。

（2）節段梁采用梁場短線法預制，整跨橋梁在橫斷面上被分割成若個干節段，成品梁體積小、重量輕便于公路運輸且質量容易保證。

（3）整個高架橋上部結構和下部結構可以同時施工，平行作業，有效節約施工工期。

（4）橋梁下部結構多采用無支座或少支座的橋墩形式，橋梁體積小、截面小、重量輕、造型美觀，后期運行維護費用小。

（5）施工現場節約了大量的人力，實現了由勞動密集型向科技密集型的轉變。同時，節省了大量模板、腳手架等周轉材料的使用。

（6）采用裝配式施工工藝，所有待拼裝節段梁體均在制梁廠內統一預制，工廠化生產，使梁體的預制質量得到充分保證。

3 工藝原理

以無支座連續剛構+短線法預制梁架設為核心的橋梁施工工藝可以用于任何結構體系，簡支梁、連續梁、連續剛構體系等，絕大多數的復雜線性結構都可以實現，可以實現多種施工工法。施工時采用搭積木式的操作，上部結構的一榀節段梁使用預應力鋼絞線將其串聯在一起組成了整個梁部結構。無支座連續剛構體系利用了薄壁橋墩柔性的原理實現了整聯梁的縱向伸縮，從而形成了無支座或少支座的橋梁體系，實現了減少橋梁后期支座維護的目的。

本工藝的墩梁交接處為砼剛性連接，墩頂0#塊采用就地支架現澆。1#塊采用汽車吊或履帶吊進行吊裝，與0#塊進行順接，0#塊與1#塊之間采用15cm 濕接縫連接；其余梁段采用架橋機逐段拼裝，梁段間梁縫涂抹環氧樹脂膠，通過布置在梁頂和箱室內的臨張臺座施工加臨時預應力，隨后穿永久預應力筋錨固，實現梁段拼裝。后續梁段依次對稱拼裝完成，最后在跨中設40～60cm 不等的現澆段進行合攏，完成橋跨施工。

本工藝的關鍵技術在于節段梁之間的連接，由于架設過程中梁體一直處于懸臂“T”構狀態，需對梁段之間進行可靠連接后方可繼續施工。首先對梁段之間橫斷面及剪力鍵涂抹3mm 厚環氧膠，對接后采用φ32 精軋螺紋鋼施加預應力進行臨時連接與固定；然后穿設頂板預應力束，張拉預應力筋，完成該節段施工。架橋機起重天車解鉤，進行下一階段的拼裝。待整個T 構及梁跨拼裝完成后，再分別張拉體內通長腹板及底板預應力束。

4 施工工藝流程

墩頂0#塊提前現澆完成，并達到設計要求強度后，方可進行TJ260G懸拼架橋機的組裝，進行節段梁懸臂拼裝施工。

4.1 中墩“T”構段施工

4.1.1 中墩1#節段梁拼裝

為減少架橋機的施工時間，并確保線形的絕對準確，提前采用160t 汽車吊將1#塊與0#塊進行匹配安裝，1#塊安裝在鋼管柱支架上方?，F場采用三向千斤頂進行調整，精準定位，然后進行15cm 的濕接縫施工，為后續梁段架設做準備，如圖1所示。

圖1 中墩“T”構段施工示意圖

4.1.2 剩余節段梁起吊預拼裝

剩余的節段梁均采用膠接縫施工，在梁段出廠前須檢查剪力鍵有否損傷，如有損傷必須采用環氧混凝土進行修復，且對修復后的剪力鍵尺寸進行復核。修復后的剪力鍵尺寸不符合要求時將對拼裝線形產生不利影響。

為保證兩節段拼接面標高，傾斜度保持一致，減少涂膠后的節段位置調節時間，在膠拼前，進行試拼裝，如圖2、圖3、圖4所示。

圖2 剩余節段梁起吊預拼裝示意圖

圖3 第一對箱梁起吊圖

圖4 第一對箱梁預拼裝

4.1.3 梁端環氧膠施加

節段梁預拼完成后，脫開梁體向外平移0.6m，留出涂膠作業空隙。涂膠前，梁段匹配面必須將隔離劑和油污清理干凈，并且將不平整處打磨平整，確保無灰塵、無浮漿或其他不利于粘結的污染物，以防影響橋梁線形。在預應力孔口粘貼5～10mm 厚海綿墊圈。預應力孔道墊圈周圍1cm 范圍不需要涂膠，防止膠體進入孔道內影響穿索。

梁段匹配面兩端均需涂抹膠體，涂膠要均勻飽滿，保證涂抹厚度3mm，在加壓固化后膠層厚度宜控制在1mm 之內。涂膠作業應該控制在20min 內完成。

根據測量數據判定是否需抄墊環氧墊片。比如軸線需要從高邊往低邊調整，則將3 塊環氧墊片分別墊在高邊斜腹板上的上、中、下3 處，同時此斜腹板涂膠厚度控制在7～8mm（以5mm 環氧墊片為例）；如高程需要向上調整，則將3 塊環氧墊片分別墊在箱梁底板左、中、右3 處；同時此底板涂膠厚度控制在7～8mm（以5mm 環氧墊片為例）；嚴禁同時調整軸線和高程偏差。

涂膠完成后，平移梁體向已拼裝梁段靠攏，利用架橋機吊具上的調位系統精調梁體就位至預拼時的標記線位置，使匹配面密貼，準備張拉臨時預應力。

4.1.4 節段梁對位及臨時預應力施工

臨時預應力采用φ32 精軋螺紋粗鋼筋，通過錨于頂板和底板的鋼齒坎傳遞至箱梁節段上，鋼齒坎通過梁面預留孔進行固定，頂板布置4 根、底板布置2 根。每根精軋螺紋根據設計噸位張拉臨時預應力。張拉時采用頂板與底板上下同時張拉，橫向按先中間后兩邊對稱張拉。臨時預應力解除時，必須在體內束張拉完成后進行。

如預應力張拉順序不當，將會對橋梁線形造成不利影響。如解除順序不當，箱梁節段下緣可能產生拉應力，節段將產生有害裂縫。

（1）節段梁對位

涂膠完成后，利用架橋機吊具將梁段緩慢靠攏已拼節段梁，利用預拼時所做騎縫線標記快速、精確對位。

（2）臨時預應力張拉

梁段在涂膠并與已拼梁段拼接后，為保證箱梁匹配面有足夠的固結力（接觸面壓力達到0.5Mpa 以上），在節段梁精確對位后，立即張拉臨時預應力。頂、底板單根鋼筋張拉力為40t。

預應力張拉采用4 臺60t 穿心頂，按照左右對稱，上下同時由內向外的順序進行，如圖5所示。

圖5 臨時預應力連接

4.1.5 懸拼預應力束張拉壓漿施工

每一節段完成縱向臨時預應力張拉后，立即開始懸拼梁段體內預應力束的穿索施工。待環氧膠強度達到設計要求后，張拉頂板懸拼預應力束。待整個“T”構懸拼預應力張拉完成后再進行“T”構壓漿，壓漿需在24h 內完成。

懸拼體內預應力束利用懸掛于架橋機兩側的掛籃操作平臺施工。較短束采用人工穿束；較長束采用穿束器單根穿進，從每跨的一端向另一端穿，每次穿一根，每束鋼絞線按照從下至上、從左到右的順序依次穿進；在穿束過程中如遇到阻礙，則退回反復進行試穿，直至通過，如仍不能穿過，則檢測是否管道有堵塞現象，分析原因并以處理后再行穿束。

在預應力張拉完成后，解除箱梁頂、底板臨時預應力鋼筋，并采用真空壓漿工藝對預應力管道壓漿。但臨時預應力必須滯后體內縱向預應力兩個節段才能拆除，邊跨節段臨時預應力和中墩“T”構最后兩個懸拼節段臨時預應力需待張拉合攏束后方能拆除。

圖6 懸拼預應力束張拉壓漿施工示意圖

4.1.6 梁段數據采集

在每對梁段拼裝完成后采集箱梁頂面控制點測量數據，作為溫差對線型影響的參考依據；采集的數據輸入專業監控數據庫，經程序對安裝數據進行判斷、預測、修正后，輸出下一梁段拼裝指令。正常情況下，箱梁節段每對稱安裝2～3塊監控一次；在異常情況下，可斟情增加監控頻率。

4.2 邊跨懸拼段施工

在相鄰“T”構拼裝至最大懸臂狀態后，用架橋機逐塊將邊跨梁段吊起進行拼裝，節段梁吊放在提前搭設好的φ426鋼管柱支架上，梁體下部設千斤頂，以便于梁段調位與涂膠。邊跨支架提前進行設計，確保滿足承載要求。如圖7所示。

圖7 邊跨懸拼段施工示意圖

4.2.1 節段梁逐段膠拼

邊跨節段梁以從穩固段起拼為原則，因此首邊跨與末邊跨節段梁膠拼從尾節段向跨中節段逐段進行，由于節段預制梁與現澆墩頂塊接縫處無法膠接，在此處設置一道15cm 濕接縫。中跨合攏處設置一道60cm 濕接縫。

4.2.2 濕接縫施工

邊跨在0#節段與1#節段之間同樣設置一道15cm 濕接縫；現澆濕接縫混凝土采用C60 補償收縮混凝土，由攪拌車運輸至箱梁架設部位，用吊車進行澆筑?；炷翝仓?天中氣溫最低時段，并及時進行養護。待濕接縫混凝土強度達到設計張拉強度后，張拉永久預應力束，如圖8所示。

圖8 濕接縫施工示意圖

4.3 架橋機移位

邊跨施工完成后，架橋機移至下一孔跨，進行下一孔“T”構及邊跨懸拼段施工，施工方法同上，為合攏做準備，如圖9所示。

圖9 架橋機移位示意圖

4.4 合攏段施工

中墩“T”構及邊墩懸臂端施工完成后，進行合攏段的施工。合攏段遵循先邊跨、后中跨的原則，合攏溫度范圍為6℃～23℃。

合攏段施工主要包括以下施工內容：①節段梁目標數據采集及拼裝指令下達；②合攏段吊裝及定位骨架安裝固定；③濕接縫預應力管道連接及鋼絞線穿束；④濕接縫混凝土施工；⑤體內縱向預應力束張拉壓漿施工。如圖10所示。

圖10 合攏段施工示意圖

5 梁段糾偏措施

根據規范要求，安裝過程中可采取的調整措施包括：臨時預應力的大小調整；臨時配重調整；拼接縫涂膠層的厚度調整；必要時對主梁增加現澆縫等。

這些處理措施均在監控計算中予以考慮，如臨時預應力大小的調整在有限元模型中模擬，再將計算結果返回線形控制程序得到坐標的變化量；膠層厚度調整及增加現澆縫相當于改變了梁段的無應力長度，需要在線形控制軟件中模擬。

線形控制是通過調整兩節匹配節段平面及立面內的轉角來實現。預制過程中的軸線控制是施工過程控制的先決條件，很大程度上決定了懸臂拼裝施工中軸線定位的偏移程度。

在節段拼裝過程中確定了調整量后，一般可通過張拉力筋或控制力筋張拉力進行調整，必要時可通過增加配重進行調整，通過計算逐步調整。當在拼裝過程中梁段線形誤差過大，難以用其他方法進行補救時，可以增設一道濕接縫來調整，所增設的濕接縫寬度必須用鑿除節段梁端面混凝土厚度的辦法來完成。

若測量結果超出幾何控制數據允許的誤差范圍，則須對后續梁段的拼裝進行調整。根據規范和參照其它短線法橋梁的施工經驗，誤差調整方法有改變膠層厚度、調整臨時預應力、架橋機吊點調整、增加濕接縫等。必須強調的是：增加濕接頭是不得已的辦法。由于增加濕接頭會增加節段梁的拼接長度，造成預制時的節段空間“六點坐標”在懸拼時的差別，需要找出二者的準確差異，并計算新的懸臂拼裝控制坐標值，會增加懸拼線形控制的難度。

6 結語

通過裝配式節段拼裝梁在該項目的成功實施，為我們總結了一套完整的施工技術，并通過因地制宜調整工藝步驟，解決了施工過程中梁段拼接、邊跨0#塊安放、節段吊裝工序沖突等問題，為類似工程起到了很好的借鑒作用。同時，裝配式施工作為未來發展的趨勢，因其優質、高效、快捷、環保的自身屬性，必將在未來施工建設領域取得一席之地。