高速铁路大跨度连续梁预制拼装施工关键技术研究

郭 振

(中铁第五勘察设计院集团有限公司，北京 102600)

节段预制拼装施工方法是高速铁路桥梁的桥体结构进行标准化划分。在预制场进行预制生产，开展高速铁路桥梁施工时，将各个节段运至施工现场，利用专业施工机械设备，将各个节段依次拼接并施加预应力，最后连成一体。目前在我国公路桥梁工程建设中，该施工工艺应用非常广泛，但是在高速铁路桥梁工程建设中应用并不多见。因此很有必要进行高速铁路连续梁节段预制拼装施工关键技术的研究探讨，以便为高速铁路桥梁工程施工提供一些助力。

新建京唐铁路潮白新河特大桥位于天津市宝坻区，采用节段预制胶拼法施工，正线长度1.01km。孔跨布置为1联(48+80+48)m双线连续箱梁、16孔40m双线简支箱梁、1联(48+80+48)m双线连续箱梁。其中跨潮白新河大堤双线连续梁为全亚洲首例最大垮度节段胶拼法施工的连续梁铁路桥。

主跨80m连续梁建筑总宽12.9m,梁长为177.5m，计算跨度为(47.9+80+47.9)m。截面采用单箱单室变高度连续箱梁，变高节段采用短线法预制，中支点截面中心处梁高6.635m,跨中及边跨等高节段采用长线法预制，中心处梁高3.635m。共划分42个预制节段和一个合龙段。该桥设计吊装三个节段张拉一次。中跨合龙段采用现浇施工。

1 节段箱梁预制方法(图1)

连续梁梁段预制采用长短线结合法，变截面0～6#，0～6’#段在两个变高段短线台座上预制，等高梁段7～11#，7’～9’#段在长线台座上预制。通过测量塔上设置轴线强制定位基准点与高程定位基准点，控制调整节段模板的纵横轴线与标高。

预制节段箱梁第一步要设置与设计梁体尺寸相同的梁体预制台座，设置过程中要对后续梁体制作过程中可能出现的技术问题有所考量，尤其要重点关注梁体本身的重量以及混凝土浇筑完成之后，混凝土在上强度的过程中缓慢收缩等情况，据此对梁体的预拱度进行确定；第二步就是根据预拱度调整底模的高度；第三步就是对预制底模分段，分段方法是以奇偶数方式来划分，然后按照分段顺序实施梁体的预制作业，需要注意的是，目前长线节段箱梁预制方法虽然已经在路桥工程得到普遍应用，而且具备结构简单、技术成熟等特点在内的技术优势，但是它的缺陷也非常明显，比如预制台座一旦成型就很难调整，施工进度较慢，而且梁厂占地面积非常大等，具体施工方案的确定还是要根据实际情况而定，节段箱梁预制流程如图1所示。

2 悬臂段拼装关键技术

2.1 悬臂拼装方案

T522#～T524#墩间造桥机杆件采取在地面预拼成66.4m，大门吊整体吊装方式；后续采用大龙门吊进行悬拼，进行边拼边拖的方式，直至整个造桥机全部拼装完成。

悬臂拼装对相邻两个节段的标高和倾斜度一致性的要求非常高。其方法是利用回转天车，将梁段起吊至与已拼装完成梁段大致同样的高度，此时回转天车停止运动，将把梁段缓慢地朝已拼装梁段靠近。在靠近之前在两个梁段接缝的地方放置临时木楔，确保不对其他梁段造成损害。等起吊梁段停稳后，利用悬吊系统进行空间姿态位置的调整。去掉木楔，再次对其实施空间姿态的微调整，然后谨慎接至已经拼装的梁段成为一体。拼装到位后对顶板、腹板和底板施加临时预应力加固，严密观察所有接缝的紧密性，检查是否存在错台现象，拼接面是否达到严丝合缝，如有测量偏差并进行调整，使其完全达到技术要求。进行受力体系转换后解除回转天车吊具，依照顺序拼装所有梁段。最后进行永久预应力钢铰线穿束及张拉作业，即完成了一个施工阶段的拼装，一次方法完成1T，2T，3T及不平衡阶段的拼装作业。为了节省涂胶以后梁段定位调整的时间、加快施工进度，可采取涂胶拼装之前的预拼装作业。

图1 节段箱梁预制流程图

2.2 张拉平台设置

张拉平台的设置要根据实际情况进行，由于施工现场根据施工方案设计成了根据双T型结构循环模式，再结合永久预应力孔道的具体位置，临时预应力张拉的具体位置，一共设置两个T构共八个张拉平台。

2.3 预应力孔道密封技术

重点关注预应力孔道的密封性能是否达到技术要求，确保拼装完成之后孔道的密封良好。要规避用于胶拼的环氧树脂胶进入永久预应力孔道，还要确保梁体内部的预应力孔道密封性能良好，可在梁断面孔道周围贴约5mm的环形密封圈，待临时预应力张拉完成，要对接缝进行刮胶清理，同时利用通孔器通孔，以确保孔道畅通无阻。

2.4 剪力键损坏及处理

剪力键在抗剪力作用的同时，也在拼装施工时起到定位作用，部分为定位键。在节段吊装和运输等环节用缓冲物对节段截面施以保护，避免剪力键因遭受撞击而受损。对于意外破损的个例，在此不建议修补，原因是非匹配的修补方法将会影其响定位功能，导致拼装线形调整难度增大。

2.5 预应力张拉

2.5.1 临时预应力张拉

张拉作业最容易出现的问题就是断面的压力承受压不匀导致大量损失张拉力，临时张拉也称初张，由四个作业组使用同种设备同时进行作业，用千斤顶顶住张拉设备底部和顶部的精轧螺纹钢进行张拉，然后对顶部中间位置的两根精轧螺纹钢进行张拉，张拉作业须在专业技术人员的监督知指导下进行，荷载张拉作业按照相关技术规定分四个等级进行。

2.5.2 永久预应力张拉

作业程序强调严格按照技术要求实施，两端的预应力钢铰线束要步调一致、对等进行。如有特殊需要设置不平衡钢束，最多不得高于一束，作业顺序依次为腹板顶部和底部，由外及内从左到右，张拉完成立即压浆，预施应力实施双控，由油压表控制，校核方式是对预应力技术的经过拉伸长出的数值衡量，确保满足设计要求。

3 线形控制技术

在本工程的线控中，研发了《装配式桥梁节段预制线形监控软件》。将坐标的空间转换算法编入其中，大大减少了测量作业时间。

3.1 预制阶段线形控制

这个阶段的控制措施主要是线形控制以及检测预应力，以确保恒载内力与线形达到设计要求，并确保安全施工。各阶段须提前预埋传感器，确保数值的准确率，实时跟进传感器变化情况。张拉作业前后都要对标高进行测量，确保线形曲线流畅。

运用短线法进行梁体预制对外部因素影响更敏感，因此成为一道技术难关，须制定科学合理方法进行监控。预制阶段首先在节段顶部预设轴线和标高6个控制点位进行线形控制，坐标参数划为设计六点，预制理论以及预制实际六点三种，以设计六点坐标作为最终坐标。

起始节段测量作业的控制方法，是采用特定专业设备对六个控制节点进行调节，把节段与成型梁体和桥墩连接固定，使之成为一个整体。只要有节段预制就要设置控制点位，设置相应的坐标系，箱梁的线形和轴线要进行准确无误的控制，换算所有点位的坐标参数成为绝对值，实现对箱梁架设位置的绝对控制。

3.2 0#段线形控制

0#块定位是桥梁线形的基准，它的作用是决定性的，要实现准确对位。0#块须标记验收标线并使其粗略就位，此时测量它的顶面控制点并建立三维坐标系，把所测数据和监控指令进行比较，据此确定梁段的调整数据，然后实施精确调梁作业。

3.3 其余节段拼装线形控制

对起始节段梁体位置实施准确定位，固定于永久支座，其他节段都据此实施定位。永久预应力张拉完成复核标高和轴线，误差超过10mm则需调整标高和轴线，监理人员要实时跟进作业过程，对数据进行精准掌握和分析，确定误差产生的原因。若几何数据超标须立即上报，由专业人员进行调查，监理单位根据监测数据结合梁体的变形特点进行论证，决定施工过程是否需要纠偏，每个施工环节都要严密监测。精准控制，在安全生产的基础上保证工程质量和效率。

4 高速铁路连续梁节段预制拼装施工质量控制措施

4.1 梁段预制质量保证措施

①成品梁的预制需要在预制台座上进行，台座的坚固稳定性是预制梁能否成功制作完成的基础。对台座进行设置必须保证科学合理、安全稳妥，这样生产出来的预制梁段才能确质量可靠，高速铁路连续梁节段的预制混凝土浇筑作业须采用C25标号的钢筋混凝土材料，台座要比场地高30cm，场地须确保排水性能良好。

②节段预制梁制作过程中须进行精准测量作业，因此需要在预制梁施工现场设置具有完全独立性质的平面坐标系，还要把高程控制设置成网络分布，方便对预制梁的基线位置以及控制点高程进行测量和设定。

③预制梁段的制作模板为钢材材质的大体积模板，钢模须确保自身的刚度和强度。尽量减少接缝的存在，保障模板平整光滑，要对模板进行彻底清理打磨，保持外部洁净内部光亮，要采购适用脱模剂，确保梁段预制脱模后整体性和规格尺寸不受损伤，外观整齐美观，最终确保梁段整体质量。模板加工单位须有丰富的加工经验，成品模板须确保规格尺寸达到规范要求。

④振捣作业须确保振捣密实到位，振捣机械为插入式振捣棒，振捣作业要多方进行且保证作业强度，振捣时长要严格控制，操作规范为快插慢拔，随振随拔，振捣作业人员要严格遵循振捣操作流程和技术规范，确保不过振、不漏振、不重振、振捣过程不触碰模板，不贴近钢筋。

⑤钢筋制作和铺设绑扎由人工与机械合作完成。制作作业前要对钢筋规格型号进行严格核实校验，从制作、铺设、焊接和绑扎都要严格遵循技术规范进行操作。要对钢筋网进行严格控制，确保制作完成的钢筋网规格尺寸符合图纸要求，要给混凝土保护层预留厚度空间，预埋件的制作和埋设要严格按照设计图纸施工规范操作。

4.2 梁段拼装质量保证措施

①梁段的拼接安装必须用到架桥机，机械按部就班到位后要对水平度和中线所在位置进行严格检测，确保机械和桥体中线完全重合，就位后要严格检查架桥机的中线及水平度，如果拼装作业为曲线段，则机械中线对准预设弦线。

②涂胶作业前，全体梁段吊至指定位置，通过千斤顶双向精准位置调整，以线形完全吻合设计图纸为准，然后开始涂胶作业。

4.3 预应力张拉保证措施

①张拉作业所用千斤顶、油压表以及油泵参数设定和校验要严格按照规定时间和技术标准进行。

②千斤顶和工具锚安装须保证同一圆心。

③张拉作业开始前先进行单束初步调整，应力要达到抗拉极限的0.15～0.3倍，所有钢绞线束确保受力均衡。

④张拉作业分五个等级进行，两端千斤顶受力相同。

⑤张拉作业须确保预应力质量达到技术要求，如有不合格现象须查实原因并重新实施张拉作业。

⑥钢绞线必须以砂轮锯实施切割。

4.4 箱梁线型保证措施

①预留拱度数据以造桥机挠度曲线和设计单位提供的各梁段数据为准。

②箱梁张拉作业宜对钢绞线进行分批，一期作业回落丝杆分四次进行支承，丝杠的调整也分四次，预应力钢绞线分批张拉，一期张拉时分四次回落支承丝杆，防止箱梁上部混凝土开裂。在实际操作中，丝杠分四次进行调整，调整高度要严依据相关技术参数设定，调整作业由中间梁段开始实施。

③造桥机具备弹性，它随混凝土浇筑作业而连续下挠，梁段调整预拱度须扣除此部分下挠量。

④严格管控张拉完成梁段，梁体下挠量要在张拉作业前后都实施测量，后续监测须于张拉后3d和7d进行，得出总结分析结果，供下个梁段预拱度调整参考。

5 结 语

高速铁路在我国道路交通系统中占据重要地位，是其中不可或缺的组成部分，而连续梁节段预制拼装施工方法具有施工快、安全性高等特点，因此在高速铁路桥梁施工中，具有较高的推广和应用价值，加强高速铁路连续梁节段预制拼装施工关键技术研究，为推动我国高速铁路工程建设的健康发展提供技术支持。