不对称截面大悬臂节段预制箱梁安装施工技术

罗崇韶

中铁十六局集团第一工程有限公司

1 引言

利用节段预制拼装施工时，具体操作如下：把桥梁上部结构划分成若干节段，预制完毕之后利用专业的拼装设备比如架桥机等，将节段按照设计的顺序在桥梁下方组拼，同时开始施加预应力，推进、拼装逐跨展开。该技术被广泛用于桥梁设计长度较长、中等跨径桥梁的工程中。文章将结合实际工程，对不对称截面大悬臂节段预制箱梁安装施工工艺展开详细论述，以期为相类似的工程提供理论帮助。

2 工程概况

京开互通立交主线桥钢结构桥梁工程主线桥位于16#墩～20#墩之间，跨径29.4m+40m+40+29.4m=138.8m。平面为直线，横坡以底板平行顶板的方式设置。横桥向分为左右两幅，每幅横桥向由4条钢梁组成，钢梁之间设置焊接型箱间横梁。每条钢梁纵桥向分为6段，每幅共有24段钢梁。钢梁与钢梁之间采用拴接连接。全桥共有8条钢梁，共48个制作段。

主线桥分为左右两幅，每幅均为四跨四箱单室连续开口箱梁。横桥向四个钢箱采用箱间横梁连接。每条钢梁纵桥向分为6段，段间采用M24的高强螺栓拴接连接。钢梁顶部、端支点、中支点区域设置Φ22剪力钉。钢梁箱内、箱间和挑檐部位设置钢模板。钢梁两端设置检修孔。

每条钢梁顶宽3384mm、底宽2860mm、高1650mm。钢梁由底板、腹板、上翼板、隔板、纵肋、竖肋等组成，主要板厚为50mm、30mm、20mm、18mm、16mm、14mm、12mm、10mm等几个规格。箱间横梁为箱形，由角钢和钢板组焊而成。

钢梁腹板与顶底板为全熔透对接与角接组合焊缝，支点隔板与底腹板为全熔透对接与角接组合焊缝。

3 关键技术

3.1 墩顶块安装锚固

安装墩顶块时会利用到400t履带，具体步骤为：安装支架→安装临时支座下节→吊装有关节段并保证对位精准→浇筑临时支座上节、横隔板。上述步骤结束后，便利用架桥机进行拼装等操作。

（1）临时支座设置。在支座外侧设置墩顶临时支座，并且保证一个墩顶有4只支座。首先安装C5钢筋混凝土预制块，随后将模板安装在预制块顶面并浇筑，一般利用C50，最终对临时支架施工。

（2）永久支座安装。首先浇筑支座垫石，但要保证符合设计高程，再次利用高强灌浆料灌注密实下支腿。

（3）临时固结锚固。利用Φ32精扎螺纹钢筋对墩顶锚固，为了达到更好的固结效果，一般数量保证在16根。提前预埋锚固精扎螺纹钢筋，等安装墩顶块、二次浇注、横梁、混凝土强度符合规定后绑扎墩顶块，最后一步实施张拉操作。

3.2 2#-～10#节段安装工艺

一般来说，开始拼装2#～10#时，按照先后顺序完成节段梁起吊预拼装、梁端环氧胶施工、节段梁对位，后续还要预应力张拉，采集相关数据后开始正式拼装，随后认真修整外观。起吊共有两种方式可供选择，即桥下提梁以及尾部喂梁[1]。

（1）开始胶拼之前，提前利用架桥机将试拼装梁段吊到和之前拼装梁段一样的高度，之后向拼梁段方向缓慢移动天车，为了避免出现碰撞的情况，可将木楔放在梁段的接缝处[2]。之后合理调整梁段的位置，该过程主要依靠的是吊具的三向调整能力，运用该功能微调节段空间姿态，起吊梁段和之前被拼装梁段的拼接工作结束后进行预紧底板工作。如果接缝之间存在错台或者存在不匹配的状态，应做出相关标记，通常利用油性笔在顶板、底板或者腹板划出骑缝线即可。

（2）利用施加环氧树脂胶对施加梁端施工时，在涂胶时最重要的是保证速度较快而且厚度均匀。当梁段起吊到设计位置时，应该及时检查两匹配面，以此保证两对梁紧密黏贴在一起[3]。

（3）按照设计位置对节段梁精准涂胶之后，利用架桥机吊具将梁段缓慢移动到已拼好的节段梁，利用骑缝线使预拼更加准确和快速。

（4）临时预应力施工。①利用Φ32mm精轧螺纹钢安装钢齿块，通过梁面以及预拉展开锚固；②等涂胶和已拼装的梁面连接之后，立刻安装临时预应力筋，利用穿心式液压千斤顶张拉，当压力达到0.3MPa时，张拉力应与胶拼面轴对称。临时预应力张拉完成后，为了避免发生孔道被胶堵塞的情况，利用通孔器对无钢束孔道疏通，如果有胶体排出则组织人员立刻将其刮平。

3.3 湿接缝施工

对两端1号节段和墩顶0号节段设置2道长为150m的纵向湿接缝，在C55早强混凝土的帮助下浇筑，一般来说包涵下列几步才能结束对湿接缝的所有施工：安装预应力筋并加以管道防护、临时固结→安装底模、外侧内模→浇筑混凝土。

3.4 体外束施工

保护罩、体外索、减振器、转向器以及锚固系统共同组成了箱梁体外预应力系统，同时利用填充型低松弛环氧涂层钢绞线展开对横向预应力、跨提外预应力、腹板束的全部张拉，但是等混凝土强度达到90%之后才能开始上述步骤，且该钢绞线要求Φ15.2m直径，面积为140mm2，外带PE。之后，就可以开始拆除相关定位设备，先行调整吊杆逐步落梁，之后将墩顶临时锚固装置接触，以便一跨安装。

3.5 体系转换到下一孔安装

将2～10#梁段临时预应力、架桥机临时吊杆解除，对墩顶临时支座拆除时正常顺序是从中间向两边，为使边墩的支座受力呈现永久现象，空压机凿除墩顶预制块顶灌浆料。

4 质量控制措施

为了保证整体施工质量，应采取如下几项措施：

（1）提前试拼装，以避免出现两阶段拼接面的倾斜不一样的情况，同时有效减少后续可能出现的节调整段位置所花费的时间[4]。

（2）由于后续节段的水平高度以及趋势是由首节段箱梁所决定的，所以定位过程必须准确，最大误差不能超过2m。

（3）对架桥机竖直方向上进行移动时，首先保证速度缓慢，对墩施工的同时架设左右幅，而且不能出现4个以上节段的差距。

（4）由于整体墩箱梁偏心在105cm，要吊具三向移动梁板，为了避免出现碰撞，在匹配面上垫住吊具。

5 胶接缝的施工

5.1 节段试拼

首先将预制厂中的节块运输到工地，在没有涂胶的情况下试拼一次，以此达到下述效果。

（1）提前核查预制件的质量问题，保证其符合要求。

（2）确定节段拼装的方位和标高，以此避免出现误差。

（3）提升施工速度，提前让专业人员熟悉具体的操作过程，以防止胶体功效减弱。

5.2 胶体的拌和及涂胶

一般主要利用黏结剂、固化剂等多种材料构成环氧树脂胶[5]。开始涂胶前，需要提前融化树脂，加热过程中加入添加剂，一直保持匀速搅拌直至颜色逐渐相同，具体如图1所示。在选择工具时，在考虑排出热量的情况下，选用扁平的工具。首先清洁拼装接缝面内的各种杂物，其次保证其处于干燥的状态才能涂胶。该过程需注意，为了避免出现堵塞现象，应提前在管道凹槽内部贴上橡胶密封圈。

图1 涂胶拌和示意图

5.3 剪力键的设置

开始对节段预制拼装的过程中，在保证施工进展的前提下力求拼装精准，为了让构件的整体性更强，在接缝之间进行剪力的传递。通常要在接缝面上设置剪力键，一般分为钢质和混凝土两种类型[6]。过去较常用到的是钢质剪力键，现在则经常会用到混凝土剪力键。剪力键还根据数量的多少分为少键、多键。前者具有构造较简单的优点，但缺点是时常会因为应力集中出现破损现象；而后者正好弥补了少键的缺点，即由于自身尺寸小，可以达到受力均匀的效果，在应力集中时也不会被破坏。所以，工程中常常会用到多键剪力键。除了上述两种分类，还要依据形状分成波形和梯形。如图2所示，为剪力键的布置图。

图2 剪力键布置图（单位：mm）

6 效益分析

施工后可以在工期、人工成本等方面上取得良好的效益。

（1）施工工期大大缩短，通过集中预制好节段梁之后到现场展开安装工作，一孔大约耗费10～12天左右。

（2）大大减少了人工成本，一个架桥机配置3～4个工人才能保证施工质量，劳动需求量有所减小。

（3）大幅降低了施工成本，由于缩短了架桥机上的投入，所以资金有所结余。

（4）有利于避免环境污染，该工程中对地形没有限制，有利于更加积极地保护环境。

7 结束语

综上所述，在对不对称截面大悬臂节段预制箱梁利用架桥机安装时，存在多种优势，比如高安全性、低成本、短工期，所以从多方面综合考虑来说，该施工技艺具有较大的价值，值得在今后工程中广泛运用。