预应力混凝土简支箱梁节段拼装施工工法.doc

预应力混凝土简支箱梁节段拼装施工工法中铁大桥局集团第五工程有限公司（万 慧 李述宝 彭建萍）1前言随着我国桥梁建设的发展，中等跨度的预应力混凝土简支箱梁的节段拼装施工技术已成为桥梁建设的一个重要发展方向。中铁大桥局集团五公司在新建福厦线厦门跨海特大桥48米简支箱梁采用采用节段拼装+原位现浇湿接缝施工方法，成功架设31孔48米简支箱梁，取得了较好的经济效益和社会效益。经过工艺技术研究，并通过一年多的工程实践检验验证，其工艺技术已经成熟并形成工法。2工法特点2.1 工厂化的梁段预制生产有利于整体施工的质量控制。2.2 预制构件在架设之前要存放场地保养一段时间，从而减少了拼装架设成梁后混凝土的收缩和徐变。2.3 较少的现场模板及现浇有利于环境的保护。2.4 梁体的预制可与桥梁下部结构施工同步进行，平行作业可缩短施工工期。3适用范围3.1 适用于公路、铁路中等跨度的预应力混凝土简支箱梁。3.2 适用于有水桥，在场地狭窄的情况下，成品梁无法进行整孔预制架设，本工法更能显示出其优越性。3.3 适用于工期紧张，采用支架法进行现浇即不安全也不经济的情况下使用。4工艺原理4.1 简支梁采用预制场分段预制，在移动造桥机上拼装，现浇梁体湿接缝，张拉预应力钢束，进行孔道压浆、封端。以此顺序逐孔向前推进，直至全桥拼装完成。最后进行桥面系及其他附属工程施工。移动造桥机的布置型式如下图4.1-1所示。图4.1-1 移动造桥机的布置型式图4.2 混凝土节段箱梁从预制场提升至已架梁桥面，由桥面上纵移拖拉系统移送至造桥机尾部的提梁吊机下，吊机提梁从跨中依次向两侧对称将预制梁段吊装至设计位置，全部节段吊装完成后，将各节段混凝土梁调整至设计位置，安装湿接缝支架及模板，扎钢筋，穿钢绞线，现浇湿接缝成整孔箱梁，湿接缝混凝土达到设计强度的80%后进行梁内预应力束一期张拉，拖拉造桥机进入下一孔梁的施工，下托梁通过水上自浮倒运至下一孔梁。5施工工艺流程及操作要点拼装墩旁托架5.1 预应力混凝土简支箱梁节段拼装施工工艺流程，见图5.1-1工艺流程框图。造桥机拼装及纵移就位造桥机承载实验（仅第一孔）下托梁安装湿接缝底模、外模初就位造桥机主桁初始挠度测定（仅第一孔）预制节段梁出厂箱梁中线、标高放样节段梁运输吊装梁段就位支座安装节段梁线形调整穿束、湿接缝钢筋绑扎、模板安装湿接缝混凝土浇注、养护湿接缝拆模一期张拉及造桥机卸载二期张拉预应力管道压浆模 板 制 作拆除下托梁封端拼装下一墩旁托架造桥机纵移过孔下一孔制架梁图5.1-1 工艺流程框图5.2 关键技术与操作要点5.2.1 节段梁预制1、模板采用定制钢模板，箱梁混凝土采取泵送方式入模，按底板腹板顶板的顺序浇筑。底板采用直接浇筑，振捣密实。腹板采用两侧对称分层浇筑。2、预应力孔道采用抽拔橡胶棒成形，为增加其刚度在其中间环节穿入20钢筋芯棒。当混凝土强度达到48MPa时为抽拔橡胶棒最佳时间，抽拔棒采用卷扬机为动力。3、梁段拆模后，用大龙门吊将梁段提起，放到指定位置的存梁台座，继续洒水养护。做好梁段编号及存放位置的记录工作（如图5.2.1-1）。图5.2.1-1 节段梁存梁区5.2.2 节段运输就位1、当造桥机安装好并调试合格后，启动连续千斤顶将造桥机顶推前移就位于桥梁第一孔，梁段先由龙门吊机从存梁场吊装放置到梁场横移滑道的运梁台车上，通过提升站以及纵移滑道上的运梁台车将梁段纵向拖拉到造桥机喂梁区；最后由设在造桥机上部的提梁吊机将梁段吊装架设到位（如图5.2.2-1）。2、梁段就位时，在其四角支垫处应分别布设1台千斤顶，以便调整梁段。3、梁段拼装施工中应采用先纵向调整，后横向调整，再竖向调整，依次反复循环调整过程，保证梁段精确就位。图5.2.2-1 节段梁拼装5.2.3 湿接缝施工1、湿接缝模板安装时，必须保证其与各梁段表面密贴。2、湿接缝波纹管与梁段预应力管道采取内接方式连接，即将波纹管两端各拧入相邻两梁段内不小于10cm，并用环氧砂浆密封。3、由于所有的荷载均由造桥机承托，箱梁的湿接缝要对称浇筑，依次从两端向中间进行。整孔梁所有的湿接缝必须一次浇筑完毕，中间不得停顿。每一个湿接缝的浇筑顺序依次为底板、腹板和顶板。5.2.4 造桥机前移过孔1、湿接缝混凝土达到设计强度后分批进行预应力张拉，采用左右两侧对称同步张拉，以“控制张拉力为主、伸长量为辅”的双控法进行。由于造桥机是一弹性台座，在张拉过程中，须保证梁体在自重，预应力和造桥机回弹反力的作用下，箱梁上下翼缘混凝土不产生开裂，施工过程中应及时调整造桥机与梁底间千斤顶的高度，以减少造桥机的上托力。2、放出造桥机前后两端浮箱内的水，利用造桥机上部的提梁吊机将下托梁下放，下托梁设计成密闭漂浮体，通过水中自浮实现跨间倒运。3、安装纵移牵引装置（连续千斤顶），在前方支墩两侧拼装墩旁支架，支架顶安装纵横移滑座，并设置横向限位装置；启动千斤顶拖拉造桥机在滑座上滑移前行到位，纵向到位后，通过设置在滑座上的横移千斤顶作横向移动调整造桥机中线。6 材料与设备本工法采用的机具设备见表6-1。表6-1 主要机具设备序号设备名称规格及型号数量备注1造桥机YZ1500t1台制架梁2龙门吊机160t1台梁场内吊装、移运梁段3运梁台车160t1台将梁段从制梁场移运至提升站4提升站160t1台垂直提升梁段上桥面5连续千斤顶75t2台造桥机纵移及节段梁纵移6顶升千斤顶100t36台节段梁标高调整7纵移梁设备1套桥面运输节段梁8湿接缝模板8套湿接缝施工9封端模板2套封端施工10混凝土搅拌车68m34台湿接缝混凝土施工11混凝土输送泵BT601台湿接缝混凝土施工12混凝土振动器B508台湿接缝、缝端混凝土施工13张拉千斤顶400t4台施加预应力14真空压浆设备1套预应力管道压浆15吊机50t1台架桥机拼装、墩旁托架安拆16吊机100t1台架桥机拼装7质量控制7.1 工程质量控制标准由于造桥机采用预制梁段、预制梁段摆放在造桥机腹内、浇筑湿接缝、等强并张拉的施工特点决定了其不同于其它梁型箱梁的下挠度控制方法，造桥机不仅要承担预制梁段、湿接缝的重量，而且要保证在预应力张拉过程中造桥机和箱梁的可靠性。由于预应力混凝土箱梁的刚度比造桥机的刚度大的多，在张拉过程中预应力筋较多必须分批张拉，另外预应力混凝土梁在张拉后上挠，因此施工时应严格控制箱梁的下挠度。7.2 质量标准根据客运专线铁路桥涵施工技术规范，制定质量标准如下：7.2.1 湿接缝钢筋安装验收标准，见表7.2.1-1。表7.2.1-1 湿接缝钢筋安装验收标准序号项 目允许偏差（mm）检验方法1桥面主筋间距及位置偏差（拼装后检查）15尺量检查不少于5处2底板钢筋间距及位置偏差83箍筋间距及位置偏差154腹板箍筋的垂直度（偏离垂直位置）155钢筋保护层厚度与设计值偏差+506其他钢筋偏移量20注：表中钢筋保护层厚度的实测偏差不得超出允许偏差范围。7.2.2 预制梁段整孔组拼（浇注湿接缝前）验收标准，见表7.2.2-1。表7.2.2-1 预制梁段整孔组拼（浇注湿接缝前）验收标准序号项目允许偏差（mm）检验方法1梁全长20尺量不少于5处2梁跨度203梁高+10-54梁段纵向中线位置偏差5测量检查5相邻梁段中心线偏差36梁段垂直度每米不大于4吊线尺量不少于5处7相邻梁段高差20测量检查8跨中梁段高程+2-59相邻梁段间预应力孔道位置偏差37.2.3 预制梁段整孔组拼后的成形验收标准，见表7.2.3-1。表7.2.3-1 预制梁段整孔组拼后的成形验收标准序号项 目允许偏差（）检验方法1梁全长+20检查桥面及底板两侧，放张/终张拉30d后测量2梁跨度+20检查支座中心至中心，放张/终张拉30d后测量3桥面及挡碴墙内侧宽度+10检查1/4跨、跨中、3/4跨和梁两端4腹板厚度+10-5通风孔测量，跨中、1/4跨、3/4跨各2处5底板宽度+5专用测量工具测量，跨中、1/4跨、3/4跨和梁两端6桥面偏离设计位置10从支座螺栓中心放线，引向桥面7梁高+10-5检查两端8梁上拱L/3000放张/终张拉30d时9顶板厚+100专用工具测量，1/4跨、跨中、3/4跨、梁两端各2处10底板厚+1007.3 质量控制措施7.3.1 建立可靠的质量保证体系，开展全面质量管理活动，各工序指派专人负责，技术人员跟班作业。7.3.2 搞好“三检”工作，严格按照质量标准施工，达不到标准，坚决返工。7.3.3 梁段平面位置控制1、梁段初步就位后，利用导链等设备微调梁段以保证精确就位。横向位置以设计线路中心线为基准，横向中心线不超过5mm。2、纵向位置考虑预应力张拉及后期徐变引起混凝土收缩影响，梁段摆放时将梁体的纵向定位长度比设计长度多出25mm，作为收缩预留量。8.安全措施8.1 造桥机应经过严格的承载试验验收合格后才能投入使用。所有施工机具设备均要事先进行检修，并保持良好状态。并加强施工期间的维修和保养，以确保施工正常进行。8.2 配备足够的脚手板、安全网、栏杆、灭火器等安全设施。平台必须牢固、通畅，脚手板的规格、铺设符合规范，相互间钉牢、固定。8.3 应设置专门安全管理机构，建立安全生产责任制及教育培训制度，制定专项应急预案，切实落实安全生产“五要素”，即安全文化、安全法制、安全责任、安全科技和安全投入。8.4 工程安全监控目标是实现 “三无”（既无重大伤亡事故、无中毒事故、无倒塌事故），一般轻伤事故率控制在1%以内。8.5 应成立一个由本工程总负责人任组长的安全生产领导小组，设置二名专职安全员，顶推施工流水线设置二名兼职安全员，定期组织开展安全检查。8.6 执行安全教育制度和安全生产定期检查规定，未经安全教育或教育时间不足48小时的人员不准上岗作业。8.7 特殊工种（如电工、焊工、司机、机械工等）必须持证上岗。8.8 严格执行各项安全措施，如双层作业必须戴安全帽、高空作业必须系安全带、特殊地段应挂安全网等。8.9 对施工用电、钢结构加工设备临时用电，使用前必须按照国家建设部颁发的施工现场临时用电技术规程的标准进行检验，经检验确认合格后方能使用。8.10 坚持一机一闸一漏电保护器，三相五线制和保护零线重复接地。总配电箱或分箱，一律设门加锁添置防雨罩，施工临时电路必须按规程要求加设。8.11 夜间作业必须要有足够的照明。8.12 支架安装作业采用对讲机指挥，以保证指挥正确和操作安全。8.13 防火责任人必须认真负责，按规定位置安放好有效的消防器材，易燃物品要有专人看管。8.14 不得使用报废机械，各类大型起重机械必须通过试吊，并获得准用证后方准投入使用。9.环保措施9.1 应贯彻落实国家关于环境保护的专项法律法规，有针对性的制定专项环保方案，加强宣传教育，切实执行。9.2 建立健全针对性的环保工作体系，落实责任制，配备专人进行管理。9.3 执行公司的职业健康安全和环境保护体系。9.4 施工环保、水土保持目标9.4.1 施工用水和生活用水做到达标排放；施工噪声符合环保要求；9.4.2 确保施工区域内无重大管线事故；9.4.3 严格控制地面变形量，确保建筑物、堤坝等的安全；9.4.4 搞好水土保持，防止水土流失。9.5 施工环保方案9.5.1 对施工现场生产、生活用水的排放进行控制，建好生产区和生活区排水沟等设施；分块设置过滤池和沉淀池，所有生活用水和生产用水均经过过滤、沉淀后方可达标排放。9.5.2 加强机械管理，执行建筑施工场界噪声限值(GB12523-90)标准，减少施工过程中的噪音。9.5.3 采取有效措施妥善保护施工及生活区域外的绿化草地、植物、花木及道路等公共设施。避免泥浆、油污、生活垃圾、有毒及化学物质对其造成污染，严禁随意攀折树木、花草，踩踏草地，违者将按有关规定对其进行处罚。9.5.4 加强职工的环保知识教育，树立全员环保意识。10.效益分析10.1 施工进度快，以福厦铁路厦门跨海特大桥为例，平均每孔梁的架设速度达到九天一孔，另外，用节段拼装法架梁，在合理安排下部结构施工后，节段梁架设可与墩台施工同步进行，从而缩短整个大桥的施工工期。10.2 节省劳力，机具设备能重复使用，可节省费用，降低造价。10.3 造桥机下托梁充分利用海上施工条件，设计成密闭自浮体，通过海上自浮实现跨间倒运，节省了大量的机械设备。10.4 该造桥机具有自重轻、刚度大、安全适用的特点。施工进度快、节省劳动力，其生产的混凝土