桥梁工程节段梁施工中线形控制技术探讨

中铁二十一局集团路桥工程有限公司，陕西 西安 710082

1 工程概况

郑州东四环项目部二分部上跨七里河南路桥和上跨商鼎路桥梁体采用节段预制梁结构。其中，上跨七里河南路桥桥长372延米，共计9跨，分左、右幅各3联；上跨商鼎路桥桥长827延米，共计20跨，分左、右幅各7联。上跨七里河南路桥左幅跨径布置（由北向南自小桩号向大桩号）为（3×38+3×46+3×40）m，右幅跨径布置（由北向南自小桩号向大桩号）为（3×40+3×46+3×38）m；上跨商鼎路桥左幅跨径布置（由北向南自小桩号向大桩号）为（2×40+3×46+3×40+3×40+3×43+3×38+3×42）m，右幅跨径布置（由北向南自小桩号向大桩号）为（2×40+3×46+3×40+3×40+3×42+3×38+3×43）m。

上跨七里河南路桥位于R-6200曲线上，墩柱高度为4.00～7.19m；上跨商鼎路桥位于R-70000曲线上，墩柱高度为4.00～10.02m。

2 线形控制技术在节段梁施工中的应用

2.1 预制节段梁的线形控制

该项目38m、40m、42m、43m、46m跨梁为预制节段拼装，节段梁拼装的线形取决于预制和拼装两个施工环节。以节段梁拼装阶段为例，需要掌握以下线形控制调整方法。

（1）墩顶定位。墩顶现浇0#块的空间位置是每个“T”构的基准，因此墩顶块的定位精度必须非常高，项目部应选派有经验的测量人员进行现场控制，并请专业监控单位进行监控，确保三维坐标达到设计值。

（2）边跨支架过程的监控和调整。边跨节段梁拼装需搭设支架，用龙门吊将节段梁安装在对应位置，并进行三维坐标调整到位后，在每个节段支架钢管顶部中心采用4台50t扁平千斤顶支撑住节段梁，再次进行精确定位和观测，确保三维坐标正确。

（3）悬臂拼装观测。混凝土属于非理想弹性材料，在弹性模量的计算方面存在偏差，其中阶段梁块件的自重偏差、节段梁断面尺寸的偏差以及张拉预应力的实际效果都会对节段梁挠度产生影响。在大跨度桥梁施工中，节段梁实际挠度与计算挠度的偏差更为明显，必须时刻对节段梁悬臂拼装过程进行监控和调整。

（4）获取几何目标数据。在节段梁拼装过程中，拼装控制测点与其在预制时所用的几何控制测点相同，如图1所示。lfb1、rfb1、lfb2、rfb2用于控制梁段的立面位置，fhp1、fhp2用于预控制梁段的平面位置。同时，当节段梁在预制构件厂预制完毕时，计算获得按总体坐标系统的几何数据。要想得出预制节段梁拼装时按总体坐标系统阶段式的目标几何数据，除了考虑竣工数据，还要考虑以下数据：①墩柱结构及基础预抬值（墩身结构及基础的弹性压缩的预拱值应在形成永久支座的垫石时考虑进去）；②墩柱结构及基础按施工阶段的变形值；③上部桥梁结构的分阶段的变形值。

图1 安装梁段控制点图

2.2 节段吊装阶段的线形控制

节段吊装时考虑到龙门吊弹性变形因素会对线形控制效果造成影响，容易产生新的变量因素，因此施工人员应结合现场情况准确计算吊挂高度的最优值，并对精轧螺纹钢吊杠的吊挂高度加以调整。同时，为有效控制高程调整次数，需要合理选择吊挂高度，调整时间节点，可选择在龙门吊吊运前对精轧螺纹钢吊杠的吊挂高度进行调整。

2.3 节段精确就位阶段的线形控制

为有效消除龙门吊弹性变形因素对线形控制效果造成的影响，施工人员需综合考虑湿接缝浇筑、二期恒载等因素，合理设定预拱度。首先，采集相关施工信息，如梁体跨中上拱度、竖向向下挠度等，基于“恒载+1/2静活载”方式准确计算预拱度的理论值。其次，开展预压试验，模拟后续施工过程，准确预测龙门吊跨中弹性变形量，再将理论预拱度与龙门吊弹性变形量相减，得到的计算结果为节段梁的拼装预拱度。最后，在后续施工中，还需根据实际施工情况对节段梁预拱度加以适当调整，以满足桥后上拱度设计标准为主要目的。

2.4 张拉阶段的线形控制

张拉作业应使用精轧螺纹钢吊杠等工具，将梁体吊挂至龙门吊，在张拉期间，持续受到预应力作用影响，梁体将产生反拱现象，且龙门吊节段梁同时出现回弹现象，并于梁端部位形成转角，使得精轧螺纹杆吊杆的受力情况出现明显改变。随后，在张拉作业结束后，解开龙门吊设备及梁体的吊挂状态，使其独自承受施工荷载以及自重量。同时，考虑到张拉期间龙门吊反弹现象可能会对梁体线形控制情况造成严重影响，为保证梁体线形不会被破坏，施工人员必须严格遵循操作规范，按特定顺序依次接触精轧落位钢吊杆，并对单根吊杆采取分级卸载方式。

3 节段梁施工中线形控制技术的应用建议

3.1 建立线形控制网

（1）构建平面控制网。测量人员使用全站仪等设备，在已有工程施工控制网与桥面中轴线基础上构建平面控制网。（2）构建高程控制网。测量人员运用二等水准测量方式，在桥台后方等部位设定高程控制点，随着节段梁安装作业的开展，使用水准仪设备对所设置高程控制点的位置进行挪动，以满足高程控制测量作业的开展需求。（3）设置基准点。需要在节段梁顶面部位设置若干数量的施工控制基准点，将部分基准点作为同里程控制点，将另一部分基准点作为横向轴线控制点，并在基准点中设置标记信号，随后在顶面设置若干数量的高程控制基准点。

3.2 采用有限元辅助人工计算施工阶段拼装线形情况

为减小人为因素对线形控制效果造成的影响，避免出现计算错误等问题，企业可选择使用有限元软件辅助人工计算施工阶段拼装线形情况，保证计算结果真实准确。例如，选择使用CIVIL等有限元软件，在软件中构建全桥空间信息模型，在模型中导入工程相关信息，准确计算恒载值与张拉后跨中上拱位移量等参数，并对梁单元开展模拟试验。

3.3 确定节段梁悬拼质量标准

为有效控制节段梁悬拼质量，施工前要结合工程情况与设计要求，明确节段梁悬拼质量标准，如节段梁横竖向偏差值、基准梁块四角高差误差、节段梁相对高程误差等。在后续节段梁施工期间，定期对节段梁施工成果进行测量，将测量值与标准值进行对照分析，如果二者差值超过允许范围，则及时采取补救措施。

3.4 采取节段修整措施

为避免节段梁在后续施工与工程使用期间出现质量问题，在应用线形控制技术时，要综合采取节段整修措施，发现并解决所存在的质量问题。首先，施工人员应使用检孔器等设备观察孔道是否存在变形现象，如果出现串孔与波纹管受损等问题，则进行返工处理，如更换破损波纹管。其次，施工人员应对孔道以及锚头垫板情况进行检查，测量预埋件埋设位置，如果孔道及锚头垫板未保持垂直状态，或预埋件存在安装偏差，则对其进行校正处理。再次，施工人员应检查混凝土结构是否存在麻面与裂缝等质量缺陷，并使用环氧树脂砂浆等材料对缺陷部位进行修补处理，如采取表面封闭法或内部修补法处理混凝土裂缝。最后，施工人员应在块段顶板前后两端部位设定节段梁中心线，对中心线进行标记，以节段梁中心线为依据，对块件标高进行测量调整。

3.5 处理胶拼接缝

节段梁施工期间常出现匹配面过度突出的问题，突出部位在张力作用影响下容易出现压溃现象，进而影响节段梁施工质量。因此，在应用线形控制技术时，施工人员需有效处理胶拼接缝，铲除节段梁两端部位的突出混凝土，使用电动钢丝等工具清除连接面上残留的浮浆与附着的灰尘污渍。同时，为避免破坏连接面，在非必要情况下禁止开展连接面深度清理作业，需要将处理深度控制在0.5mm以下。最后，观察胶结面情况，如果胶结面存在质量缺陷，在悬臂安装结束后，使用环氧树脂砂浆等材料对胶结面进行修补处理。

3.6 调整拼装阶段梁段几何误差

当前在节段梁施工中，主要存在两种几何误差情况，即梁段几何误差超过允许值，或桥梁至合龙段预测误差值超过允许值。此时，如果不需要调整梁段，就应遵循上下左右对称张拉的原则，确保梁段处于正位。如果需要调整线形误差，应更改原来的顺序，以先张拉能使梁段向控制方向偏转的临时拉杆为原则，以此进行校正，减小误差。

4 结束语

综上所述，为切实满足现代桥梁工程的施工需求，有效控制节段梁施工质量，施工人员必须深入了解线形控制技术，掌握施工技术操作要点，以充分发挥技术优势。同时，面对技术应用期间暴露出的问题与不足，需要积极落实上述技术应用建议，消除节段梁线形施工问题，发挥该工程技术的价值，保证桥梁结构整体的耐久性。