城市軌道交通U型梁懸臂拼裝的施工技術(shù)

韓曉軍

（江蘇東南工程咨詢有限公司，江蘇 南京 210018）

1 工程案例

江蘇某城際軌道交通工程某標(biāo)段甲站至乙站區(qū)間為高架橋梁區(qū)間，其中在某幾個墩的位置處上跨既有立交橋，跨度為30.5 m+50 m+30 m，為了減少對既有立交的影響，采用預(yù)制節(jié)段懸臂拼裝法施工。預(yù)制節(jié)段懸拼連續(xù)采用U梁結(jié)構(gòu)形式，受作業(yè)環(huán)境制約及為縮短工期，現(xiàn)場準(zhǔn)備造橋機進行節(jié)段拼裝，節(jié)段梁匹配面使用環(huán)氧樹脂膠作為膠結(jié)劑，并設(shè)置濕接縫進行線型調(diào)整。考慮到節(jié)段拼裝時，須跨越立交橋，為了保障橋上通行車輛及過往行人的安全，在吊裝施工階段，須對立交橋進行交通導(dǎo)行。

2 施工工藝及關(guān)鍵技術(shù)控制

預(yù)制節(jié)段采用懸臂拼裝，其工藝原理可概括如下。首先進行中墩墩頂0號塊現(xiàn)澆施工并設(shè)置臨時支撐；然后采用造橋機進行對稱懸臂拼裝預(yù)制節(jié)段；同時進行邊跨現(xiàn)澆段施工，澆筑邊跨濕接縫完成邊跨合龍；最后進行中跨合龍，拆除臨時支撐，完成體系轉(zhuǎn)換。

2.1 預(yù)制節(jié)段

U梁節(jié)段采用短線法，選在標(biāo)段U梁預(yù)制場內(nèi)進行集中預(yù)制生產(chǎn)。預(yù)制節(jié)段共分7段（1#-7#），如圖1所示，采用連續(xù)澆筑法， 即在預(yù)制場設(shè)置預(yù)制臺座，所有梁段都在預(yù)制臺座上進行澆筑，在澆筑時，利用前一段梁端進行匹配，循環(huán)預(yù)制完成各跨節(jié)段。底模設(shè)置為可調(diào)整標(biāo)高，以適應(yīng)橋面豎曲線的變化。

圖1 各節(jié)段示意圖

2.2 節(jié)段運輸

節(jié)段U梁運輸選用2臺工程物流專用運梁車，車身整體長20 m，寬3.2 m，高3.2 m，后掛實用長度為11.5 m，額定載重96 t，拼接3軸線后達到150 t。通過計算和分析（表1）最重節(jié)段梁約89.7t，寬10.88m，長3m，高3.1m，所以該運梁車型完全符合標(biāo)準(zhǔn)。

表1 節(jié)段梁型號及質(zhì)量

節(jié)段運輸?shù)氖┕た刂迫缦拢?）合理選擇運輸路線，運輸?shù)缆返穆访鎸挾群娃D(zhuǎn)彎半徑必須符合車輛滿載要求。2）節(jié)段梁的墊點和吊點應(yīng)按設(shè)計要求進行布設(shè)。運梁時梁段采用方木等可靠措施加以支墊固定，以保證梁段安放平穩(wěn)。3）節(jié)段梁在運輸過程中應(yīng)采用鋼絲繩、手拉葫蘆、卡環(huán)等綁扎固定牢固，以防在運輸中途傾倒，或在道路轉(zhuǎn)彎時車速過高被甩出。

2.3 節(jié)段梁拼裝

設(shè)備應(yīng)滿足節(jié)段拼裝施工所需要的起重能力、跨越能力以及滿荷載時的剛度、承載能力及穩(wěn)定性要求。在造橋機作業(yè)時，提升設(shè)備在提升、拼接、行走時的抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)，自錨固系統(tǒng)的安全系數(shù)不小于2.0。綜合考慮選用LHPZ48型造橋機進行節(jié)段拼裝，經(jīng)過受力分析和計算，該機型完全滿足拼裝要求。該機由2臺橋式起重機及主支承框架組成。主支承框架的主梁支腿均由鐵路六四式軍用梁、八三式輕型墩組合而成，機電液壓配套滿足起重特種設(shè)備相關(guān)規(guī)范要求。LHPZ48造橋機主要用于鐵路客運專線主跨度為48m連續(xù)梁的節(jié)段梁單T構(gòu)架設(shè)施工，主跨50m連續(xù)梁節(jié)段雙T構(gòu)架設(shè)施工，滿足曲線半徑大于2500 m的曲線橋梁架設(shè)，可實現(xiàn)造橋機尾部橋上、橋下喂梁，造橋機下方喂梁。整機采用雙跨布置形式，全長132.5m，寬8.1m，高14.2m。主支承框架主要包括主梁、前后支腿、中支腿以及尾部輔助托架等。

該造橋機一次跨越一聯(lián)（3孔）連續(xù)梁，從連續(xù)梁一端提梁上橋，進行節(jié)段懸拼，與橋面吊和普通兩跨式造橋機相比具有以下4個優(yōu)點（造橋機總體布置如圖2所示）：1）解決了連續(xù)梁主跨由于跨越既有高架橋而無法從從懸拼位置上梁的問題。2）造橋機各支腿均支承在墩頂0號塊或橋墩上，懸拼過程中造橋機自身質(zhì)量對T構(gòu)無影響。3）造橋機拼裝完成后，無須過孔即可完成一聯(lián)（3孔）連續(xù)梁節(jié)段拼裝。4）2個T構(gòu)可同時循環(huán)施工，施工效率高。

圖2 造橋機總體布置

在2個0號梁上拼裝造橋機2、3號中支腿，2個邊墩上拼裝1、4號前后支腿，然后拼裝主梁、天車，使造橋機具備持續(xù)架梁條件。造橋機安裝完成后必須經(jīng)試運轉(zhuǎn)前檢查，空載試驗（分別進行各檔位下的起升和下降，小車運行和取物裝置的動作試驗，次數(shù)不應(yīng)少于3次），額定載荷試驗，靜載試驗及動載試驗和檢查驗收合格后，方可使用。

造橋機具備架梁條件后，再將由制梁場運來的節(jié)段梁段運至造橋機指定位置，以造橋機承重梁為依托，以0號塊為中心依次向兩側(cè)逐節(jié)裝配，調(diào)整就位，涂膠拼裝，然后穿鋼鉸線、張拉，即可完成墩頂原位成梁作業(yè)，節(jié)段裝配過程中，兩個T構(gòu)循環(huán)同步施工。

架設(shè)總體步驟如下。造橋機按一次跨三跨站位拼裝，天車吊1號段→兩天車對稱拼裝一側(cè)T構(gòu)的1號段→兩天車對稱拼裝一側(cè)T構(gòu)的2號段→按以上步驟循環(huán)拼裝一側(cè)T構(gòu)的3～7號節(jié)段→按以上步驟循環(huán)拼裝另一側(cè)T構(gòu)的1～7號節(jié)段→澆筑邊跨濕接縫完成邊跨合龍；最后進行中跨合龍，拆除臨時支撐，完成體系轉(zhuǎn)換。

1號梁為基準(zhǔn)段，與現(xiàn)澆0號梁段留有20cm濕接縫。

1號梁起吊至與現(xiàn)澆0號梁段相同高度后停止，緩慢調(diào)整天車向0號梁縱移，使1號梁與0號梁之間的間距調(diào)整到設(shè)計規(guī)定值。待梁段穩(wěn)定后，通過吊具對1號梁段的位置進行調(diào)整，使其與0號梁段端面匹配。安裝輔助吊桿及設(shè)置1個70t液壓千斤頂。通過千斤頂對節(jié)段梁標(biāo)高及左右高度偏差進行微調(diào)，使1號梁精確對位到位。

對位拼裝過程中的調(diào)整措施有4個：1）段梁縱向位置、橫向位置分別通過起重機的縱向移動和橫向水平千斤頂進行調(diào)整。2）高度利用卷揚機進行調(diào)整。3）縱、橫向傾角通過吊具上的千斤頂調(diào)整。4）節(jié)段梁高度及橫向傾角通過輔助吊桿千斤頂精確調(diào)整。

起重機將1號梁準(zhǔn)確對位，焊接勁性骨架后，安裝預(yù)應(yīng)力管道，預(yù)應(yīng)力管道在安裝前檢查兩側(cè)預(yù)埋管道對位情況，發(fā)現(xiàn)有錯位情況及時處理，安裝完畢后檢查管道連接部位密封情況，并進行可靠固定。安裝濕接縫模板，澆筑混凝土。

預(yù)制節(jié)段架設(shè)時應(yīng)保證各吊點受力平衡，預(yù)制節(jié)段在架設(shè)過程中，由于吊裝精度控制不好，一方面容易造成節(jié)段拼接錯位，另一方面容易引起預(yù)應(yīng)力損失和孔道堵塞，為避免該情況，在施工時應(yīng)嚴(yán)格控制架設(shè)誤差控制要求，必須遵守有關(guān)安全操作技術(shù)規(guī)程，并事先制定預(yù)制節(jié)段拼裝的糾偏方案，在各種工況下，首先應(yīng)按設(shè)計位置進行預(yù)拼裝，保證預(yù)制節(jié)段的就位精度。

預(yù)拼對位施工控制包括以下7點：1）2號梁段起吊至與1號梁段相同高度后停止，緩慢將天車向1號段靠攏，在將近靠攏時，用鋼鍥在兩梁段接縫間臨時墊塞，以免梁段相撞。2）待梁段穩(wěn)定后，分別根據(jù)上下頂板和斜腹板剪力鍵公母槽對應(yīng)的位置可以確定梁體的橫向位置和高程位置（因梁段吊著時中腹板會下?lián)希虼酥懈拱寮袅︽I的高程偏差可以忽略）。3）通過吊具對2號梁段的位置進行調(diào)整，使其與1號梁段端面匹配。4）取出鋼鍥，緩慢驅(qū)動天車將2號梁段與1號梁段拼接到位，并觀察接縫是否嚴(yán)密和錯臺。5）試拼裝時，調(diào)整2號節(jié)段標(biāo)高，節(jié)段拼接面靠攏，使1號和2號節(jié)段拼接面完全匹配。6）通過輔助吊桿上的千斤頂對節(jié)段梁標(biāo)高及左右高度偏差進行微調(diào)，使節(jié)段梁精確對位；位置預(yù)拼好后，在梁體內(nèi)劃線做好標(biāo)記，脫開梁體進行涂膠。7）預(yù)拼時匹配面完全吻合后，對節(jié)段梁進行高程、軸線偏位等測量，確定其安裝位置是否需要采取墊環(huán)氧墊片等措施調(diào)整；檢查預(yù)應(yīng)力孔道接頭對位情況，進行消除或糾偏。

預(yù)拼完成后，脫開梁體向外平移設(shè)計寬度，留出空隙進行涂膠作業(yè)。環(huán)氧膠涂抹可在梁面上完成。

涂膠前，應(yīng)對梁段匹配面進行清理，要確保接觸面干凈，無浮漿、無油污等不利于黏結(jié)的污染物。混凝土接觸表面應(yīng)干燥。涂膠要均勻飽滿，保證涂抹厚度3mm。涂膠作業(yè)應(yīng)該控制在20min內(nèi)完成。涂膠完成后，平移梁體及利用造橋機吊具上的調(diào)位系統(tǒng)精調(diào)梁體就位至預(yù)拼時的標(biāo)記線位置，確保匹配面密貼。

張拉臨時預(yù)應(yīng)力、正式預(yù)應(yīng)力及管道壓漿。重復(fù)造橋機走行、懸拼節(jié)段梁的施工步驟架設(shè)3號～7號剩余節(jié)段懸拼梁至合龍口。

造橋機架設(shè)施工過程中應(yīng)注意，雨、五級以上大風(fēng)等惡劣天氣嚴(yán)禁作業(yè)，停止作業(yè)時必須用纜繩穩(wěn)固造橋機和起吊天車，停止工作時要切斷電源，以防發(fā)生意外；每天工作結(jié)束后，必須用手拉葫蘆把造橋機固定，在有縱坡的情況下，起吊天車應(yīng)用鐵楔塞住，清理現(xiàn)場后方可下班；造橋機在高壓輸電線路下作業(yè)時，安全距離達不到規(guī)定要求的，應(yīng)編制專項施工方案，施工作業(yè)時請供電部門到場監(jiān)護，并按規(guī)定對造橋機和施工人員采取防護措施，造橋機應(yīng)按規(guī)定設(shè)避雷裝置；造橋機吊裝拼接施工操作，應(yīng)設(shè)有專門的操作平臺，并采取防墜落措施，保障施工人員及橋下交通通行安全；造橋機進行節(jié)段拼裝，移動就位，維護保養(yǎng)等工作時，應(yīng)按造橋機操作手冊、保養(yǎng)手冊的有關(guān)規(guī)定進行操作，事先應(yīng)制定安全可靠的工藝流程，并應(yīng)在作業(yè)過程中加強安全管理和監(jiān)控。

邊、中跨合攏施工，拆除合攏段模板，合攏完成（圖3）， 拆除邊跨支架，拆除架橋機設(shè)備，解除中墩臨時固結(jié)，完成體系轉(zhuǎn)換。

圖3 邊、中跨完成合攏

3 結(jié)語

通過以上工程實踐，城市軌道交通高架橋采用造橋機進行U型梁懸臂拼裝施工技術(shù)對工程施工質(zhì)量、成本、工期等控制都達到了預(yù)期的目標(biāo)：1）根據(jù)工程實際情況，結(jié)合施工現(xiàn)場合理選擇懸臂拼裝機械是該施工技術(shù)的關(guān)鍵，并嚴(yán)格控制懸臂造橋機整體剛度，確保架梁時不會由于造橋機變形而導(dǎo)致預(yù)制梁節(jié)段開裂。2）節(jié)段梁運輸應(yīng)采用專用運梁車，車底設(shè)置調(diào)平裝置，確保節(jié)段梁在運輸過程中，不因底板變化而導(dǎo)致不均勻受力，引起梁體裂紋。3）節(jié)段梁懸臂架設(shè)過程中，嚴(yán)格控制每個節(jié)段的前端點標(biāo)高。4）加強施工監(jiān)控，聘請具有相應(yīng)資質(zhì)的第三方監(jiān)控單位在施工中對梁體和墩柱各個控制界面的應(yīng)力，應(yīng)變，位移及變形進行施工監(jiān)控，隨時檢查結(jié)構(gòu)變形對橋梁線形和結(jié)構(gòu)內(nèi)力的影響， 并通過計算機模擬，時時調(diào)整架設(shè)指標(biāo)，保障成橋線型、質(zhì)量及結(jié)構(gòu)安全。5）嚴(yán)格控制涂膠和現(xiàn)澆接縫的施工質(zhì)量。6）嚴(yán)格控制節(jié)段梁吊裝過程中的不對稱加載，以防止因不平衡荷載引起的梁體開裂、變形及失穩(wěn)等質(zhì)量問題。7）U型梁在拼裝施工過程中的線型控制是該施工技術(shù)的關(guān)鍵，其主要通過梁節(jié)段的外型尺寸、匹配梁段的調(diào)位、對現(xiàn)場具體情況的監(jiān)測、基準(zhǔn)梁段的準(zhǔn)確位置、施工工藝的程序、過程中的數(shù)據(jù)監(jiān)測分析和預(yù)測、產(chǎn)生偏差后的原因分析及控制措施等方法來控制。

隨著U型梁在城市軌道交通高架橋梁工程中的廣泛使用，高架橋跨越既有橋梁采用造橋機進行懸臂拼裝施工技術(shù)也將具有更大的發(fā)展空間，在橋梁的施工質(zhì)量、進度、成橋線形、橋梁跨越能力、提高整體施工效率以及有效緩解既有道路交通壓力等方面，都有重要的作用。