城市軌道交通U型梁懸臂拼裝的施工技術

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，采用預制節(jié)段懸臂拼裝法施工。預制節(jié)段懸拼連續(xù)采用U梁結構形式，受作業(yè)環(huán)境制約及為縮短工期，現場準備造橋機進行節(jié)段拼裝，節(jié)段梁匹配面使用環(huán)氧樹脂膠作為膠結劑，并設置濕接縫進行線型調整?？紤]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行。

2 施工工藝及關鍵技術控制

預制節(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號塊現澆施工并設置臨時支撐；然后采用造橋機進行對稱懸臂拼裝預制節(jié)段；同時進行邊跨現澆段施工，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，完成體系轉換。

2.1 預制節(jié)段

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

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準。

表1 節(jié)段梁型號及質量

節(jié)段運輸的施工控制如下：1）合理選擇運輸路線，運輸道路的路面寬度和轉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按設計要求進行布設。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，或在道路轉彎時車速過高被甩出。

2.3 節(jié)段梁拼裝

設備應滿足節(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，提升設備在提升、拼接、行走時的抗傾覆穩(wěn)定系數，自錨固系統(tǒng)的安全系數不小于2.0。綜合考慮選用LHPZ48型造橋機進行節(jié)段拼裝，經過受力分析和計算，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備相關規(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構架設施工，主跨50m連續(xù)梁節(jié)段雙T構架設施工，滿足曲線半徑大于2500 m的曲線橋梁架設，可實現造橋機尾部橋上、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（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量對T構無影響。3）造橋機拼裝完成后，無須過孔即可完成一聯（3孔）連續(xù)梁節(jié)段拼裝。4）2個T構可同時循環(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試運轉前檢查，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，次數不應少于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逐節(jié)裝配，調整就位，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構循環(huán)同步施工。

架設總體步驟如下。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T構的1號段→兩天車對稱拼裝一側T構的2號段→按以上步驟循環(huán)拼裝一側T構的3～7號節(jié)段→按以上步驟循環(huán)拼裝另一側T構的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，完成體系轉換。

1號梁為基準段，與現澆0號梁段留有20cm濕接縫。

1號梁起吊至與現澆0號梁段相同高度后停止，緩慢調整天車向0號梁縱移，使1號梁與0號梁之間的間距調整到設計規(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整，使其與0號梁段端面匹配。安裝輔助吊桿及設置1個70t液壓千斤頂。通過千斤頂對節(jié)段梁標高及左右高度偏差進行微調，使1號梁精確對位到位。

對位拼裝過程中的調整措施有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整。2）高度利用卷揚機進行調整。3）縱、橫向傾角通過吊具上的千斤頂調整。4）節(jié)段梁高度及橫向傾角通過輔助吊桿千斤頂精確調整。

起重機將1號梁準確對位，焊接勁性骨架后，安裝預應力管道，預應力管道在安裝前檢查兩側預埋管道對位情況，發(fā)現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。

預制節(jié)段架設時應保證各吊點受力平衡，預制節(jié)段在架設過程中，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應力損失和孔道堵塞，為避免該情況，在施工時應嚴格控制架設誤差控制要求，必須遵守有關安全操作技術規(guī)程，并事先制定預制節(jié)段拼裝的糾偏方案，在各種工況下，首先應按設計位置進行預拼裝，保證預制節(jié)段的就位精度。

預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，分別根據上下頂板和斜腹板剪力鍵公母槽對應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撓，因此中腹板剪力鍵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整，使其與1號梁段端面匹配。4）取出鋼鍥，緩慢驅動天車將2號梁段與1號梁段拼接到位，并觀察接縫是否嚴密和錯臺。5）試拼裝時，調整2號節(jié)段標高，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)段梁標高及左右高度偏差進行微調，使節(jié)段梁精確對位；位置預拼好后，在梁體內劃線做好標記，脫開梁體進行涂膠。7）預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)氧墊片等措施調整；檢查預應力孔道接頭對位情況，進行消除或糾偏。

預拼完成后，脫開梁體向外平移設計寬度，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的污染物?；炷两佑|表面應干燥。涂膠要均勻飽滿，保證涂抹厚度3mm。涂膠作業(yè)應該控制在20min內完成。涂膠完成后，平移梁體及利用造橋機吊具上的調位系統(tǒng)精調梁體就位至預拼時的標記線位置，確保匹配面密貼。

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

造橋機架設施工過程中應注意，雨、五級以上大風等惡劣天氣嚴禁作業(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，起吊天車應用鐵楔塞住，清理現場后方可下班；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，造橋機應按規(guī)定設避雷裝置；造橋機吊裝拼接施工操作，應設有專門的操作平臺，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，應按造橋機操作手冊、保養(yǎng)手冊的有關規(guī)定進行操作，事先應制定安全可靠的工藝流程，并應在作業(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，拆除架橋機設備，解除中墩臨時固結，完成體系轉換。

圖3 邊、中跨完成合攏

3 結語

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對工程施工質量、成本、工期等控制都達到了預期的目標：1）根據工程實際情況，結合施工現場合理選擇懸臂拼裝機械是該施工技術的關鍵，并嚴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致預制梁節(jié)段開裂。2）節(jié)段梁運輸應采用專用運梁車，車底設置調平裝置，確保節(jié)段梁在運輸過程中，不因底板變化而導致不均勻受力，引起梁體裂紋。3）節(jié)段梁懸臂架設過程中，嚴格控制每個節(jié)段的前端點標高。4）加強施工監(jiān)控，聘請具有相應資質的第三方監(jiān)控單位在施工中對梁體和墩柱各個控制界面的應力，應變，位移及變形進行施工監(jiān)控，隨時檢查結構變形對橋梁線形和結構內力的影響， 并通過計算機模擬，時時調整架設指標，保障成橋線型、質量及結構安全。5）嚴格控制涂膠和現澆接縫的施工質量。6）嚴格控制節(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的關鍵，其主要通過梁節(jié)段的外型尺寸、匹配梁段的調位、對現場具體情況的監(jiān)測、基準梁段的準確位置、施工工藝的程序、過程中的數據監(jiān)測分析和預測、產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也將具有更大的發(fā)展空間，在橋梁的施工質量、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。