1、預制節段懸臂拼裝法施工技術趙英爽(中鐵四局集團第五工程有限公司 ,江西 九江 332000) 摘要 全面論述了懸臂拼裝的施工技術措施 ,重點闡述了浮吊吊裝 02 號塊 、橋面吊機吊裝其它梁節以及合龍施工技術 ,介紹了橋面吊機工作原理 、臨時預應力施加及懸拼過程監控等重點措施的施工技術 。 關鍵詞 懸臂拼裝 ;吊裝 ;橋面吊機 ;合龍 ;監控 中圖分類號 TU758115 文獻標識碼 A 文章編號 100228498 (2008) 0120086205Construction Technology of Preca st Concrete SegmentalCantilever Assembly

2、 MethodZHAO Ying2shua ng( The Fif th Engineering Co. , Ltd. of China Tiesiju Civil Engineering Group , Jiujiang , Jiangxi 332000 , China)Abstract : In this paper , construction technologies of cantilever assembly are discussed. Further , the authoremphasizes that the segments from No . 0 to No . 2 a

3、re lifted by floating cranes and other girder segments are lifted by deck derrick cranes , as well as closure construction technology. Besides , working principles of deck cranes , temporary prestressed loading and monitoring technologies of cantilever assembly are introduced.Key words :cantilever a

4、ssembly ; lifting ; deck derrick crane ; closure ; monitoring所謂預制懸臂拼裝施工 , 是將主梁沿順橋向劃分成適當長度并預制成塊件 ,再將其運至工地進行安裝 ,經施加預應力后使塊件成為整體的橋梁施工方法 。隨 著社會的發展及公眾環保意識的加強 , 懸臂拼裝施工 方法越來越受到廣大工程技術人員的推崇 。懸臂拼裝的主要優點表現在 :1) 施工速度快拼裝節段可與下部結構同時施 工 ,拼裝占用的施工周期僅有吊裝定位和穿束張拉等工序 ,一個節段施工周期僅 1115d 。還可多孔同時施 工 ,施工速度快 。2) 施工質量好懸臂拼裝節段在預制場預制

5、 , 布料 、振搗 、養護等條件均較好 , 預制節段的質量容易保 證 。梁的整體 性 在 采 用 環 氧 樹 脂 膠 膠 拼 后 也 得 到 改 善 。3) 成橋線形好由于預制節段預制完成后一段時間 ( 存放時間一般為 3 個月以上) ,混凝土收縮 、徐變對 結構內力影響小 ,成橋后梁體線型變化也不大 。4) 橋梁跨越能力提高懸臂拼裝施工充分考慮預應力混凝土懸臂結構承受負彎矩能力強的特點 , 將跨 中正彎矩轉為支點負彎矩 ,使橋梁的跨越能力提高 。1 工程概況深圳灣公路大橋非通航孔橋上部結構采用預制懸臂拼裝的施工工藝 。全橋雙幅兩聯 , 第一聯 6 ×72m ,第二聯 1 ×

6、;57m + 6 ×69m ,采用等截面預應力混凝土單 箱單室箱梁結構 ,第一聯橋跨布置如圖 1 所示 ,全橋主梁除墩頂橫隔墻采用現澆外 ,其余塊件均為預制構件 ,全橋共 566 片預制梁 ,重量 50150t 不等 。墩頂0 、1 、2號塊 、邊跨梁節和合龍段采用 250t 浮吊吊裝 ,其余塊件 全部采用 DQP150t 橋面吊機起吊拼裝 。圖 1 第一聯橋跨布置示意 (單位 :cm)懸臂拼裝施工工藝流程以第一聯為例 ,簡述懸臂拼裝工藝流程 ( 見圖 2) :21) 第 1 步兩邊跨打鋼管樁 , 搭支架 , 吊裝第 1跨及第6跨邊跨梁段于支架上并完成邊跨索張拉 、引1 、引 5 號

7、墩兩側搭設支架 。 浮吊吊裝引 1 及引 5 號墩 收稿日期 2007206206 作者簡介 趙英爽 (1981 ) ,男 ,云南宣威人 ,中鐵四局集團第五工程有限公司助理工程師 ,廣州市花都區新華鎮三華村華海工業區 2 號宿舍樓 510000 ,電話 : (020) 36863789 2008 No . 1 趙英爽 :預制節段懸臂拼裝法施工技術87的絲桿調整平面位置 。由于滑移裝置千斤頂工作持續時間長 ,使用普通油頂容易回油 ,起頂后兩垂直方向絲 桿的水平頂推很容易損壞油缸和密封圈 , 選擇帶自鎖功能的液壓螺旋式千斤頂 ,有效地解決了這些問題 。31112 臨時支座處理為保證 0 號塊在調整

8、過程中能夠適量轉動 , 臨時 支座澆筑時將其頂部高程降低 40mm 左右 ,0 號塊精確對位后再進行灌縫處理 。本橋在 0 號塊底板上預留了 灌縫澆筑孔 ,通過預留孔往縫內灌注 C40 高強無收縮混凝土 。31113調坡墊塊后澆 由于預制調坡墊塊的施工誤差與永久支座的施工誤差無法消除 ,兩者間無法保證密貼 ,故調坡墊塊必須 采用后澆法施工 , 即預制 0 號塊時暫不預制梁底調坡墊塊 ,在底板兩調坡墊塊中心位置處分別預留 <150mm 孔作為澆筑孔 ,待 0 號塊調整就位后 ,在支座板與梁底 間立模 ,通過預留澆筑孔灌注環氧樹脂 ,以此保證調坡墊塊與梁底的完全密貼 。31114 墩頂與梁底

9、間的縫隙處理對墩梁固結 0 號塊 ,由于預制時底板未預制 ,吊裝 前須對梁底板作加固處理 。安裝前測量人員首先在墩頂面放樣 ,按照理論腹板底的位置鑿除墩頂混凝土 ,鑿 除深度低于設計標高 40mm 左右 ,待 0 號塊精確調整就 位后采用環氧樹脂膠作灌縫處理 。312 1 、2 號塊吊裝31211墩旁支架搭設 為保證橋面吊機有足夠的工作空間 , 本橋 1 、2 號塊均采用浮吊吊裝并支撐于墩旁支架上 , 墩旁支架布 置如圖 3 所示 。墩旁支架采用 <800mm ×8mm 鋼管立柱作為承重結構 ,立柱支撐于橋墩承臺上 ,鋼管立柱分布于橋墩兩側 , 每側一排 , 每排兩根 , 立柱

10、橫向加設的400mm 鋼管支撐 , 橋墩兩側支架穿過墩身的兩根對拉 桿和支架外圍加設12 連接桿連接成整體 。立柱上順橋向設兩排 I56 梁 , 其上橫橋向設 2 I32 形成操作平臺 主體框架 。31212 1 號塊試拼浮吊吊裝 1 號塊 , 將 1 號塊匹配面緩慢靠近已經 精確安裝好的 0 號塊 , 利用兩臺導鏈 ( 垂直方向) 將梁 頂與墩頂支架鎖定 ,待 1 號塊穩定后 ,由梁頂及梁底各兩臺導鏈 ( 水平方向) 拖拉 1 號塊進行試拼 , 觀察匹配面間縫隙并做好標記 ,檢查線形 ( 高程和軸線) ,對偏差 較大的位置需采用環氧樹脂墊片做微調處理 。退出 1 號塊 ,對匹配面處相抵觸的部

11、分進行打磨處理 。再進行試拼 ,若拼縫基本保證在25mm ,放松導鏈退出 1 號塊進行涂膠作業 。圖 2 懸臂拼裝施工工藝流程示意墩頂0號梁段 ,現澆隔墻 ,將 0 號梁段與墩身臨時固結 。浮吊對稱吊裝引 1 及引 5 號墩兩側支架上箱梁段 ,對稱張拉頂板預應力鋼束 , 引 1 和引 5 形成單懸臂體 系 。 安裝橋面吊機就位 , 懸臂拼裝引 1 及引 5 號墩 兩側梁段 。2) 第 2 步懸臂拼裝至最大懸臂 ,拆除引 1 、引 5號墩兩側支架 ,搭設引 2 、引 4 號墩兩側支架 。 浮吊吊裝引 2 及引 4 號墩墩頂 0 號段 ,現澆橫隔墻 ,將 0 號 梁段與墩身固結 。 同樣方法施工引

12、 2 、引 4 號墩處支 架上的箱梁及對稱懸臂拼裝墩兩側的箱梁 、引 2 及引 4形成單懸臂體系 。3) 第 3 步引 2 、引 4 號墩處懸臂拼裝至最大懸臂 。 拆除引 2 、引 4 號墩兩側支架 , 搭設引 3 號墩兩側支架 。 同樣方法施工引 3 墩處支架上的箱梁及對 稱懸臂拼裝墩兩側的箱梁 ,引 3 形成單懸臂體系 。4) 第 4 步先吊裝第 1 、6 跨合龍段并澆筑濕接縫混凝土 ,完成邊跨合龍 。 吊裝第 2 、5 跨合龍段并澆筑濕接縫混凝土 , 完成次邊跨合龍 。 吊裝第 3 、4 跨合龍段并澆筑濕接縫混凝土 , 完成中跨合龍 。 拆 除邊跨及引 3 墩旁支架 ,完成第一聯懸臂施工

13、 。3 02 號塊梁節吊裝施工技術311 0 號塊吊裝31111 0 號塊精確定位0 號塊吊裝前 ,在墩旁支架上鋪設作業平臺 , 同時 技術人員首先在墩頂彈出 0 號塊安裝的基準線 。0 號 塊使用 250t 浮吊吊裝 。初步對位只需使用吊裝設備進 行 ,即可保證 0 號塊初步對位誤差在 ±5cm 左右 。0 號塊精確對位通過精確滑移裝置調整空間位置 , 滑移裝置通過千斤頂頂升調整 0 號塊高程 , 通過兩垂直方向88 施工技術第 37 卷位 ,該機械的主要功能是在懸臂混凝土橋梁端 ,把預制節段逐一從駁船上提升至橋面后與已成橋進行對接 。 橋面吊機如圖 4 所示 , 設計為無配重自滑

14、式橋面 吊機 。橋面吊 機 通 過 節 段 梁 吊 點 孔 直 接 錨 固 在 梁 段上 ,走行時通 過 布 置 在 下 弦 桿 上 的 千 斤 頂 頂 推 移 動 。 梁段試拼后 ,利用吊機頂部縱向調節液壓系統將梁節 頂推開 ,留出涂膠空隙 。調整梁段空間位置時 ,高程通過主框架底縱梁尾部的兩臺卷揚機調整 , 梁節的橫向 偏位和豎向轉角通過布置在梁頂的導鏈手動調節 , 縱 向位置由上弦桿上的千斤頂頂推調整 。體內索穿索 、張拉在吊機前方的工作吊籃內進行 。圖 3 墩旁支架設計示意31213涂膠涂膠前應清除匹配面上的灰塵 、污漬等并保證其 干燥 ,匹配面處預應力管道管口必須粘貼密封圈 ,保證管

15、口完全密封 ,防止膠拼后擠出的膠堵塞預應力管道 。 為避免傳統環氧樹脂膠稱量 、攪拌等的麻煩和質量不 易控制 ,本橋拼縫涂膠材料選用 Sikadur31SBAS08 拼裝式橋梁構件粘接劑 ,該材料由 A 、B 兩組分組成 ,使用時 只需將兩組分充分攪拌即可 ,省去了稱量 、逐漸摻加配料等繁瑣步 驟 , 有 效 的 提 高 了 涂 膠 效 率 及 涂 膠 質 量 。 涂膠前用電動攪拌機將 A 、B 兩組分攪拌均勻即可使 用 ,涂膠必須采用雙面自上而下均勻涂抹 ,單側涂膠厚度控制在試拼縫隙寬度的一半左右 , 涂膠工作必須在40min 內完成 。由于 Sikadur 膠體屬于有毒材料 ,施工中應注意

16、加 強勞動保護 ,攪拌 、涂膠均須戴專用手套 、穿工作服 ,避免膠體直接與皮膚接觸 。施工用具及時用丙酮清洗 ,若清洗不及時 、徹底 ,固化后將無法清洗 。施工完成的 容器不得直接拋入大海 ,防止有毒膠體污染海洋 。31214臨時預應力張拉涂膠完成后采用與試拼一致的方法完成膠拼 , 注 意在梁節接觸前應將兩節段梁通過導鏈基本對齊 , 防止由于梁體錯位而帶動波紋管密封圈偏移 。為保證膠拼面始終處于受壓狀態 , 本橋通過兩臺千斤頂同時張 拉梁頂 、梁底的臨時預應力精軋螺紋鋼筋控制施工階段接縫處壓應力大于 015MPa ,張拉控制力為 5412t 。張拉過程中應及時清理梁縫擠出的膠體 。4橋面吊機吊

17、裝梁節施工技術411橋面吊機工作原理本橋除 0 、1 、2 號塊和合龍塊采用浮吊吊裝外 , 其 余塊件全部采用 DQP150t 節段懸拼提梁機對稱吊裝就圖 4 懸拼吊機工作示意412 梁段吊裝及拼裝駁船將待拼梁節運至吊機下方 , 仔細核對梁節編 號及起吊方向 , 確認無誤后將橋面吊機吊具下放至梁頂面 ,吊具對位 ,人工穿吊桿 ,鎖緊并預提至 3m 左右高 度 ,同時駁船駛離作業區域 100m 左右 ,靜置 5min 左右 無異常現象后 ,同時啟動兩臺卷揚機提升梁節至橋面 。提升時盡量對稱平衡起吊 , 設一指揮員統一指揮兩臺 吊機同時起吊 ,嚴格控制起吊速度不超過 016mmin 。在待拼梁節頂

18、板處安裝兩臺 10t 導鏈 ,導鏈固定在已拼梁節上 ,吊機緩慢起吊梁段進行試拼 ,注意試拼過 程中剪力鍵 咬 合 時 用 力 不 宜 太 大 , 需 緩 慢 移 動 對 位 。 梁段試拼經測量驗證無誤后 , 利用吊機頂部縱向調節液壓系統將梁段往前頂推 50cm 左右的涂膠空間 ,在兩 片梁間放置安裝涂膠簡易平臺 , 所有預應力管口貼好 密封圈后自上而下均勻涂抹 Sikadur 膠 。413 臨時預應力張拉臨時預應力拉桿布置如圖 5 所示 , 頂板采用預留 孔安裝鋼錨座 , 底板采用混凝土座 。張拉前先安裝頂板鋼錨座 ,用 <32 精軋螺紋鋼和配套螺母將鋼錨座錨 固于頂板 ,保證鋼錨座固定

19、牢固 ; 穿對拉螺桿 , 錨具外 露拉桿長度不少于 96cm。梁段膠拼吻合后張拉拉桿 ,先對稱張拉翼板上的兩對拉桿 , 再同時對稱張拉梁中 線附近的四對頂底板拉桿 ,邊張拉邊擰緊螺母 ,張拉控 制力為 5412t 。臨時張拉拉桿保證每 3 個梁段連續設置 ,第 4 個梁縫處拉桿可拆除倒用 ; 張拉后拼縫擠出的 膠體需及時整修 。 2008 No . 1 趙英爽 :預制節段懸臂拼裝法施工技術89合龍 。拼裝合龍塊對預制和拼裝精度要求極高 。本橋采用全橋一次性合龍的施工方法 ,其順序是 : 先邊跨 ,后次邊跨 , 再次中跨 , 最后中跨 ?，F以第一聯 為例 ,簡述本 橋 的 合 龍 順 序 : 懸

20、 臂 拼 裝 中 間 墩 上 的 梁 段 ,形成單 T 結構 ;浮吊吊裝合龍段并以鋼橫梁將其懸 吊于合龍口 ;邊跨支架搭設 , 浮吊吊裝邊跨梁段 ; 按照 先邊跨 、后次邊跨 、最后中跨的順序澆筑合龍段濕接縫 混凝土 ,完成整個結構體系 。512合龍段空間位置的調整合龍段采用浮吊吊裝 , 通過鋼橫梁臨時懸掛于合 龍口 。為達到精度要求 , 合龍前須對合龍段的空間位 置進行調整 ,施工中采用調整 0 號塊精確對位的精確 滑移對位裝置調整合龍塊空間位置 。合龍段微調時 , 首先安裝 4 臺滑移裝置和 2 根扁 擔梁 ,使用滑移裝置上的千斤頂將梁段頂起 ,并將合龍 段調整成設計的縱橫坡 , 鎖定螺旋

21、千斤頂 。然后人工 使用扳手擰動絲桿來調整梁段的水平位置 , 當合龍段 縱橫坡及平面位置調整合格后 , 緩慢落頂使合龍段落至設計高程 。由于懸臂拼裝時合龍口處的兩懸臂端存 在相對偏差 ( 本橋技術規范規定 :高程允許偏差 ±2cm ,水平相對偏差 ±2cm) , 故合龍塊調整精度除保證定位精度外 ,還需確保與合龍口兩側順接以防止合龍索局 部彎曲引起較大的應力損失 。513合龍口的臨時鎖定 合龍口處兩懸臂自由端在外界溫度改變后會發生順橋向位移 ,受到日照影響引起的頂底板表面溫差也 會使懸臂端產生高程方向的位移 。因此合龍口混凝土澆筑前必須進行臨時鎖定 , 防止在合龍索張拉前因

22、兩懸臂自由端的變形而導致合龍口混凝土開裂 。 本橋合龍口鎖定采用“撐2拉”鎖定 , 如圖 6 所示 。該方式利用合龍口兩側 10 號塊上拼裝時預留的鋼錨座張拉精軋螺紋鋼來施加拉力 ,同時設型鋼內支撐 。 合龍口鎖定選擇在穩定的低溫時段進行 。首先安裝型鋼內支撐 , 然后對稱張拉頂底板精軋螺紋鋼 。張圖 5 梁段接縫處拉桿布置 (單位 :cm)414體內預應力張拉 預制懸拼梁節是通過施加預應力后使梁節聯結成為整體的施工方法 。本橋體內預應力穿索及張拉均在 橋面吊機前方的工作吊籃內進行 ,13 號塊采用人工穿索 ,其余梁節采用卷揚機牽引穿索 ,卷揚機設在所架 梁附近的墩頂面 , 通過梁面設置的轉向

23、滑輪牽引鋼絲 繩拖動鋼絞 線 完 成 穿 索 。張 拉 油 頂 固 定 在 工 作 掛 籃上 ,張拉時嚴格按照張拉順序對稱進行 ,兩端張拉必須 對稱同步進行 ,千斤頂頂升 、降壓速度相近 。為保證張 拉的同步性 ,張拉由專人指揮 ,分級施加預應力 。預應力按照 設 計 噸 位 的 15 % 逐 級 加 載 , 每 級 加 載 時 間 為30s ,在 0115con (con 為設計張拉應力) 及 110con 荷載級時應持荷 3min 。加 載 流 程 為 : 0 0115con 013con 0145con 016con 0175con 019con 110con 。 張拉伸長值與理論伸長值

24、之差控制在 ±6 %范圍內 ,每端鋼絲回縮量控制在 6mm 以內 。張拉采用應力應變雙控 ,以張拉力控制為主 ,伸長值作為校核 。張拉 完成后用砂輪機切割露出錨頭部分的鋼絞線 , 并及時作封錨處理 。415體內索壓漿 由于懸拼不可避免的將出現梁縫處預應力管道相互串孔等現象 ,根據懸拼的實際情況 ,本橋技術規范允 許每個 T 構梁拼裝完成后再 及 時 組 織 體 內 T 構 索 壓漿 。與上述方法一致 , 完成一個 T 構梁節的安裝并張 拉完所有體內索即可開始壓漿 。壓漿前檢查孔道確保無雜物 ,孔道必須通暢 。為避免壓漿串孔 ,采用兩臺壓 漿機同時壓一個 T 構索 , 并按照先長索后短

25、索的順序 壓漿 。每索壓完后均需飽壓 2min 左右以保證壓漿飽滿度 。5 合龍施工技術511 合龍順序的選擇懸臂拼裝施工時 , 合龍段一般采取現澆和預制兩 種方法 。本橋 合 龍 段 在 預 制 場 預 制 后 運 至 橋 位 處 吊裝 ,通過現澆合龍段兩側 15cm 長的濕接縫完成結構的圖 6 合龍段臨時鎖定裝置90 施工技術第 37 卷拉力主要通過計算合龍臨時溫度應力而得 , 臨時溫度應力按升溫 20 、降溫 10 計算 , 邊跨和次邊跨張拉 力均為 1 000kN , 次中跨和中跨張拉力分別為 2 000kN和3 500kN 。為保證鋼內支撐與兩側預制梁面密貼 , 在鋼支撐 內部設微調

26、絲桿 , 先用環氧樹脂膠將接觸面鋼板粘貼在梁面上 ,再擰緊微調絲桿調節螺栓 ,待環氧樹脂膠達到一定強度后拆除微調絲桿并焊接內支撐鋼骨架 。514合龍段濕接縫混凝土澆筑 合龍段濕接縫混凝土采用早強低收縮的高強度混凝土 ,為避免混凝土自身收縮引起裂縫 ,在混凝土中加 入適量的膨脹劑 。為滿足設計的溫度要求 ( 混凝土澆筑后到合龍索 施工前降溫不超過 10 ) ,合龍段混凝土澆筑選擇在夜間低溫時段進行 。澆筑濕接縫混凝土前須將接觸面鑿 毛 ,并用清水將結合面粉塵清洗干凈 。合龍索波紋管 安裝必須密 封 不 露 漿 , 接 觸 面 管 口 采 用 密 封 圈 密 封 。澆筑濕接縫前 1h 左右用清水潤

27、濕接觸面以防止澆筑 后接觸面吸水而產生裂縫 。濕接縫混凝土選擇在夜間溫度較低時段進行 , 注意澆筑時振搗棒不得碰到合龍 索波紋管和型鋼內支撐 , 澆筑完成后用麻袋覆蓋灑水養生護 7d 以上 。515 合龍索張拉濕接縫混凝土強度達到設計強度的 80 %以上 , 立 即張拉合龍索 。張拉時先長索后短索 、上下對稱進行 。合龍索張拉完成后 48h 內及時壓漿 。516 體系轉換在施工過程中 , 懸臂 T 構變成了單懸臂梁或連續 梁的過程稱為體系轉換 。本橋合龍索張拉完成后立即解除合龍口另一側的墩頂臨時固結預應力 ( 一側的臨時固結已在合龍口鎖 定后解除) , 完成體系轉換 。解除臨時固結預應力時 ,

28、先將墩頂 0 號塊上臨時固結的精軋螺紋鋼均衡對稱的解除 ,然后鑿除臨時支座 ,完成整跨的體系轉換 。6 懸拼過程監控611懸拼線型監控 懸拼過程的線型監控包括待拼梁節的高程、軸線 、扭轉等三部分 。為便于懸拼過程節段的線型監測 , 在 箱梁預制過程中 , 每個節段的接縫位置均按照監控要求埋設有相應預埋件 。在各節段拼裝就位后 , 立即進行軸線 、扭轉測量 , 并根據測量結果 , 及時預測下一節 段的調整方法 。節段懸拼過程中 , 要求豎向和橫向偏 離設計線型 25mm , 否則應進行調整 , 總體要求線型基本平順 ,無明顯轉折 ,拼縫平整密實 。微量線型調整的方法采用加墊預制環氧樹脂墊片來調整 , 加墊厚度根據線型偏差實際情況計算確定 。612懸拼應力測試 懸拼過程中的應力測試主要是測量控制截面的應力變化 ,以檢測結構內力是否在安全范圍內 ,確保施工 過程中結構的受力安全 。應力測試采用鋼弦傳感器 , 在每個墩 0 、1 號塊接縫之間安裝 5 個觀測點 , 進行應力測量并與各工況下計算的控制截面應力進行對比