箱梁节段短线匹配法预制施工技术

第２８卷第５期　２００６年１Ｏ月　重庆建筑大学学报　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ　Ｊｉａｎｚｈｕ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　Ｖｏｌ＿２８　Ｎｏ．５　Ｏｃｔ．２０ｏ６　箱梁节段短线匹配法预制施工技术　刘先鹏，　刘亚东，　戴书学，　杨绍斌　（中交第二航务工程局，湖北武汉４３００１４）　摘要：预制节段拼装连续梁桥可广泛应用于高架桥和轻轨等建设项目。通过对苏通大桥引桥７５ｍ跨径　连续梁桥的施工实践介绍箱梁节段短线匹配法预制施工工艺和主要施工方法，简要介绍模板系统的组　成、设计要求和施工控制方法。　关键词：预制节段；短线匹配法；施工技术　中图分类号：ＴＶ７４　文献标识码：Ａ　文章编号：１００６～７３２９（２００６）０５—００５９—０４　Ｓｈｏｒｔ——Ｌｉｎｅ　Ｍａｔｃｈ　Ｃａｓｔｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ｆｏｒ　Ｐｒｅｃａｓｔ　Ｓｅｇｍｅｎｔａｌ　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ＬＩＵ　Ｘｉａｎ—ｐｅｎｇ，ＬＩＵ　Ｙａ—ｄｏｎｇ，ＤＡＩ　Ｓｈｕ—ｘｕｅ，ＹＡＮＧ　Ｓｈａｏ—ｂｉｎｇ　（Ｔｈｅ　Ｓｅｃｏｎｄ　Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｂｕｒｅａｕ　ｏｆ　Ｃｈｉｎａ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　Ｇｒｏｕｐ，Ｗｕｈａｉ　４３００１４，Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｐｒｅｃａｓｔ　ｓｅｇｍｅｎｔａｌ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ｉｓ　ｗｉｄｅｌｙ　ｕｓｅｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｖｉａｄｕｃｔ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ　ｆｏｒ　ｂｏｔｈ　ｖｅｈｉｃｕｌａｒ　ａｎｄ　ｌｉｇｈｔ　ｒａｉｌ　ｓｙｓｔｅｍｓ．Ｔｈｅ　ｐｒｅｓｅｎｔ　ｐａｐｅｒ　ｈｉｇｈｌｉｇｈｔｓ　ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓｈｏｒｔ—ｌｉｎｅ　ｍａｔｃｈ　ｃａｓｔｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ｉｎ　ｆａｂｒｉｃａｔｉｎｇ　ｔｈｅ　ｐｒｅｃａｓｔ　ｓｅｇｍｅｎｔｓ　ｆｏｒ　７５　ｍ　ｓｐａｎ　ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　ａｐｐｒｏａｃｈ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ　ｏｆ　Ｓｕｔｏｎｇ　ｂｒｉｄｇｅ　ｐｒｏｊｅｃｔ．Ｉｔ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ　ｔｈｅ　ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ　ｓｐｅｃｉ－　ｉｃａｔｆｉｏｎｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｅｇｍｅｎｔ　ｍｏｕｌｄ　ａｎｄ　ｉｔｓ　ｇｅｏｍｅｔｒｙ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｍｅｔｈｏｄ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｒｅｃａｓｔ　ｓｅｇｍｅｎｔ；ｓｈｏｒｔ—ｌｉｎｅ　ｍａｔｃｈ　ｃａｓｔｉｎｇ；ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　苏通长江公路大桥为世界第一斜拉桥，主跨１　０８８　ｍ。靠近主桥共有２５跨（跨径为７５　ｍ）连续梁，其中　北引桥全长共１　４７５　ｍ，中引桥全长３８５　ｍ。上部结构　为等截面预应力混凝土连续箱梁，分左、右两幅布置，　若干短节段，考虑混凝土收缩、徐变、预拱度等因素，将　成桥整体坐标转换为预制工厂局部坐标后，在预制台　座内以固定端模为基准，调整已生产相邻梁段（匹配　梁段）的平面位置及标高，在预制台座的固定模板系　统内逐榀匹配、流水预制箱梁节段的一种施工工艺。　共有预制节段１　０７０榀，采用短线法匹配预制、上行式　架桥机悬拼工艺。箱梁采用单箱单室结构，顶板宽　１６．４　ｍ，底板宽６．５　ｍ，底板厚度由８０　ｃｍ变化至２５　ｃｍ，腹板厚度由９０　ｃｍ变化至４０　ｃｍ，顶板厚度２５　ｃｍ，　翼缘板厚１８～５０　ｃｍ、长度３．９５　ｍ，梁高４．０　ｍ，梁段长　度有４　ｍ、３．６　ｍ、３．５　ｍ、３　ｍ几种，采用密齿型剪力键。　浇筑时，待浇梁段的两侧设相对固定的侧模（只侧向　开合而不移动），前端设固定端模，后端则为已浇好的　前一梁段（简称匹配梁）的前端面，通过调整匹配梁的　相对位置来控制待浇梁段的线型，并以两者之间形成　的匹配接缝来确保相邻节段的拼接精度（墩顶块浇筑　时前端为固定端模，后端为活动端模）。当新浇筑梁　段达到２５　ＭＰａ以上强度后，先将匹配梁移走存放，再　将新浇节段移到匹配位置进行下一相邻节段的生产，　如此循环完成１／２“Ｔ”构梁段。同时可将０号梁段旋　转１８０。转入另一套模板系统内按上述方法生产另一　端１／２“Ｔ”构梁段。　预制节段断面尺寸见图１。　Ｏ０　ｌ　６５０　ｌ１００　图１预制箱梁结构尺寸示意图　短线匹配法预制是将连续梁按“Ｔ”构形式划分的　１　施工工艺流程　施工工艺流程详见图２。　收稿日期：２００６—０５—１５　作者简介：刘先鹏（１９６７一），男，四川遂宁人，高级工程师，主要从事桥隧施工技术研究。　维普资讯 http://www.cqvip.com

重庆建筑大学学报　２８卷　模扳系统制造及安装卜◆Ｉ固定端模校棱　匹配粱段定位（预制墩项块时为活动端模安装）　Ｉ望塑辈！塑．Ｈ　蓍　广Ｉ预埋管件精确定位——Ｌ＿］　ｌ　二匕　．－内模拼装、刷脱模剂Ｈ移入内模并调整就位Ｉ－・－－－－－－－－・—＿－－－－－－－－－－－－・・－－－－－－－－一‘・・－－－－－－－－‘●。。－－－－－－－－‘‘’。。。。。。。。。。’　‘。一　　ｒ＿＿—ｒｌ混凝土浇筑卜．叫混凝土养生Ｉ—————　——————］］　ｒ—・————————一　　‘。。。。ＪＬ———。。　１。　。。。　一］　Ｌ－－－—－・—－－－－－－——．一　广ｌ项扳表面拉毛，测量点埋设——ｌ　厂—＝：＝＝］　．ｌ辈　苎ｒ１磊　・ｌ测量数据输入施Ｔ控　—————主———］Ｉ段在匹配位时的控制　模扳拆除、清理、保养Ｉ　ｌ数据　图２短线匹配法预制工艺流程　２主要施工方法　２．１　短线法预制功能区划分　根据短线法的施工特点，需要建立一种流水线的　生产模式，每条生产线设置钢筋堆存区、钢筋半成品制　作区、钢筋绑扎区、预制台座区、测量塔、梁段修整区、　堆存区、横移区、混凝土拌和站，出运栈桥和码头等功　能区。　２．２钢筋骨架制作　钢筋骨架采用在专用台座绑扎成型后整体吊装人　模的工艺施工。绑扎台座尺寸要精准，采用仪器精密　放样钢筋绑扎台座各控制点，确保钢筋骨架尺寸的准　确。梅花型垫块采用精加工钢模具制作，垫块尺寸准　确，轮廓分明。采用梅花形垫块能保证钢筋保护层度，　梅花型垫块与模板为线接触能确保混凝土表面不露垫　块痕迹。梅花型垫块采用与箱梁节段同等标高的砂浆　垫块制作。垫块布置间距控制在５０　ｃｍ左右。　钢筋骨架绑扎完成后用专用吊具（见图３）吊运人　模就位。　预埋管件的初步定位在绑扎台座上完成，所有的　管件在钢筋骨架人模后必须重新检查并调整位置后再　最终固定，保证其位置准确。　２．３模板施工　模板系统主要由固定端模、活动端模（匹配梁）、　底模（含台车）、侧模、内模（含台车）几部分组成。模　板系统如图４所示。　模板系统的机械化程度和操作精度直接影响预制　图３钢筋骨架吊具　图４模板系统不意图　梁段的精度。模板设计基本要求：　１）采用大刚度支架，保证在混凝土施工时侧压力　其变形小于２　ｍＥ精度要求；　２）固定端模的构造要适应不同断面尺寸箱梁节　段预制；　３）侧模与侧模支架铰接，采用顶升丝杆对模板进　行支护提高侧模的施工效率；　４）底模台车采用集成了多套液压系统，实现底模　和匹配梁三维定位精确；　５）对内模亦要布置集成了多套液压系统，配置顶　板、腹板内模组件，适应不同腹板、底板厚度的变化，使　内模操作机械化，标准化，提高内模支、拆效率。　模板施工关键工序在于固定端模及匹配粱段的定　位。　２．３．１　固定端模安装在整个模板系统中，固定端模　的精度要求最高，支立固定端模时必须保证满足以下　两个几何条件：　１）端模模面与待浇段中轴线（测量塔对中线）成　９０。，且在竖向与水平面垂直。　２）确保其顶面标高一致（顶面处于水平状态）。　固定端模为收分结构，根据箱梁底板、腹板厚度的　变化，拆除或安装部分组件即可。　箱梁节段密齿形剪力键成形采用实体钢制剪力键　固定在固定端模侧或（活动端模），浇注时形成凹面健　槽。当此面作为匹配面时待浇梁段将形成凸形键。实　体钢制剪力键也为收分结构，以适应梁段腹板厚度的　变化。　维普资讯 http://www.cqvip.com

５期　刘老鹏，篷；　堇丛堡　竖鲞塑　垄型　查　６ｌ　２，３．２　匹配梁定位　匹配梁段定位是短线匹配法施　工中最重要的一个环节，其定位精度直接影响箱梁节　段的预制精度和拼装线形。其定位步骤如下：　１）将新浇梁段测量数据输人施工控制程序，计算　出其作为匹配梁时的空间位置的三维坐标数据；　２）考虑到混凝土浇筑过程匹配梁会因混凝土侧　压力位移，将匹配面到固定端模的距离减小５　ｍｌＴｌ作　为匹配梁定位时控制的距离；　３）匹配梁纵向移动通过卷扬机牵引底模台车实　现，纵向、横向及旋转微调则分别通过手拉葫芦和底模　台车上的横向千斤顶实现；　４）测量采用ＴＣ１８００全站仪和Ｊ２自动安平水准仪　对匹配梁段测点进行观测及测量，指挥人员操作底模　台车上的四个竖向千斤顶和四个横向千斤顶完成匹配　梁的标高和平面位置调整（纵向距离微调通过两台螺　旋千斤顶完成）；　５）匹配梁位置调整好后，将底模四个螺旋支腿旋　下，并对称地顶紧，同时由专人测量匹配梁与固定端模　问的距离，保证顶紧支腿过程中匹配梁位置不发生变　化；　６）再次测量匹配梁段，并输人数据至监控程序，　精度达到要求并通过误差校核则合拢侧模，如达不到　要求，则顶升千斤顶重新定位；　７）侧模调整完成后，通过测量匹配面与固定端模　问的距离来校核匹配梁位置是否在合拢侧模过程中发　生变化，如合拢侧模前后距离变化过大（大于５　ｍｍ），　则通知测量重新校核匹配梁位置；　８）在匹配梁的匹配面上涂刷一层脱模剂。待脱　模剂略干以后再薄而均匀地涂刷一层隔离剂。然后在　匹配梁与侧模和内模接触部位贴好止浆材料；　９）钢筋骨架人模后，用槽钢将匹配梁与固定端模　支架焊接固定，防止匹配梁位置在砼浇筑过程中发生　变化。然后放松底模台车竖向千斤顶，完成匹配梁受　力支点转换。放松竖向千斤顶时，应沿匹配梁横向中　轴线对称放松（同时放松两个千斤顶），一般先放松靠　近待浇梁段的两个，再放松其他两个。　ｌ０）波纹管端头定位：波纹管在固定（活动）端模　上用硬质尼龙楔形塞（堵头）定位，用螺栓将尼龙楔形　塞（堵头）固定在（活动）端模上，波纹管端套人尼龙楔　形塞，并用胶带缠紧。在匹配端则用ＰＰ—Ｒ管将待浇　梁段波纹管与匹配梁相应波纹管“连接”固定，为防止　漏浆，接头处亦用胶带缠紧。　２．４混凝土浇筑工艺　２．４．１混凝土性能要求混凝土坍落度：底板１４０～　１６０　ｍｍ、腹板及顶板１６０～１８０　ｍｍ，１　ｈ后坍落度损失　、莲基置釜　＼ｌ￡ｌ强　×　待畦　浇柏集ｌ＆段于　匹中馘　１　醛２　配鬃４　段　一－ｌ　　×　图５　匹配梁定位及波纹管端头定位示意图　小于２０　ｍｍ。初凝大于８　ｈ，终凝小于ｌ４　ｈ。抗压强度　满足设计要求。混凝土和易性、保水性良好。　２．４，２混凝土运输与浇注　１）混凝土由罐车运输，龙门吊吊斗人模。分层厚　度控制在４０　ｃｍ以内；　２）振捣机具以插入式振捣器为主，附着式振捣器　为辅。为了保证插人式振捣器能对腹板内侧进行有效　的振捣，在腹板内侧钢筋骨架上按竖向３０　ｃｍ、水平向　５０　ｃｍ间距设置“振捣环”（由Ｕ形钢筋焊接固定在钢　筋骨架上形成），使插入式振捣器沿该“通道”下放至　所需的振捣位置。　３）混凝土浇筑完成后，及时埋设测量所需的预埋　件。混凝土接近初凝时，采用特制的拉毛器对顶板表　面进行拉毛处理。混凝土终凝后即及时进行养护，冬　季采用暖棚法养护，其余季节采用洒水自然养生。　２．５箱梁吊运及堆存　箱梁修整完成后由１６０　ｔ龙门吊吊至堆存台座堆　存。吊杆采用４根‘ｐ３６　ｍｍ　Ｄｙｗｉｎｇ精轧螺纹钢筋（Ａ、　Ｋ类梁采用８根‘ｐ３２　ｍｍ精轧螺纹钢筋预埋在混凝土　内），吊孔下端倾斜面采用特制的带孔钢锲垫平，并用　特制扳手将精轧螺纹钢筋的螺帽拧紧，保证吊杆均匀　受力。　预制箱梁采用三点支承堆放以适应地基不均匀沉　降。经过对箱梁结构以及地基承载力进行分析计算，　部分箱梁可采用三层堆放，上下层支垫位置必须对齐。　根据计算制定了存梁规则，堆存期内定期对堆存台座　沉降、垫木压缩情况进行检查，避免堆存期内箱梁损　坏。　２．６施工控制　２．６．１　测量系统测量控制点位于预制箱梁顶面，其　局部坐标系统如图６所示。以固定端模中心为原点，　以固定端模为ｌ，一ｌ，轴。每一预制梁段设置六个控制　测点，其沿节段中心线的两个测点（ＦＨ、ＢＨ）用来控制　平面位置，而沿腹板设置的四个测点（ＦＬ、ＦＲ、ＢＬ、ＢＲ）　用以控制标高。　２．６．２施工控制方法　以大型数据库为核心的节段　短线法匹配预制、悬拼施工线型控制计算机软件，集模　维普资讯 http://www.cqvip.com

６２　重庆建筑大学学报　２８卷　的浇注中得以纠正，在整孔箱梁的预制将不会产生累　计误差，施工精度高。　３　结束语　聃　ｏＦＬ１连续梁节段短线法匹配预制工艺技术成熟，理论　先进，具有预制用地少、机械设备位置固定、施工速度　——　下ｅＨ２ｍ　…ｕ　１　．ＦＬ２阳２快、控制精度高，适宜工厂化、程序化、规模化生产，环　保安全，成桥后混凝土收缩徐变对桥梁线型及结构受　力影响较小，经济、社会效益显著，可广泛于高架桥、城　市轻轨等项目，值得推广运用。　上（０，０）．ＦＲ２　图６测点布置不意图　型计算与预测系统、误差分析与修正系统、预制放样与　拼装测量系统为一体。控制系统能正确识别各个施工　阶段状态参数，预测线型发展趋势，自动识别和修正施　工误差。施工控制软件系统将自动比较匹配段各测点　的实测值与软件所给定的理论目标值的差别，精确计　算出成型梁段在匹配位置时应处的空间位置。充分考　虑梁段在浇注过程中的施工误差并确保该误差在后续　参考文献：　［１］　ＹｗＬ　Ｇｅｏｍｐｒｏ用户手册Ｉ一４．８版本（中文版）［Ｍ］．　［２］　ＹｗＬ拼装几何控制说明书（英文版）［Ｍ］．　［３］　梁红兵．节段式混凝土桥梁设计和施工指导性规范［Ｍ］．　ＡＡＳＨＴＯ，１９９４．　［４］　Ｓｅｇｍｅｎｔａｌ　Ｍａｎｕａｌ　Ｆｌｏｒｉｄａ　Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ　Ｂｕ—　ｒｅａｕ　ｏｆ　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ（Ｍ］．１９８９．　（上接第５８页）　２）试验提出增加外导墙长度，并采用适当的透空　来改善口门区通航条件。在选择泄洪建筑物泄洪时，　应尽可能使枢纽下泄流量沿河宽分布均衡。因此，当　枢纽下泄流量３　３３０　ｍ　／ｓ＜ｑ≤４　９５０　ｍ　／ｓ时应首先　型式可以明显改善下引航道口门区水流条件，减小或　消除回流，达到船舶安全航行的要求。　３）应采取适当的泄洪建筑物运行方式，减小下引　开启左冲沙底孔，再控制开启表孔泄流；当４　９５０　ｍ　／ｓ　＜Ｑ≤７　１００　ｍ　／ｓ时应首先开启左冲沙底孔，再开泄洪　表孔泄流，待下游水位提高到一定程度后再开启右冲　沙底孔，参与泄洪的表孔数量可随流量的增大而增加。　航道口门区通航水流条件存在一定影响。　参考文献：　［１］　刘亚辉．澜沧江景洪水电站枢纽通航模型试验报告［Ｒ］．　重庆：重庆西南水运工程科学研究所，２００５．　［２］　尹崇清．嘉陵江凤仪场电航枢纽工程水工模型试验研究　报告［Ｒ］．重庆：重庆西南水运工程科学研究所，２００３．　［３］ＪＴＪ３０７，船闸水工建筑物设计规范［ｓ］．　［４］　长江航道局．航道工程手册［Ｍ］．北京：人民交通出版社，　２（）（）４．　５　结论　１）景洪枢纽下泄流量Ｑ＞３　３３０　ｍ　／ｓ时，原设计　下引航道布置方案口门区存在大范围回流，且回流流　速达到０．９６　ｍ／ｓ，远不能满足船舶安全进出下引航道　的要求。