高速铁路连续梁短线法胶结拼装施工技术

康剑锋

(中铁第四勘察设计院集团有限公司 湖北武汉 430063)

1 概述

我国高速铁路发展迅速，为保证线路平顺，大量采用以桥代路，桥梁长度占正线长度比例往往超过60%[1]。其中，预应力混凝土连续梁在高速铁路桥梁中得到了广泛应用。连续梁桥的施工一般采用悬臂浇筑和节段预制拼装法。相较于悬臂浇筑法，节段预制拼装法由于适合标准化、工厂化、机械化、结构装配化施工的特点，可以有效提高现场施工效率，有效加快桥梁建设速度[2]，在欧洲、美国、日本等发达国家应用较为广泛，其工程造价也随着技术推广逐步降低。随着我国基础设施建设水平不断提高，预制工艺、运输能力、吊装设备和粘结材料等材料工艺和设备不断得到发展，也出现不少采用节段预制拼装技术的实例[3-11]。

现有的节段匹配预制方法主要有短线法和长线法2种[12]。长线法是将主要部件分成半段或整段，并将适当的部件放在底座上，直到半跨形成整段。短线法分段预制，每段在同一模板中浇注，分段预制成型。此文以某高速铁路特大桥主跨(32+48+32)m无砟轨道预应力混凝土双线连续梁为工程背景，对短线法预制胶结拼装技术的施工工艺展开相关研究。

2 工程概况

某高速铁路站前标段中的一特大桥跨越大型河流，其中主跨(32+48+32)m连续梁里程为DK73+512～DK73+625，线路小里程与夹角河流为106°，连续梁全长113 m，在附近梁场(中心里程DK68+700)进行节段预制及存放，轮胎式运梁车运至现场装配，梁场大型临时设施费用为429万元。

连续梁梁体截面为单箱单室，底板、腹板及顶板局部逐渐向内侧加厚以适应不同位置处的受力变化。在连续梁支座位置附近，设置横隔板，并在横隔板设有过人洞。桥梁宽12.6 m，桥梁全长113.5 m，计算跨度为(32+48+32)m，截面中心线处梁高3.035 m，梁底下缘按直线变化。边支座中心线至两端0.75 m，梁缝分界线至梁端0.1 m。边支座横桥向中心距4.5 m，中支座横桥向中心距4.5 m。

3 短线法胶结拼装方案分析

在考虑交叉作业及流水施工的条件下，针对该连续梁(32 m+48 m+32 m)，将节段拼装法与悬臂浇筑法施工工期进行对比(见表1)，可以看出节段拼装法施工能有效节省工期。由于受本项目三年半施工总工期控制，最终确定本工程采用预制拼装节段梁的方案，保证建设工期。

表1 (32 m+48 m+32 m)连续梁节段拼装法与悬臂浇筑法工期比较

目前，悬臂拼装法与整孔拼装法是预应力混凝土箱梁施工常用的施工方法。两种施工方法节段预制的方法是相同的，但具体采用哪种方法通常根据桥梁跨度来选择，其跨度界限为60 m。考虑到架桥机自重，跨度大于60 m时，多采用悬臂法拼装；跨度小于60 m时，一般采用整孔拼装法施工。现就长线法预制和短线法预制方案展开论述。

长线法发展较快，技术也比较成熟，但底模的最小长度必须等于桥梁长度的一半。因此，长线法所需的预制场地较大，难以节省土地。短线法预制适合在工厂内进行节段预制，设备周转率高，生产速度快。目前，我国高速铁路发展迅速，并积极拓展海外市场。这就要求桥梁具有良好的施工质量，较短的工期及较低的建设成本。而短线法虽然发展稍晚，但该方法能够较好地控制成桥精度及成桥线型，便于模块化及批量化生产，在高速铁路建设中具有广泛应用前景。因此，考虑到桥梁在该项目中所占的重要份额，选择短线法施工以提高建筑效率。

4 短线法胶结拼装施工技术方案

4.1 预拼装方案

短线法胶结拼装对精度的要求较高，需要在梁端胶拼前进行试拼装，以免因各梁段拼接面倾斜度及标高不一致而增加涂胶后的梁段位置调整工作量，从而保证成桥精度。

试拼装采用专用运梁车运梁，梁段通过大龙门吊提升。试拼装要求梁段的拼接面达到完全匹配，因此在试拼装过程中，应调整待拼节段标高至上述标准。此时梁段块件预应力管道接头应对位成功，且临时预应力钢筋及张拉设备满足要求。

试拼完成后，在不调整梁段的标高和倾斜度的前提下，将梁段纵向平移0.4～0.5m，以便下一步胶拼。

预拼装应注意控制基础沉降并实时监测，不得破坏节段梁端面及剪力键。

4.2 胶结材料与工艺

4.2.1 涂胶连接

胶结材料除应满足基本力学性能，如抗拉、抗压强度和粘结能力外，还应具备较好的耐久性，特别是在湿热、高温环境下抗老化的能力。此外还应具备较好的触变性，便于施工。环氧树脂是目前较为常见的满足上述要求的粘结剂。环氧树脂粘结剂一般分为A、B两种组分，其中A组分为环氧树脂，B组分为固化剂，并辅以相关辅助材料改善性能，其配合比往往根据现场温度变化情况进行调整。

环氧树脂涂胶材料的拌制应在避免与空气接触的条件下，以400 r/min的速率搅拌2～3 min，至颜色均匀。涂胶过程中，可以将箱梁截面分为多个工作面同时施工，以加快涂胶进度。环氧树脂厚度为2～3 mm，遇到混凝土有凹凸面的情况，应先进行修补处理。

在接缝面涂胶前，为保证接缝粘结质量，接缝表面必须洁净，无污物、油迹、浮浆等。在常温环境下，环氧树脂的涂抹时间应控制在45 min以内，并在90 min内进行拼接。当混凝土的表面温度低于5℃时，必须采取适当加热措施。接缝表面必须迅速、均匀地涂胶，遵循自下而上的顺序。为确保环氧树脂厚度均匀，胶涂工具一般采用钢制刮刀或类似工具。在单面涂胶时，涂层的厚度为3 mm；双面涂胶时，涂层的厚度为每层2 mm。

在接缝面完全涂胶后，安装预应力管道密封圈，将待拼梁段进行拼接作业。在环氧树脂固化期间，应张拉临时预应力束，其预应力不应小于0.30 MPa。预压后接缝宽度应保证在0.5～1.0 mm之间，且无缺胶现象。

涂刷施工及拼装后2 h以内，需要严格控制其湿度等相关指标，防止雨水侵入和阳光照射，以确保箱梁能与外界的隔离。

4.2.2 接缝处理

接缝连接时，胶结面的处理需要注意以下4个方面。

(1)所有接合表面均应清理干净且保证干燥，不得含油污和其他杂质，混凝土表面应尽可能平，去除疏松表面层及附着的水泥。环氧树脂涂层施工时，需要严格控制其湿度等相关指标。

(2)胶层厚度要均匀，并控制在0.5～1.0 mm之间，以确保在接缝处有环氧树脂挤出，并且可根据胶层厚度调整拼装时梁段上翘和低头现象。

(3)环氧树脂初步固化时间应大于2 h，且在24 h时完成终凝，以保证其粘结胶结强度应不低于梁体混凝土强度。同时，涂胶、加压等工序需在环氧树脂固化前完成。胶接缝挤紧的预应力(挤压)0.20 MPa，挤压在3 h以内完成。

(4)环氧树脂固化过程中的压力不得小于0.30 MPa。

4.3 成桥精度控制

成桥精度控制主要集中体现在两个方面:(1)预制梁段尺寸精度，其通过模板精度来控制；(2)梁段预制拼装时匹配梁段的精确定位。

4.3.1 模板精度控制

控制固定端模的精度是进行模板精度控制的核心。固定端模模面须保持竖向垂直并与预制单元中线成90°，端模上缘须保持水平。端模标高应根据靠近腹板处的两测量控制点进行检查。水平误差和与中线的垂直度误差必须控制在2 mm之内。

固定端模控制包含四个控制点:两个轴线控制点、两个水平标高及平面位置控制点。两个轴线控制点位于固定端模的上表面和内腔的底面中心。可通过观察两个点是否与基线重合，以及两个点与基点之间的水平距离是否相等。通过控制固定端模竖向垂直度并使其中线居中。通过对对称设置在腹板位置处的两个水平标高点兼平面位置控制点到基点的距离以及相对标高的测量，可控制固定端模整个模面与待浇梁段的中轴线垂直并使其顶面水平。

在每个梁段浇筑后，下一个梁段浇筑之前，必须检查固定端模的精度，合格后才能执行下一道工序。

4.3.2 匹配梁段定位

装配梁段的定位主要通过控制梁段的中心线的两个测量点和腹板的四个测量点来实现。浇筑梁段时，所有的控制预埋件都在砼凝结前安放在梁段顶板上。匹配梁段定位分为初步定位和精确定位两个步骤。

(1)初步定位:匹配梁段的初步定位主要是通过卷扬机和底模台车来完成的。定位时，启动卷扬机，通过导向滑车和底模台座端面上的动滑车，带动底模台车纵向位移，牵引匹配梁移动到大致位置。

(2)精确定位:匹配梁段的精确定位主要通过手拉葫芦和底模台车上的8个油压千斤顶来完成。其中，手拉葫芦对匹配梁纵向距离进行微调，油压千斤顶对梁段标高和轴线偏角进行精确调整。整个调整过程应在统一指挥下协调进行，每一步调整操作均要求缓慢、细致。

精确定位后，需对设置在梁段顶面上的6个控制点的测量仪器数据进行观测计算，直至满足精度要求。

5 结束语

本项目采用节段预制拼装造桥技术，按照计划工期快速完成了桥梁架设施工，成桥精度高，满足设计及施工误差要求，效果明显。

未来伴随短线阶段预制拼装施工的发展与普及，节段预制拼装的应用范围将不断增大，相关大型临时设施的摊销费用将不断下降，节段预制拼装施工方法的成本优势将不断显现出来，这项施工技术也将承担更重要的角色。