預(yù)制節(jié)段梁永久預(yù)應(yīng)力工程施工技術(shù)研究

王曉磊

(中鐵三局集團(tuán)廣東建設(shè)工程有限公司，廣東 廣州 510630)

0 前 言

預(yù)制節(jié)段拼裝施工法是一種比較新的施工工法，橋梁上部結(jié)構(gòu)的預(yù)制裝配成熟較早，但其他構(gòu)件尚未實(shí)現(xiàn)預(yù)制裝配[1-2]。雖然不少工程引用了此施工工法，但是每個(gè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)形式都不相同，尤其是“先簡(jiǎn)支后連續(xù)”的施工技術(shù)更是少之又少，對(duì)預(yù)制和施工技術(shù)沒(méi)有系統(tǒng)的研究，目前國(guó)內(nèi)還沒(méi)有成熟的預(yù)制節(jié)段拼裝施工技術(shù)，各個(gè)項(xiàng)目都處于邊施工邊總結(jié)的階段。今后預(yù)制拼裝施工技術(shù)是橋梁施工的發(fā)展方向，其施工技術(shù)的研究也迫在眉睫。

廣州市軌道交通14號(hào)線3-7標(biāo)土建工程為城市高架橋,設(shè)計(jì)的梁型為預(yù)制節(jié)段拼裝連續(xù)剛構(gòu)。施工工藝為集中預(yù)制，然后逐節(jié)拼裝架設(shè)。預(yù)應(yīng)力施工難度大，作業(yè)全部是高空作業(yè)，風(fēng)險(xiǎn)大。本文針對(duì)該工程的永久預(yù)應(yīng)力工程施工技術(shù)進(jìn)行研究，為今后類似工程提供相關(guān)參考。

1 永久預(yù)應(yīng)力工程施工技術(shù)

1.1 “先簡(jiǎn)支后連續(xù)”架設(shè)施工預(yù)應(yīng)力工程施工特色

“先簡(jiǎn)支后連續(xù)”架設(shè)施工的預(yù)應(yīng)力工程分高位簡(jiǎn)支預(yù)應(yīng)力工程和狹小空間連續(xù)預(yù)應(yīng)力工程，兩種預(yù)應(yīng)力工程的施工工藝和傳統(tǒng)的預(yù)應(yīng)力工程施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)一樣[3]，但是施工的工種和施工作業(yè)條件完全不同，其施工獨(dú)特之處如下。

1)簡(jiǎn)支張拉為高位張拉，且是在架橋機(jī)吊裝的條件下施工，張拉空間小，且需要設(shè)計(jì)與架橋機(jī)主梁連接的專門的張拉架，架設(shè)邊跨的一端為凌空面，無(wú)施工作業(yè)場(chǎng)地，需要設(shè)計(jì)安全和便于作業(yè)的施工平臺(tái)。

2)連續(xù)張拉作業(yè)是在箱內(nèi)作業(yè)，張拉空間高度僅有1.4 m，空間狹小；廣州地區(qū)終年氣溫高，箱內(nèi)溫度在40℃以上，無(wú)法長(zhǎng)時(shí)間作業(yè)；張拉齒塊距離梁頂僅有0.5 m，無(wú)法用常規(guī)張拉架安裝和移動(dòng)張拉千斤頂；張拉位置每組都不相同，張拉一組需要移動(dòng)一節(jié)梁的長(zhǎng)度距離，張拉設(shè)備重約500 kg，僅能靠人員移動(dòng)，移動(dòng)困難，施工效率低；整聯(lián)預(yù)應(yīng)力鋼束束長(zhǎng)156 m，21束鋼束預(yù)應(yīng)力孔道僅為100 mm,穿束施工難度非常大。

3)連續(xù)張拉封錨面是平面封錨，施工空間下，常規(guī)模板無(wú)法支立，現(xiàn)場(chǎng)施工封錨混凝土沒(méi)有進(jìn)口，施工前需要解決模板支立和混凝土無(wú)法灌注的難題。

4)簡(jiǎn)支張拉邊跨封錨空間僅有10 cm，常規(guī)施工工藝無(wú)法施工。

5)張拉作業(yè)是高空作業(yè)，無(wú)施工平臺(tái)，沿國(guó)道施工作業(yè)，施工風(fēng)險(xiǎn)高。

1.2 設(shè)備工裝配套技術(shù)

由于“先簡(jiǎn)支后連續(xù)”預(yù)應(yīng)力工程不同于常規(guī)預(yù)應(yīng)力工程[4]，需要針對(duì)其施工特點(diǎn)準(zhǔn)備和設(shè)計(jì)很多工裝，先進(jìn)適合的配套設(shè)備工裝是施工施工質(zhì)量和安全保證的前提，預(yù)應(yīng)力工程中采用智能數(shù)控設(shè)備和適用于現(xiàn)場(chǎng)工程環(huán)境的工裝保證施工質(zhì)量，

1.3 預(yù)應(yīng)力張拉施工技術(shù)

1)因地制宜的鋼絞線的制作和穿束技術(shù)。

“先簡(jiǎn)支后連續(xù)”架設(shè)施工鋼絞線制作和穿束的施工條件復(fù)雜，為了施工的安全、質(zhì)量和高效，選用的場(chǎng)地和施工工藝要根據(jù)施工工況選取，因地制宜，是施工的關(guān)鍵要素。

簡(jiǎn)支張拉鋼絞線制作穿束：場(chǎng)地選取已經(jīng)架設(shè)完成的前一孔梁面，原材用吊車吊裝到橋面，用自動(dòng)穿束機(jī)進(jìn)行制作和穿束。

相鄰跨連續(xù)張拉鋼絞線制作穿束：場(chǎng)地選取有施工預(yù)留孔的橋面，采用集中下料編束，然后配套套頭和卷?yè)P(yáng)機(jī)的穿束工藝。

整聯(lián)連續(xù)張拉鋼絞線制作穿束：場(chǎng)地選取聯(lián)跨的有底板預(yù)留孔的平整場(chǎng)地，采用集中下料編束，然后配套套頭和卷?yè)P(yáng)機(jī)的穿束工藝。

2)“先簡(jiǎn)支后連續(xù)”張拉施工工藝關(guān)鍵技術(shù)。

(1)高位簡(jiǎn)支張拉架和操作平臺(tái)設(shè)計(jì)加工技術(shù)。“先簡(jiǎn)支后連續(xù)”張拉作業(yè)是在架橋機(jī)吊裝工況下作業(yè)，吊裝孔被吊具占用，梁兩端是架橋機(jī)支腿，支腿和梁的間距僅有70～90 cm，空間狹小，導(dǎo)致在梁體上下均無(wú)張拉架上下安裝受力點(diǎn)，邊跨的邊墩側(cè)是凌空面，沒(méi)有施工作業(yè)平臺(tái)，高空作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)大，施工難度大。常規(guī)的張拉架和平臺(tái)無(wú)法適用于此類工程，需要針對(duì)工況獨(dú)立設(shè)計(jì)和加工，屬于獨(dú)特的施工工裝，沒(méi)有經(jīng)驗(yàn)借鑒，屬于全新研究領(lǐng)域。

張拉架需要滿足前后左右上下的移動(dòng)功能，且要有牢固的受力點(diǎn)，還有滿足隨著架設(shè)施工移動(dòng)的功能，根據(jù)施工需要，張拉架設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)為：①以架橋機(jī)主梁為懸掛受力點(diǎn)，滿足受力要求和隨架梁移動(dòng)的要求，且不受架橋機(jī)支腿空間限制；②以架橋機(jī)主梁為軌道，張拉架設(shè)施滾輪實(shí)現(xiàn)前后移動(dòng)，張拉架橫向?yàn)橐徽w槽鋼，梁槽鋼對(duì)焊接，中間預(yù)留空隙，以槽鋼為軌道，設(shè)置滾輪移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)左右移動(dòng)，張拉架懸掛電動(dòng)葫蘆，實(shí)現(xiàn)張拉設(shè)備上下移動(dòng)。

(2)作業(yè)平臺(tái)要滿足人工拆裝，移動(dòng)方便，安全可靠的功能，其設(shè)計(jì)要點(diǎn)為：①以架橋機(jī)主梁為懸掛受力點(diǎn)，滿足受力要求,且不受架橋機(jī)支腿空間限制；②施工平臺(tái)為組裝結(jié)構(gòu)，平臺(tái)板、護(hù)欄、懸掛受力吊桿均可拆卸，滿足拆裝方便，且不需要設(shè)備就能安裝的需要[4]。

(3)相鄰跨和整聯(lián)連續(xù)張拉架和千斤頂大距離移動(dòng)工裝設(shè)計(jì)加工技術(shù)。相鄰跨和整聯(lián)連續(xù)張拉作業(yè)是在箱內(nèi)施工，梁體箱內(nèi)設(shè)計(jì)高度僅有1.4 m，張拉齒塊距離梁頂僅有0.5 m張拉位置每組都不相同，張拉一組需要移動(dòng)一節(jié)梁的長(zhǎng)度距離，底板齒塊導(dǎo)致底板無(wú)法用小車移動(dòng)張拉設(shè)備，張拉設(shè)備重約500 kg，常規(guī)作業(yè)無(wú)法移動(dòng)，僅靠人工很困難，效率低下，且危險(xiǎn)很大；現(xiàn)場(chǎng)施工空間和位置局限性很大，張拉架沒(méi)有受力點(diǎn)，且無(wú)空間安裝，導(dǎo)致無(wú)法用常規(guī)張拉架安裝和移動(dòng)張拉千斤頂；此類工況沒(méi)有可借鑒施工經(jīng)驗(yàn)，作業(yè)前必須借鑒張拉架施工難題，故針對(duì)此全新施工工況進(jìn)行研究，設(shè)計(jì)出了專用的連續(xù)張拉架和高空滑移橫向移動(dòng)工裝。

(4)張拉架操作關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)。①和設(shè)計(jì)院溝通，在張拉齒塊位置預(yù)留直徑40 mm的預(yù)留孔，保證千斤頂?shù)趵K可延伸到橋面，其預(yù)留位置距離齒塊距離為鋼絞線施工長(zhǎng)度一半，且與張拉孔位于統(tǒng)一軸線；②用鋼管和扣件組裝三角支撐架，鋼管直徑40 mm,高度1.2 m,支撐架輕便可拆裝，實(shí)現(xiàn)人工可方便移動(dòng)；③配置1 t倒鏈和鋼絲繩，倒鏈懸掛在三角支架上，鋼絲繩通過(guò)預(yù)留孔吊裝張拉千斤頂。

(5)橫向移動(dòng)工裝關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)。①利用既有張拉架、設(shè)計(jì)預(yù)留孔、倒鏈、鋼絲繩；②用兩個(gè)3 m長(zhǎng)8#槽鋼兩端焊接，槽鋼間縫隙為15 mm,設(shè)置吊環(huán)，與張拉架設(shè)設(shè)備連接，以槽鋼為軌道安裝滑輪，滑輪下安裝兩端帶吊鉤的鋼絲繩，懸掛千斤頂，通過(guò)張拉架升降控制千斤頂上下高度，通過(guò)槽鋼軌道滑輪實(shí)現(xiàn)縱向移動(dòng)，操作方便高效，施工安全[5]。自制張拉架見(jiàn)圖1。

圖1 自制張拉架

(6)相鄰跨和整聯(lián)連續(xù)張拉作業(yè)施工環(huán)境改善技術(shù)。連續(xù)張拉作業(yè)是在箱內(nèi)作業(yè)，張拉空間高度僅有1.4 m，空間狹小；廣州地區(qū)終年氣溫高，箱內(nèi)溫度在40℃以上，無(wú)法長(zhǎng)時(shí)間作業(yè)，施工環(huán)境惡劣，無(wú)法連續(xù)施工，導(dǎo)致施工效率低下，人員身體健康無(wú)法保證；由于先簡(jiǎn)支后連續(xù)結(jié)構(gòu)沒(méi)有打的施工預(yù)留孔，既有預(yù)留孔最大直徑僅為40 cm，導(dǎo)致常規(guī)的大功率通風(fēng)降溫設(shè)備不能使用。為了保證能實(shí)現(xiàn)正常時(shí)間連續(xù)作業(yè)，提高施工功效，必須攻克施工環(huán)境不適合施工的難題。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)研究，自主設(shè)計(jì)研發(fā)了箱內(nèi)降溫技術(shù)。

(7)箱內(nèi)降溫技術(shù)要點(diǎn)。①通過(guò)熱工計(jì)算，和空調(diào)廠家聯(lián)系，在既有空調(diào)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，制作了適用于本工程的空調(diào)設(shè)備，空調(diào)設(shè)備出風(fēng)口設(shè)計(jì)為圓形，且預(yù)留安裝大通風(fēng)管的要求，其功率滿足保持箱內(nèi)穩(wěn)定20℃的要求，每個(gè)作業(yè)面配置1臺(tái)；②購(gòu)置專用設(shè)計(jì)的通風(fēng)管，通風(fēng)管與空調(diào)出風(fēng)口連接，將冷風(fēng)通過(guò)前面施工預(yù)留孔進(jìn)入箱內(nèi)；③設(shè)計(jì)空調(diào)移動(dòng)小車，實(shí)現(xiàn)降溫空調(diào)可便攜移動(dòng)的要求。

3)預(yù)應(yīng)力工程其他施工技術(shù)。“先簡(jiǎn)支后連續(xù)”預(yù)應(yīng)力工程的施工技術(shù)要求、引用規(guī)范、張拉設(shè)備選用、設(shè)備標(biāo)定周期、工具錨、工具夾片、限位板、張拉力確定、伸長(zhǎng)值計(jì)算、張拉作業(yè)流程、安全和質(zhì)量注意事項(xiàng)和常規(guī)預(yù)應(yīng)力工程一樣[6]，本文不再贅述。

2 壓漿與封端施工技術(shù)

1)“先簡(jiǎn)支后連續(xù)”壓漿的施工特點(diǎn)。“先簡(jiǎn)支后連續(xù)”壓漿施工作業(yè)是高位壓漿，為了方便施工，原材料和壓漿設(shè)備在橋下作業(yè)，且壓漿作業(yè)時(shí)一端的作業(yè)空間僅有20 cm，簡(jiǎn)支預(yù)應(yīng)力束、相鄰孔跨連續(xù)預(yù)應(yīng)力束和整聯(lián)預(yù)應(yīng)力束的壓漿時(shí)間間隔很長(zhǎng)，孔道在每個(gè)階段拼縫處的施工質(zhì)量會(huì)嚴(yán)重影響到壓漿施工質(zhì)量，拼縫多，質(zhì)量難以控制，這一系列的施工特點(diǎn)導(dǎo)致“先簡(jiǎn)支后連續(xù)”壓漿作業(yè)與常規(guī)簡(jiǎn)支梁壓漿施工工藝有其獨(dú)特之處。

2)“先簡(jiǎn)支后連續(xù)”壓漿施工關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)。根據(jù)“先簡(jiǎn)支后連續(xù)”壓漿的施工特點(diǎn)，本工程壓漿作業(yè)與常規(guī)作業(yè)不同的技術(shù)如下。

(1)不得采用常規(guī)簡(jiǎn)支壓漿設(shè)備，要采用改裝的大功率壓漿設(shè)備，提前和設(shè)備廠家聯(lián)系溝通。壓漿設(shè)備的功率和壓漿管的選用要考慮橋梁與設(shè)備高差和156 m長(zhǎng)孔道的壓力損失，根據(jù)最高墩計(jì)算高和長(zhǎng)孔道差導(dǎo)致的負(fù)壓力影響，保證設(shè)備功率和壓漿管質(zhì)量必須滿足最高墩的施工需要，如果按常規(guī)作業(yè)選用設(shè)備，功率不足則會(huì)導(dǎo)致壓力不足，嚴(yán)重影響施工質(zhì)量，按常規(guī)作業(yè)選用壓漿管，會(huì)因管道壓力過(guò)大導(dǎo)致爆管引發(fā)危險(xiǎn)。

(2)由于梁端空間僅有30 cm，壓漿施工作業(yè)面狹小，常規(guī)長(zhǎng)度的壓漿管無(wú)法施工，必須針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際設(shè)計(jì)加工，加工的長(zhǎng)度要小于20 cm，否則壓漿管無(wú)法安裝對(duì)接。

(3)出漿口處的三通出漿軟管必須比常規(guī)長(zhǎng)，保證能引入箱內(nèi)接漿桶內(nèi)。

(4)孔道存在多個(gè)接縫，在壓漿施工前必須檢查孔道拼縫質(zhì)量，如果孔道拼縫處有縫隙，必須在作業(yè)前進(jìn)行處理，否則壓漿作業(yè)質(zhì)量會(huì)無(wú)法保證，為了保證孔道質(zhì)量，采用拼縫管道密封圈技術(shù)，并且嚴(yán)格控制膠拼技術(shù)，詳細(xì)技術(shù)要求見(jiàn)節(jié)段膠片施工技術(shù)。

3)“先簡(jiǎn)支后連續(xù)”壓漿施工其他技術(shù)要求。根據(jù)“先簡(jiǎn)支后連續(xù)”壓漿的施工漿體理論配合比配制、漿體拌制、壓漿應(yīng)用規(guī)范、施工技術(shù)參數(shù)、壓漿工藝、試件留置、孔道密實(shí)度檢測(cè)、質(zhì)量和安全要求均和普通壓漿工藝相同，本文不再贅述，如有需要，查閱相關(guān)設(shè)計(jì)和規(guī)范即可。

4)“先簡(jiǎn)支后連續(xù)”封錨施工特點(diǎn)。“先簡(jiǎn)支后連續(xù)”架設(shè)施工工藝的封錨設(shè)計(jì)與常規(guī)封錨設(shè)計(jì)完全不同，連續(xù)張拉孔道錨墊板處混凝土沒(méi)有封錨槽口，是一個(gè)光滑的平面，此平面設(shè)計(jì)為空間角度，設(shè)計(jì)封錨混凝土與張拉齒塊面平行加厚，此設(shè)計(jì)導(dǎo)致施工存在兩大難題：一是模板設(shè)計(jì)和加工困難；二是全斷面封錨要用全斷面模板，模板支立后密切頂板，混凝土無(wú)法進(jìn)行澆筑。簡(jiǎn)支張拉孔道的封錨與普通簡(jiǎn)支梁封錨也不相同，受施工工序影響，其封錨是在梁體架設(shè)完成后施工，此時(shí)的施工空間只有10 cm的梁縫，此工況的施工存在兩大難題：一是無(wú)操作空間，人無(wú)法進(jìn)入進(jìn)行支立模板和綁扎封錨鋼筋；二是由于空間狹小，混凝土只能從橋面澆筑，支立模板后導(dǎo)致混凝土無(wú)法澆筑施工。這類施工工況沒(méi)有現(xiàn)有經(jīng)驗(yàn)借鑒，屬于全新施工課題。為了解決這兩類封錨施工難題，聯(lián)系現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際進(jìn)行科研公關(guān)，最終設(shè)計(jì)了針對(duì)此類工程的專用模板和施工封錨工藝。

5)“先簡(jiǎn)支后連續(xù)”封錨施工關(guān)鍵技術(shù)。頂板連續(xù)張拉齒塊封錨施工技術(shù)如下。

(1)專用模板設(shè)計(jì)加工。設(shè)計(jì)與設(shè)計(jì)平面空間角度相同的模具，模板為三片拼裝結(jié)構(gòu)，且設(shè)計(jì)錨固用耳板，材料為3 mm厚鋼板，模板輕便，便于拆裝。

(2)模板固定措施。先將模板安裝到位，用人工臨時(shí)固定，然后在模板錨固耳板處后植入膨脹螺栓，用膨脹螺栓進(jìn)行固定，解決無(wú)固定點(diǎn)施工難題。

(3)封錨混凝土澆筑技術(shù)。封錨混凝土不得使用干硬性封錨混凝土，要使用流動(dòng)性封錨混凝土，坍落度在220±20 mm。在預(yù)制施工時(shí)齒塊封錨正上方頂板預(yù)留施工孔，施工孔直徑為10 cm，保證混凝土能澆筑和振搗，在封錨完成后一同將施工孔封堵，解決混凝土無(wú)法澆筑難題。

6)邊跨錨槽封錨施工技術(shù)。

(1)可伸縮專用模板設(shè)計(jì)加工技術(shù)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工情況，設(shè)計(jì)可伸縮對(duì)稱兩面模板，模板為鋼模板，鋼板厚度3 mm,四邊用3 cm角鋼加筋，模板四角用對(duì)拉可伸縮螺桿固定，伸縮螺桿直徑3 cm，螺桿為兩端與模板固定，中間為活動(dòng)調(diào)節(jié)部分，調(diào)節(jié)部分按照60°安裝旋轉(zhuǎn)桿件，形狀為“米”字，用專用加力桿可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離松緊。模板頂部設(shè)計(jì)耳板，可與梁頂設(shè)計(jì)橫梁固定，模板輕便，可人工搬運(yùn)和拆裝。

(2)模板安裝技術(shù)。封錨施工工況是相鄰兩孔梁架設(shè)完成，將設(shè)計(jì)橫梁支撐在兩孔梁梁面，將收縮的模板懸掛到位，然后用加力桿將模板下部伸縮螺桿伸長(zhǎng)，同時(shí)直接將頂部伸縮螺桿伸長(zhǎng)，待將模板與梁體密切頂緊為止，模板支立完成。在橋面先將模板安裝到位，用人工臨時(shí)固定，然后在模板錨固耳板處后植入膨脹螺栓，用膨脹螺栓進(jìn)行固定，解決無(wú)固定點(diǎn)施工難題。

(3)封錨混鋼筋綁扎技術(shù)。封錨鋼筋必須在梁體出廠架設(shè)前進(jìn)行綁扎完成，綁扎時(shí)間最好為出廠的前一天，不得過(guò)早，否則鋼筋會(huì)出現(xiàn)銹蝕問(wèn)題，也不得架設(shè)后綁扎，架設(shè)后就無(wú)法進(jìn)行綁扎。

(4)封錨混凝土澆筑技術(shù)。封錨混凝土不得使用干硬性封錨混凝土，要使用流動(dòng)性封錨混凝土，坍落度在220±20 mm。在預(yù)制施工時(shí)錨槽正上方頂板預(yù)留施工孔，施工孔直徑為10 cm，保證混凝土能澆筑和振搗，在封錨完成后一同將施工孔封堵，解決混凝土無(wú)法澆筑的難題。

3 結(jié) 論

通過(guò)預(yù)制施工的實(shí)踐，在預(yù)制過(guò)程中采取的各種措施取得了良好的成果，施工精度滿足設(shè)計(jì)精度要求。在架設(shè)后，整體線形符合設(shè)計(jì)要求。說(shuō)明施工過(guò)程中的控制措施是有效的，在今后的施工過(guò)程中可以借鑒。

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