預制節(jié)段梁永久預應力工程施工技術(shù)研究

王曉磊

(中鐵三局集團廣東建設工程有限公司，廣東 廣州 510630)

0 前 言

預制節(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)的預制裝配成熟較早，但其他構(gòu)件尚未實現(xiàn)預制裝配[1-2]。雖然不少工程引用了此施工工法，但是每個項目設計形式都不相同，尤其是“先簡支后連續(xù)”的施工技術(shù)更是少之又少，對預制和施工技術(shù)沒有系統(tǒng)的研究，目前國內(nèi)還沒有成熟的預制節(jié)段拼裝施工技術(shù)，各個項目都處于邊施工邊總結(jié)的階段。今后預制拼裝施工技術(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號線3-7標土建工程為城市高架橋,設計的梁型為預制節(jié)段拼裝連續(xù)剛構(gòu)。施工工藝為集中預制，然后逐節(jié)拼裝架設。預應力施工難度大，作業(yè)全部是高空作業(yè)，風險大。本文針對該工程的永久預應力工程施工技術(shù)進行研究，為今后類似工程提供相關(guān)參考。

1 永久預應力工程施工技術(shù)

1.1 “先簡支后連續(xù)”架設施工預應力工程施工特色

“先簡支后連續(xù)”架設施工的預應力工程分高位簡支預應力工程和狹小空間連續(xù)預應力工程，兩種預應力工程的施工工藝和傳統(tǒng)的預應力工程施工技術(shù)標準一樣[3]，但是施工的工種和施工作業(yè)條件完全不同，其施工獨特之處如下。

1)簡支張拉為高位張拉，且是在架橋機吊裝的條件下施工，張拉空間小，且需要設計與架橋機主梁連接的專門的張拉架，架設邊跨的一端為凌空面，無施工作業(yè)場地，需要設計安全和便于作業(yè)的施工平臺。

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??；廣州地區(qū)終年氣溫高，箱內(nèi)溫度在40℃以上，無法長時間作業(yè)；張拉齒塊距離梁頂僅有0.5 m，無法用常規(guī)張拉架安裝和移動張拉千斤頂；張拉位置每組都不相同，張拉一組需要移動一節(jié)梁的長度距離，張拉設備重約500 kg，僅能靠人員移動，移動困難，施工效率低；整聯(lián)預應力鋼束束長156 m，21束鋼束預應力孔道僅為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)模板無法支立，現(xiàn)場施工封錨混凝土沒有進口，施工前需要解決模板支立和混凝土無法灌注的難題。

4)簡支張拉邊跨封錨空間僅有10 cm，常規(guī)施工工藝無法施工。

5)張拉作業(yè)是高空作業(yè)，無施工平臺，沿國道施工作業(yè)，施工風險高。

1.2 設備工裝配套技術(shù)

由于“先簡支后連續(xù)”預應力工程不同于常規(guī)預應力工程[4]，需要針對其施工特點準備和設計很多工裝，先進適合的配套設備工裝是施工施工質(zhì)量和安全保證的前提，預應力工程中采用智能數(shù)控設備和適用于現(xiàn)場工程環(huán)境的工裝保證施工質(zhì)量，

1.3 預應力張拉施工技術(shù)

1)因地制宜的鋼絞線的制作和穿束技術(shù)。

“先簡支后連續(xù)”架設施工鋼絞線制作和穿束的施工條件復雜，為了施工的安全、質(zhì)量和高效，選用的場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。

簡支張拉鋼絞線制作穿束：場地選取已經(jīng)架設完成的前一孔梁面，原材用吊車吊裝到橋面，用自動穿束機進行制作和穿束。

相鄰跨連續(xù)張拉鋼絞線制作穿束：場地選取有施工預留孔的橋面，采用集中下料編束，然后配套套頭和卷揚機的穿束工藝。

整聯(lián)連續(xù)張拉鋼絞線制作穿束：場地選取聯(lián)跨的有底板預留孔的平整場地，采用集中下料編束，然后配套套頭和卷揚機的穿束工藝。

2)“先簡支后連續(xù)”張拉施工工藝關(guān)鍵技術(shù)。

(1)高位簡支張拉架和操作平臺設計加工技術(shù)。“先簡支后連續(xù)”張拉作業(yè)是在架橋機吊裝工況下作業(yè)，吊裝孔被吊具占用，梁兩端是架橋機支腿，支腿和梁的間距僅有70～90 cm，空間狹小，導致在梁體上下均無張拉架上下安裝受力點，邊跨的邊墩側(cè)是凌空面，沒有施工作業(yè)平臺，高空作業(yè)風險大，施工難度大。常規(guī)的張拉架和平臺無法適用于此類工程，需要針對工況獨立設計和加工，屬于獨特的施工工裝，沒有經(jīng)驗借鑒，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功能，且要有牢固的受力點，還有滿足隨著架設施工移動的功能，根據(jù)施工需要，張拉架設計關(guān)鍵技術(shù)為：①以架橋機主梁為懸掛受力點，滿足受力要求和隨架梁移動的要求，且不受架橋機支腿空間限制；②以架橋機主梁為軌道，張拉架設施滾輪實現(xiàn)前后移動，張拉架橫向為一整體槽鋼，梁槽鋼對焊接，中間預留空隙，以槽鋼為軌道，設置滾輪移動，實現(xiàn)左右移動，張拉架懸掛電動葫蘆，實現(xiàn)張拉設備上下移動。

(2)作業(yè)平臺要滿足人工拆裝，移動方便，安全可靠的功能，其設計要點為：①以架橋機主梁為懸掛受力點，滿足受力要求,且不受架橋機支腿空間限制；②施工平臺為組裝結(jié)構(gòu)，平臺板、護欄、懸掛受力吊桿均可拆卸，滿足拆裝方便，且不需要設備就能安裝的需要[4]。

(3)相鄰跨和整聯(lián)連續(xù)張拉架和千斤頂大距離移動工裝設計加工技術(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)設計高度僅有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，張拉一組需要移動一節(jié)梁的長度距離，底板齒塊導致底板無法用小車移動張拉設備，張拉設備重約500 kg，常規(guī)作業(yè)無法移動，僅靠人工很困難，效率低下，且危險很大；現(xiàn)場施工空間和位置局限性很大，張拉架沒有受力點，且無空間安裝，導致無法用常規(guī)張拉架安裝和移動張拉千斤頂；此類工況沒有可借鑒施工經(jīng)驗，作業(yè)前必須借鑒張拉架施工難題，故針對此全新施工工況進行研究，設計出了專用的連續(xù)張拉架和高空滑移橫向移動工裝。

(4)張拉架操作關(guān)鍵技術(shù)要點。①和設計院溝通，在張拉齒塊位置預留直徑40 mm的預留孔，保證千斤頂?shù)趵K可延伸到橋面，其預留位置距離齒塊距離為鋼絞線施工長度一半，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，實現(xiàn)人工可方便移動；③配置1 t倒鏈和鋼絲繩，倒鏈懸掛在三角支架上，鋼絲繩通過預留孔吊裝張拉千斤頂。

(5)橫向移動工裝關(guān)鍵技術(shù)要點。①利用既有張拉架、設計預留孔、倒鏈、鋼絲繩；②用兩個3 m長8#槽鋼兩端焊接，槽鋼間縫隙為15 mm,設置吊環(huán)，與張拉架設設備連接，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，通過張拉架升降控制千斤頂上下高度，通過槽鋼軌道滑輪實現(xiàn)縱向移動，操作方便高效，施工安全[5]。自制張拉架見圖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??；廣州地區(qū)終年氣溫高，箱內(nèi)溫度在40℃以上，無法長時間作業(yè)，施工環(huán)境惡劣，無法連續(xù)施工，導致施工效率低下，人員身體健康無法保證；由于先簡支后連續(xù)結(jié)構(gòu)沒有打的施工預留孔，既有預留孔最大直徑僅為40 cm，導致常規(guī)的大功率通風降溫設備不能使用。為了保證能實現(xiàn)正常時間連續(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。通過現(xiàn)場研究，自主設計研發(fā)了箱內(nèi)降溫技術(shù)。

(7)箱內(nèi)降溫技術(shù)要點。①通過熱工計算，和空調(diào)廠家聯(lián)系，在既有空調(diào)的基礎上進行改造，制作了適用于本工程的空調(diào)設備，空調(diào)設備出風口設計為圓形，且預留安裝大通風管的要求，其功率滿足保持箱內(nèi)穩(wěn)定20℃的要求，每個作業(yè)面配置1臺；②購置專用設計的通風管，通風管與空調(diào)出風口連接，將冷風通過前面施工預留孔進入箱內(nèi)；③設計空調(diào)移動小車，實現(xiàn)降溫空調(diào)可便攜移動的要求。

3)預應力工程其他施工技術(shù)?！跋群喼Ш筮B續(xù)”預應力工程的施工技術(shù)要求、引用規(guī)范、張拉設備選用、設備標定周期、工具錨、工具夾片、限位板、張拉力確定、伸長值計算、張拉作業(yè)流程、安全和質(zhì)量注意事項和常規(guī)預應力工程一樣[6]，本文不再贅述。

2 壓漿與封端施工技術(shù)

1)“先簡支后連續(xù)”壓漿的施工特點?！跋群喼Ш筮B續(xù)”壓漿施工作業(yè)是高位壓漿，為了方便施工，原材料和壓漿設備在橋下作業(yè)，且壓漿作業(yè)時一端的作業(yè)空間僅有20 cm，簡支預應力束、相鄰孔跨連續(xù)預應力束和整聯(lián)預應力束的壓漿時間間隔很長，孔道在每個階段拼縫處的施工質(zhì)量會嚴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導致“先簡支后連續(xù)”壓漿作業(yè)與常規(guī)簡支梁壓漿施工工藝有其獨特之處。

2)“先簡支后連續(xù)”壓漿施工關(guān)鍵技術(shù)點。根據(jù)“先簡支后連續(xù)”壓漿的施工特點，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)簡支壓漿設備，要采用改裝的大功率壓漿設備，提前和設備廠家聯(lián)系溝通。壓漿設備的功率和壓漿管的選用要考慮橋梁與設備高差和156 m長孔道的壓力損失，根據(jù)最高墩計算高和長孔道差導致的負壓力影響，保證設備功率和壓漿管質(zhì)量必須滿足最高墩的施工需要，如果按常規(guī)作業(yè)選用設備，功率不足則會導致壓力不足，嚴重影響施工質(zhì)量，按常規(guī)作業(yè)選用壓漿管，會因管道壓力過大導致爆管引發(fā)危險。

(2)由于梁端空間僅有30 cm，壓漿施工作業(yè)面狹小，常規(guī)長度的壓漿管無法施工，必須針對現(xiàn)場實際設計加工，加工的長度要小于20 cm，否則壓漿管無法安裝對接。

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

(4)孔道存在多個接縫，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)前進行處理，否則壓漿作業(yè)質(zhì)量會無法保證，為了保證孔道質(zhì)量，采用拼縫管道密封圈技術(shù)，并且嚴格控制膠拼技術(shù)，詳細技術(shù)要求見節(jié)段膠片施工技術(shù)。

3)“先簡支后連續(xù)”壓漿施工其他技術(shù)要求。根據(jù)“先簡支后連續(xù)”壓漿的施工漿體理論配合比配制、漿體拌制、壓漿應用規(guī)范、施工技術(shù)參數(shù)、壓漿工藝、試件留置、孔道密實度檢測、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)設計和規(guī)范即可。

4)“先簡支后連續(xù)”封錨施工特點?！跋群喼Ш筮B續(xù)”架設施工工藝的封錨設計與常規(guī)封錨設計完全不同，連續(xù)張拉孔道錨墊板處混凝土沒有封錨槽口，是一個光滑的平面，此平面設計為空間角度，設計封錨混凝土與張拉齒塊面平行加厚，此設計導致施工存在兩大難題：一是模板設計和加工困難；二是全斷面封錨要用全斷面模板，模板支立后密切頂板，混凝土無法進行澆筑。簡支張拉孔道的封錨與普通簡支梁封錨也不相同，受施工工序影響，其封錨是在梁體架設完成后施工，此時的施工空間只有10 cm的梁縫，此工況的施工存在兩大難題：一是無操作空間，人無法進入進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，支立模板后導致混凝土無法澆筑施工。這類施工工況沒有現(xiàn)有經(jīng)驗借鑒，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)場實際進行科研公關(guān)，最終設計了針對此類工程的專用模板和施工封錨工藝。

5)“先簡支后連續(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)專用模板設計加工。設計與設計平面空間角度相同的模具，模板為三片拼裝結(jié)構(gòu)，且設計錨固用耳板，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，用膨脹螺栓進行固定，解決無固定點施工難題。

(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，要使用流動性封錨混凝土，坍落度在220±20 mm。在預制施工時齒塊封錨正上方頂板預留施工孔，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)可伸縮專用模板設計加工技術(shù)。根據(jù)現(xiàn)場施工情況，設計可伸縮對稱兩面模板，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，用專用加力桿可實現(xiàn)遠距離松緊。模板頂部設計耳板，可與梁頂設計橫梁固定，模板輕便，可人工搬運和拆裝。

(2)模板安裝技術(shù)。封錨施工工況是相鄰兩孔梁架設完成，將設計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，同時直接將頂部伸縮螺桿伸長，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，用膨脹螺栓進行固定，解決無固定點施工難題。

(3)封錨混鋼筋綁扎技術(shù)。封錨鋼筋必須在梁體出廠架設前進行綁扎完成，綁扎時間最好為出廠的前一天，不得過早，否則鋼筋會出現(xiàn)銹蝕問題，也不得架設后綁扎，架設后就無法進行綁扎。

(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，要使用流動性封錨混凝土，坍落度在220±20 mm。在預制施工時錨槽正上方頂板預留施工孔，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，解決混凝土無法澆筑的難題。

3 結(jié) 論

通過預制施工的實踐，在預制過程中采取的各種措施取得了良好的成果，施工精度滿足設計精度要求。在架設后，整體線形符合設計要求。說明施工過程中的控制措施是有效的，在今后的施工過程中可以借鑒。

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