56 m大跨簡支單線鐵路箱梁長短線匹配法預(yù)制技術(shù)

辜文凱，仇維成

(中鐵二局第二工程有限公司，四川 成都 610091)

0 前 言

箱梁節(jié)段預(yù)制拼裝技術(shù)已廣泛應(yīng)用于鐵路、公路、市政橋梁工程建設(shè)，將整孔梁劃分成若干單元梁段，在工地附近集中預(yù)制生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)單元梁段制、運(yùn)、架，降低運(yùn)、架設(shè)備、道路安全要求，并實(shí)現(xiàn)大跨結(jié)構(gòu)，降低工程造價(jià)。長短線相結(jié)合匹配預(yù)制膠拼成橋工法與單一匹配法或整孔預(yù)制架設(shè)工法相比較具有以下特點(diǎn)：

(1)采用短線法預(yù)制箱梁首節(jié)段，可預(yù)留內(nèi)模拆裝機(jī)械化作業(yè)場地，不與標(biāo)準(zhǔn)梁段作業(yè)相互干擾?？商岣吣＞咧苻D(zhuǎn)率，確保首節(jié)段預(yù)制質(zhì)量。

(2)采用長線匹配法預(yù)制標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段，自兩端首節(jié)段始，逐段匹配預(yù)制，最后澆筑中間段，減少了施工誤差累計(jì)。

(3)長短線匹配預(yù)制，長、短生產(chǎn)線線不相互干擾，可平行作業(yè)，可提高勞動生產(chǎn)率。

1 工程項(xiàng)目

田市跨永安溪、臺金高速公路特大橋中心里程為DK77+273.408橋長為2 675.115 m?？卓绮贾脼?7-56 m+2-48 m+15-56 m)簡支箱梁+(60+100+60)m連續(xù)+(30-32 m+3-24 m)簡支T梁，其中7-56 m+2-48 m+15-56 m預(yù)應(yīng)力混凝土簡支箱梁，采用長短線相結(jié)合節(jié)段預(yù)制工法，TP120型架橋機(jī)膠接拼裝法施工。

箱梁采用單箱、單室等高度預(yù)應(yīng)力混凝土簡支箱梁，采用C60混凝土。48 m預(yù)應(yīng)力混凝土簡支箱梁全長50.2 m，計(jì)算跨度為48 m。每跨11個(gè)節(jié)段，10個(gè)膠接縫，預(yù)制節(jié)段長度分為4.8 m和3.5 m兩種，梁高4.5 m，梁頂寬7 m，梁底寬3.6 m，梁頂橫向設(shè)2%的排水坡。56 m預(yù)應(yīng)力混凝土簡支箱梁全長58.2 m，計(jì)算跨度為56 m。每跨13個(gè)節(jié)段，12個(gè)膠接縫，預(yù)制節(jié)段長度分為4.8 m、4.5 m和3 m三種，梁高4.6 m，梁頂寬7 m，梁底寬3.6 m，梁頂橫向設(shè)2%的排水坡。24孔箱梁共有308個(gè)節(jié)段，梁段最大重量約110 t。

2 關(guān)鍵技術(shù)

采用長短線結(jié)合匹配法預(yù)制節(jié)段，架橋機(jī)膠拼成橋，其中梁端首節(jié)段采用短線法預(yù)制，中間標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段段在梁端首節(jié)段安裝上長線臺座后，作為匹配端模，按長線匹配法自兩端向中間逐段預(yù)制，其關(guān)鍵技術(shù)包括預(yù)制梁場布置、設(shè)備線型與配套、臺座設(shè)置、梁段預(yù)制生產(chǎn)。

2.1 預(yù)制梁場布置要點(diǎn)

根據(jù)工程規(guī)模、工期要求，確定生產(chǎn)線數(shù)量；根據(jù)制梁場面積大小、地基基礎(chǔ)條件、運(yùn)架方向，布置并設(shè)計(jì)臺座；根據(jù)臺座位置，布置門式起重機(jī)走行軌道、模板走行軌道、觀測塔位置、存梁區(qū)，布置噴淋養(yǎng)護(hù)管線。長線匹配包括自首節(jié)段往中間逐段匹配施工和奇偶法匹配多段同時(shí)施工兩種方法，無論采用何種方法，均由長線生產(chǎn)進(jìn)度決定了生產(chǎn)能力，短線臺座布置多少由長線臺座多少確定。一般情況下，采用逐段匹配工藝，2條長線配置1條短線；采用奇偶匹配工藝，可配置2條短線。節(jié)段預(yù)制梁場建設(shè)要點(diǎn)如下：

(1)梁場建設(shè)包括臺座生產(chǎn)線、鋼筋及預(yù)埋構(gòu)件加工廠、鋼筋綁扎胎架、存梁區(qū)布置，混凝土生產(chǎn)線是否布置在梁場內(nèi)可結(jié)合場地條件、其它結(jié)構(gòu)所需混凝土規(guī)模、運(yùn)輸條件綜合考慮；梁場建設(shè)需按照先設(shè)計(jì)，經(jīng)批復(fù)后再施工的原則進(jìn)行。

(2)生產(chǎn)線多少根據(jù)預(yù)制規(guī)模、工期確定，生產(chǎn)線可根據(jù)場地采用橫列式或縱列式布置，對于大跨度箱梁預(yù)制，宜采用縱列式布置；生產(chǎn)線自工序開始布置測量控制塔→鋼筋綁扎胎架→短線臺座→長線臺座→存梁臺座，生產(chǎn)線兩側(cè)布置門式吊車軌道、長線臺座側(cè)模移動軌道→養(yǎng)護(hù)管線及自動噴淋霧化裝置。

(3)橫列式布置臺座最小間距應(yīng)根據(jù)梁寬加2 m布置，臺座基礎(chǔ)應(yīng)具有足夠的承載力，當(dāng)?shù)貙幼兓^大時(shí)，用采取技術(shù)換填等措施，確保地基剛度基本一致，防止不均勻下沉；臺座采用C30混凝土，分5個(gè)節(jié)段，節(jié)段間預(yù)留模板對啦槽口，頂面鋪設(shè)鋼板，兩側(cè)設(shè)置堪縫橡膠條；臺座頂面按設(shè)計(jì)確定的預(yù)拱度值設(shè)置預(yù)拱度，并根據(jù)生產(chǎn)周期，成橋線型，調(diào)整臺座預(yù)拱度。

(4)鋼筋及構(gòu)件加工廠應(yīng)靠近生產(chǎn)線起始一側(cè)布置，規(guī)模大小根據(jù)生產(chǎn)強(qiáng)度確定，采用封閉式生產(chǎn)廠房結(jié)構(gòu)，廠房內(nèi)劃分材料存放區(qū)、成品存放區(qū)、加工作業(yè)區(qū)。

(5)存梁臺座要求具有存放兩層梁段重量的剛度、地基承載力，地基承載力不能滿足要求的應(yīng)采取換填加固措施，存梁規(guī)模應(yīng)能保證梁段預(yù)制、架設(shè)均衡生產(chǎn)需要。

2.2 設(shè)備及工器具配置要求

梁段預(yù)制設(shè)備及工器具包括混凝土生產(chǎn)、運(yùn)輸、澆筑設(shè)備；鋼筋加工、綁扎成型、吊裝轉(zhuǎn)運(yùn)設(shè)備及胎架；梁段預(yù)制生產(chǎn)模具、門式吊車；成型梁段吊裝轉(zhuǎn)運(yùn)門式吊車；組裝式測量控制塔；門式起吊設(shè)備走行軌道，側(cè)模移動軌道；首節(jié)段臺座精調(diào)千斤頂；測量儀器。

(1)混凝土生產(chǎn)、運(yùn)輸、澆筑設(shè)備為常規(guī)設(shè)備，由于節(jié)段混凝土需求量不大，除非梁場生產(chǎn)規(guī)模較大而需要配置專門的混凝土生產(chǎn)線，不需單獨(dú)配置混凝土生產(chǎn)設(shè)備，混凝土運(yùn)輸能力需要滿足梁段預(yù)制生產(chǎn)需要。

(2)鋼筋加工設(shè)備需要專門配置，調(diào)直、彎曲、切割、焊接各類設(shè)備齊全，數(shù)量根據(jù)勞動強(qiáng)度確定；鋼筋骨架成型胎架根據(jù)首節(jié)段、標(biāo)準(zhǔn)段鋼筋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，采用型鋼焊接，胎架需要有足夠的強(qiáng)度、剛度，方便吊裝。

(3)側(cè)模整體按桁架設(shè)計(jì)，確保模板要求具有足夠剛度，長期周轉(zhuǎn)使用不變形；通過安裝在桁架上的可調(diào)油缸，實(shí)現(xiàn)縱向走行與三維調(diào)整，采用上下對啦，端模與側(cè)模栓接，確保模板安裝定位。門式起重機(jī)按預(yù)制生產(chǎn)、梁段轉(zhuǎn)運(yùn)配置，根據(jù)生產(chǎn)需要和最大梁段重量分別配置，軌道均采用50 kg/m鋼軌，采用混凝土條形基礎(chǔ)，并設(shè)置地錨和防爬裝置。

(4)測量塔采用扣件式鋼管搭設(shè)，設(shè)置上下爬梯，或采用定型組裝式樓梯，塔頂平臺面積不小于4 m2，并安裝防雨棚，風(fēng)速儀。測量儀器包括全站儀和水準(zhǔn)儀，全站儀為1′級，水準(zhǔn)儀為1等精密度。首節(jié)段精調(diào)臺座安裝縱、橫、豎三向千斤頂實(shí)現(xiàn)微調(diào)定位，豎向頂升力不小于最大梁段總量1.2倍，水平頂推了根據(jù)梁段總量、臺座滑移面摩阻系數(shù)確定。

2.3 臺座設(shè)置

生產(chǎn)線臺座包括短線臺座，長線首節(jié)段臺座，長線臺座。臺座地基基礎(chǔ)承載能力與穩(wěn)定性，臺座結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度，預(yù)拱度設(shè)置，加固對拉模板的措施是影響節(jié)段梁預(yù)制質(zhì)量的關(guān)鍵因素。

(1)短線臺座

梁段首節(jié)段結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要采用專配內(nèi)外模，且模板結(jié)構(gòu)復(fù)雜，外側(cè)模固定在臺座、端模每工作班人工安裝，內(nèi)模為可移動式整體結(jié)構(gòu)，臺座采用2個(gè)分離式混凝土座。由于模板周轉(zhuǎn)使用率低，需要采用短線臺座專門預(yù)制是為了提高設(shè)備施工效率。

(2)長線首節(jié)段臺座

①首節(jié)段是標(biāo)準(zhǔn)段匹配段，定位精度要求高，由于首節(jié)段梁自重90 T，需要設(shè)置可調(diào)式臺座。

②可調(diào)式臺座由基座、臺架、液壓油泵、千斤頂組成，可實(shí)現(xiàn)三維精調(diào)，三維精調(diào)臺座。

(3)長線臺座

長線臺座是影響預(yù)制膠拼成橋線型的關(guān)鍵，其地基承載力、臺座結(jié)構(gòu)剛度、臺座線型，模板安裝定位裝置對節(jié)段預(yù)制質(zhì)量影響較大。

①地基承載力不低于200 KPa，非適應(yīng)地層采用砂礫石換填并分層碾壓。

②臺座結(jié)構(gòu)采用鋼筋混凝土，臺座下設(shè)置40 cm擴(kuò)大基礎(chǔ)，與硬化地面混凝土同步施工，臺座與基礎(chǔ)間采用預(yù)埋型鋼接茬，混凝土強(qiáng)度等級不低于C30。

③臺座按分離式3底座設(shè)置，頂面預(yù)埋包邊角鋼，底板采用10 mm鋼板拼接，線型根據(jù)設(shè)計(jì)確定的二次拋物線，沒間隔1 m設(shè)置控制點(diǎn)。

④臺座頂兩邊底模鋼板懸挑15 cm，每1 m焊接模板安裝連接卡座，臺座底部每間隔2 m設(shè)置對拉孔，底模鋼板下預(yù)留對拉槽。臺座結(jié)構(gòu)見下圖1。

圖1 長線臺座橫向結(jié)構(gòu)圖

2.4 節(jié)段預(yù)制技術(shù)要點(diǎn)

(1)工藝試驗(yàn)與評估

開展配合比適應(yīng)性、混凝土工作性能工藝試驗(yàn)、混凝土灌注工藝試驗(yàn)，模板安裝調(diào)試與就位試驗(yàn)，生產(chǎn)門吊走行與設(shè)備性能試驗(yàn)，首節(jié)段在長線臺座安裝就位精調(diào)試驗(yàn)，測量控制定位試驗(yàn)；根據(jù)工藝試驗(yàn)情況，評估生產(chǎn)工藝及申報(bào)性能并對其改進(jìn)。

(2)首節(jié)段預(yù)制

底板、腹板鋼筋在臺座上綁扎并檢查驗(yàn)收后安裝端模、內(nèi)模，安裝頂板鋼筋后澆筑混凝土，強(qiáng)度滿脫模規(guī)定要求后脫模養(yǎng)生，檢查生產(chǎn)質(zhì)量，涂刷合格標(biāo)志。

(3)標(biāo)準(zhǔn)段預(yù)制

首節(jié)段成梁后，吊運(yùn)安裝上長線端頭三維調(diào)節(jié)臺座，通過精調(diào)測量定位，自兩端逐段預(yù)制生產(chǎn)其它節(jié)段，并在中間節(jié)段合攏；每節(jié)段模板安裝好后，對梁段的模板軸線、高程進(jìn)行通測，定位后整理匹配端面，涂刷隔離層，吊裝鋼筋，安裝內(nèi)模、端模，澆筑混凝土。

(4)預(yù)制生產(chǎn)流程

①調(diào)整短線臺座底模板到設(shè)計(jì)位置，模板鎖定、綁扎鋼筋、安裝預(yù)埋構(gòu)件及波紋管道，安裝端模，澆筑端頭節(jié)段。

②調(diào)整長線臺座底模板到設(shè)計(jì)位置，檢測預(yù)拱度設(shè)置是否滿足要求，將端頭節(jié)段分別移至長線臺座兩端可調(diào)臺座坐上，通過三維調(diào)節(jié)小車精確調(diào)整并定位。

③自兩端向中間逐段預(yù)制標(biāo)準(zhǔn)段，工序包括側(cè)模就位并鎖定，匹配面涂刷隔離劑，吊裝鋼筋骨架，安裝端模，澆筑混凝土，等強(qiáng)養(yǎng)生，拆模養(yǎng)生。

④按以上步驟依次一次澆筑標(biāo)準(zhǔn)段，標(biāo)準(zhǔn)段施工過程中，若需提高臺座周轉(zhuǎn)率，可提前將已成型梁段轉(zhuǎn)移至存梁場，但兩端最少保留2個(gè)已成型梁段。

⑤拆走內(nèi)模支架，外模走行到位并鎖定，匹配端面涂刷隔離劑，吊裝鋼筋、安裝內(nèi)模，澆筑混凝土。

(5)存梁

強(qiáng)度滿脫模規(guī)定要求后脫模養(yǎng)生，檢查生產(chǎn)質(zhì)量，涂刷合格標(biāo)志；門式起重機(jī)提梁，轉(zhuǎn)運(yùn)至存梁臺座繼續(xù)養(yǎng)生。

3 結(jié)束語

田市跨永安溪、臺金高速公路特大橋節(jié)段預(yù)接拼裝簡支箱梁，共計(jì)308個(gè)節(jié)段，經(jīng)方案必選，采用長短線結(jié)合匹配法預(yù)制工藝生產(chǎn)，歷時(shí)10月完成，生產(chǎn)過程中未出現(xiàn)臺座變形、場地沉降現(xiàn)象，全部梁段檢驗(yàn)合格，膠拼成橋線型滿足要求，與單一工法相比較，節(jié)約成本70萬元。