澳门轻轨高架连续刚构桥节段预制拼装施工及控制

祁向宇

（中国土木工程集团有限公司，北京　100038）

澳门轻轨高架连续刚构桥节段预制拼装施工及控制

祁向宇

（中国土木工程集团有限公司，北京100038）

澳门轻轨1号线高架桥穿越凼仔岛中心区域，路线十分复杂，跨径类型繁多，上部结构采用短线匹配法预制和提梁机悬臂拼装新型施工工艺。文章阐述了施工及控制的关键技术。实践表明，节段预制拉装技术在城市高架曲线桥梁中适应性良好，对既有交通干扰少，施工效率高。

轻轨高架；连续刚构；节段预制拼装；提梁吊机；施工控制

1　概述

穿越凼仔岛市中心的澳门轻轨1号线高架为多跨节段预制拼装连续刚构桥，一联通常由4～6跨组成，跨径20.0～45.0m不等，主梁断面为单箱单室（图1）。上部结构分为预制节段、湿接缝以及墩顶现浇段，其中预制节段共计652榀，节段长度一般为2.5 m，吊重不超过40 t。

预制节段在珠海梁场采用短线匹配法制造，后海运至拼装现场，通过湿接缝与已现场浇筑完成的墩顶段形成整体，预制节段则由提梁机对称悬臂拼装，节段间由环氧树脂连接。与国内外类似工程相比[1-7]，本项目高架桥节段预制拼装存在以下难点。

1）路线复杂，曲线半径小：线路所经区域建筑物密集，道路弯曲狭窄，受地形限制，最小曲线半径R=47m，远小于国内规范规定。过小的曲线半径叠加桥梁纵坡给节段梁匹配预制带来难度，需不断调整模板以适应每榀梁段尺寸差异。

2）跨径小且采用提梁机拼装工艺：由于本项目曲线较多，国内常用的架桥机整跨拼装适应性差，需采用提梁机进行悬臂拼装。为适应该拼装工艺需进行必要调整，如悬拼过程中为避免底板开裂采用分批张拉悬臂钢束而不是一次张拉到位；为解决合龙口永久预应力张拉空间不够的问题，在T构最后一对悬拼梁采用临时预应力与已成梁段连接而不布置体内悬臂束等；为使墩顶现浇段与1号悬臂节段匹配良好，两节段间设置湿接缝，1号节段需在支架上方精确定位。拼装过程中，需严格遵循工序并控制初次钢束张拉，提高首节段1号定位精度，实时监测拼装线形以确保在无需压重等调整措施下实现精准合龙。

图1　节段总体布置及截面尺寸（单位：cm）Fig.1　Layoutof segmentand itssectionaldimension（cm）

2　小曲率半径高架桥短线匹配法预制

采用短线法进行节段预制，首先需要将桥梁划分为若干合理的节段，每跨起始预制节段采用一端固定端模、一端活动端模进行浇筑；其他梁段以已经预制完成的节段作为其相邻节段的匹配节段，完成混凝土的浇筑，如此循环完成所有预制单元的施工。澳门轻轨小曲率半径段高架桥节段梁为空间扭曲箱梁，如何在预制台座上重现相邻梁段间相对的空间几何姿态，是梁段预制过程中亟待解决的关键问题。

2.1小曲率半径节段匹配预制

曲线节段预制时，根据拟合的各线段间夹角，将节段从浇筑位置移动到匹配位置上，在相应水平面内转动角度α，以形成需要的折角（图2（a））。新浇节段的端模位置不动并使其与节段轴线垂直，而新浇节段的匹配端面采用斜面，以便于钢筋骨架制作、剪力键设置和节段外形调整。对于本项目，每跨T构的首榀节段梁（1号块）均预制为直角梯形，其后所有匹配节段也可近似为直角梯形，梁面上6个测点如图2所示。在首节段预制时，梁面测点处于同一水平面，当该T构后续梁段处于桥梁纵坡时，由于圆弧外侧梁长较内侧大，安装时2号块6点高程必将比5点高程大，因而在匹配预制该节段时需将匹配梁（即1号节段）进行扭曲，同样后续梁段预制时也需将匹配梁进行扭曲调整。

图2　小半径曲线梁段匹配预制示意图Fig.2　M atching p recast of sm all radius cu rve beam section

2.2预制线型控制

在预制过程中，依据几何控制理念制定小曲率半径段梁段预制控制方案及相应的误差调整方法。在梁段预制开始前，先按照设计图纸及施工方案进行结构计算分析，确定制作预拱度和梁段尺寸；根据箱梁中心线，建立几何数据库。在预制过程中，通过已浇筑梁段控制点的实测坐标，经过专用软件系统计算出节段梁控制点在匹配位置处的空间坐标。

项目实施时，为满足合同工期要求，预制梁厂共配制10套模板，节段梁的生产速度达到3～4榀/d。

3　提梁机悬臂拼装

3.1总体拼装工艺流程

提梁机悬臂拼装即以1个桥墩为中心，对称拼装节段，该工艺通常用于大跨径桥梁或曲线桥梁。对于澳门轻轨高架桥，边墩T构节段梁及中墩墩旁1号块均由汽车吊吊至支架上方进行安装，中墩T构其余节段则由专用提梁机进行拼装。典型拼装工艺流程为：

1）边跨在支架上方拼装，后安装中间墩墩旁支架，开始悬臂拼装。

2）第2跨，由起重机起吊安装首阶段，并浇筑墩顶节段旁湿接缝，张拉预应力钢索。

3）第2跨，安装提梁机，开始悬臂拼装预制节段先后张拉临时预应力、永久预应力。

4）安装合龙段支撑，浇筑湿接缝，张拉永久预应力，重复以上步骤，直至全联施工完毕。

3.2悬臂吊机及标准节段拼装

1）节段梁提梁机

为适应小曲率半径节段梁悬臂拼装，专门研制节段梁提梁机。提梁机由主框架、纵横移机构、滑轮及吊具组件、锚固系统以及液压系统组成。提梁机自重24 t，最大起重量为48 t。提梁机具备梁段调位功能，可通过起重小车上的横向水平千斤顶微调节段梁的横向位置，通过吊具上的千斤顶调整节段梁的纵横向倾角。

2）标准节段拼装

节段梁悬拼作业是在墩顶0号块现浇后并与左右1号块进行湿接，使墩梁固结，组成墩顶平台，在平台上安装提梁机，向左右桥跨内逐块对称悬臂拼装。待0号块与两1号块湿接、张拉完成后，在墩上拼装2台提梁机，2台提梁机机尾相联一体，互为平衡，起吊2号块时两端必须同时起吊，待2号块节段梁拼装完成后，解开提梁机机尾，各自向前纵移到位，自行锚固，完成其他梁段悬拼作业。标准节段拼装工艺流程为：节段起吊运输至拼装位置→节段试拼→移开节段块件，在拼接面涂刷环氧树脂→节段拼接靠拢，正式定位，张拉临时预应力筋→相对节段安装完成，张拉永久钢束→悬拼吊架吊点松钩。

3.3起始节段及边跨梁段拼装

起始节段及边跨节段梁架设均采用支架进行施工，节段梁节段采用汽车吊进行吊装。支架基础采用钢管桩，钢管桩顶设分配梁，分配梁上布置垫块及千斤顶，以调整节段标高及平面位置。在拼装时，为了消除支架的构造变形，支架在施工完毕后先进行预压，预压荷载包括支架上全部载荷总重的1.3倍，预压时间不少于3 d。

3.4节段梁合龙

连续刚构合龙段为20～50 cm的湿接缝，在合龙段浇筑前应调整两端中线标高，完成劲性骨架的焊接，合龙顺序为逐跨合龙。合龙段混凝土施工是连续结构施工的关键工序，为避免因温度、早期收缩徐变等因素使新浇筑混凝土受拉、设计采用刚度较大的工字钢作为合龙段劲性骨架，混凝土采用微膨胀混凝土。

3.5悬臂拼装线形控制

预制节段的悬拼线型主要依靠节段预制质量来控制，拼装期还需严格控制1号块定位精度，同时对悬拼阶段进行实施监控，以满足施工期安装精度及成桥线形设计要求。

1）首节段的安装定位

由于首节段决定后续节段的趋势，故需借助全站仪精确控制轴线及高程，且对箱梁进行偏差测算并反馈给班组直至精确就位。考虑到首节段在临时支架上方进行定位，必须对支架进行预压，消除残余变形，掌握弹性变形的规律，以供确定该梁段安装理论值。首节段安装允许误差如表1。2）悬臂拼装阶段的安装目标数据及实时监控将预制节段控制点在预制局部坐标系下的坐标输入至控制软件系统，系统会自动将该坐标转化到节段安装整体坐标系下的坐标，生成节段安装指令，指导节段安装。拼装控制测点与其在预制时所用的几何控制测点相同，如图3所示。

表1 基准块安装允许误差Table1　Perm issibleerror for installing the referenceblock

图3　安装阶段线形控制测点Fig.3　Linear controlstation in the installation phase

在安装过程，将安装实测数据输入至控制系统，系统自动识别，若误差超过规定允许值，系统将提出节段安装调整方案，保证节段安装线形满足设计要求。由于最后一对悬拼梁采用临时预应力与已成梁段连接，拼装线形调整措施仅限于垫片调整而不能采用压重等常见措施。

3）悬拼线形控制效果

为了验证线形控制效果，以第四联为例，将成桥之后采集的数据与设计理论线形进行对比，轴线及高程误差均控制在±20mm内，如图4。

图4　悬臂拼装线形控制高程误差Fig.4　Linear controlelevation error of cantilevered assembly

4　结语

针对短线匹配预制、提梁机悬臂拼装工艺在澳门轻轨高架桥的应用难题，通过优化结构构造、工艺流程以及研发专用装备等，形成了小曲率半径连续刚构桥节段预制拼装关键技术，可为今后城市拥挤地段轨道交通高架桥提供可借鉴的施工经验。实践表明，节段预制拼装技术在城市高架曲线桥梁中适应性良好，且具有对既有交通干扰少，施工效率高等优点，可以预见，节段预制拼装结构在城市桥梁建设中的应用将越来越多。

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Construction and control of segmental precast assembly for continuous rigid frame viaduct in M acao LRT

QIXiang-yu
（China Civil Engineering Construction Corporation,Beijing100038,China）

The viaductofMacao LRT line 1 passes through the central region of TAIPA,the route is very complicated and the span type is various.Itsupper structure adoptnew construction techniques of short-linematching prefabrication and cantilever erection by erection crane.We introduced the key technology of construction and control.The practice has proved that the segmental precast assembly technology has good applicability in the urban viaduct curved bridge,less disturbance to the existing traffic,and high construction efficiency.

light rail viaduct；continuous rigid frame；segmental precast assembly；erection crane；control technology

U448.28；U445.4

B

2095-7874（2016）10-0069-04

10.7640/zggw js201610016

2016-04-12

祁向宇（1984— ），男，辽宁朝阳人，工程师，主要从事工程施工及技术管理工作。E-mail：qixiangyu@ccecc.com.cn