节段预制拼装施工技术探析

孙拴虎 阎玉菡 张新蕾 姜攀

摘要：节段预制拼装施工方法是先进的桥梁施工技术，该方法速度快、效率高、成本低、质量有保证，可适用于多种桥梁类型。本论述以某实际工程为例，介绍了节段预制拼装技术在系杆拱桥施工中的应用。阐述了钢结构现场安装的施工流程，并重点分析了钢箱系杆拱整体拼装和钢箱拱肋整体安装的施工的技术要点。该工程施工效果良好，对推广和发展节段预制拼装施工技术具有一定示范意义，也可为同类工程施工提供一定参考和指导作用。

关键词：桥梁工程;节段预制拼装;系杆拱

中图分类号：U445                                            文献标志码：A

0 引言

随着我国经济与科技的发展，桥梁施工技术也在不断提升，节段预制拼装施工技术在桥梁工程建设中普遍应用。节段预制拼装法在桥梁施工中的应用，不仅可以加快项目的施工速度，提高施工效率，降低工程造价，减少施工成本。减少施工对周围环境的影响，进一步加快工程进度[1-2]。节段预制拼装技术多应用于桥梁工程上部结构施工中，若将其应用于全桥的预制拼装中，虽然能实现降低成本、保护环境，但也会对下部结构的施工质量和施工工艺也提出更高的要求[3]。

节段预制拼装施工方法不仅能够在常见的逐跨拼装的简支梁、悬臂拼装的连续梁等桥型中应用，也可以应用于拼装式的系杆拱桥、斜拉索拼装的大跨度斜拉桥等桥型。此外，节段预制拼装也能有效解决市政与公路施工中经常出现的小半径和超高技术等施工技术难题[4-5]。因此，该施工方法在大多数桥型与环境中都能起到较好的效果。

节段预制拼装法也存在一些需要改进的地方。一方面，采用该方法进行桥梁施工时，施工工序较多，对包括节段预制时的局部构造、线形控制、拼装时的节段定位、节段连接等施工工艺的技术要求较高，对技术人员的专业素养和技能知识要求严格。拼接过程中质量把控不到位，容易对桥体造成不可修复的损害，对于后期运营和维护，都存在较大的安全隐患[6-7 ]。本论述以某新建系杆拱桥为例，详细介绍了节段预制拼装技术在实际工程中的具体应用，阐述了其相关施工工艺及技术要点。

1 工程概况

某桥梁工程为东西走向，全长548.08 m，上部结构跨径为2×（4×26）+100+3×（3×26） m，其中主桥为斜靠式系杆拱，引桥为预应力混凝土连续箱梁。主桥主拱圈采用2 050×2000 mm 正方形断面，板厚24～ 28 mm，拱圈内部每边设置4 道Ⅰ型纵向加劲;主拱拱圈计算跨径98 m，矢高20 m，矢跨比1/4.9，拱轴线采用二次抛物线。斜拱圈采用1 450×1400 mm 矩形断面，板厚18～ 30 mm，拱圈内部腹板、顶板设置2 道Ⅰ型纵向加劲;斜拱圈平面内计算跨径98 m，矢高21.152 m，矢跨比1/4.63，拱轴线采用二次抛物线。主斜拱圈在竖直面内夹角19°。主拱吊杆采用平行高强钢丝成品索，吊杆纵桥向间距3 m，拱肋端为固定端，系梁端为张拉端;体外预应力系杆采用填充型环氧涂层钢绞线，外裹大 PE，锚具采用可更换式 FASTEN XGK15-19型系杆锚具。桥面系由钢梁和混凝土桥面板组成，钢梁由钢主系梁、边系梁、端横梁、中横梁、边横梁、纵梁、挑梁组成，钢筋混凝土桥面板分预制和局部现浇两种。

2 节段预制拼装施工技术

桥梁节段预制拼装施工法，是指根据施工现场具体的拼装机具与运输机具情况，将桥梁沿着其纵轴线按照设计分为多个长度合适的节段，在预制场将其各个节段进行预制加工。在确保符合设计强度之后运输到施工现场，使用经过专门设计的特定设备按照桥梁线型进行组拼安装[8]。根据本桥结构特点，结合设计要求，拟采用先陆地分幅拼装，后浮拖过运河，再安装桥面纵横梁、桥面板的施工方案。根据现场地形条件，在东岸进行陆地搭设支架拼装，为便于施工，拟先进行主桥桥墩的施工，靠近主桥桥墩的两个边跨只进行桩基础施工，待浮拖后再进行墩身施工。

主桥上部结构施工为减少现场拼装工作量，主桥厂内分段尽量采用大节段杆件（节段）。本桥各杆件/节段根据其截面可划分为两类结构杆件：箱型杆件、工形杆件。其中箱型杆件包括：主拱节段、斜拱节段、主系梁节段、边系梁节段及端横梁;工形杆件包括：横系梁、中横梁、边横梁、纵梁及挑梁。

本工程采用40工字鋼组焊成杆件/节段拼装钢平台，40工字钢长3m，顺杆件/节段轴线法线方向布置，间距1.5 m，相邻40工字钢间用20槽钢连接，以固定其相对位置。节段划分以腹板为准，顶板、底板根据节段组装顺序前伸或后缩200 mm，纵向板肋在节段对接位置设置400 mm 长的纵肋板嵌补段。

箱型杆件通用拼装工序为：（1 ）检查来料（零件号、外形尺寸、对角线、坡口、材质及钢板号）;（2）在胎架上定位腹板/盖板，并在腹板/盖板上划出盖板/腹板、隔板、加劲板定位线，如图1 a 所示;（3）定位腹板/盖板上加劲肋，点焊固定，如图1 b 所示;（4）拼装隔板单元件，如图1 c 所示;（5）拼装盖板/腹板，如图1 d 所示;（6）拼装另一侧腹板/盖板并定位焊固定，如图1 e 所示：（7）依次焊接隔板与盖板、腹板间焊缝、盖板与腹板间焊缝、盖/腹板与其加劲肋间焊缝，如图1 f 所示;（8）杆件/节段检验合格后，用油漆及钢印标记杆件/节段号及安装方向。

工形杆件通用拼装工序为：（1）下料零件检验;（2）工形杆件拼装专用胎架准备，如图2 a 所示;（3）拼装顶板，如图2 b 所示;（4）拼装腹板，如图2 c 所示;（5）拼装底板，如图2 d 所示;（6）焊接，如图2 e 所示;（7）工形杆件矫正，如图2 f所示;（8）划线拼焊加劲板;（9）刷号标识。5C474685-75F0-4D28-A266-E1397A58D31A

两类结构杆件拼装经过检验合格后进行厂内预拼装，预拼装内容包括：主拱拱肋全桥卧拼、斜拱拱肋全桥卧拼和主系梁全桥正拼三个阶段。预拼装形成相关参数后供现场安装参考。

2.1 钢结构现场安装施工

钢结构在厂内预制时，钢材及其焊接质量都能得到保证。此外，通过采取一定措施，还能有效降低焊接的残余应力。加之其加载龄期较晚，预制的钢构件更容易保证施工质量[9]。为此，本桥施工时采用了节段预制拼装施工技术。总体安装工艺流程为：（1 ）安装现场四通一平;（2）滑移栈桥临时墩测量放线;（3）滑移栈桥临时墩基础施工;（4）滑移栈桥安装;（5）系杆、横梁钢构件拼装;（6）搭设拱肋临时支架;（7）拱肋节段拼装、焊接;（8）半幅拱肋顺序浮拖就位;（9）安装小纵梁、横梁、桥面板;（10）二次张拉吊杆索力;（11）现浇桥面板湿接缝、护栏基座;（12）调整索力;（13）施工附属设施;（ 14）成桥[10]。

该工程施工过程中钢箱系杆拱施工和钢箱拱肋施工是关键工序，本论述重点介绍这两道工序的施工工艺和技术要点。

2.2 钢箱系杆拱整体拼装

根据工程现场条件、钢箱拱肋单体分段重量、安装的高度以及航道限航时间短暂等条件的限制，该工程水上施工采用无支架施工。桥跨长度的主、副拱拱肋和系杆、人行道桥面纵横梁组成的半幅整体钢结构系杆拱施工时，采用陆地支架上完成拼装工艺。并增加临时刚性支撑，将拱脚滑移出支架前方，然后用1 200 t 浮船从刚性竖杆处将拱肋托起，再拖拉至对岸固定桥墩处。将拱脚落至固定桥墩支座上后，接着进行落梁施工，完成半幅整体浮拖。最后，从两岸同步安装桥面纵横梁、铺装桥面板，完成全桥结构的安装。

该工程陆地施工安装由下而上进行施工，先进行下部系杆及纵横梁的拼装及焊接施工，在拼装好的系杆上安装临时刚性支撑，再进行钢箱拱肋分段安装及焊接，主拱和副拱须同步进行吊装。在系杆和拱肋安装焊接结束后，分阶段验收。验收合格后再进行下道工序的施工，即完成吊杆和吊索的安装、体外索的安装等施工工序。

2.3 钢箱拱肋整体安装

钢箱拱肋的整体浮拖拼装按照以下程序进行：首先对单幅拱肋整体浮拖安装进行技术交底之后，安装浮拖所使用的支座及滑道，而后在构件上用墨盒等工具弹出系杆拱系梁边线和中心线，随后进行单幅钢箱拱肋的陆地拼装。将拱肋向跨中方向滑移约20 m。1200 t 驳船按照浮拖需要进行改造，并在驳船压仓试验完成之后，将其置于系梁刚性支撑下方，驳船排水之后将系梁及拱肋整体托起。在驳船上安装吊索钢丝绳和缆风钢丝绳后，通过驳船横移将单幅拱肋浮拖至对岸，即可将单幅拱肋进行整体落梁，并拆除刚性支撑。之后，对已经卸落的单幅拱肋测量并精调至其所对应的位置，待监理验收以后用相同的方法浮拖另一幅钢箱拱肋。拱肋浮拖施工完成后，解除拱肋刚性临时竖杆对拱肋的约束，进行拱肋的二次张拉施工，张拉完成后对拱肋线形进行检测，并报监理进行工序验收。验收完成后从两岸安装主横梁、纵梁、桥面板，随后进行三次张拉。最后进行成桥阶段验收。

钢箱拱肋整体拼装过程中，需注意在拱肋系梁与驳船上的浮拖支架完全接触后驳船应收紧对岸岸锚，放松拼装岸的岸锚，同时将拱肋后方的千斤顶缓慢顶伸，使拱肋在卷扬机的导向下缓慢的向河对岸移动。施工过程中须随时对拱肋中心线进行监控，如发生偏移应及时调整导向卷扬机的拉力，同时在支架最前方的支墩上及支架上端横梁处设置临时千斤顶，进行平面位置微调。

3 结束语

本论述分析了节段预制拼装施工方法在桥梁工程建设应用中的现状、特点和普遍存在问题，总结了需改善的施工工艺。并以某新建系杆拱桥为例，结合系杆拱桥自身的特点，介绍了节段预制拼装技术在本工程中的具体应用。该工程严格按照节段预制拼装施工工艺要求及技术要点进行把控，其施工效果良好，不仅加快了施工进度，降低了施工成本，进一步提高了施工质量。进一步表明节段预制拼装施工技术是一项先进的桥梁施工技术。

参考文献：

[1 ]  靳葳. 预制节段拼装桥梁施工关键技术分析[J]. 智能城市，2021，7（13）：161-162.

[2 ]  陈磊，刘洋. 市政桥梁节段预制拼装混凝土桥梁技术应用研究[J]. 智能城市，2021，7（13）：135-136.

[3]  王会丽，蒋海里，薛闯. 城市综合管廊预制节段拼装施工方案比选[J]. 上海建设科技，2018（4）：22-24，28.

[4]张立青.节段预制拼装法建造桥梁技术综述[J].铁道标准设计，2014，58（12）：63-66，75.

[5]黄跃. 小半径大横坡宽幅箱梁节段预制拼装施工关键技术[J].中外公路，2021，41（2）：225-228.

[6]李圣全. 桥梁预制节段拼装施工关键技术及质量管理研究[J].住宅与房地产，2021（7）：178-179.

[7]李京跃，朱建平.节段梁短线匹配法预制拼装技术研究进展[J].福建建材，2021（2）：33-35.

[8]刘彧.节段预制拼装简支箱梁拼装施工技术分析[J].建材與装饰，2018（2）：244-247.

[9]张民昌. 浅述桥梁梁体预制拼装施工法[J]. 安徽建筑，2017，24（3）：155-156.

[10]王和欢，邢彪.高速铁路56 m 简支梁节段预制与拼装控制工艺研究[J].安徽建筑，2021，28（5）：141-143.5C474685-75F0-4D28-A266-E1397A58D31A