重庆城区预制节段拼装桥梁的架设方法研究与应用

张永贵 魏 民 杨学成 孙 林 罗 恒

1.重庆市城市建设发展有限公司 重庆 400010; 2.重庆交通建设（集团）有限责任公司 重庆 401120; 3.中铁一局集团桥梁工程有限公司 重庆 401121; 4.重庆市市政设计研究院 重庆 400020

目前全国部分省市提出了装配式建筑装配率的要求，从各项政策可以看出，推动应用装配式桥梁建设势不可挡。预制节段拼装桥梁作为装配式桥梁的一种，相比现浇桥梁，具有施工快速、环保等优点，已经成为当今国内外桥梁技术发展的趋势。但预制节段拼装桥梁的架设方法及架设装备的选用值得进一步分析和研究。

重庆作为山城和桥都，既有地形高差起伏较大，桥涵较多。本文对重庆城区节段拼装桥梁架设方法选择时应考虑的因素进行分析，以重庆第一个节段拼装项目——华岩隧道西延伸段工程为背景，对重庆城区节段拼装桥梁的架设方法及关键技术进行研究总结，可为类似工程施工提供参考和借鉴。

1 架设方法与架设装备选用

1.1 架设方法分类

节段拼装桥梁的施工方法可分为移动模架（架桥机）法、膺架法、满堂支架法等。这几类方法各有优缺点。对于地势陡峭、桥墩墩高较高或桥长较长的桥梁，优先采用移动模架（架桥机）法施工；对于桥跨数较少、桥墩墩高不高、跨路或跨河等施工场地狭小以及大型机械进出场困难的桥梁，可采用膺架法；而对于满堂支架法，则应用较少，一般在桥跨数较少、不值得投入架桥机时可考虑采用。重庆城区节段拼装桥梁的节段梁架设通常利用架桥机进行施工[1-3]。

1.2 架桥机的分类

根据GB/T 26470—2011《架桥机通用技术条件》，将架桥机按过孔方式分为导梁式架桥机、步履式架桥机、走行式架桥机和铁路车辆式架桥机。

节段拼装架桥机按整机支撑受力方式分为上行式和下行式2种类型。上行式架桥机包括主梁、支撑在桥面或桥墩上的支腿和在主梁上走行的吊梁小车，主钢梁上布置有悬杆，可以将吊梁小车吊运的混凝土节段梁固定在主梁上；下行式架桥机包括主梁、支撑在桥墩两侧的牛腿或地面上的立柱，主钢梁上配有可以倒运混凝土节段梁的托梁小车，托梁小车将混凝土节段梁倒运到主钢梁上的支撑小油缸上。上、下行式架桥机特点对比如表1所示。

表1 上、下行式架桥机对比

对于上、下行式架桥机的选择，应结合项目实际情况进行综合考虑。

1.3 重庆城区节段拼装桥梁架设方法的选择

目前重庆城区尚未有节段拼装桥梁的先例，考虑架设方法时，按照1.1节论述，可初步对移动模架（架桥机）法、膺架法、满堂支架法进行选择。重庆作为山城，针对山城的特殊性，本节重点分析选择上行式架桥机或下行式架桥机时应重点考虑的因素。

1）重庆既有地形高差起伏较大，纵坡大，因此墩高差较大。由于下行式架桥机在桥下需要牛腿或立柱，墩高差会使得墩旁立柱种类较多，因此标准化施工性较差，施工较复杂，造价和工期的代价均较大。

2）重庆桥涵众多，特别是涉及跨线桥施工时，桥下空间较小，无法使用下行式架桥机。

3）城市桥梁曲线半径小，且存在较多的横坡变化。若采用下行式架桥机，则架桥机主梁的设计和调节装置较为复杂，而上行式架桥机相比下行式架桥机的适应性更强。

4）城市桥梁施工应考虑对既有交通的影响。相比下行式架桥机，上行式架桥机由于不需要桥下立柱，故对交通影响小。

5）城市桥梁地下管网较多，使用下行式架桥机时，立柱基础会存在与地下管网交叉干扰的情况。

2 工程实例

2.1 工程概况

重庆华岩隧道西延伸段是重庆快速路二联络线的一部分，快速路二联络线西起于绕城高速，向东延伸，穿华岩隧道以后，终点接入快速路三纵线。华岩隧道西延伸段是形成重庆主城城市快速路网体系和完善片区路网结构的重要组成部分。主线高架桥全长1 731.77 m，标准段桥宽为25.0 m，分左右两幅，两幅桥中间设置隔离栏。其中第3—8、11—14联为节段预制拼装箱梁，有3×30 m一联和4×30 m一联这2种类型，其余联采用现浇箱梁。

节段箱梁单跨分为10个节段，主梁采用C50混凝土。

标准段箱梁采用单箱单室截面，混凝土箱梁顶板宽为12.15 m，底板宽6.15 m，梁高2.00 m，悬臂宽3.00 m（图1）；主梁顶板厚25 cm，底板厚22 cm，跨中截面腹板厚35 cm，腹板厚度由跨中向支点渐变2次，分别为由35 cm渐变为56 cm，再由56 cm渐变为70 cm。为方便施工，腹板渐变采用台阶状渐变方式[4]。标准段节段吊装质量为39.36 t，最大块吊装质量为70.60 t。

图1 箱梁跨中标准段断面示意

本项目拟采用架桥机进行上部结构架设施工（图2）。

图2 项目施工现场

2.2 架设方法和架桥机的选择

项目为双幅桥，架设时走“Z”字形线路，先架设右幅第1孔，后架设左幅第1孔，再架设左幅第2孔，然后架设右幅第2孔，以此类推。此方法架设效率高。若选用上行式架桥机，则“Z”字形线路较为容易实现，架设工期短。若选用下行式架桥机，则架设完一幅后，需要拆除、安装架桥机后，再架设另一幅，施工工序较为复杂，施工周期长。若采用2台下行式架桥机架设，以此来达到两幅平衡，则可节省工期，但会多投入1台架桥机及其他配套机具设备，增加了费用，经济性较差。

同时，项目为大悬臂盖梁，若采用下行式架桥机，则架桥机支撑方式需要考虑得较复杂，代价较大。

因此，本项目选择上行式架桥机进行施工。架桥机的具体机型为TPJ 80-30上行式架桥机，由武汉通联路桥机械技术有限公司根据以往项目经验并结合重庆华岩隧道西延伸段节段拼装桥梁的具体要求设计而成（图3）。

2.3 架桥机施工工艺流程

针对架桥机和项目的特点，制定了节段梁架设的施工工艺流程：

1）安装墩顶块并锚固。

2）安装架桥机，并进行锚固、调试、试吊、验收（图4）等工作。

图3 架桥机示意

图4 架桥机安装及试吊

3）节段吊装悬挂（图5）。

图5 节段吊装悬挂

4）节段抹胶、拼接，浇筑湿接缝。

5）体外索穿束及张拉（图6）。

图6 体外索穿束及张拉

6）安装后辅助支腿，同时后支腿前移。

7）架桥机纵移过跨（图7）。

图7 架桥机纵移过跨

8）安装前支腿，进入下一跨节段安装。

节段拼装和监控详细流程为：

1）提前安装节段纵向临时张拉钢齿块，采用专用吊具进行逐榀悬挂。

2）待所有节段悬挂完成后，对墩顶节段的坐标、高程进行精确采集并反馈至监控方，根据监控方下发的首榀悬挂节段安装指令进行定位，P8墩侧湿接缝位置采用型钢塞垫，同时张拉纵向精轧螺纹钢锚固，完成首榀悬挂节段精确定位。

3）采集首榀悬挂节段数据并反馈至监控方，根据第2榀悬挂节段安装指令进行预拼，待坐标、高程预拼调试到位后将该节段后退、提升，人工涂抹匹配面环氧拼接胶，进行第2榀悬挂节段的正式拼装，并张拉纵向精轧螺纹钢，确保首榀与第2榀悬挂节段的有效黏结及精确定位。

4）以此工艺循环完成该跨剩余节段拼装。

5）整孔节段拼装完成后，安装湿接缝模板并浇筑混凝土，待混凝土强度达到要求后，进行体外索穿束、张拉。

6）按照同样流程，完成整联节段拼装，张拉负弯矩预应力钢束，拆除支座锁定，完成整联体系转换（图8）。

图8 节段拼装施工现场及成桥

2.4 架桥机纵移过跨及变幅横移技术

1）架桥机纵移过跨。纵移过跨采用的是支腿跨越式转换配合步履式纵移技术，即采用架桥机前支腿和后辅助支腿临时支撑，后支腿直接跨越至前一跨盖梁上，通过纵移油缸配合纵移轨道实现整机纵移（图9）。纵移时应加强监控，注意各安装构件及墩顶块锚固是否牢靠，观察墩顶块是否有位移等。

图9 架桥机纵移过跨

2）架桥机变幅横移。变幅横移采用新型单幅滑轨与多功能中支腿机构结合步履式横移技术，即通过下部的单幅滑轨与支腿横梁之间的相对滑移运动完成架桥机变幅横移（图10）。横移支腿抬升时，应注意主要受力支腿应置于腹板位置。

图10 架桥机左右幅横移

3 结语

华岩隧道西延伸段工程作为重庆第一个节段拼装桥梁项目，其架设方法和关键技术可为类似的工程建设中提供参考和借鉴，对推动重庆城区节段拼装桥梁的发展进程有积极意义。本文得出的主要结论与建议为：

1）节段拼装桥梁架设方法的选择应综合考虑墩高、曲线半径、横坡、桥下空间、地下管线以及对既有交通的影响等因素。

2）重庆城区的节段拼装桥梁，建议采用上行式架桥机进行施工。

3）对于节段拼装双幅桥，建议采用上行式架桥机进行施工。

4）架桥机的纵移过跨及变幅横移是架设的关键，施工时应加强监控，保证质量与安全。横移支腿抬升时，应注意主要受力支腿应置于腹板位置。

在后续的研究应用中，应进一步加强对节段拼装桥梁架设方法、施工工艺及监控技术的实践探索，保证施工规范、科学，从而推动节段拼装桥梁的进一步发展。