高速鐵路大跨度連續(xù)梁預制拼裝施工關鍵技術研究

郭 振

(中鐵第五勘察設計院集團有限公司，北京 102600)

節(jié)段預制拼裝施工方法是高速鐵路橋梁的橋體結(jié)構進行標準化劃分。在預制場進行預制生產(chǎn)，開展高速鐵路橋梁施工時，將各個節(jié)段運至施工現(xiàn)場，利用專業(yè)施工機械設備，將各個節(jié)段依次拼接并施加預應力，最后連成一體。目前在我國公路橋梁工程建設中，該施工工藝應用非常廣泛，但是在高速鐵路橋梁工程建設中應用并不多見。因此很有必要進行高速鐵路連續(xù)梁節(jié)段預制拼裝施工關鍵技術的研究探討，以便為高速鐵路橋梁工程施工提供一些助力。

新建京唐鐵路潮白新河特大橋位于天津市寶坻區(qū)，采用節(jié)段預制膠拼法施工，正線長度1.01km?？卓绮贾脼?聯(lián)(48+80+48)m雙線連續(xù)箱梁、16孔40m雙線簡支箱梁、1聯(lián)(48+80+48)m雙線連續(xù)箱梁。其中跨潮白新河大堤雙線連續(xù)梁為全亞洲首例最大垮度節(jié)段膠拼法施工的連續(xù)梁鐵路橋。

主跨80m連續(xù)梁建筑總寬12.9m,梁長為177.5m，計算跨度為(47.9+80+47.9)m。截面采用單箱單室變高度連續(xù)箱梁，變高節(jié)段采用短線法預制，中支點截面中心處梁高6.635m,跨中及邊跨等高節(jié)段采用長線法預制，中心處梁高3.635m。共劃分42個預制節(jié)段和一個合龍段。該橋設計吊裝三個節(jié)段張拉一次。中跨合龍段采用現(xiàn)澆施工。

1 節(jié)段箱梁預制方法(圖1)

連續(xù)梁梁段預制采用長短線結(jié)合法，變截面0～6#，0～6’#段在兩個變高段短線臺座上預制，等高梁段7～11#，7’～9’#段在長線臺座上預制。通過測量塔上設置軸線強制定位基準點與高程定位基準點，控制調(diào)整節(jié)段模板的縱橫軸線與標高。

預制節(jié)段箱梁第一步要設置與設計梁體尺寸相同的梁體預制臺座，設置過程中要對后續(xù)梁體制作過程中可能出現(xiàn)的技術問題有所考量，尤其要重點關注梁體本身的重量以及混凝土澆筑完成之后，混凝土在上強度的過程中緩慢收縮等情況，據(jù)此對梁體的預拱度進行確定；第二步就是根據(jù)預拱度調(diào)整底模的高度；第三步就是對預制底模分段，分段方法是以奇偶數(shù)方式來劃分，然后按照分段順序?qū)嵤┝后w的預制作業(yè)，需要注意的是，目前長線節(jié)段箱梁預制方法雖然已經(jīng)在路橋工程得到普遍應用，而且具備結(jié)構簡單、技術成熟等特點在內(nèi)的技術優(yōu)勢，但是它的缺陷也非常明顯，比如預制臺座一旦成型就很難調(diào)整，施工進度較慢，而且梁廠占地面積非常大等，具體施工方案的確定還是要根據(jù)實際情況而定，節(jié)段箱梁預制流程如圖1所示。

2 懸臂段拼裝關鍵技術

2.1 懸臂拼裝方案

T522#～T524#墩間造橋機桿件采取在地面預拼成66.4m，大門吊整體吊裝方式；后續(xù)采用大龍門吊進行懸拼，進行邊拼邊拖的方式，直至整個造橋機全部拼裝完成。

懸臂拼裝對相鄰兩個節(jié)段的標高和傾斜度一致性的要求非常高。其方法是利用回轉(zhuǎn)天車，將梁段起吊至與已拼裝完成梁段大致同樣的高度，此時回轉(zhuǎn)天車停止運動，將把梁段緩慢地朝已拼裝梁段靠近。在靠近之前在兩個梁段接縫的地方放置臨時木楔，確保不對其他梁段造成損害。等起吊梁段停穩(wěn)后，利用懸吊系統(tǒng)進行空間姿態(tài)位置的調(diào)整。去掉木楔，再次對其實施空間姿態(tài)的微調(diào)整，然后謹慎接至已經(jīng)拼裝的梁段成為一體。拼裝到位后對頂板、腹板和底板施加臨時預應力加固，嚴密觀察所有接縫的緊密性，檢查是否存在錯臺現(xiàn)象，拼接面是否達到嚴絲合縫，如有測量偏差并進行調(diào)整，使其完全達到技術要求。進行受力體系轉(zhuǎn)換后解除回轉(zhuǎn)天車吊具，依照順序拼裝所有梁段。最后進行永久預應力鋼鉸線穿束及張拉作業(yè)，即完成了一個施工階段的拼裝，一次方法完成1T，2T，3T及不平衡階段的拼裝作業(yè)。為了節(jié)省涂膠以后梁段定位調(diào)整的時間、加快施工進度，可采取涂膠拼裝之前的預拼裝作業(yè)。

圖1 節(jié)段箱梁預制流程圖

2.2 張拉平臺設置

張拉平臺的設置要根據(jù)實際情況進行，由于施工現(xiàn)場根據(jù)施工方案設計成了根據(jù)雙T型結(jié)構循環(huán)模式，再結(jié)合永久預應力孔道的具體位置，臨時預應力張拉的具體位置，一共設置兩個T構共八個張拉平臺。

2.3 預應力孔道密封技術

重點關注預應力孔道的密封性能是否達到技術要求，確保拼裝完成之后孔道的密封良好。要規(guī)避用于膠拼的環(huán)氧樹脂膠進入永久預應力孔道，還要確保梁體內(nèi)部的預應力孔道密封性能良好，可在梁斷面孔道周圍貼約5mm的環(huán)形密封圈，待臨時預應力張拉完成，要對接縫進行刮膠清理，同時利用通孔器通孔，以確?？椎罆惩o阻。

2.4 剪力鍵損壞及處理

剪力鍵在抗剪力作用的同時，也在拼裝施工時起到定位作用，部分為定位鍵。在節(jié)段吊裝和運輸?shù)拳h(huán)節(jié)用緩沖物對節(jié)段截面施以保護，避免剪力鍵因遭受撞擊而受損。對于意外破損的個例，在此不建議修補，原因是非匹配的修補方法將會影其響定位功能，導致拼裝線形調(diào)整難度增大。

2.5 預應力張拉

2.5.1 臨時預應力張拉

張拉作業(yè)最容易出現(xiàn)的問題就是斷面的壓力承受壓不勻?qū)е麓罅繐p失張拉力，臨時張拉也稱初張，由四個作業(yè)組使用同種設備同時進行作業(yè)，用千斤頂頂住張拉設備底部和頂部的精軋螺紋鋼進行張拉，然后對頂部中間位置的兩根精軋螺紋鋼進行張拉，張拉作業(yè)須在專業(yè)技術人員的監(jiān)督知指導下進行，荷載張拉作業(yè)按照相關技術規(guī)定分四個等級進行。

2.5.2 永久預應力張拉

作業(yè)程序強調(diào)嚴格按照技術要求實施，兩端的預應力鋼鉸線束要步調(diào)一致、對等進行。如有特殊需要設置不平衡鋼束，最多不得高于一束，作業(yè)順序依次為腹板頂部和底部，由外及內(nèi)從左到右，張拉完成立即壓漿，預施應力實施雙控，由油壓表控制，校核方式是對預應力技術的經(jīng)過拉伸長出的數(shù)值衡量，確保滿足設計要求。

3 線形控制技術

在本工程的線控中，研發(fā)了《裝配式橋梁節(jié)段預制線形監(jiān)控軟件》。將坐標的空間轉(zhuǎn)換算法編入其中，大大減少了測量作業(yè)時間。

3.1 預制階段線形控制

這個階段的控制措施主要是線形控制以及檢測預應力，以確保恒載內(nèi)力與線形達到設計要求，并確保安全施工。各階段須提前預埋傳感器，確保數(shù)值的準確率，實時跟進傳感器變化情況。張拉作業(yè)前后都要對標高進行測量，確保線形曲線流暢。

運用短線法進行梁體預制對外部因素影響更敏感，因此成為一道技術難關，須制定科學合理方法進行監(jiān)控。預制階段首先在節(jié)段頂部預設軸線和標高6個控制點位進行線形控制，坐標參數(shù)劃為設計六點，預制理論以及預制實際六點三種，以設計六點坐標作為最終坐標。

起始節(jié)段測量作業(yè)的控制方法，是采用特定專業(yè)設備對六個控制節(jié)點進行調(diào)節(jié)，把節(jié)段與成型梁體和橋墩連接固定，使之成為一個整體。只要有節(jié)段預制就要設置控制點位，設置相應的坐標系，箱梁的線形和軸線要進行準確無誤的控制，換算所有點位的坐標參數(shù)成為絕對值，實現(xiàn)對箱梁架設位置的絕對控制。

3.2 0#段線形控制

0#塊定位是橋梁線形的基準，它的作用是決定性的，要實現(xiàn)準確對位。0#塊須標記驗收標線并使其粗略就位，此時測量它的頂面控制點并建立三維坐標系，把所測數(shù)據(jù)和監(jiān)控指令進行比較，據(jù)此確定梁段的調(diào)整數(shù)據(jù)，然后實施精確調(diào)梁作業(yè)。

3.3 其余節(jié)段拼裝線形控制

對起始節(jié)段梁體位置實施準確定位，固定于永久支座，其他節(jié)段都據(jù)此實施定位。永久預應力張拉完成復核標高和軸線，誤差超過10mm則需調(diào)整標高和軸線，監(jiān)理人員要實時跟進作業(yè)過程，對數(shù)據(jù)進行精準掌握和分析，確定誤差產(chǎn)生的原因。若幾何數(shù)據(jù)超標須立即上報，由專業(yè)人員進行調(diào)查，監(jiān)理單位根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)結(jié)合梁體的變形特點進行論證，決定施工過程是否需要糾偏，每個施工環(huán)節(jié)都要嚴密監(jiān)測。精準控制，在安全生產(chǎn)的基礎上保證工程質(zhì)量和效率。

4 高速鐵路連續(xù)梁節(jié)段預制拼裝施工質(zhì)量控制措施

4.1 梁段預制質(zhì)量保證措施

①成品梁的預制需要在預制臺座上進行，臺座的堅固穩(wěn)定性是預制梁能否成功制作完成的基礎。對臺座進行設置必須保證科學合理、安全穩(wěn)妥，這樣生產(chǎn)出來的預制梁段才能確質(zhì)量可靠，高速鐵路連續(xù)梁節(jié)段的預制混凝土澆筑作業(yè)須采用C25標號的鋼筋混凝土材料，臺座要比場地高30cm，場地須確保排水性能良好。

②節(jié)段預制梁制作過程中須進行精準測量作業(yè)，因此需要在預制梁施工現(xiàn)場設置具有完全獨立性質(zhì)的平面坐標系，還要把高程控制設置成網(wǎng)絡分布，方便對預制梁的基線位置以及控制點高程進行測量和設定。

③預制梁段的制作模板為鋼材材質(zhì)的大體積模板，鋼模須確保自身的剛度和強度。盡量減少接縫的存在，保障模板平整光滑，要對模板進行徹底清理打磨，保持外部潔凈內(nèi)部光亮，要采購適用脫模劑，確保梁段預制脫模后整體性和規(guī)格尺寸不受損傷，外觀整齊美觀，最終確保梁段整體質(zhì)量。模板加工單位須有豐富的加工經(jīng)驗，成品模板須確保規(guī)格尺寸達到規(guī)范要求。

④振搗作業(yè)須確保振搗密實到位，振搗機械為插入式振搗棒，振搗作業(yè)要多方進行且保證作業(yè)強度，振搗時長要嚴格控制，操作規(guī)范為快插慢拔，隨振隨拔，振搗作業(yè)人員要嚴格遵循振搗操作流程和技術規(guī)范，確保不過振、不漏振、不重振、振搗過程不觸碰模板，不貼近鋼筋。

⑤鋼筋制作和鋪設綁扎由人工與機械合作完成。制作作業(yè)前要對鋼筋規(guī)格型號進行嚴格核實校驗，從制作、鋪設、焊接和綁扎都要嚴格遵循技術規(guī)范進行操作。要對鋼筋網(wǎng)進行嚴格控制，確保制作完成的鋼筋網(wǎng)規(guī)格尺寸符合圖紙要求，要給混凝土保護層預留厚度空間，預埋件的制作和埋設要嚴格按照設計圖紙施工規(guī)范操作。

4.2 梁段拼裝質(zhì)量保證措施

①梁段的拼接安裝必須用到架橋機，機械按部就班到位后要對水平度和中線所在位置進行嚴格檢測，確保機械和橋體中線完全重合，就位后要嚴格檢查架橋機的中線及水平度，如果拼裝作業(yè)為曲線段，則機械中線對準預設弦線。

②涂膠作業(yè)前，全體梁段吊至指定位置，通過千斤頂雙向精準位置調(diào)整，以線形完全吻合設計圖紙為準，然后開始涂膠作業(yè)。

4.3 預應力張拉保證措施

①張拉作業(yè)所用千斤頂、油壓表以及油泵參數(shù)設定和校驗要嚴格按照規(guī)定時間和技術標準進行。

②千斤頂和工具錨安裝須保證同一圓心。

③張拉作業(yè)開始前先進行單束初步調(diào)整，應力要達到抗拉極限的0.15～0.3倍，所有鋼絞線束確保受力均衡。

④張拉作業(yè)分五個等級進行，兩端千斤頂受力相同。

⑤張拉作業(yè)須確保預應力質(zhì)量達到技術要求，如有不合格現(xiàn)象須查實原因并重新實施張拉作業(yè)。

⑥鋼絞線必須以砂輪鋸實施切割。

4.4 箱梁線型保證措施

①預留拱度數(shù)據(jù)以造橋機撓度曲線和設計單位提供的各梁段數(shù)據(jù)為準。

②箱梁張拉作業(yè)宜對鋼絞線進行分批，一期作業(yè)回落絲桿分四次進行支承，絲杠的調(diào)整也分四次，預應力鋼絞線分批張拉，一期張拉時分四次回落支承絲桿，防止箱梁上部混凝土開裂。在實際操作中，絲杠分四次進行調(diào)整，調(diào)整高度要嚴依據(jù)相關技術參數(shù)設定，調(diào)整作業(yè)由中間梁段開始實施。

③造橋機具備彈性，它隨混凝土澆筑作業(yè)而連續(xù)下?lián)希憾握{(diào)整預拱度須扣除此部分下?lián)狭俊?/p>

④嚴格管控張拉完成梁段，梁體下?lián)狭恳趶埨鳂I(yè)前后都實施測量，后續(xù)監(jiān)測須于張拉后3d和7d進行，得出總結(jié)分析結(jié)果，供下個梁段預拱度調(diào)整參考。

5 結(jié) 語

高速鐵路在我國道路交通系統(tǒng)中占據(jù)重要地位，是其中不可或缺的組成部分，而連續(xù)梁節(jié)段預制拼裝施工方法具有施工快、安全性高等特點，因此在高速鐵路橋梁施工中，具有較高的推廣和應用價值，加強高速鐵路連續(xù)梁節(jié)段預制拼裝施工關鍵技術研究，為推動我國高速鐵路工程建設的健康發(fā)展提供技術支持。