全體外預(yù)應(yīng)力節(jié)段梁模塊化建造下的施工管理

侯奎

安徽省中興工程監(jiān)理有限公司 安徽合肥 230031

當(dāng)前是我國(guó)橋梁發(fā)展與施工迅速時(shí)期，結(jié)構(gòu)構(gòu)造、力學(xué)行載的變革，工程品質(zhì)要求越來(lái)越高，工業(yè)化和模塊化建造橋梁的趨勢(shì)明顯?；诠I(yè)化建造的蕪湖二橋全體外預(yù)應(yīng)力節(jié)段梁分為預(yù)制和拼裝兩個(gè)部分，流水化生產(chǎn)線為預(yù)制成品質(zhì)量提供保障，充分細(xì)化環(huán)節(jié)操作工藝，建立預(yù)制流水作業(yè)線；拼裝基礎(chǔ)過(guò)孔、定位節(jié)段、安裝、體外張拉四個(gè)環(huán)節(jié)，形成各環(huán)節(jié)的標(biāo)準(zhǔn)操作模式，通過(guò)施工過(guò)程精細(xì)化有效管理[1]，提高了結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化和結(jié)構(gòu)建造工廠化。模塊化建造基于工業(yè)化建造的基礎(chǔ)上，提升節(jié)段拼裝施工品質(zhì)與效益提升，即“標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、工廠化生產(chǎn)、機(jī)械化預(yù)制與安裝、信息化管理”。

1 施工準(zhǔn)備工作

預(yù)制場(chǎng)根據(jù)總工期要求，結(jié)合架梁、養(yǎng)護(hù)、存梁周期等綜合因素影響，預(yù)制區(qū)包括制梁臺(tái)座、整修臺(tái)座、存梁臺(tái)座、鋼筋綁扎臺(tái)座、模板修整區(qū)、測(cè)量塔、開(kāi)啟式養(yǎng)護(hù)房、場(chǎng)內(nèi)運(yùn)輸通道等功能區(qū)。

2 施工組織及措施

2.1 設(shè)備準(zhǔn)備

架橋機(jī)根據(jù)架設(shè)安裝周期和施工工期、安裝跨數(shù)進(jìn)行確定橋機(jī)數(shù)量，應(yīng)注意不同跨徑安裝效率不同。提、運(yùn)設(shè)備根據(jù)場(chǎng)內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)和運(yùn)輸安裝合理配置運(yùn)梁設(shè)備，每條生產(chǎn)線配備龍門吊用于鋼筋、模板的吊裝、物資周轉(zhuǎn)、預(yù)制箱梁。

2.2 制梁臺(tái)座

制梁臺(tái)座同時(shí)滿足在總工期要求時(shí)間內(nèi)完成所有節(jié)段梁預(yù)制且制梁要滿足架梁供應(yīng)需求。①按工期考慮制梁臺(tái)座：節(jié)段數(shù)量、預(yù)制工期、梁場(chǎng)每月需生產(chǎn)數(shù)量，根據(jù)單個(gè)臺(tái)座每月產(chǎn)量，可求得梁預(yù)制臺(tái)座需要數(shù)量。②按制、架平衡考慮，根據(jù)架橋機(jī)高峰期單臺(tái)每月孔數(shù)，和每跨榀數(shù)可推算出每月架設(shè)榀數(shù)，進(jìn)一步計(jì)算預(yù)制臺(tái)座需要數(shù)量。

2.3 存梁臺(tái)座

按照梁段存放周期不少于3個(gè)月的要求計(jì)算，臺(tái)座預(yù)制梁段榀數(shù)，以雙層存梁考慮，設(shè)置存梁臺(tái)座；節(jié)段梁養(yǎng)生天數(shù)按照14天須設(shè)置二次養(yǎng)生護(hù)臺(tái)座，總臺(tái)數(shù)設(shè)置；推算出梁段最長(zhǎng)存梁周期，最大存梁榀數(shù)。

3 節(jié)段梁預(yù)制施工管理施

3.1 節(jié)段預(yù)制短線匹配法施工

蕪湖二橋節(jié)段梁施工工藝采用短線匹配法預(yù)制，把每跨箱梁分解若干榀節(jié)段塊。節(jié)段梁澆注砼時(shí)。

圖1 節(jié)段梁模板短線臺(tái)座單元生產(chǎn)線示意圖

3.2 節(jié)段匹配預(yù)制（一跨為例）

（1）預(yù)制墩頂塊并拆除外、內(nèi)側(cè)模板，監(jiān)控?cái)?shù)量進(jìn)行測(cè)量數(shù)據(jù)匹配，外模板組合，鋼筋骨架整體吊裝入模，安裝芯模，預(yù)埋件精確定位，匹配節(jié)段復(fù)測(cè)矯正，澆筑混凝土1榀施工。

（2）1榀帶模養(yǎng)生，并作為下一階段匹配梁，按照（1）工序移到匹配位置，澆筑2榀混凝土，1和2榀匹配養(yǎng)生。

（3）節(jié)段修正并保濕養(yǎng)生，按照工序（1），分離匹配1和2榀界面，并吊運(yùn)至整修二次養(yǎng)生臺(tái)，1榀進(jìn)行后續(xù)養(yǎng)生。

（4）以2榀節(jié)段作為匹配面定位模板、測(cè)量、定位，澆筑下一榀3混凝土。

圖2 節(jié)段梁短線匹配生產(chǎn)施工圖

4 模板工程

自動(dòng)化數(shù)控液壓模系統(tǒng)與預(yù)制節(jié)段臺(tái)座匹配到位，模板全部為鋼模。模板組成底模和底臺(tái)車、外模、芯模、臨時(shí)固定設(shè)備及活動(dòng)梁端模，其系統(tǒng)如下所示：①端模及支架：固定端模加勁后與臨時(shí)錨固支撐架連接，端模上設(shè)有剪力鍵，增加匹配梁咬合，根據(jù)跨徑和構(gòu)造不同，設(shè)置剪力鍵尺寸和位置不同。②外模及支架：外模防止變形應(yīng)采用優(yōu)質(zhì)鋼板，設(shè)置縱向、橫向肋輔助支撐，通過(guò)底拖支架與地面固定措施連接，輔助調(diào)節(jié)裝置，可進(jìn)行三維調(diào)節(jié)。③預(yù)制每臺(tái)座配備三套底模（匹配節(jié)段梁、待澆節(jié)段和整修節(jié)段），它們之間根據(jù)工藝進(jìn)行位置互相調(diào)換，移動(dòng)時(shí)采用底模臺(tái)車。底模臺(tái)車前后安裝有豎、橫方向液壓千斤頂，便于底模和匹配節(jié)段精度調(diào)節(jié)，基本貼密緊[2]。④芯模及滑車（含散配件）。芯模組合由節(jié)段的頂板底模、腹板內(nèi)側(cè)模及邊角模完成，芯模鋼筋骨架安裝后方可安裝，芯模先縱向移動(dòng)，后打開(kāi)芯模。芯模采用液壓系統(tǒng)進(jìn)行伸縮連接，支撐芯模張合和移動(dòng)，同時(shí)芯模與臺(tái)車連接，利用牽引裝置進(jìn)行移動(dòng)。

圖3 內(nèi)模及滑車形式示意圖

5 節(jié)段梁施工管理

5.1 鋼筋工程

節(jié)段鋼筋在臺(tái)架上進(jìn)行成型綁扎，利用平衡吊具，進(jìn)行整體入模。鋼筋按照不同型號(hào)、位置、間距、數(shù)量，保護(hù)層墊塊和預(yù)留預(yù)埋件的綁扎要求進(jìn)行規(guī)范化施工，即可實(shí)現(xiàn)鋼筋綁扎的標(biāo)準(zhǔn)化施工。

5.2 高性能混凝土工程

節(jié)段梁和濕接縫采用高性能砼，濕接縫防止收縮，應(yīng)用細(xì)石收縮砼。高性能砼配合比設(shè)計(jì)以耐久性為核心，抗裂性與抗?jié)B性并重，兼顧砼力學(xué)性能、工作性能等各項(xiàng)性能，夏季、冬季施工采用不同砼配合比。對(duì)于預(yù)應(yīng)力混凝土的抗壓彈性模量、自由收縮和徐變?cè)囼?yàn)應(yīng)按設(shè)計(jì)要求的標(biāo)準(zhǔn)另行制備試件，進(jìn)行試驗(yàn)，如設(shè)計(jì)未要求，按照相關(guān)規(guī)范要求進(jìn)行。濕接縫混凝土配合比應(yīng)經(jīng)專項(xiàng)設(shè)計(jì)與驗(yàn)證，濕接縫混凝土外觀應(yīng)與預(yù)制箱梁外觀基本一致[3]。

5.3 混凝土澆筑

節(jié)段梁先澆筑1/3-1/2腹板，后補(bǔ)齊底板砼，再補(bǔ)齊腹板砼，最后完成頂板澆筑。澆筑過(guò)程按照對(duì)稱、均勻、分層進(jìn)行施工，振搗時(shí)避免砼澆筑過(guò)程中對(duì)匹配梁和預(yù)埋預(yù)留件產(chǎn)生過(guò)大的擾動(dòng)。砼振搗應(yīng)固定崗位和專人負(fù)責(zé)，明確振搗部位位置，同時(shí)增加附屬振搗器，增加砼振搗密實(shí)性。

5.4 混凝土養(yǎng)護(hù)

構(gòu)件拆模以前均應(yīng)連續(xù)保持濕潤(rùn)，構(gòu)件出棚或撤除保溫設(shè)施時(shí)，嚴(yán)格控制砼表面與環(huán)境之間溫差。制定養(yǎng)生措施制度，包括灑水時(shí)機(jī)和灑水量、頻率等。預(yù)制采用開(kāi)啟式養(yǎng)護(hù)房進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，需配置自動(dòng)噴淋系統(tǒng)和大功率（不低于30kw）暖風(fēng)機(jī)，用于噴淋養(yǎng)護(hù)和保溫。冬季施工時(shí)，養(yǎng)護(hù)房?jī)?nèi)溫度＞10℃，內(nèi)設(shè)置電熱式熱水箱，保證養(yǎng)生水溫度與梁體表面溫差≯10℃。養(yǎng)護(hù)房?jī)?nèi)設(shè)溫度、濕度監(jiān)控系統(tǒng)，具備數(shù)據(jù)智能采集、傳輸功能，便于遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控。

6 預(yù)制節(jié)段轉(zhuǎn)運(yùn)和存放

節(jié)段梁轉(zhuǎn)運(yùn)：制梁臺(tái)座→匹配段位→整修→二次養(yǎng)護(hù)臺(tái)座→存梁臺(tái)座，起吊采用提梁車或者龍門加吊具，節(jié)段梁設(shè)置吊裝預(yù)留孔道，應(yīng)注意吊裝時(shí)不得碰損。節(jié)段梁吊離起吊勻速、緩慢，防止損傷混凝土的棱角和剪力鍵；混凝土的強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)要求[4]。

7 測(cè)量監(jiān)控設(shè)置

控制點(diǎn)以及對(duì)應(yīng)臺(tái)座的高程應(yīng)做周期性校準(zhǔn)，以明確沉降或擾動(dòng)對(duì)控制點(diǎn)產(chǎn)生的影響，便于后期節(jié)段的調(diào)整。測(cè)點(diǎn)編號(hào)方式可按照下圖執(zhí)行，六個(gè)測(cè)點(diǎn)中，F(xiàn)H、BH測(cè)點(diǎn)為軸線測(cè)點(diǎn)，采用U形圓鋼預(yù)埋，F(xiàn)L、BL、FR、BR為高程測(cè)點(diǎn)，采用鍍鋅十字頭螺栓預(yù)埋，每個(gè)測(cè)點(diǎn)均需要對(duì)高程以及平面坐標(biāo)進(jìn)行測(cè)量，各測(cè)點(diǎn)安放與上圖中位置的容許偏差為±3cm。養(yǎng)護(hù)結(jié)束后對(duì)預(yù)埋測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)以及高程進(jìn)行測(cè)量，對(duì)于首梁，僅測(cè)量首梁預(yù)埋測(cè)點(diǎn)，對(duì)于其他梁段，還需要增加對(duì)匹配梁段的測(cè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量。

圖4 節(jié)段梁短線匹配法測(cè)量示意圖

8 節(jié)段梁架設(shè)

8.1 節(jié)段梁

首先在架橋機(jī)施工期間形成單簡(jiǎn)支梁，接縫處理，架設(shè)時(shí)界面接縫用環(huán)氧樹(shù)脂粘接，再通過(guò)張拉預(yù)應(yīng)力鋼束，達(dá)到體系轉(zhuǎn)換，形成多跨連續(xù)梁。

（1）節(jié)段梁存放時(shí)間應(yīng)滿足設(shè)計(jì)規(guī)定，預(yù)應(yīng)力孔道位置及暢通情況，錨墊板型號(hào)及表面水泥漿清理情況匹配面隔離劑及雜物清理情況；對(duì)節(jié)段箱梁的編號(hào)進(jìn)行核對(duì)、登記，嚴(yán)禁錯(cuò)吊。

（2）節(jié)段梁安裝應(yīng)在監(jiān)控指導(dǎo)下進(jìn)行，施工前應(yīng)編制主梁安裝撓度變化曲線，拼裝過(guò)程中應(yīng)隨時(shí)觀測(cè)橋軸線安裝撓度曲線的變化情況，并與理論值進(jìn)行對(duì)比。墩頂節(jié)段安裝時(shí)應(yīng)對(duì)墩頂節(jié)段進(jìn)行高程、軸線、水平等精確定位，宜在墩頂節(jié)段腹板四個(gè)角分別設(shè)置對(duì)位千斤頂，通過(guò)絲桿的移動(dòng)及千斤頂?shù)钠鹋c落，進(jìn)行墩頂節(jié)段兩端四角高程及縱軸、橫軸線偏差的調(diào)節(jié)。

8.2 匹配面處理

（1）節(jié)段拼裝施工前，應(yīng)對(duì)節(jié)段的匹配面進(jìn)行預(yù)處理，清除塵土、油脂等污染物，確保表面潔凈、干燥。施工溫度不同應(yīng)分別做配合比設(shè)計(jì)。從攪拌完成開(kāi)始計(jì)時(shí)，涂膠、拼攏、擠緊的預(yù)應(yīng)力束張拉完成均應(yīng)在限定時(shí)間內(nèi)完成。

（2）涂膠前應(yīng)就位試拼，粘結(jié)劑應(yīng)涂刷均勻，覆蓋整個(gè)匹配面；粘結(jié)劑不宜過(guò)厚，以單面2-3mm，雙面1-1.5mm為宜，應(yīng)確保涂膠、加壓等工序在固化前完成。臨張節(jié)段界面擠壓后厚度控制在0.5-1.0mm為宜，多余的粘結(jié)劑及時(shí)刮除，刮除過(guò)程中應(yīng)避免對(duì)混凝土的污染[5]。

9 預(yù)應(yīng)力施工

（1）蕪湖二橋節(jié)段梁架設(shè)采用Φ15.2體內(nèi)預(yù)應(yīng)力索、體外預(yù)應(yīng)力成品索及墩頂縱向錨固JL32精軋螺紋鋼筋。鋼絞線和錨具進(jìn)場(chǎng)，按照規(guī)范和設(shè)計(jì)要求對(duì)相關(guān)材料進(jìn)行檢測(cè)和外圍試驗(yàn)，伸長(zhǎng)量進(jìn)行修正，減少對(duì)其張拉預(yù)應(yīng)力影響。

（2）節(jié)段梁體外索應(yīng)具備單索便于穿束、張拉、更換，體外束的HDPE防護(hù)應(yīng)完好，體外索減震定位裝置按圖紙規(guī)定設(shè)置。鋼束與導(dǎo)向管（限位器間橡膠墊塊（圈）缺失和破損，嚴(yán)禁使用。

（3）為了確保體外索張拉的穩(wěn)定性和精確度，單根索張拉還應(yīng)該滿足單根應(yīng)力、預(yù)應(yīng)力束均勻性三個(gè)指標(biāo)的要求。整索平均應(yīng)力拉應(yīng)力束過(guò)程中，應(yīng)放松部分梁段的吊桿，直至所有鋼束張拉完畢。

（4）張拉完成后24小時(shí)即可切索，并進(jìn)行壓油防腐施工在錨具內(nèi)部（向延伸管內(nèi)灌油）和錨具外部（即外露鋼絞線）。在錨具內(nèi)部每根鋼絞線過(guò)渡管中分別通過(guò)一個(gè)延伸管和密封圈加以保護(hù)。在延伸管和鋼絞線之間的縫隙應(yīng)從錨頭通過(guò)夾片進(jìn)行灌油填充防護(hù)。將保護(hù)罩安裝就位，保護(hù)罩出氣口作為油脂的出油口。

圖5 預(yù)制節(jié)段拼裝箱梁一般構(gòu)造示意圖

10 節(jié)段梁架設(shè)線形控制

（1）節(jié)段梁的線形施工控制非常重要，節(jié)段短線預(yù)制、拼裝線型控制必須采用信息系統(tǒng)進(jìn)行控制，根據(jù)數(shù)據(jù)參數(shù)及時(shí)有效的管理施工各階段狀態(tài)，判斷節(jié)段梁安裝線型發(fā)展趨勢(shì)，及時(shí)修正精度誤差，確保成橋線形達(dá)到設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。

（2）按照設(shè)計(jì)要求對(duì)節(jié)段梁進(jìn)行測(cè)重，根據(jù)實(shí)KG/設(shè)KG的差異，分析對(duì)節(jié)段梁拼裝整體線形的影響。

（3）在拼裝每榀節(jié)段前后應(yīng)其對(duì)軸線及高程進(jìn)行監(jiān)測(cè)，準(zhǔn)時(shí)進(jìn)行測(cè)量數(shù)據(jù)分析和判斷，為下一榀節(jié)段梁提供有效安裝參數(shù)。如測(cè)量結(jié)果與設(shè)計(jì)值有較大出入時(shí)，應(yīng)查明原因并進(jìn)行調(diào)整。

（4）節(jié)段梁拼裝誤差應(yīng)該控制在允許范圍內(nèi)，橋梁成橋線型應(yīng)符合設(shè)計(jì)圖紙要求。

11 結(jié)語(yǔ)

蕪湖二橋創(chuàng)造性的采用輕型、薄壁、大懸臂、全體外預(yù)應(yīng)力節(jié)段梁，大規(guī)模橋梁工廠化建造（全長(zhǎng)27.826公里、節(jié)段20034榀）。通過(guò)規(guī)范化設(shè)計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)化投入、工廠化生產(chǎn)、裝配化施工，適合連續(xù)或簡(jiǎn)支等各種橋型結(jié)構(gòu)，充分發(fā)揮規(guī)模、集中作業(yè)優(yōu)勢(shì)，提高產(chǎn)品質(zhì)量。創(chuàng)新設(shè)計(jì)體外預(yù)應(yīng)力，使得預(yù)應(yīng)力看得見(jiàn)、摸得著，安裝時(shí)無(wú)須封閉交通等優(yōu)點(diǎn)，在我國(guó)的橋梁建設(shè)將會(huì)有廣闊的應(yīng)用前景。