市政桥梁节段预制拼装混凝土桥梁技术应用研究

陈 磊 刘 洋

（1.中电建十一局工程有限公司，河南郑州 450000；2.中国水利水电第十一工程局有限公司二分局，河南郑州 450000）

1 桥梁预制拼装施工技术的特点及优势

工厂集中现浇梁段混凝土，合理使用资源与能源，减少温室气体排放，有利于环境保护和工程低碳化建设；梁段工厂化作业提高了混凝土浇筑质量，提高桥梁结构的耐久性；拼装施工工艺更多依靠机械设备，减少人员因素对施工质量的影响；桥梁的不同构件可同时预制，工序间的时间控制相关性减少，施工速度快；拼接安装机械化程度高，适用于长大高架桥梁的快速施工；施工过程中最大限度减小对周边环境的空气污染、噪声污染、交通干扰等不利影响，是环境友好型的建桥技术。

2 工程概述

郑州南四环快速化工程东起樱桃路，西至郑少高速，全长约为5 km，主线高架桥单幅标准桥宽16.5 m，局部加宽至26 m，等宽段采用节段预制施工，加宽段采用支架现浇梁。

施工流程如图1所示。

图1 总体施工流程

桥梁墩柱完成后，0#节段采用鹰架模板支撑体系或钢管柱模板支撑体系进行现浇。箱梁通过公路采用平板车运输到施工现场拼装点，1#节段与0#节段采用湿接缝现浇连接，标准节段梁的架设采用架梁设备逐联架设。三孔一联的施工段，每次拼装架设半联，待整联拼装完成后，选择适当气温段进行合龙段混凝土浇筑。

3 市政桥梁预制拼装施工技术的实际应用

3.1 分段预制拼装设备选择

根据现场实际情况及进度计划和桥梁布置形式，选用不同的桥梁架设设备。节段提升、拼装作业采用桥面吊机或桥面提升架时，提升设备与节段的重量比应不大于0.4，提升设备在提升、拼接、行走时的抗倾覆安全系数、自锚固系统的安全系数、斜拉水平限位系统的安全系数均不应小于2。

本工程节段预制拼装设备选择标准：节段梁架设部位施工受地下和地面管线影响较小；现状道路较为平缓，纵向最大坡度较小；最大墩柱高度不大于15 m施工区段采用龙门吊与汽车吊或履带吊配合架设；节段梁架设部位跨越河道、道路、桥梁、地心复杂、墩柱较高等施工区段采用上行桁架式架桥机、桥面吊机与汽车吊或履带吊配架设。

3.2 1#号块吊装

1#号块钢管柱临时支架完成搭设，提前在阶段梁四角位置安放4个临时支撑千斤顶和4个三向千斤顶，临时支撑千斤顶四个点顶面高程调整至分段梁底面设计安装高程。1#号块吊装就位后操纵三向千斤顶，使竖向千斤顶与梁底接触，均匀顶升使梁段脱离临时支撑螺旋千斤顶，利用纵、横移千斤顶进行平面位置调整，完成粗调就位。

1#号块三向千斤顶安放位置如图2所示。

图2 1#号块三向千斤顶安放位置

测量1#号块顶面控制点三维坐标，启动四台三向千斤顶，对梁段高程、平面进行反复调整，直至满足指令要求，完成精调就位。完成精确测量后，采用临时支撑千斤顶支撑住1#号块，卸压4个三向千斤顶，再次复核测量1#块尺寸位置，确认尺寸无误后撤出三向千斤顶，将梁体支撑锁定在临时支撑上，确保节段梁不发生位移，完成湿接缝混凝土浇筑。三向千斤顶如图3所示。

图3 三向千斤顶（单位：mm）

3.3 标准分段预制梁吊装

节段预制梁试拼装：节段经拼装设备吊至与已拼装梁段相同高度后停止，缓慢向已拼梁段靠拢，节段间应设置防止碰撞的垫块，防止梁段撞伤。梁段稳定后，通过吊具对起吊梁段的位置进行调整，与已拼梁段端面匹配。取出垫块，缓慢驱动天车将起吊梁段与已拼梁段拼接，到位后观察接缝是否严密、有无错台。试拼完成后将梁体移开0.4～0.5 m（以方便胶拼为准），除平移外，节段标高和倾斜度不进行调整。

涂胶拼装：节段预制梁段之间的施工缝严格按《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T 3650—2020）的要求处理。采用有效措施保证接缝面必须洁净、干燥、无污渍，混凝土表面平整无疏松。涂胶混凝土表面温度不宜低于5 ℃，拌制完成的黏结剂一般宜在45 min内涂刷完毕，90 min内进行拼接。黏结剂强度相应指标应不低于C70混凝土，初步固化时间应不短于2 h，并在24 h内完全固化达到胶结强度，涂胶、加压等施工工序必须在黏结剂固化前完成。黏结剂应涂抹均匀并覆盖整个匹配面，涂抹厚度以3 mm为宜。结构胶涂抹时预应力管口处设置“O”形海绵密封圈对预应力钢筋管道口进行防护，防止施加临时预应力时孔道内进入黏结剂。涂完胶后移动节段，调整节段位置，使中线、标高、接缝吻合，进行挤胶张拉工作。

临时预应力张拉：临时预应力的作用是让节段断面均匀受到接合压力，使黏结剂受到均匀适当的挤压而填满于缝隙中，并将多余的黏结剂挤出节段边缘，使接缝紧密接触，将节段拼成整体，并保证在永久张拉前的一段时间内节段不发生错移。临时预应力利用节段顶板和腹板上的钢锚块通过精轧螺纹钢与梁体锚固，相邻两节段间使用5根Ф42精轧螺纹钢，采用YC60A型张拉千斤顶和JLM型锚具进行张拉。节段在预制时在顶板预留4处、底板预留1处锚固孔，挤压力应与节段断面形心同轴。临时预应力张拉时顶板与底板上下螺纹钢同时张拉，横向张拉应按先中间后两边的顺序对称张拉，实际施工中可根据梁体线形对张拉顺序进行调整，确保施加临时预应力后，结构胶能够均匀在全断面挤出。临时预应力钢筋的张拉力应符合设计要求，张拉锚具及设备应满足多次反复张拉的施工要求。临时预应力的拆除必须滞后节段永久预应力2个节段，张拉合龙束后拆除边跨节段临时预应力和中跨最后两个悬拼节段临时预应力。

节段纵向永久预应力施工：完成纵向临时预应力张拉后，清理永久预应力孔道，确保孔道内壁光滑无凸起、杂物，降低预应力损失。清孔完成后进行节段预应力钢束的穿索施工，待接缝结构胶强度满足设计要求后，张拉悬拼预应力束。在预应力张拉完成后，拆除节段预制块吊装设备吊具，并按要求拆除箱梁顶、底板临时预应力钢筋。预应力管道压浆采用真空辅助压浆工艺进行施工，孔道内的负压不应小于0.06 MPa。

3.4 合龙段施工

合龙段施工是悬臂现浇施工的一道关键工序，是合龙施工前应观测两端悬臂节段的轴线和节段高程的偏移值，并应用实际观测值指导合龙施工的计算，确定合龙各项工序和调整参数。由于昼夜温差、混凝土收缩徐变、结构体系转换及施工荷载等因素对合龙段宽度、高程产生影响，必须采取固定措施。在合龙段梁两端设置临时刚性连接，通过刚性连接的方式锁定。

合龙段混凝土采用微膨胀混凝土，在一天中气温最低时进行混凝土浇筑，并加强混凝土的保温和养护，使混凝土的早期硬结过程中始终处于升温受压状态。在混凝土强度和弹性模量达到设计值后，采用智能张拉设备张拉通长永久预应力钢束至设计应力，拆除刚性连接及临时预应力。永久张拉完成后在24 h内完成预应力孔道压浆施工。压浆合格后应及时对锚头预留槽口封锚，封锚混凝土的密实度和强度不低于预制梁体混凝土。

3.5 拼装测量控制

拼装测量是节段拼装过程中重要一环，节段拼装施工前应在0#号块顶部建立独立测量固定三维控制基准点，每一节段的拼装测量均以0#号块顶部基准点进行测量控制，避免误差累积。应根据设计图纸准确确定每跨墩顶块的平面位置及高程，墩顶块安装误差应满足墩顶块安装验收标准的规定。每对节段拼装完成后，应及时检测节段的高程与轴线，高程与轴线误差应满足节段吊装验收标准规定。

4 结语

通过节段预制拼装混凝土桥梁技术的应用，在提高工程质量、提升桥梁结构的耐久性及全寿命经济性、加快建设速度、减少环境干扰、最大限度减少对交通的影响以及提升工程的社会效益、经济效益等方面取得了显著成效。