大跨度连续刚构桥预制装配施工预制阶段高精度控制方法

王海峰，周锋，周联英

（1.浙江交工集团股份有限公司，杭州310051；2.浙江大学城市学院，杭州310015）

1 引言

目前，国内外桥梁施工正朝着工厂化、装配化和标准化等方向发展[1]。由于施工占地少、工期短、标准化程度高、对现有交通影响小、环境污染少等优点，短线节段预制拼装桥梁施工方法在我国应用逐渐增多。短线法节段施工将桥梁划分为若干节段，当前预制节段以一个邻节块为匹配段来控制。其一侧采用与大地垂直的固定端模，另一侧利用已浇筑完成的相邻节段作为端模来进行控制，通过对匹配梁段进行三维调整来实现预制节段的三维线形，浇筑段的位置是不变的，通过调整已浇好的匹配段的几何位置获得规定的平曲线、竖曲线。采用该种施工方法，梁段在工厂预制完成后，桥梁的成桥线形基本确定，后续安装过程中调整的余地不大[2，3]。由此可见，与现场浇筑施工不同，短线节段预制施工方法成功实施需要对预制和安装阶段进行高精度的几何线形控制。

本文以在建的鱼山大桥为背景，提出了节段梁预制节段制造高精度控制和体外预应力高精度定位方法并在工程中得到验证。

2 工程概况

舟山市岱山县鱼山大桥项目连接鱼山岛和岱山岛，是舟山国际绿色石化基地对外连接的唯一陆上交通干道。该桥全长7.8km，主跨跨径260m。通航孔桥为混合梁连续刚构桥，桥跨布置为70m+140m+180m+260m+180m+140m+70m；非通航孔桥靠近主通航孔桥两侧深水区采用70m 跨径，其余区段采用50m 跨径。上部结构主要为节段预制拼装，全桥共有节段梁摘要 榀。节段箱梁采用短线匹配法，全工厂化流水生产线预制施工。鱼山大桥总体线路布置见图1。

图1 鱼山大桥总体线路布置图

3 施工控制

3.1 节段梁精度控制

图2 BIM 技术应用

节段梁施工的关键在于精度控制，为实现毫米级精度控制的目标，项目将毫米级精度理念、智慧型管理深入到节段梁预制安装的每一道工序当中。从工艺方法、设备选型、原材料、质量管控等方面对现有的每道工序进行“精度再升级”。主要采取的措施有：

1）台座预压。利用有限元分析软件对台座受力特性进行分析，模拟台座实际受力情况，并消除非弹性形变。

2）全过程沉降监测。对测量塔及台座基础、液压模板、存梁基础等关键性部位，进行定期和不定期的全过程沉降监测。

3）配置高精度测量仪器和新型测量预埋小构件。采用德国进口徕卡0.5″级高精度全站仪以及徕卡LS15 型0.5mm 级电子水准仪；优化测量预埋件，为监控测量提供恒定点位和稳定数据，同时采用“六点法”测量方法，测量精度显著提高。

4）配置高精度钢筋加工数控设备。采用意大利进口迈普钢筋加工数控设备，加工精度±1.5mm/m，角度偏差±1°，并设置专用检测大样及卡具，用于半成品比对以及腹板箍筋尺寸检测。

5）采用钢筋绑扎专用定位胎具。由定位胎具对底板、腹板及顶板钢筋进行限位，误差控制在2mm 内，另外，辅以拉线、靠尺等辅助手段进行定位绑扎，以提高钢筋的精准度，节段梁钢筋骨架合格率均稳定在100%。

6）高精度、大刚度、全液压式不锈钢复合模板。采用高精度、大刚度、全液压式不锈钢复合模板，模板的平整度及拼缝错台均按最严的1mm，垂直度H/摘要（H为模板高度）控制。

7）BIM 技术应用。利用如图2 所示的BIM 技术，对钢筋加工下料、管道碰撞、节段预制线型进行模拟，指导施工。

通过精雕细琢化的精细化管理和创新，实现了诸如钢筋加工精度±1.5mm/m，模板拼装调试精度误差≤1mm，测量精度0.3mm，保护层合格率100%，节段预制成品精度±1mm、重量偏差±1%。具体与规范要求对比见表1。

表1 节段梁预制精度要求对比

3.2 体外预应力定位精度控制

作为串联节段梁的大动脉，体外预应力钢束有着极严格的定位标准，定位精度偏差仅为3mm。为了保证每一条脉络的精准和顺畅，专门研发了一套体外束预埋件专用定位胎具。

体外索转向器定位胎具摒弃传统的拉线定位的方法，主要将以往的拉线定位等“柔性”定位法转换成为了“刚性”定位，该胎具主要由2 个定位基座和定位标尺组成。其主要原理是由定位基座控制预埋件的Z坐标，定位标尺控制X、Y坐标。

首先根据体外索预埋件的X、Y、Z坐标等综合参数，设计制作定位基座和定位标尺，然后依次安装2 个定位基座和定位标尺，最后由引线将箱梁中心线转换到定位标尺上。定位胎具组装完成后即可逐个安装定位体外预埋件。定位胎具组合如图3 所示。

与传统拉线定位对比，定位精度减少了受外界的干扰性，提高了预埋件平面控制和高度控制的准确性，同时采用定位胎具，操作简便，减少了人工逐个拉线尺量定位的时间，从而极大缩短了节段梁的施工周期。

图3 定位胎具组合示意图

4 结语

综上所述，短线节段预制拼装桥梁施工方法在我国应用逐渐增多，如何控制制造阶段节段梁精度是后续成桥线形是否和理论线形吻合的关键。本文以在建的跨海大桥——鱼山大桥为工程背景，提出了节段梁段高精度控制方法和体外预应力高精度定位方法。结果表明，所提出的方法大大提高了节段梁的制造精度和体外预应力定位精度。