城市大悬臂低高度节段预制拼装箱梁施工技术

尹晓波 （中铁十六局集团第三工程有限公司，浙江 湖州 313000）

1 工程概括

郑州市四环线大河路1标主线桥为节段预制拼装连续箱梁，桥梁全长2.18km，共计梁片2212榀，连续梁为两跨或三跨一联，中墩为支架悬拼结构，边墩为支架支撑结构，边跨、中跨均设置40cm～120cm不等的合拢段湿接缝，为钢筋混凝土结构，0#块、1#块间设置15cm素混凝土湿接缝，用于误差调整，节段梁之间涂抹拼接胶，用于粘结和防水，梁体结构均采用自密实C60混凝土。主桥分左右两幅，单幅梁宽16.5m，加宽段为组合梁，梁宽26m（16.5m+9m+0.5m湿接缝），均为单箱单室结构，梁高2.2m，底板梁宽2.8m，悬臂长4.0m，墩顶现浇0#块分为边墩0#块和中墩0#块，其中边墩0#块梁长33.5m，梁宽2.17m，梁高由2.2m 变化到3.092m，跨中处梁高2.891m，顶板厚由0.23m过渡到0.33m，底板厚由0.4m过渡到0.5m，腹板厚由0.6m过渡到0.7m，悬臂长4.0m，支点1.72m范围内设置高、宽均为0.8m的过人孔，边墩为支座墩；中墩0#块梁长4.5m，支点左右2.8m范围内设置高、宽均为0.8m的过人孔，墩梁固结，其余同边墩0#块。根据构造及施工架设需要，跨径为41m～46m梁划分14个预制节段，跨径为36m～40m的梁划分12个预制节段，跨径为30m～35m的梁划分10个预制节段。预制拼装标准节段长度分别为2.9m、2.4m和 2.0m，调节节段分为2.8m、2.5m、2.3m。

2 预制节段拼装施工

2.1 1#块安装与精调

1#块安装采用260t履带吊或跨墩龙门吊进行吊装，吊装作业采用专用吊具，吊具利用φ32精轧螺纹钢通过节段梁吊装孔连接，该吊具可通过液压系统调整节段梁的横坡、纵坡，提高除1#块外的其余节段梁拼装效率。由于边墩0#块自身不具备稳定性，边墩1#块安装前首先对两0#块进行加固处理，现浇0#块支架拆除前，先用临张台座和φ32精轧螺纹钢进行锁定，临张台座设置4组8个，顶板锁定后用I16工字钢，在两0#块间后浇带顶部进行支顶（两0#块后浇带宽度1.04m），工字钢顶部各焊接一根长20cm φ16螺纹钢，以防工字钢下滑，后浇带支顶工字钢延0#块横桥向安装4根，顶板锁定支撑完毕后，为防止底板伸缩缝处发生位移，在底板伸缩缝处设置楔形垫铁，垫铁延顶板宽度方向安装3块。所有加固措施安装完成后，方可拆除翼缘板及底板处影响1#支架安装的满堂支架，其余支架均不可拆除（边墩为支座墩，横梁及0#块顺桥向较窄2.17m，自身稳定性差）。

粗调：1#块吊装前在支架横梁顶放置一组4个三向千斤顶和4个机械螺旋顶，每个千斤顶承重50t，4个三向千斤顶位置已事先测量定位（梁片中心线每侧1.2m，前后内收0.2m），并在外侧横梁上标记出该里程点桥梁中线，在0#块顶板放出每幅桥桥梁中线，并在两端用记号笔做好标记。1#块运至现场后复核1#块的测定坐标与设计是否相符，然后用记号笔在箱梁上做好纵、横轴线标记，并在底板位置标记出底板中线。1#块吊装就位时0#块、1#块顶板中轴线对应，底板中心线与支架外侧横梁标记点对应，对应完成后稳住落梁，使1#块平稳落于三向千斤顶上，安装顶板临张台座，每片梁安装4个，各临张台座通过6根φ32精轧螺纹钢与节段梁牢固连接，0#块两端1#块间利用临张台座，通过通长φ32精轧螺纹钢连接，底板临张台座1#块间通过通长φ32精轧螺纹连接，利用顶、底板临张台座、精轧螺纹管将1#块临时锁定，节段梁调节过程中精轧螺纹钢不受力，临张台座和精轧螺纹钢安装完成后，通过三向千斤顶对1#块进行粗调，控制平面位置偏差在2cm左右，高程偏差控制在3cm左右。

精调：先调节梁片上预先标记6个坐标点的高程，调整坐标点高程在允许误差范围内后，测量梁中轴线上的2个坐标点相较于设计值的偏差；再利用三向千斤顶对梁片位置多次调节，待中轴线上的2个坐标点高程及平面位置均与设计位置在允许误差范围内。再观测其余4个坐标点，超出设计要求误差范围时则进行微小调整。直至6个坐标点的高程、平面位置均在设计允许误差范围内。在精调过程中机械螺旋顶同步跟进以确保梁体稳定，精调完毕后将螺旋顶锁死受力，撤除三向千斤顶，进行后续1#块的精调作业。为防止后续工序施工时扰动1#块影响其精度，精调完成后根据0#块和1#块之间的缝宽用I16工字钢加工垫铁，工字钢顶部各焊接一根长10cm φ16螺纹钢以防垫铁掉落，垫铁在顶板左、中、右各设置一块，底板左、右各设置一块，垫铁安装完成后将顶板、底板预先安装在临张台座上，连接两端1#块的通长精轧螺纹钢用螺帽上紧，临张台座两侧各设置一个螺帽，先紧外侧再锁内侧，使前后前端均无法发生位移，确保梁体稳定，保证1#块调整精度。

2.2 T构节段悬拼

1#块顶板束张拉完成后，两边对称进行2#块的悬拼施工，悬拼施工前全面检查梁板编号、节段梁结构尺寸、纵向波纹管偏位、混凝土强度，检查合格后方可起吊试拼，无误后对1#块、2#块对接面纵向波纹管端口粘贴密封圈，确保纵向波纹管对接后的密闭性，然后涂抹拼接胶，环氧树脂胶涂抹要均匀，厚度控制在2mm～3mm，梁板拼装挤压后，胶体厚度控制在0.5mm～1mm，环氧树脂胶施工环境温度≥0℃，胶体配制完成后需在45min内涂抹完毕，90min内拼装完毕，涂抹和拼装2h内采取措施防止阳光直射和雨水浸泡，该胶初步固化时间宜≥2h，并在24h内完全固化达到设计强度。涂抹后节段梁开始正式拼装就位，因1#块施工完成后桥梁的姿态、线形已确定，后续节段梁安装时节段梁对接面剪力键和对应槽口的对接，只需对桥面高程、线形进行辅助观测。节段梁拼装就位后，相邻节段梁顶板、底板临张台座穿φ32精轧螺纹钢，进行临张锚固，60t千斤顶临张拉力控制在32MPa，待拼接胶强度达到设计强度后进行节段梁永久束张拉（边墩节段梁拼装，拼装至4#块进行永久束张拉，边墩其余节段无顶板永久束）。重复上述操作进行后续节段梁的拼装作业，直至该联箱梁全部节段拼装完成。

3 预应力施工

3.1 临时预应力张拉施工

临时预应力的作用是提供节段之间均匀的接合压力，使环氧树脂胶受到适当的挤压而填满于缝隙中，使得多余的树脂沿节段边缘挤出，保证接缝的紧密接触，让节段梁间形成一个整体，并保证在节段梁的永久预应力施工之前节段梁之间不发生错位。临时预应力张拉采用4台65t中空千斤顶同时张拉，张拉时保证环氧树脂胶层应力≥0.3MPa。临时预应力作业属临时性措施，全跨节段拼接完毕，待第一批纵向预应力钢束张拉完成后拆除。

3.2 永久预应力张拉的施工

临时预应力施工完成，待环氧树脂强度达到设计强度后施作永久预应力束。永久预应力施工采用智能张拉设备，张拉时左右对称、两端同时进行，以免发生偏拉，对梁体造成破坏，预应力张拉后用手持电动切割机切除多余钢绞线，预留3cm～5cm锚固长度，用高强砂浆封闭锚头，养护至≥20MPa时开始压浆，压浆采用循环压浆设备，确保压浆的饱满度和质量，压浆完成后进行后浇带施工。

预制拼装箱梁通长束预应力张拉需左右对称、两端同步进行。体内预应力束（通长束）施工顺序：腹板、底板束交替张拉；先长束后短束。张拉时采用张拉力及伸长量双控，当张拉力达到设计张拉力时，实际伸长量与理论伸长量之间的误差应保证在设计钢束伸长量±6%内。误差率超出±6%时暂停张拉，待分析原因、采取调整措施后再张拉。预应力钢束张拉时要避免出现滑丝、断丝现象，确保在同一截面上的断丝率≤1%，任何情况下一束钢绞线断丝不得超过1丝。预应力束分级张拉程序为：0→15%σcon→30%σcon→60%σcon→100%σcon（持荷5min后锚固）。

4 结语

混凝土节段预制拼装箱梁是一种新型桥梁，较现浇箱梁减轻了梁体自重，减少桩基的深度、减小承台的尺寸、降低墩身的断面，节约了材料和建设成本。同时该类桥梁节段可工厂化加工生产，打破了传统桥梁先做下部再做上部的传统建桥模式，预制节段可与下部结构同步开工建设，节约了时间；同时工厂化加工生产预制节段因机械化程度高可保证节段梁的生产精度，进而确保现场施工质量，由于预制节段是集中化加工生产，可减少污染排放，迎合了当前绿色环保要求。综上所述，该类桥梁结构轻、外观美、能耗少、成本低，在今后城市桥梁建设中具有举足轻重的地位，有着良好的发展前景。