预制节段箱梁渐宽段架设施工工法.pdf

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1、预制节段箱梁渐宽段架设施工工法预制节段箱梁渐宽段架设施工工法 1 前前 言言 城市主干道高架桥于上下匝道位置桥面需变宽，本工程采用在增设箱式的方式完成，单侧加宽即在标准段一侧再加入一孔箱梁，双侧加宽即在标准段两侧各加入一孔箱梁，据变宽段节段梁的结构布置，架桥机需要完成 4 幅一跨节段梁的架设，故架桥机需要在完成一幅节段梁的架设后，进行横移变幅作业。架桥机变幅原理：在架桥机前后支腿处设置横移轨道，横移桥机时收前后支腿横移轨道支撑受力，通过横移油缸的推动，实现横移变幅功能。但目前在国内采用架桥机变幅施工的尚属首例，缺少指导性的施工工法，洪都大道快速化改造工程需要架桥机变幅作业完成架梁施工，项目从

2、2018 年 9 月，已顺利完成变宽段架梁施工，现将架桥机变宽段架梁施工工法总结，供今后类似施工参考。2 工艺特点工艺特点 2.0.1 根据增加箱室的分为三幅变宽和四幅变宽，架桥机通过横移完成变宽段架梁施工。2.0.2 三幅变宽，采用一台向外侧平移拼装，另一台向外侧移动适当位置起到平衡作用；2.0.3 四幅变宽，先采用 2 台架桥机同步拼装左侧或右侧 2 片梁，在拼装完成后，将架桥机同步向另一侧横移至相应位置，同步进行另一侧 2 片梁的拼装。3 适用范围适用范围 3.0.1 本工法适用于采用两台节段拼装架桥机进行三幅变宽段和四幅变宽段预制节段梁拼装施工。4 工艺原理工艺原理 节段箱梁在预制场进

3、行预制，通过运输车辆在夜间运输至待架梁跨附近的临时存梁区，架梁时再通过运输车辆经场内道路运输至待架梁下方，架桥机过孔到位，对墩顶横梁第二批横向预应力钢束进行张拉，利用节段式拼装架桥机进行吊装施工，吊装完毕后，对箱梁逐个节段进行胶结并进行临时张拉，施工湿接缝，待湿接缝达到设计强度后进行体外预应力张拉。5 施工工艺流程及操作要点施工工艺流程及操作要点 5.1 工艺流程工艺流程 变宽段施工工艺流程见图 5.1 5.2 操作要点操作要点 5.2.1 架梁准备架梁准备 5.2.1.1 节段箱梁预制 节段梁在梁场进行统一预制，预制厂主要划分为钢筋绑扎胎架区、预制区、模板堆放区、箱梁修正区、存梁区等五大区域

4、，整体形成流水线式作业模式。预制节段梁采用短线法加工生产。5.2.1.1-1 预制梁场布置图 5.2.1.2 支架体系设置 加宽段墩顶横梁在架梁时存在纵向倾覆和位移在支架设计时考虑在现浇完成之后，不去拆除主墩和辅助墩位置支撑在横梁上的钢管柱，防止横梁倾覆和支座位移。加宽墩边墩墩顶横梁现浇支架由钢管桩立柱、连接系、托架、钢箱分配梁、砂筒、贝雷梁、模板底分配梁系统、承台预埋件及扩大基础组成。其中双侧加宽墩顶横梁钢管桩立柱采用80016mm 钢管桩，辅助墩内侧采用80016mm 钢管桩，中间墩两侧设置 4 根80016mm 钢管桩，钢管桩均立于承台顶，单墩共设置 8 根，承台顶钢管桩立柱下端与承台预

5、埋件焊接，纵横向钢管桩间均设置4266mm钢管连接系；单侧加宽中墩墩顶横梁钢管桩立柱采用80016mm 钢管桩，辅助墩内侧采用 2 根80016mm 钢管桩，中间墩两侧设置 4 根80016mm 钢管桩，钢管桩立于承台顶，未加宽一侧路面上 3 根一排80016mm 钢管桩立于路面扩大基础上。单墩共设置 9根钢管桩。承台顶钢管桩立柱上部设置托架，托架顶设纵、横向 2HN700 分配梁，为便于卸架，纵向分配梁底设置砂筒，扩大基础钢管桩顶设置纵向 2HN700 分配梁；分配梁顶布置横向贝雷梁，贝雷梁顶设置模板底分配梁系统，分配梁系统由 I20 及 I10 组成。辅助墩与内侧钢管桩之间设置抱箍。预埋件

6、设置：承台顶按照要求设置预埋件，预埋件由 Q235B20mm 厚钢板及32 钢筋组成，预埋件直径比钢管桩大 20cm。5.2.3-1 三幅变宽支架设计 5.2.3-2 四幅变宽支架设计 5.2.2 单片单跨箱梁架设施工 5.2.2.1 节段运输 场运梁因只能在夜间运梁，为满足架梁施工现场设置临时存梁区，预制节段箱梁采用运梁车运输至施工现场，并采用履带吊将节段箱梁吊装至临时存梁区进行存放。5.2.2.1-1 节段存放 5.2.2.1-2 夜间运梁 5.2.2.2 节段吊装 现场采用 100t 平板车将节段箱梁从临时存梁区运输至架梁点，节段箱梁通过架桥机上走行天车悬吊至指定位置，到位后用 4 根

7、JL32 精轧螺纹钢进行悬吊固定，吊装过程中应上下错位摆放。5.2.2.2-1 节段吊装 5.2.2.2-2 节段悬挂 5.2.2.3 首节段定位、固定 测量人员将墩顶横梁的数据测量出来后反馈给监控单位，由监控单位提供首尾节段的监控指令，现场根据监控指令利用吊具的油缸对节段的标高、横坡、纵坡进行调整，调整好之后调节液压千斤顶的高度将节段支撑平稳，解除吊具受力后进行复测，如有问题通过支架上方的 4 个液压千斤顶对标高进行微调，并用通过调节支架上方的丝顶高度将节段支撑平稳，解除千斤顶的支撑，保证预应力孔道、底板、腹板平齐，误差控制在 2-3mm，如果现场测量数据和监控指令有较大偏差，应以预应力孔道

8、、底板、腹板对齐为主，并将现场实测数据反馈给监控单位，监控单位进行复核确定无误后现场用劲性骨架对首节段进行锁定。5.2.2.3-1 首节段定位 5.2.2.3-2 焊接劲性骨架 5.2.2.4 涂抹环氧树脂及临时预应力施工 1）涂抹环氧树脂胶 环氧树脂胶涂抹前，对接触面、配比进行检查，均符合要求。环氧树脂胶涂抹时，应从上向下均匀涂抹，涂抹厚度不得小于 3mm，梁体挤压厚度保持在 1.5mm-2mm，预应力管道添加 5mm 厚发泡性泡沫垫圈，垫圈周围预留 2cm 不涂抹环氧胶，防止挤压渗入，造成预应力管道堵塞，每一片节段梁拼装完成后，及时用钢绞线进行管道疏通，防止环氧胶渗入。5.2.2.4-1

9、涂抹环氧树脂 2）临时预应力张拉（1）在涂胶完成后，在其接缝相邻两个梁端顶部和内腔室施工临时预应力张拉，临时预应力应保证接缝间平均压力0.3Mpa，其作用在于使粘结剂在一定的压力条件下在可粘结的时间内固化。（2）临时预应力设置形式按设计要求布置，如有问题可根据实际情况进行微调，临时预应力筋顶板采用 6 根 JL32 的精轧螺纹钢，底板采用 4 根 JL32 的精轧螺纹钢，每个钢齿坎2 根 JL32 精轧螺纹钢，钢齿坎锚固采用 M30 高强螺栓 10.9s，设计预应力为 355KN,屈服强度为 930MPa，张拉控制应力为 350KN,在箱梁顶、底板面采用钢锚座锚固。示意如图：（3）临时预应力张

10、拉时应遵循上下左右对称同步张拉的原则。5.2.2.4-2 临时张拉 5.2.2.5 横向湿接缝施工 1）模板面板采用 15mm 竹胶板，宽度为 250mm，面板背部加两道横劲，采用 4cm 厚 6cm 宽的方木。2）湿接缝外部梁面及腹内底面放置分别张拉小横梁，采用 M12 的螺杆将模板与小横梁对拉。侧向内、外模之间对拉。此处 M12 的螺杆外部穿 PVC 管，待湿接缝浇筑完成后，及时覆盖养生，模板拆除后再将圆管产生的孔浇筑灌满。5.2.2.5-1 安装湿接缝模板 5.2.2.5-2 湿接缝浇筑 5.2.2.5-3 湿接缝振捣 5.2.2.5-4 抹面 5.2.2.6 体外预应力施工 1）体外钢

11、绞线穿束 钢绞线穿束前按排编号（由下至上、由左至右编号原则），逐根穿设，必须保证每根钢绞线所穿丝眼完全对应，钢绞线不交叉，减震器套管提前穿设，确保后期正常施工，钢绞线穿设过程中，避免拖拽与地面摩擦。环氧钢绞线为易燃物质，应杜绝明火。2）体外预应力张拉 为降低体外索因张拉先后次序而产生的应力损失，体外索采用全面同步张拉的方式进行。现 场 采 用 4 套 单 根 张 拉 千 斤 顶 进 行 同 步 张 拉，施 工 顺 序 为：W1(0.25)W2(0.25)W3(0.25)，W1()W2()W3()。5.2.2.6-1 体外预应力穿束 5.2.2.6-2 体外预应力张拉 5.2.3 架桥机横移施工

12、 5.2.3.1 横移轨道施工 墩顶横梁横坡为 2%，由于横坡较大在架桥横移时可能发生倾覆的可能，在铺设横移轨道时需要用枕木将横移轨道调平垫实使得架桥机保持水平，保证架桥机横移安全。LG75 型架桥机横移：在架桥机架设至变宽段时，需要用吊车将横移轨道根据桥梁宽度进行配轨，将配好的轨道吊装至墩顶横梁上方的指定位置（即架桥机支腿站位时轨道限位槽的正下方）并将轨道垫实，轨道拼装完成后架桥机进行过孔，使得横移轨道正好嵌入支腿下方的限位槽中。5.2.3.1-1 安装横移轨道 5.2.3.2 架桥机横移 在横移作业时，将架桥机的支腿收起，此时架桥机的全部重量都压在横移轨道上方，通过横移油缸的推动，架桥机进

13、行横移，当油缸行程走完时，解开轨道上方的限位装置回收油缸，油缸回缩完成后安装限位销，如此往复实现横移变幅功能。5.2.3.2-2 架桥机横移 5.2.4 变宽段架梁顺序 本工程桥面变宽采用在增设箱式的方式完成，根据上下桥匝道数量的不同分为三幅变宽和四幅变宽两种形式，即单侧加宽即在标准段一侧再加入一孔箱梁，双侧加宽即在标准段两侧各加入一孔箱梁，据变宽段节段梁的结构布置，架桥机需要完成 4 幅一跨节段梁的架设，故架桥机需要在完成一幅节段梁的架设后，进行横移变幅作业。图 5.2.2a 三幅加宽段 图 5.2.2b 四幅加宽段 5.2.4.1 三变宽架梁顺序 对单侧加宽的情况，采用一台架桥机拼装悬挑段

14、那一片梁，另一台架桥机在辅助墩上方那一片梁上作为配重可以提梁但不能拼装，等悬挑位置的节段梁拼装且张拉完体外预应力后，架桥机横移至待拼跨，剩余两片梁进行同步拼装，重复上述步骤完成后续架梁施工。三片梁架梁顺序示意图：5.2.4.2 四幅变宽段架梁流程 四幅变宽段架梁顺序（左右幅以架梁方向划分）对双侧加宽的情况，先采用 2 台架桥机同步拼装左侧或右侧 2 片梁，在拼装完成后，将架桥机同步向另一侧横移至相应位置，同步进行另一侧 2 片梁的拼装。架梁方向为小里程往大里程方向架设架梁顺序为：先架设 PM23-PM24 墩左幅两片梁架设完成后架桥机向右横移架设右幅两片梁，架设完成后架桥机过孔，过孔完成后架桥

15、机向左横移架设 PM24-PM25 墩左幅两片梁，架设完成后架桥机向右横移架设右幅两片梁，PM23-PM31 所有箱梁始终先架设左幅两片梁，架设完成再架设右幅梁片箱梁。5.3 劳动力组织劳动力组织 表表 5.35.3 劳动力组织表劳动力组织表 编号 单项工程 所需人数 备注 1 管理人员 2 2 技术人员 2 3 起重工 16 4 焊工 4 5 模板工 4 6 张拉工 12 7 杂工 2 合计 42 6 材料与设备材料与设备 6.1 材料材料 6.1.1 主要材料名称、规格、用途 表表 6.16.1 材料表材料表 序号 材料名称 材料型号 用途 1 精扎螺纹钢 32 1860 临时张拉 2 钢

16、齿坎 q235 临时张拉基座 4 环氧树脂钢绞线 15.2 内环氧钢绞线 体外束张拉 5 锚具 15.2-37 体外束张拉 6.2 设备设备 6.2.1 主要机具 表表 6.2 机具表机具表 序号 设备名称 设备型号 单位 数量 用途 1 架桥机 HZP800 台 2 节段箱梁架设 2 空心千斤顶 60t 个 4 临时张拉 3 千斤顶 25t 单张张拉千斤顶 个 4 体外束张拉 4 吊车 25t 台 1 辅助湿接缝浇筑 5 吊车 160t 台 1 施工现场箱梁转运 6 龙门吊 100t 台 1 梁场箱梁转运 7 质量控制质量控制 7.1 质量控制标准质量控制标准 7.1.1 施工时，工程质量控

17、制与验收应严格按照预应力混凝土桥梁预制节段逐跨拼装施工技术规程CJJ/T 111-2006 城市桥梁工程与质量验收规范CJJ 2-2008 执行。7.2 质量保证措施质量保证措施 7.2.1 环氧树脂施工质量保证措施 环氧树脂胶施工质量的好坏直接关系到节段梁之间的密贴程度，对节段梁的密封性能起到决定作用，因此在施工时应遵守以下步骤进行控制。1）预制节段砼表面预处理 由于预制节段在预制生产过程中不可避免地发生有松散结构、浮浆、油污等现象，这些都影响到了预制节段之间结合面的结合质量与强度，必须及时予以处理。2）选择性能指标符合要求的环氧树脂胶。3）环氧树脂胶使用前进行配比设计和试验，选择最适合现场

18、实际情况的配比。4）严格按照设计张拉要求控制张拉力，同时按设计要求的张拉顺序进行施工。7.2.2 桥梁安装线形控制方法 s1 块是整跨梁段的起点，直接控制着整跨的线性及轴线，故在架设时，必须精确调整定位 s1 块，s1 块调整从三方面进行调整：1）高程控制 悬吊箱梁节段时架桥机的挠度控制：考虑架桥机 2 号、3 号支腿的实际操作空间，箱梁节段拼装时，主梁悬挂全部箱梁，使架桥机主荷载达到整跨箱梁总重量的 80%，80%的荷载重量可使架桥机主梁的竖向挠度变形达到稳定，以此消除架桥机挠度变化对拼装线形的影响。拼装箱梁节段临时张拉过程中的高程控制：首节箱梁节段的定位安装。首节箱梁节段提升到达拼装高度后

19、，采用水准仪对首节箱梁节段进行调平，测量箱梁上 FR FL BR BL四个高程控制点的相对高差，计算出悬吊高差，调整起吊的 4 根精轧螺纹钢，使梁面达到设计标高，要求高差偏差3mm。拼装箱梁首节高差控制点布置示意见图 7.2.2-1。图 7.2.2-1 拼装箱梁首节段上的高程控制点位布置 S1（首节段）和 S2 箱梁节段进行临时张拉时先对梁面水平进行调整。以 S1 箱梁节段的 BR BL 为相对高程测量点，测量 S2 箱梁节段的 FR FL BR BL 的相对高程，数据采集后计算两个箱梁节段的点位高差，调整 S2 梁面的横纵面，时 S2 梁面高程达到设计要求。两片箱梁节段进行胶拼时，设计临时张

20、拉完成后梁缝为 1mm，临张对称进行，张拉过程中要根据对梁缝的观察来指导张拉力的大小。梁缝观测点布置见图 7.2.2-2。B RB LF RF L节段轴线 图 7.2.2-2 节段拼装时张拉梁缝观测点布置 在梁面和箱梁内的相等距离标出 4 个观测点，每个观测点为一组，每个观测点距离为10mm，则每组点的间距设计为 D 设=20mm。临时张拉过程中利用游标卡尺对每组点位观测得到数据 D 实测，（公式：D 设-D 实测=d），利用差值 d 来指导各千斤顶的张拉力大小，当张拉力达到设计压力后，d 仍大于 1mm 需要加压继续张拉（按规范要求进行加压张拉），当 d 达到设计要求（d1mm）或达到规范要

21、求的超张拉压力时，停止张拉。8 安全措施安全措施 8.0.1 建立安全保证体系，分级负责，加强施工作业现场控制。开展安全教育，确立职工“安全第一、预防为主”的思想，开展定期安全教育活动，实现施工人员持证上岗。认真建立安全教育台账，实行“一人一卡”，使安全教育不留死角。每个员工必须经过岗前安全培训方可上岗。8.0.2 开展安全标准化工地活动，现场张贴安全生产标语和警示牌，建立安全管理台账。同时，建立定期和不定期的检查制度，发现不安全因素及时整改，消灭安全隐患。8.0.3 各施工步骤开始时，做好安全技术交底，履行交底签字手续，使施工人员熟悉安全措施和增强自我保护意思。8.0.4 所有施工人员进入施

22、工现场必须佩带安全帽。8.0.5 采用呆车等进行吊装作业时，必须有专人指挥，拴牢吊钩，施工人员与吊装构件之间应保持一定的安全距离。施工人员严禁站在吊车大臂下。8.0.6 施工用电，电工作业人员必须持证上岗，配电箱和开关箱必须防雨设门配锁，并安装漏电保护器，通电前，要检查癫痫是否漏电和破损现象，一经发现及时处理和更换。8.0.7 高空作业人员必须系好安全绳，张拉操作平台采用双重保护措施。S113S2249 环保措施环保措施 9.0.1 严格按国家和地方政府有关规定及设计要求做好环保工作，坚持“三同时”（同时设计、同时施工、同时竣工），防止水土流失和空气污染。9.0.2 作业队成立环保领导小组，对

23、施工环保、防尘措施工作负全面责任，监督检查各项目施工点环保工作的落实。9.0.3 加强机械设备的维修与保养，防止其大量漏油、燃烧不尽造成对水环境、空气的污染。10 效益分析效益分析 10.1 社会效益社会效益 10.1.1 通过研究预制节段梁施工和现浇梁施工相比对交通影响较小，可以维持现有交通通行，解决市政施工交通导改的难题 10.2 经济效益经济效益 10.2.1 采用节段梁成桥，可以大幅度的缩短工期，与现浇箱梁相比，在进行下部结构施工的同时即可进行节段的预制。采用工厂化的预制与混凝土低温蒸汽养护技术，每一节段的生产周期可缩短为 1 一天。由于采用特种设备进行节段拼装，每一跨拼装时间约为 3

24、 天，湿接缝施工、体外预应力张拉约为 3 天，架桥机过孔约 1 天；因此架桥机完成一跨架设约为 7 天，和现浇梁相比，大大缩短了施工周期。通过研究，本项目为市政工程能够满足本项目的施工方案只能是支架法现浇，而采用预制节段梁的施工方案将对项目成本产生极大影响，主要如下：1）架桥机拼装方案利用需要桥机操作人员和拼装人员较少，支架现浇方案需要额外保证施工人员，综合节约人工费 79.5 万。2）架桥机采用模块化作业，不管是拼装还是拆除均方便快捷，配合设备节约 12 万。3）由于架桥机预制拼装先进、节奏紧凑，可节约工期 46 天，节约项目管理费 40 万。表表 10.210.2 经济效益比选经济效益比选

25、 序号 项目 现浇梁 项目费用（元）预制节段梁 项目费用（元）节约（元）1 设备进出场费 杆件进出场费 374748 架桥机租金 466667-91919 2 作业人员 人工费 900000 人工费 105000 795000 3 机械 吊车 240000 吊车 120000 120000 4 管理费 管理费 600000 管理费 200000 400000 1223081 11 应用实例应用实例 11.1 洪都大道快速化改造工程洪都大道快速化改造工程 11.1.1 工程概况 洪都大道快速化改造工程北起英雄大桥，南接九州高架，线路全长 7.6 公里。主线高架有节段预制拼装箱梁（分逐跨悬拼和悬臂

26、吊装两种形式）和钢箱梁两种结构形式。洪都大道快速路改造工程一标段起止桩号 K1+080K4+499，墩号由 PM0 至 PM92（不含 PM92 墩柱及伸缩缝），全长 3419m。11.1.2 施工情况 洪都大道快速化改造工程 PM23-31、pm76-85 为四幅变宽，pm41-45 为三幅变宽，两种不同工况采用不同的架梁顺序，减少梁体偏载和支座抗拉，经过计算和现场试验已顺利完成了变宽段架梁施工。11.1.3 施工评价 洪都大道快速化改造工程在变宽段架梁施工过程中，经过验收和使用，证实了该技术的实用性，通过高效安全的完成了变宽段架梁施工，得到了业主和监理的认同和满意。11.1.4 存在问题 预制节段梁在线形控制方面要求较高，施工较为困难。