全体外预应力节段梁模块化建造下的施工管理

侯奎

安徽省中兴工程监理有限公司 安徽合肥 230031

当前是我国桥梁发展与施工迅速时期，结构构造、力学行载的变革，工程品质要求越来越高，工业化和模块化建造桥梁的趋势明显。基于工业化建造的芜湖二桥全体外预应力节段梁分为预制和拼装两个部分，流水化生产线为预制成品质量提供保障，充分细化环节操作工艺，建立预制流水作业线；拼装基础过孔、定位节段、安装、体外张拉四个环节，形成各环节的标准操作模式，通过施工过程精细化有效管理[1]，提高了结构的标准化和结构建造工厂化。模块化建造基于工业化建造的基础上，提升节段拼装施工品质与效益提升，即“标准化设计、工厂化生产、机械化预制与安装、信息化管理”。

1 施工准备工作

预制场根据总工期要求，结合架梁、养护、存梁周期等综合因素影响，预制区包括制梁台座、整修台座、存梁台座、钢筋绑扎台座、模板修整区、测量塔、开启式养护房、场内运输通道等功能区。

2 施工组织及措施

2.1 设备准备

架桥机根据架设安装周期和施工工期、安装跨数进行确定桥机数量，应注意不同跨径安装效率不同。提、运设备根据场内转运和运输安装合理配置运梁设备，每条生产线配备龙门吊用于钢筋、模板的吊装、物资周转、预制箱梁。

2.2 制梁台座

制梁台座同时满足在总工期要求时间内完成所有节段梁预制且制梁要满足架梁供应需求。①按工期考虑制梁台座：节段数量、预制工期、梁场每月需生产数量，根据单个台座每月产量，可求得梁预制台座需要数量。②按制、架平衡考虑，根据架桥机高峰期单台每月孔数，和每跨榀数可推算出每月架设榀数，进一步计算预制台座需要数量。

2.3 存梁台座

按照梁段存放周期不少于3个月的要求计算，台座预制梁段榀数，以双层存梁考虑，设置存梁台座；节段梁养生天数按照14天须设置二次养生护台座，总台数设置；推算出梁段最长存梁周期，最大存梁榀数。

3 节段梁预制施工管理施

3.1 节段预制短线匹配法施工

芜湖二桥节段梁施工工艺采用短线匹配法预制，把每跨箱梁分解若干榀节段块。节段梁浇注砼时。

图1 节段梁模板短线台座单元生产线示意图

3.2 节段匹配预制（一跨为例）

（1）预制墩顶块并拆除外、内侧模板，监控数量进行测量数据匹配，外模板组合，钢筋骨架整体吊装入模，安装芯模，预埋件精确定位，匹配节段复测矫正，浇筑混凝土1榀施工。

（2）1榀带模养生，并作为下一阶段匹配梁，按照（1）工序移到匹配位置，浇筑2榀混凝土，1和2榀匹配养生。

（3）节段修正并保湿养生，按照工序（1），分离匹配1和2榀界面，并吊运至整修二次养生台，1榀进行后续养生。

（4）以2榀节段作为匹配面定位模板、测量、定位，浇筑下一榀3混凝土。

图2 节段梁短线匹配生产施工图

4 模板工程

自动化数控液压模系统与预制节段台座匹配到位，模板全部为钢模。模板组成底模和底台车、外模、芯模、临时固定设备及活动梁端模，其系统如下所示：①端模及支架：固定端模加劲后与临时锚固支撑架连接，端模上设有剪力键，增加匹配梁咬合，根据跨径和构造不同，设置剪力键尺寸和位置不同。②外模及支架：外模防止变形应采用优质钢板，设置纵向、横向肋辅助支撑，通过底拖支架与地面固定措施连接，辅助调节装置，可进行三维调节。③预制每台座配备三套底模（匹配节段梁、待浇节段和整修节段），它们之间根据工艺进行位置互相调换，移动时采用底模台车。底模台车前后安装有竖、横方向液压千斤顶，便于底模和匹配节段精度调节，基本贴密紧[2]。④芯模及滑车（含散配件）。芯模组合由节段的顶板底模、腹板内侧模及边角模完成，芯模钢筋骨架安装后方可安装，芯模先纵向移动，后打开芯模。芯模采用液压系统进行伸缩连接，支撑芯模张合和移动，同时芯模与台车连接，利用牵引装置进行移动。

图3 内模及滑车形式示意图

5 节段梁施工管理

5.1 钢筋工程

节段钢筋在台架上进行成型绑扎，利用平衡吊具，进行整体入模。钢筋按照不同型号、位置、间距、数量，保护层垫块和预留预埋件的绑扎要求进行规范化施工，即可实现钢筋绑扎的标准化施工。

5.2 高性能混凝土工程

节段梁和湿接缝采用高性能砼，湿接缝防止收缩，应用细石收缩砼。高性能砼配合比设计以耐久性为核心，抗裂性与抗渗性并重，兼顾砼力学性能、工作性能等各项性能，夏季、冬季施工采用不同砼配合比。对于预应力混凝土的抗压弹性模量、自由收缩和徐变试验应按设计要求的标准另行制备试件，进行试验，如设计未要求，按照相关规范要求进行。湿接缝混凝土配合比应经专项设计与验证，湿接缝混凝土外观应与预制箱梁外观基本一致[3]。

5.3 混凝土浇筑

节段梁先浇筑1/3-1/2腹板，后补齐底板砼，再补齐腹板砼，最后完成顶板浇筑。浇筑过程按照对称、均匀、分层进行施工，振捣时避免砼浇筑过程中对匹配梁和预埋预留件产生过大的扰动。砼振捣应固定岗位和专人负责，明确振捣部位位置，同时增加附属振捣器，增加砼振捣密实性。

5.4 混凝土养护

构件拆模以前均应连续保持湿润，构件出棚或撤除保温设施时，严格控制砼表面与环境之间温差。制定养生措施制度，包括洒水时机和洒水量、频率等。预制采用开启式养护房进行养护，需配置自动喷淋系统和大功率（不低于30kw）暖风机，用于喷淋养护和保温。冬季施工时，养护房内温度＞10℃，内设置电热式热水箱，保证养生水温度与梁体表面温差≯10℃。养护房内设温度、湿度监控系统，具备数据智能采集、传输功能，便于远程实时监控。

6 预制节段转运和存放

节段梁转运：制梁台座→匹配段位→整修→二次养护台座→存梁台座，起吊采用提梁车或者龙门加吊具，节段梁设置吊装预留孔道，应注意吊装时不得碰损。节段梁吊离起吊匀速、缓慢，防止损伤混凝土的棱角和剪力键；混凝土的强度符合设计要求[4]。

7 测量监控设置

控制点以及对应台座的高程应做周期性校准，以明确沉降或扰动对控制点产生的影响，便于后期节段的调整。测点编号方式可按照下图执行，六个测点中，FH、BH测点为轴线测点，采用U形圆钢预埋，FL、BL、FR、BR为高程测点，采用镀锌十字头螺栓预埋，每个测点均需要对高程以及平面坐标进行测量，各测点安放与上图中位置的容许偏差为±3cm。养护结束后对预埋测点的坐标以及高程进行测量，对于首梁，仅测量首梁预埋测点，对于其他梁段，还需要增加对匹配梁段的测点进行测量。

图4 节段梁短线匹配法测量示意图

8 节段梁架设

8.1 节段梁

首先在架桥机施工期间形成单简支梁，接缝处理，架设时界面接缝用环氧树脂粘接，再通过张拉预应力钢束，达到体系转换，形成多跨连续梁。

（1）节段梁存放时间应满足设计规定，预应力孔道位置及畅通情况，锚垫板型号及表面水泥浆清理情况匹配面隔离剂及杂物清理情况；对节段箱梁的编号进行核对、登记，严禁错吊。

（2）节段梁安装应在监控指导下进行，施工前应编制主梁安装挠度变化曲线，拼装过程中应随时观测桥轴线安装挠度曲线的变化情况，并与理论值进行对比。墩顶节段安装时应对墩顶节段进行高程、轴线、水平等精确定位，宜在墩顶节段腹板四个角分别设置对位千斤顶，通过丝杆的移动及千斤顶的起与落，进行墩顶节段两端四角高程及纵轴、横轴线偏差的调节。

8.2 匹配面处理

（1）节段拼装施工前，应对节段的匹配面进行预处理，清除尘土、油脂等污染物，确保表面洁净、干燥。施工温度不同应分别做配合比设计。从搅拌完成开始计时，涂胶、拼拢、挤紧的预应力束张拉完成均应在限定时间内完成。

（2）涂胶前应就位试拼，粘结剂应涂刷均匀，覆盖整个匹配面；粘结剂不宜过厚，以单面2-3mm，双面1-1.5mm为宜，应确保涂胶、加压等工序在固化前完成。临张节段界面挤压后厚度控制在0.5-1.0mm为宜，多余的粘结剂及时刮除，刮除过程中应避免对混凝土的污染[5]。

9 预应力施工

（1）芜湖二桥节段梁架设采用Φ15.2体内预应力索、体外预应力成品索及墩顶纵向锚固JL32精轧螺纹钢筋。钢绞线和锚具进场，按照规范和设计要求对相关材料进行检测和外围试验，伸长量进行修正，减少对其张拉预应力影响。

（2）节段梁体外索应具备单索便于穿束、张拉、更换，体外束的HDPE防护应完好，体外索减震定位装置按图纸规定设置。钢束与导向管（限位器间橡胶垫块（圈）缺失和破损，严禁使用。

（3）为了确保体外索张拉的稳定性和精确度，单根索张拉还应该满足单根应力、预应力束均匀性三个指标的要求。整索平均应力拉应力束过程中，应放松部分梁段的吊杆，直至所有钢束张拉完毕。

（4）张拉完成后24小时即可切索，并进行压油防腐施工在锚具内部（向延伸管内灌油）和锚具外部（即外露钢绞线）。在锚具内部每根钢绞线过渡管中分别通过一个延伸管和密封圈加以保护。在延伸管和钢绞线之间的缝隙应从锚头通过夹片进行灌油填充防护。将保护罩安装就位，保护罩出气口作为油脂的出油口。

图5 预制节段拼装箱梁一般构造示意图

10 节段梁架设线形控制

（1）节段梁的线形施工控制非常重要，节段短线预制、拼装线型控制必须采用信息系统进行控制，根据数据参数及时有效的管理施工各阶段状态，判断节段梁安装线型发展趋势，及时修正精度误差，确保成桥线形达到设计和规范要求。

（2）按照设计要求对节段梁进行测重，根据实KG/设KG的差异，分析对节段梁拼装整体线形的影响。

（3）在拼装每榀节段前后应其对轴线及高程进行监测，准时进行测量数据分析和判断，为下一榀节段梁提供有效安装参数。如测量结果与设计值有较大出入时，应查明原因并进行调整。

（4）节段梁拼装误差应该控制在允许范围内，桥梁成桥线型应符合设计图纸要求。

11 结语

芜湖二桥创造性的采用轻型、薄壁、大悬臂、全体外预应力节段梁，大规模桥梁工厂化建造（全长27.826公里、节段20034榀）。通过规范化设计、标准化投入、工厂化生产、装配化施工，适合连续或简支等各种桥型结构，充分发挥规模、集中作业优势，提高产品质量。创新设计体外预应力，使得预应力看得见、摸得着，安装时无须封闭交通等优点，在我国的桥梁建设将会有广阔的应用前景。