大跨度曲线桥节段悬臂拼装关键技术

许哲 中交二航局第一工程有限公司

1.工程概况

秀山大桥为连接两岛之间的一座跨海桥梁，其副通航孔桥上部结构为主跨153m 预应力混凝土刚构-连续箱梁，跨径布置为81m+4×153m+81m，7#、8#、9#墩为固结墩，6#、10#墩为连续墩，5#、11#墩为过渡墩，主梁采用上下行分幅布置，采用预制悬臂拼装结构。

副通航孔桥边跨合龙块采用现浇施工，各墩墩顶块因重量太大而采用“部分预制+现浇”的结构，其余块件均为预制，共398榀预制节段。

2.悬臂拼装施工工艺流程

（1）搭设7#、8#墩墩旁支架；浮吊安装墩顶块，现浇箱梁后浇段，完成墩梁固结；安装桥面吊机，悬拼7#、8#墩T构。同法完成6#、9#、10#墩墩顶块施工；6#墩位于主桥重力锚，其浅水区和无水区节段悬拼前，搭设存梁支架，1200t浮吊进行存梁；8#墩T构悬拼至最大悬臂后桥面吊机移至6#墩，悬拼6#墩T构；7#墩T构悬拼至最大悬臂后，桥面吊机吊装7#～8#墩合龙块，进行顶推合龙施工。

（2）将7#墩桥面吊机移至 9#墩，悬拼9#墩T构；6#墩T构悬拼至最大悬臂后，桥面吊机吊装6#～7#墩合龙块，进行合龙施工；将6#墩桥面吊机移至10#墩，悬拼10#墩T构。9#T构墩悬拼至最大悬臂后，桥面吊机吊装8#～9#墩合龙块，进行顶推合龙施工；10#墩T构悬拼至最大悬臂后，桥面吊机吊装9#～10#墩合龙块，进行合龙施工。

（3）中跨合龙完成后拆除桥面吊机，进行边跨合龙段现浇施工，完成全桥合龙。

3.节段悬拼施工

3.1 桥面吊机设计与性能

本桥除墩顶块采用浮吊吊装，其余梁段（3#～18#块）采用QMDJ1650型桥面吊机对称悬臂拼装。吊机主要由主桁架、支撑、锚固系统、行走系统、液压提升系统、吊具、定位系统、控制系统、张拉平台等组成。

桥面吊机后锚通过节段梁吊装孔直接锚固在已安装梁段上，前支撑点设有若干垫箱，作为吊机作业时承压结构，垫箱高度根据桥面横坡和纵坡设计。

吊机前、后设有4台液压支撑千斤顶，用于提供行走梁前移时桥机支撑，并起到调平吊机、克服桥面横坡对桥吊的不利影响等作用。

节段提升至桥面后，横、纵向位置调整通过提升千斤顶旁侧和后侧的横、纵向调位油缸实现；通过吊具上的液压油缸实现纵向横坡调整；横坡调整通过提升千斤顶抬高或降低横向一侧的吊点位置实现。

3.2 T构对称悬拼

（1）节段提升。T构两侧定位船初定位于待装节段下方，平潮时运梁船靠泊定位船，定位船微调锚缆精确定位，桥面吊机下放吊具，吊杆对位节段吊装孔并连接，T构两侧吊机分级同步加载，缓慢匀速提升节段，梁底完全脱离运梁船后静置5min左右，无异常现象后运梁船撤离，继续同步提升节段至桥面高度。

（2）节段试拼、涂胶及临时预应力。待拼节段提升至与桥面平齐，按照监控指令要求与已安装节段进行试拼。试拼完成后在两节段接缝两侧画上若干对齐的标记线，移开节段，预留涂胶空间，进行涂胶施工。

涂胶完成后，按照试拼标记线进行节段匹配拼装，为保证梁段接缝处压应力≥0.3MPa，采用张拉精轧螺纹钢筋施加临时预应力，按照腹板、顶板、底板和翼缘板的顺序张拉节段间临时预应力，张拉后及时清理梁缝挤出的胶体，并对预应力管道进行通孔，避免多余的胶体挤入孔道，确保孔道的畅通。

（3）永久预应力施工。拼装胶固化后张拉悬臂预应力束，预应力穿束及张拉均在桥面吊机前方的张拉平台进行，预应力束采用卷扬机牵引整束穿索，卷扬机布设在所安装梁段附近的墩顶面，通过转向滑轮引钢丝绳拖动整束钢绞线完成穿索。采用智能张拉设备，两端对称同步张拉，分级施加预应力，张拉时采用张拉力和伸长量双控，张拉完成后及时封锚并压浆。

3.3 合龙施工

（1）合龙顺序。中跨和次中跨合龙采用“预制节段+湿接缝”，边跨合龙采用现浇合龙段。合龙施工顺序为：7#～8#墩中跨合龙→8#～9#墩中跨合龙→6#～7#墩次中跨合龙→9#～10#墩次中跨合龙→10#墩边跨合龙→6#墩边跨合龙。

（2）合龙口锁定。T构悬臂端采用水箱压重调整线形，合龙块起吊时水箱同步卸载，以保持线形。合龙口锁定选择在夜间气温稳定的时段进行，满足监控线形后，将锁定装置与钢齿坎焊接锁定。

根据设计要求，中跨合龙时7#～8#墩合龙口单幅需施加225t预顶力，8#～9#墩合龙口单幅需施加450t预顶力，锁定装置兼做顶推装置，并且在锁定前先进行顶推施工。

（3）合龙段姿态调整。合龙口锁定后，通过桥面吊机调整合龙段至设计的纵横坡，并与合龙口两侧顺接，满足要求后将合龙段与相邻节段固定，同时通过型钢扁担梁将合龙块自重转换至两侧相邻梁段上。

（4）缝施工。湿接缝采用C55补偿收缩混凝土，吊模施工。在混凝土强度和弹性模量满足设计要求后，对称张拉合龙束并及时压浆。张拉后拆除顶推锁定装置，移走桥面吊机。

（5）边跨合龙。待中跨及次中跨完全合龙后，进行边跨合龙。边跨合龙段现浇托架一端吊挂于18#节段，另一端支撑于边墩顶。按监控要求调整边跨悬臂端线形，选择夜间气温稳定时段浇筑混凝土。在混凝土强度和弹性模量满足设计要求后，对称张拉合龙束并及时压浆，最后张拉全桥体外预应力束。

3.4 体系转换

中跨合龙并张拉合龙束后，即可拆除墩旁支架；次中跨合龙并张拉合龙束后，解除连续墩墩梁临时固结预应力束，凿除临时支座，拆除墩旁支架，完成全桥体系转换。

4.线形控制

悬拼过程中引起线形偏差的主要原因有：预制梁误差、0#块安装精度、节段重量偏差、涂胶厚度不均匀、整修过的匹配面不匹配等。为有效的控制悬拼线形，需做到以下几点：加强节段预制精度控制，定期进行台座、模板的变形监测，偏差过大时采取措施，避免累积误差对拼装线形的不利影响；对预制节段称重，与设计值比较，由监控方分析自重偏差对线形的影响，修正拼装控制线形；严格控制0#块安装精度，尽量减小0#块安装误差对后续节段安装的影响；严格控制涂胶质量，保证胶层涂抹均匀，厚度一致；节段整修时不得破坏匹配面，缺边、掉角修补厚度应比原始匹配面低1mm左右。

为方便节段安装施工，桥墩封顶后，进行联测，在墩顶增设测量控制点，作为墩顶块安装的测量基准点；在0#块顶增设测量控制点，作为节段悬拼的测量基准点；测量时各墩互相后视和测量，可减小测量误差。为便于线形监测，每个节段在预制时顶部均按照监控要求埋设有6个控制点埋件，每拼装一个节段，均要实测6个控制点的实际坐标值。测量工作选择在夜间气温稳定的平潮时段进行，将数据报监控方核算下一节段的拼装控制坐标及制定调整措施，及时纠偏，避免误差累积。线型调整的方法是在节段匹配面间的指定部位加垫环氧树脂垫片来调整，加垫厚度根据线型偏差实际情况由监控方计算确定；也可以通过调整临时预应力张拉顺序和大小，挤出相应部位多余的拼装胶来达到纠偏目的；必要时，可通过对匹配面打磨来进行纠偏。

5.结束语

综上所述，项目部通过以下控制要点高效完成秀山大桥的节段悬拼作业：

（1）采用三向千斤顶安装墩顶块，安装精度可控制在2mm内，为后续节段悬拼线形控制打下了良好基础。

（2）专业设计能调整横、纵向位置，调节纵坡及横坡的液压提升式桥面吊机，解决了大跨度、曲线、超高、变截面连续刚构桥节段拼装难题。

（3）通过对节段悬拼过程中引起线形偏差的原因进行分析，制定相应的控制措施和纠偏措施来减小拼装误差。

本工程合龙后线形与监控线形基本一致，有效地保证了设计成桥线形，同时也保证了桥梁的结构安全和耐久性，相关施工技术可为类似项目提供参考。