摘要：以許昌市界-許昌東站高架線節(jié)段預制拼裝橋梁為例，詳細闡述了預制廠設立、節(jié)段梁制作、節(jié)段梁現(xiàn)場吊裝等方面的節(jié)段預制拼裝施工關鍵技術，強調了測量控制、剪力鍵、節(jié)段長度、干接縫、環(huán)氧樹脂接縫、配合比設計與梁體養(yǎng)護等方面的節(jié)段預制拼裝施工的質量管控要點，為節(jié)段預制拼裝橋梁施工項目提供參考。

關鍵詞：鐵路橋梁工程；預制拼裝；關鍵技術；節(jié)段長度；現(xiàn)場吊裝

0 引言

節(jié)段預制拼裝技術把梁體分成若干個節(jié)段，在預制廠內預先加工出節(jié)段，隨后運送到施工現(xiàn)場指定位置進行拼裝，完成預制梁施工任務[1]。節(jié)段預制拼裝施工具有效率高、污染少等優(yōu)勢，體現(xiàn)出良好的經濟和社會效益。本文結合橋梁工程項目施工經驗，總結節(jié)段預制拼裝施工關鍵技術，為節(jié)段預制拼裝橋梁施工項目提供參考。

1 工程概況

鄭州至許昌鐵路線的許昌市界-許昌東站，其里程為K49+521.305～K83+221.630，共計33.70km，其中高架線長度為28.736km，共746孔/8844榀節(jié)段預制梁。在746孔節(jié)段預制拼裝梁中，有76孔長度為25m的節(jié)段預制拼裝梁、648孔長度為30m的節(jié)段預制拼裝梁、22孔長度為35m的節(jié)段預制拼裝梁。該節(jié)段預制拼裝梁的拼裝工程，具有施工線路長，梁體運輸量大、控制重點多、施工工期緊張等特點。

2 節(jié)段預制拼裝施工關鍵技術

2.1 預制廠設立

經過對該高架線橋梁工程項目施工線路區(qū)域的地形、地質、交通、地面建筑等情況進行實地調查和綜合分析，決定在施工線路的臨近位置設立預制廠，以縮短原材料和節(jié)段梁的運輸時間、降低運輸費用。預制廠設置原材料堆放區(qū)、混凝土攪拌站、鋼筋加工gxHqTy4g1bMwUOdIs/q2oA==區(qū)、制梁區(qū)和存梁區(qū)等。其中制梁區(qū)共計設置5條生產線，每條生產線配備12個制梁臺座，每2個制梁臺座之間布置一個測量塔。

2.2 節(jié)段梁制作

2.2.1 節(jié)段梁制作工藝流程

節(jié)段梁梁段制作的主要施工工藝流程[2]如下：模板制作→臺座制作→底模線形調整→測量檢查及模板調整→模板刷脫模劑→鋼筋骨架吊裝→設置波紋管→鋼絞線穿束→安裝端?！惭b內?！惭b外?！惭b預埋件→檢查測量各部位尺寸→澆筑梁段混凝土→布置測量控制點→養(yǎng)護→拆?！崃?、檢查、整修→梁段移入存梁區(qū)。

2.2.2 吊裝鋼筋骨架和設置波紋管

在制梁臺座上設置梁段底模，在將底模線形完成調整、經測量檢查確認合格，并在底模上涂刷脫模劑后，吊裝預制好的鋼筋骨架，經調整定位后，保持鋼筋骨架位置的準確性和整體的牢固性。使用金屬波紋管作為節(jié)段梁的預應力鋼絞線束管道。安裝波紋管之前，要有專人測量、計算波紋管布設空間，為后續(xù)波紋管的定位提供依據。安裝波紋管時，要保證其安裝位置、角度精準無誤，波紋管接縫處密封嚴密，防止混凝土澆筑時出現(xiàn)漏漿或堵塞等異常狀況。?8mm鋼筋有強度高、韌性足、可塑性好等特點，因此使用?8mm鋼筋焊接成定位網，將波紋管固定在節(jié)段梁主筋上。

2.2.3 預應力鋼絞線穿束

按照設計圖紙要求的性能指標選用鋼絞線、制成鋼絞線束。按序將鋼絞線牢固地綁扎成束，防止穿束時出現(xiàn)松動現(xiàn)象。下料時采用機械切割法，不僅能確保材料切割的高精準度，還能節(jié)省工時。穿束前使用膠布纏綁端部，或綁成錐形套頭，這種樣態(tài)能降低鋼絞線束端部與波紋管之間的阻力。采用人工手動方式進行鋼絞線穿束。

2.2.4 模板安裝

在鋼筋綁扎及鋼絲束穿均滿足設計要求后，就可以組織模板安裝。在模板安裝前對其表面做清潔處理，并在其接縫處粘貼厚度為5mm的橡膠帶。模板安裝時要有專人在局部設置數(shù)量、直徑大小適宜的預留孔。模板安裝時的質量控制要點主要有3個：一是各接縫處嚴實，二是保護層厚度達到標準，三是隨時檢查測量底模的反拱及平整度，特別是要確保四個支座位置的誤差都在允許范圍內。經測量確認鋼筋綁扎方位角合理后，使用螺桿將模板進行連接固定。

2.2.5 混凝土澆筑與拆模

選擇龍門起重機作為主要設備輔助現(xiàn)場澆筑施工。預制梁的澆筑順序是先兩側后中間，要一次性完成，中間不可停頓。澆筑全過程要有專人保護預埋件，以防局部受損。使用插入式振搗棒振搗，振搗時遵循快插慢拔的原則，插入深度至混凝土澆筑表面往下0.5m左右為宜。根據振搗棒振搗作用半徑的1.5倍設置振搗點間距，振搗要做到力度適中且全面，整個振搗過程不可觸碰波紋管，同時反復檢查模板狀態(tài)。當混凝土表層再無氣泡溢出、或沒有沉降現(xiàn)象時，則表明其密實度達到了設計要求，可停止振搗。

混凝土澆筑完成后，在其表面覆蓋一層麻袋，定時灑水養(yǎng)護。當判斷出梁段混凝土強度達到設計強度的60%后，可出具梁段拆模通知單。遇到氣溫驟變或大風天氣，應延期拆模。拆模后對模板表面進行清潔處理，均勻地涂一層脫模劑進行養(yǎng)護。

2.2.6 預應力張拉施工

在預制梁段張拉之前，將液壓泵、千斤頂、液壓表等張拉設備送至檢測部門鑒定，經鑒定合格后方可使用。張拉前還需對梁體混凝土試塊進行試壓，測得其強度達到設計強度的90%時，才可對梁體進行預應力張拉施工。

梁體左、右兩端同時做張拉準備。清理錨墊板下面的水泥漿，把每根鋼絞線對準孔穿進錨環(huán)內。安裝工作錨夾片，并使用鋼管打緊整個工作錨夾片。安裝環(huán)節(jié)一定要確保工作錨落進錨墊板止口內，且和孔道軸線做到同心。準確安裝工作錨后，安裝張拉限位板及千斤頂對位。確認對位好后，將工作錨安裝在千斤頂后端的工具錨后方。

經檢查確認錨具、千斤頂、孔道三者軸心同心，保證千斤頂受力且與梁端錨面成角90°后，向千斤頂輸送壓力油。當伸長值達到10%σcon后暫停張拉，兩端測量并記錄千斤頂外伸量（即鋼絞線伸長量）及夾片外露量，記錄好后兩端同時發(fā)出繼續(xù)張拉信號。當伸長值達到20%σcon時停止張拉，兩端繼續(xù)測量并記錄千斤頂外伸量。其余的拉伸量待拼裝梁進行整體拼裝時一同進行張拉。

2.2.7 管道壓漿和封端

按照由下至上的順序進行預應力鋼絞線張拉后的波紋管內壓漿，可使用真空輔助壓漿，明確要求要在終張拉后2天內完成壓漿。正式壓漿前，控制波紋管內的真空度在-0.09～-0.06MPa之間。在整個波紋管被漿液灌滿后，判斷出漿和進漿濃度持平時，在0.5～0.6MPa條件下連續(xù)持壓3min以上，然后封閉相應的管道。只有在進口與出口端密封性達標后，才可進入到封閉工序。完成管道壓漿和封端后，即完成了節(jié)段梁的預制施工。此時可通過龍門起重機吊裝方式，將預制節(jié)段梁臨時運送到存梁區(qū)。

2.3 節(jié)段梁現(xiàn)場吊裝

2.3.1 施工準備

本文以30m節(jié)段預制拼裝梁為例，闡述其現(xiàn)場吊裝施工流程及施工方法。該30m節(jié)段預制拼裝梁共分為12段，平均每段長度為2.5m。在施工現(xiàn)場的橋梁墩柱頂部預先組裝好架橋機[3]。根據架橋施工工序要求，使用運梁車將12段預制的節(jié)段梁按吊裝順序運送到架橋機的尾部。按照架橋方向，各梁段順序編號依次是1#～12#梁段。將起吊天車移動到架橋機的尾部，做好拼裝準備。

2.3.2 節(jié)段梁拼裝步驟

2.3.2.1 節(jié)段梁臨時組合

使用架橋機起重天車提起1#梁段，移動到設定位置，校準1#梁段方位并進行有效固定。為了避免預應力波紋管壓漿液外漏問題，對接縫面預應力管道接頭進行密封處理。密封方法是密封墊圈+涂膠方式，接縫表面無需開槽，直接對接兩接縫面。選用閉孔發(fā)泡聚乙烯材料作為密封材料，墊圈密封圈環(huán)寬度為10mm，內環(huán)直徑比預應力孔道直徑大出5mm，厚度為5mm。在1#梁段與2#梁段之間結合面上涂刷適量環(huán)氧樹脂，然后密貼兩節(jié)段梁，并用精軋螺紋鋼在頂板和底板上施加臨時預應力，在環(huán)氧樹脂固化之前確保接縫間的壓應力≥0.35MPa。

按照上述方法將30m拼裝梁的其余各梁段臨時組合在一起。在節(jié)段梁臨時組合過程中，要始終把兩個滑道之間吊裝的高度差控制在0.5m以內，控制梁體起落的橫向傾斜＜2%，保證梁體能平穩(wěn)移動。

2.3.2.2 拼裝梁整體張拉

在節(jié)段梁臨時組合后，開始鋼絞線穿束。此時要按照張拉步驟精準安裝錨具、張拉鋼絞線和封錨處理。本項目選用抗拉強度標準值為1860MPa的高強度、低松弛度鋼絞線，公稱直徑為15.2mm。預應力張拉嚴格按照設計要求，采用兩端同步張拉法進行張拉。預應力運用張拉力與伸長量雙控措施。預應力值以油壓表讀數(shù)為主，以鋼絞線伸長量進行校核[4]。張拉過程中應保持兩端的伸長量基本一致，其誤差控制在5.0%范圍內。

2.3.2.3 拼裝梁正式吊裝

放松架橋機上的2#～11#吊桿，將節(jié)段預制拼裝梁移動到設計落梁處上方，安裝支座并將其標高調整到設計位置，灌注支座灌漿料用于固定支座。當觀測到支座灌漿料固化后，放松1#與12#梁段的吊桿完成落梁，操縱架橋機過孔，開始進入到下一孔梁的安裝工序。架橋機架設節(jié)段預制拼裝梁的施工情況如圖1所示。

3 節(jié)段預制拼裝施工的質量管控要點

3.1 測量控制

測量控制的原理較為簡單，主要是根據預制成型節(jié)段的觀測值計算觀測點的坐標。根據現(xiàn)場觀測數(shù)據計算梁體收縮徐變量，后續(xù)橋梁拼裝施工過程中能更加系統(tǒng)、全面地分析出各類干擾因素及其帶來的影響。本項目在各個梁段上都設置了6個控制觀測點，軸線、標高的控制點分別有2個、4個。嚴格測量待澆筑混凝土平面及高程數(shù)據，將其作為下一道節(jié)段梁拼接控制的參考依據。若經對比發(fā)現(xiàn)線形發(fā)展趨勢不符合設計精度要求，則技術人員要及時優(yōu)化調整相應的線形，比如調整臨時預應力張拉的先后順序、加設環(huán)氧樹脂墊片或進行壓重等[5]。

3.2 剪力鍵布置

在節(jié)段預制結構內，通常會將接縫之間的剪力鍵布置在腹板、頂?shù)装寤騼烧呦嘟Y合區(qū)域。現(xiàn)實中剪力鍵有單鍵與多鍵之分，前者適合布置在局部；而多鍵分布在接合面各個位置，規(guī)格較小?，F(xiàn)已有很多研究證實，多鍵在預制節(jié)段拼接項目中的使用效果更好。

3.3 節(jié)段長度控制

關于橋梁預制節(jié)段長度的控制問題，主要受實際運輸及拼裝能力水平兩大因素的影響。如果節(jié)段梁碼放場與其施工現(xiàn)場相距較遠、且運輸時必須經過交通要道，應將節(jié)段梁的長度控制在2.5m以內。本項目所在地路網較為發(fā)達，施工時可利用，故可以考慮增加節(jié)段梁長度。

3.4 干接縫設置

若預制節(jié)段梁之間的接縫采用干接縫，適用于冰凍溫度環(huán)境或運用體外預應力條件，其最大的優(yōu)勢是在不使用環(huán)氧接縫的條件下能增加整個結構的可靠性，并且現(xiàn)場施工簡單。但是節(jié)段預制過程中設置接縫時，很難達到完全水密封要求，會對后續(xù)壓漿質量造成一定影響，導致很難獲得理想的質量效果。正因為如此，通常不推薦使用干裂縫。

3.5 環(huán)氧樹脂接縫應用

環(huán)氧樹脂接縫具有質地堅韌、強度高、耐磨損、防腐及后期維護費用低等諸多優(yōu)勢，近些年在國內預制節(jié)段梁工程施工中得到了廣泛應用。特別是在體內預應力系統(tǒng)施工中表現(xiàn)出良好的效能，不僅能使節(jié)段拼裝過程中獲得一定的潤滑，也確保了整個接縫的密封性，限制了濕氣滲入，在體內壓漿環(huán)節(jié)對接縫位置發(fā)揮出了良好的密封作用。

3.6 配合比設計與梁體養(yǎng)護

在混凝土拌制和施工過程中，要嚴控其強度水平，避免其表面產生收縮裂縫。重點工作是合理設計配合比及加強養(yǎng)護，保證骨料級配科學合理，加強水泥水化熱的控制。摻拌粉煤灰以減少水泥實際用量，但是粉煤灰用量不可超過水泥總用量的15%，合理確定最終配合比?，F(xiàn)場吊裝到存梁區(qū)后要及時對梁體混凝土進行灑水、覆蓋等養(yǎng)護，養(yǎng)護時間不可短于14d。

4 結束語

采用節(jié)段預制拼裝技術輔助鐵路橋梁建設，能顯著加快施工進度，減少施工現(xiàn)場帶來的污染，實現(xiàn)低碳、環(huán)?；ㄔO，并且其施工操作簡單、施工效率高，能充分應用多種資源，經濟性優(yōu)良，未來具有很大發(fā)展?jié)摿?。通過歸納總結節(jié)段預制拼裝橋梁施工關鍵技術，明確該項技術要點及質量管理方法，有針對性地完善施工工藝，加強質量控制力度，能顯著提升橋梁施工水平。

參考文獻

[1] 李旭.基于裝配式技術的節(jié)段預制拼裝橋梁施工方案探討[J].價值工程，2022，41（5）：105-108.

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[3] 楊繼光，耿慶祥.高速鐵路連續(xù)梁節(jié)段預制拼裝施工關鍵技術研究[J].江西建材，2019，85（10）：158-162.

[4] 趙旭利.逐跨拼裝預制節(jié)段預應力混凝土橋梁施工技術研究[J].建筑技術開發(fā)，2018，45（23）：58-59.

[5] 富華.逐跨拼裝預制節(jié)段預應力混凝土橋梁施工技術[J].交通世界，2017，47（12）：140-141.