节段拼装梁胶接法施工梁段预制关键技术分析.pdf

·桥涵工程·收稿日期：２０１６０２０２节段拼装梁胶接法施工梁段预制关键技术分析杨树民（中铁二十二局集团有限公司　北京　１０００４３）摘　要　黄韩侯铁路芝水沟特大桥是全国首例采用节段预制胶接拼装施工技术的铁路桥梁，此施工技术在我国铁路没有应用先例，是一个全新的课题。结合芝水沟特大桥工程实例具体分析了预制方案选择、模板设计、孔道的定位、线形控制、隔离剂配比设计等关键技术，芝水沟特大桥节段拼装梁成功预制完成，为我国铁路桥梁采用节段拼装胶接法施工积累了宝贵经验，有推广应用的价值。关键词　铁路桥　节段拼装　胶接施工　关键技术中图分类号　　　Ｕ４４５．４６文献标识码　　　Ｂ文章编号　１００９４５３９　（２０１６）０４００３５０３　　　　　　ＰｒｅｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎＫｅｙＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒＳｅｃｔｉｏｎａｌＡｓｓｅｍｂｌｉｎｇＢｅａｍ　　　ＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｗｉｔｈＣｅｍｅｎｔｉｎｇＭｅｔｈｏｄ　　ＹａｎｇＳｈｕｍｉｎ（　　ＣｈｉｎａＲａｉｌｗａｙ２２ｎｄ　　ＢｕｒｅａｕＧｒｏｕｐＣｏ．Ｌｔｄ．，　Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００４３，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ　　　　　ＴｈｅＺｈｉｓｈｕｉｇｏｕＢｒｉｄｇｅｏｆＨｕａｎｇｌｉｎｇ-Ｈａｎｃｈｅｎｇ-　　　ＨｏｕｍａＲａｉｌｗａｙｉｓＣｈｉｎａ’　　　　　　ｓｆｉｒｓｔｒａｉｌｗａｙｂｒｉｄｇｅｗｉｔｈａｄｏｐｔｉｎｇｔｈｅ　　　　　　　　　　　　　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｓｅｃｔｉｏｎｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄｃｅｍｅｎｔｉｎｇａｓｓｅｍｂｌｉｎｇ．ＴｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｓａｍｉｌｅｓｔｏｎｅｉｎＣｈｉｎａ’ｓ　　　　　　　　　　　　　　　　　　ｒａｉｌｗａｙｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｈｉｓｔｏｒｙｄｕｅｔｏｉｔｈａｓｎｏｔｅｖｅｒｂｅｅｎｐｕｔｉｎｔｏｐｒａｃｔｉｃａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ．Ｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈｔｈｅｐｒｏｊｅｃｔｅｘａｍｐｌｅｏｆ　　ｔｈｅＺｈｉｓｈｕｉｇｏｕＢｒｉｄｇｅ，　　　　　　　　　　　　　　ｔｈｉｓｔｈｅｓｉｓｇｉｖｅｓａｄｅｔａｉｌｅｄｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆｓｏｍｅｋｅｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｓｕｃｈａｓｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄｐｒｏｇｒａｍｓｅｌｅｃ-ｔｉｏｎ，　ｔｅｍｐｌａｔｅｄｅｓｉｇｎ，ｃｈａｎｎｅｌｐｏｓｉｔｉｏｎ，　ｌｉｎｅａｒｃｏｎｔｒｏｌ，　　　　　ａｎｄｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅｐｏｗｄｅｒｉｎｇａｇｅｎｔ　　ｍｉｘｔｕｒｅｒａｔｉｏ．Ｔｈｅｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌ　　ｐｒｅｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎｏｆｓｅｃｔｉｏｎａｌ　　　　　　　　　ａｓｓｅｍｂｌｉｎｇｂｅａｍｉｎＺｈｉｓｈｕｉｇｏｕＢｒｉｄｇｅａｃｃｕｍｕｌａｔｅｓｖａｌｕａｂｌｅｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅｓｆｏｒＣｈｉｎａ’　ｓｒａｉｌｗａｙ　　　ｂｒｉｄｇｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｗｉｔｈｓｅｃｔｉｏｎａｌ　　ａｓｓｅｍｂｌｉｎｇｃｅｍｅｎｔｉｎｇｍｅｔｈｏｄ，　　　　　　ａｎｄｉｔｈａｓｖａｌｕｅｓｏｆｅｘｔｅｎｓｉｖｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ　　ｒａｉｌｗａｙｂｒｉｄｇｅ；ｓｅｃｔｉｏｎａｌａｓｓｅｍｂｌｉｎｇ；　ｃｅｍｅｎｔｉｎｇｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ；　ｋｅｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　　１概述节段拼装梁采用湿接方法施工在我国铁路上已经是成熟的工艺，并得到了广泛应用，但是胶接工艺在我国铁路没有应用的先例，是一个全新的课题。本文通过黄韩侯铁路芝水沟特大桥应用实例，具体分析了预制方案选择、模板设计、孔道的定位、线形控制、隔离剂配比设计等关键技术，突出了该工艺施工速度快、质量优的特点。新建黄韩侯铁路芝水沟特大桥中的　１９　孔　　６４ｍ和　２　孔　　４８ｍ　预应力混凝土简支箱梁，桥跨布置为　１×　　　４８ｍ＋１×　　　６４ｍ＋１×　　　４８ｍ＋１８×　６４ｍ，分布于　０＃台　～２１＃墩，采用节段拼装法施工工艺。梁体均采用单箱、单室等高度预应力混凝土简支箱梁［１］，其中　６４ｍ预应力混凝土简支箱梁全长　　６６．２ｍ，顶宽　９．１ｍ，底宽　　５．２ｍ，高　　５．２ｍ，预制节段长度分为　３．２ｍ和　　４．６ｍ　两种，每跨共　１５　个节段，１４　个接缝；　４８ｍ预应力混凝土简支箱梁全长　　５０．２ｍ，顶宽　９．１ｍ，底宽　　５．２ｍ，高　　５．２ｍ，预制节段长度分为　３．５ｍ和　４．８ｍ　两种，每跨共　１１　个节段，１０　个接缝［２］。　２胶接法梁段预制关键技术　　２．１预制方案的选择与节段预制湿接缝拼装箱梁相比，胶接缝节段拼装箱梁在节段接缝处无纵向普通钢筋连接、无混凝土连接，依靠剪力键相互咬合产生摩擦力传递剪力，通过预应力产生的压应力传递弯矩，即各节段５３铁道建筑技术　　　　　ＲＡＩＬＷＡＹＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ２０１６　（０４）·桥涵工程·通过剪力键及预应力形成整体［３］。因此在预制节段时对精度要求较高，必须采用匹配预制。目前我国常用的节段匹配预制主要有短线法和长线法两种［４］。长线法施工，对全桥线形控制容易，脱模后不必立即将梁段进行转运，但台座占地面积大，对基础要求较高，生产效率低；短线法施工，台座占地面积小，生产效率高，但要求匹配段必须精确放置，对测量和控制方法要求较高［５］。综合比较长线法和短线法的优缺点，本工程节段预制采用长、短线法相结合的预制工艺，即　１＃、１５＃节段采用短线法预制，２＃～１４＃节段采用长线台座依次逐段预制的施工工艺。预制时先在短线台座上预制　１＃、１５＃节段，之后将其吊入长线生产台座的两端进行匹配预制２＃～１４＃节段［６］。施工过程中长短线法预制交错进行，所有节段都在可移动的定型模板内浇筑。　２．２线形控制为对节段预制过程中进行有效地测量控制，本工程建立了科学有效的测量系统，在长线台座中心轴线的两侧，设置了两座观测塔，作为节段预制测量控制的固定测控点，如图　１　所示。ＧＣＴ２　采用强制对中装置，ＧＣＴ１　采用固定觇标装置，台座的中心线与两测量塔的连线相重合，其高度满足测量过程中的通视要求。观测塔上设置轴线强制定位基准点与高程定位基准点，分别控制节段模板的纵横轴线与标高，从而确定整个预制节段的空间几何位置。测量塔上的各种基准定位点应定期进行检测复核［７］。图　　　１观测塔布置　　２．３首尾节段定位首尾节段采用短线法预制，预制完成后将其吊装至长线台座上，用三维调节小车精确就位，如图　２所示。其具体调节过程如下：图　２三维小车精确定位首节段（１）三维小车在制梁台座上安装时要保证小车纵向轴线与观测塔的轴线重合，固定耳板预埋牢固。三维小车可实现各个方位和高度的微调。（２）在长线底模上精确量出第一道胶接缝位置并标识，并划出底模中线。１＃段在长线台座上，底板按照水平布置，小车千斤顶高程实测值比底模板高　２ｍｍ，避免　１＃段梁底与底模板造成摩擦。标识出１＃段和定位小车的轴线。（３）将整修好的　１＃段移到定位小车上，尽量减少梁段轴线、端线与底模和定位车标识线的差距，提高调梁速度。（４）首先进行　１＃段梁底轴线的微调，通过微调定位车的横移油缸活塞，使梁底轴线与底模轴线重合。通过微调定位车的纵移油缸活塞，使梁段端线与第一道胶接缝标识线重合。（５）观测塔穿线检查梁顶轴线控制标志与观测塔轴线是否重合，有偏差通过微调定位车顶升油缸活塞调整，使　１＃段的轴线与长线台座底模板控制轴线重合，以确保准确无误的浇筑轴线。（６）在标高测控点上安放塔尺，检查标高是否与梁段预制埋设时测得的数据一致（定位标高与制梁时观测数据要根据底模高差进行换算，同时考虑梁底与底模的缝隙高度而得）［８］。标高如有偏差，重复　４、５、６　条的操作。（７）１＃段调整到底板、顶板与观测塔轴线同时重合，标高控制点高程与换算标高差值在　１ｍｍ　时，调梁合格。１＃段与长线台座底模密实，无缝隙。　２．４预应力孔道的定位和连接预应力管道采用预埋塑料波纹管成孔，塑料波纹管用定位钢筋网片固定。塑料波纹管与固定端模间用锥形硬塑料塞封堵，并用胶带密封，在固定端模上准确放样螺栓孔位置，硬塑料塞通过螺栓锚固在固定端模上［９］。波６３铁道建筑技术　　　　　ＲＡＩＬＷＡＹＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ２０１６　（０４）·桥涵工程·纹管与匹配梁间采用双锥形硬塑料塞连接，并用胶带密封，如图　３　所示。图　　３预应力孔道定位及连接　　２．５隔离剂配比的选择节段在匹配预制时是以上一个节段端面为端模进行预制的，因此预制前需在匹配面涂抹隔离剂。隔离剂要起到在混凝土浇筑时与匹配节段旧混凝土隔离的作用，其强度应保证浇筑混凝土浇筑时不易脱落，能起到良好隔离作用，同时保证节段分离后，能够便于清洗。经过反复试验，尝试了　１８　种不同配比后，最终确定了隔离剂采用精面粉、双飞粉、水按照　∶∶１２４的配比进行制作。涂刷时均匀涂刷两遍，避免涂刷不均匀或部分漏刷。节段分离后，可用钢丝刷和清水进行清理，清理后混凝土色泽与涂刷前一致［１０］。　２．６端模剪力键设计设计理念和思路：节省端模，剪力键盒子移动调整，每个盒子两个螺丝固定，螺丝孔用塑料扣封堵。剪力键的布置：腹板满布，避开预应力孔道位置，计　２８　个；顶板　６　个；底板　３　个。剪力键采用梯形键，键槽与键块上、下侧面呈　４５°角，键高、宽　　５ｃｍ，键根部高　　１５ｃｍ。匹配面两侧剪力键为凹凸布置。端模上设有剪力键，由于不同断面剪力键位置不同，因此对需要更换的剪力键部分设为螺栓固定，便于拆卸。为防止剪力键施工过程中位置安装错误，提前为每个断面制作标尺，在标尺上面刻画出剪力键位置，安装时进行比对。如图　４　所示。　２．７匹配面处模板设计预制新节段时，其内外模板与匹配节段重合　１０ｃｍ，此处的内外模板属于自由悬臂状态，需要加　图　　４剪力键布置固，否则在混凝土浇筑过程中极易涨开跑模，产生错台。在此处模板加强设计时存在相互矛盾的问题：强度不宜过大，否则与匹配节段不能很好密贴，容易漏浆；强度不宜过小，否则容易涨模。同时避免使用对拉杆加固，否则在梁体预留孔道影响外观质量。　图　　５匹配面模板加固经过研究试验，最终确定在匹配面处模板采用槽　２５作为加劲型钢，模板重合部分与横向加劲型钢分离，模板安装完后，利用螺栓顶紧模板面板，确保其强度避免混凝土浇筑过程中涨模，保证相邻节段接缝处无错台。具体布置如图　５　所示。　２．８钢筋整体绑扎与吊装端头段在短线台座上直接绑扎，２＃～１４＃节段在钢筋绑扎胎具上提前绑扎，然后整体吊装。钢筋骨架在胎具上绑扎成形经验收合格后即可吊装，吊装由　２００ｔ　龙门吊完成。为防止变形，每个钢筋笼设置前后　２　排，共　１０　个吊点，钢筋骨架吊装时，多点起吊，钢筋骨架顶板与底板之间用连接杆进行临时连接，以增加骨架整体性。钢筋整体绑扎与吊装如图６　所示。图　　６钢筋整体绑扎与吊装　采用钢筋整体绑扎吊装，可以保证钢筋绑扎位置的准确，并加快节段预制速度［１１］，使钢筋绑扎与混凝土浇筑能够同时进行。　２．９梁段吊离台座待浇筑的混凝土强度达到设计值的　８０％后，利用起重量　　２００ｔ　的龙门吊机吊运节段。由于匹配面（下转第　７２　页）７３铁道建筑技术　　　　　ＲＡＩＬＷＡＹＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ２０１６　（０４）·隧道／地下工程·约矛盾将日益凸显，传统施工方法往往不全满足安全要求及施工需要，因此探讨与实践新工艺新方法是必要的。通过工程实例和监测结果来看，采用机械开挖结合控制（弱）爆破（数码电子雷管逐孔起爆、错相减振）施工技术，有效地减小了爆破振速、降低了爆破震动的有害效应、控制了既有结构的变形和沉降，实现了大断面车站下穿大断面车站的爆破开挖，确保了施工及既有线运营安全，实现了高效近距离穿越既有车站。参考文献［１］　　　　ＧＢ６７２２－２０１４爆破安全规程［Ｓ］．［２］　程龙先．傅洪贤．城市浅埋铁路隧道爆破减振技术［Ｊ］．铁道建筑技术，２０１４（２）：　７４－７５．［３］　张致勇．浅埋隧道下穿既有铁路爆破施工方法［Ｊ］．铁道建筑技术，２００８（４）：　６９－７３．［４］　白纪军．复杂地质情况下暗挖隧道零距离下穿运营地铁车站施工技术［Ｊ］．铁道建筑技术，２０１３（８）：　５１－５５．［５］　孟小伟．数码电子雷管在城镇浅埋隧道减振爆破中的应用［Ｊ］．工程爆破，２０１２，１８（１）：　２８－３２．［６］　胡剑．下穿居民区浅埋隧道减震爆破技术［Ｊ］．铁道建筑技术，２０１２（３）：　９６－１００．［７］　赵东华．大跨度超浅埋暗挖隧道下穿城市主干道施工技术［Ｊ］．铁道建筑技术，２０１４（１１）：　４３－４５．［８］　王蕊．隧道施工爆破振动对地面结构影响规律的研究［Ｄ］．徐州：中国矿业大学建筑工程学院，２００８．［９］　张宏，韩竹青，逢显昱．浅埋暗挖地铁车站平行下穿大型城市隧道的施工方法研究［Ｊ］．铁道建筑技术，２０１５（９）：　６０－６２．［１０］李硕．地铁隧道下穿既有线地铁车站的施工技术［Ｃ］．２０１０　城市轨道交通关键技术论坛暨第二十届地铁学术交流会论文集，檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪２０１０．　　（上接第　３７　页）处剪力键的存在，会增加吊离力。为避免吊离时破坏剪力键，在龙门吊机上安装　ＱＣＸ-Ｈ２Ｂ　型测力传感器，起吊过程中当测力传感器达到节段重量的０．９　倍时，龙门吊机施加一个水平力，可使相邻两个节段分离，然后继续吊离节段。　２．１０梁段整修节段吊离后，吊装到回转地车上，旋转　９０°存梁。在修整台座上将梁段整修好。修整主要包括以下内容：（１）对混凝土表面的缺陷进行处理。（２）清除梁段匹配面上的隔离剂，以免影响拼装施工。（３）检查预应力管道是否堵塞，并进行处理。（４）清理混凝土表面油污。（５）修补受损的剪力键。修补时应遵循宁小勿大的原则，若剪力键修补超过设计尺寸，在架设拼装时，会导致匹配面无法密贴［１２］。　３结束语黄韩侯铁路芝水沟特大桥节段拼装梁成功预制完成，使其预制方案选择、模板设计、孔道的定位、线形控制、隔离剂配比设计等关键技术得到了科学的验证，为我国铁路桥梁采用节段拼装胶接法施工积累了宝贵经验，有推广应用的价值。参考文献［１］　唐英．　包西铁路通道大保当至张桥段桥梁设计［Ｊ］．铁道标准设计，２０１３（５）：　４５－４６．［２］　张立青．铁路节段预制胶接拼装法建造桥梁技术与应用［Ｊ］．铁道建筑技术，２０１５（１）：　１６－１９．［３］　柳学发．节段拼装在轨道交通高架桥中应用的关键设计技术［Ｊ］．铁道标准设计，２００６（５）：　３５－３７．［４］　美国州际公路和运输工作者协会．节段拼装混凝土桥梁设计与施工指南［Ｚ］．１９９９（２）：　２４－２６．［５］　邹焕发．闽江大桥混凝土箱梁节段预制部分长线法施工技术研究［Ｊ］．交通科技，２００３（６）：　１８－１９．［６］　钱建漳，周一桥．采用长线法和短线法预制预应力混凝土箱梁节段的比较［Ｊ］．公路交通技术，２００３（５）：　６９－７１．［７］　韩健超．胶接拼装简支箱梁预制过程的测量控制［Ｊ］．铁道建筑技术，２０１４（２）：　２１－２２．［８］　徐桂平．桥梁预制节段测量控制技术［Ｊ］．城市道桥与防洪，２００４（４）：　８７－９０．［９］　高明昌．铁路胶接缝节段拼装箱梁预应力孔道密闭性能试验研究［Ｊ］．铁道建筑技术，２０１５（３）：　３０－３３．［１０］屈红伟．预制节段拼装箱梁模板系统设计及节段箱梁预制质量控制技术［Ｊ］．四川建材，２００９（４）：　９－１０．［１１］刘安双，马振栋．桥梁节段预制拼装技术及其在城市轨道交通中的应用［Ｊ］．公路交通技术，２０１４（５）：　７７－８０．［１２］倪志根．节段箱梁长线法预制在轨道交通工程中的应用［Ｊ］．中国市政工程，２０１０（４）：　６９－７１．２７铁道建筑技术　　　　　ＲＡＩＬＷＡＹＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ２０１６　（０４）