預制混凝土節段箱梁膠接拼裝架設施工摘 要:廣州軌道交通地鐵四號線第7標段上部結構為預制混凝土節段箱梁,采用整孔拼裝架設方案。介紹預制混凝土節段箱梁膠接拼裝、整孔架設的施工方法,為今后類似工程的施工提供借鑒。關鍵詞:箱形梁;節段拼裝;橋梁架設1工程概況 廣州軌道交通地鐵四號線,位于廣州市南拓發展軸的軸線上,處于沿珠江入海口河道的西岸地帶,是廣州市中心城區聯系南部各新興產業發展組團的軌道交通快速線,起到拉開城市布局、促進城市健康發展的引導作用。 東涌站至黃閣北站區間的第7標段,位于廣州番禺區內,起終點樁號為Ｋ42+612.4～Ｋ44+947.4,主要施工范圍為ＤＺ24～ＤＺ103墩的高架橋,跨越多處河涌和鄉村道路。 高架橋組合為2×30ｍ+2×25ｍ+1×30ｍ+1×25ｍ+63×30ｍ+4×25ｍ+6×30ｍ預應力簡支箱梁,箱梁為單箱單室鋼筋混凝土結構,采用短線法分節段預制,現場膠接拼裝架設;標準預制節段長度為2.50ｍ,頂寬為9.30ｍ,預制節段梁的吊裝重量約40ｔ。2施工方案 預制節段梁由專業梁場生產供應,箱梁架設擬從本標段的起點ＤＺ24墩向終點ＤＺ103墩方向逐跨采用上行式架橋機現場膠接拼裝、整孔架設。對于起始的第1跨(ＤＺ24至ＤＺ25墩)及第2跨(ＤＺ25至ＤＺ26墩)節段梁由運梁車從地面施工便道運至架橋機下方,然后由架橋機直接吊起梁段至安裝位置進行梁段的拼裝。其余各橋跨的節段梁則由存梁場龍門吊機提升上橋面,從橋上運梁至架橋機后方喂梁,利用50ｔ起重小車的轉動裝置將節段梁在空中轉動90°而就位。 節段箱梁架設流程:施工準備→架橋機拼裝→架橋機檢驗→節段梁吊裝及調整→節段梁膠拼及臨時束張拉→整孔預應力張拉→整孔落梁就位→架橋機縱移過孔→架橋機調整進行下一孔架設。3 架橋機拼裝 預制節段箱梁的架設采用上行式架橋機,其能夠滿足跨度22.5～35ｍ節段箱梁的架設,適應橋梁平面曲線半徑Ｒ≥450ｍ。本架橋機由主梁(含導梁)、前支腿、2個可前后循環的活動中支腿、后支腿、50ｔ起重小車、節段梁吊掛系統、吊具、安全系統、電氣系統及液壓系統等組成,架橋機總體布置見圖1。 在ＤＺ24墩至ＤＺ25墩跨處按施工要求采用汽車吊機安裝架橋機設備,架橋機組拼完成后,對架橋機進行試吊并檢驗其各項工作性能,滿足施工要求后才可投入正式使用。4節段梁吊裝步驟(以30ｍ跨度為例) 在安裝跨兩端墩頂安裝支座,并按設計調整其預偏量。節段梁從存梁場運至待架設的橋跨處,首先吊裝第Ｓ12節段定位,然后依次吊裝其余各節段梁(見圖2),最后調整線形,校準第Ｓ1節段,并將其臨時固定,確保不發生位移、轉動。安裝時將各節段向墩方向偏移,預留涂環氧樹脂的空間。
將第Ｓ1、Ｓ2梁段臨時對接,通過張拉臨時束預拼,檢查拼接縫的密貼程度,以決定不同部位的涂膠厚度;檢查線形高程和箱梁中線,以掌握糾偏的方向和程度,作好糾編的準備工作。預拼完畢后,將梁段脫開,對膠拼的混凝土面作進一步清理,確保涂膠面上無泥土、灰塵及其他松散物;在第Ｓ1、Ｓ2梁段接合面上涂抹環氧樹脂,將Ｓ2梁段與Ｓ1梁段密貼,張拉臨時緊固裝置,保證節縫間壓力不小于0.3ＭＰａ,將Ｓ1、Ｓ2梁段臨時錨固,環氧樹脂固化。按同樣方法依次安裝其余節段,最后張拉所有預應力束,整孔落梁至設計位置,完成一整孔梁的架設,縱移架橋機過孔,進入下一孔跨架梁。5 節段梁膠拼施工5.1節段梁吊裝和試拼 為保證兩梁段拼接面標高、傾斜度保持一致,減少涂膠后的梁段位置調節時間,在膠拼前,進行試拼裝。試拼裝時,調整待拼節段標高,將梁段拼接面靠攏,保證梁段拼接面完全匹配,檢查梁段塊件標高、中線和匹配面的情況,預應力孔道接頭對位情況,臨時預應力鋼筋及張拉設備是否完善。試拼完成后將移開0.4～0.5ｍ(以方便膠拼為準),除縱向進行平移外,梁段的標高和傾斜度不應進行調整。5.2拌膠及涂膠 將環氧樹脂在約400轉/ｍｉｎ狀態下攪拌2～3ｍｉｎ,直到顏色均勻為止,攪拌過程中盡量避免引入空氣,盡量使用扁平工具拌膠,便于散熱延長使用時間。使用刮刀從下向上方均勻涂刷,為加快進度,可分為幾個工作面同時進行涂膠,涂膠厚度為0.5～1.0ｍｍ。混凝土凹進部分要填平,涂刷過程以及拼裝后2ｈ之內采取措施,防止雨水侵入和陽光照射。 在常溫條件下,拌制完的環氧樹脂宜在45ｍｉｎ內涂刷完畢,90ｍｉｎ內進行拼接。涂膠的混凝土表面溫度不宜低于5℃,否則須采取加溫措施。涂膠時應取2組試件,與梁體膠拼面同條件養護。5.3梁段拼接 在全截面環氧樹脂涂刷完畢,安裝預應力管道密封圈后,移動待拼梁段,對位進行拼接。張拉臨時預應力束,使環氧樹脂在不小于0.30ＭＰａ的壓力下固化,擠壓后的膠縫寬度宜在0.5～1.0ｍｍ,不應出現缺膠現象。擠出多余的環氧樹脂及時刮除,刮除過程中盡量減少對混凝土的污染,并用檢孔器清理預應力孔道,排除可能進入預應力孔道的膠體,必要時0.5ｈ再通孔1次,確保孔道的暢通。5.4節段梁架設施工注意事項 節段梁吊裝、運輸時應特別注意保護梁端的剪力鍵,以免損傷;節段梁必須在混凝土抗壓強度達到設計強度的70%后方可挪移、搬運。按設計要求,節段梁必須在預制場存放28ｄ后方可進行橋位吊裝,確保預制梁的施工安全。 節段梁的預制長度由實際施工誤差進行調整,由于梁段高度較低,箱內施工操作空間受限,所有預應力筋的錨固均設在梁端。節段梁采用高位拼裝落梁的施工方法,要求保證節段拼裝的架橋機能夠保證在施工荷載作用下穩定與安全。5.5 梁段接縫處理 梁段施工接縫較多,箱梁各梁段之間的施工縫嚴格按《公路橋涵施工技術規范》[1](ＪＴＪ041-2000)的要求進行處理。 (1)所有的接縫面必須潔凈,除去油污等雜質,混凝土表面應盡量平整,疏松表面層及附著的水泥應清除干凈,涂膠前表面要干燥或烘干。 (2)匹配面涂環氧樹脂加水泥做填料作為粘結劑,環氧樹脂要根據不同溫度做幾組配合比。膠層要均勻,厚度控制在0.5～1.0ｍｍ為宜,以保證有多余環氧樹脂從接縫中被擠出,并可利用膠層上下厚度不一調整拼裝時上翹和低頭現象。粘膠劑的保存、有效期、攪拌方法及時間均符合相關規定。環氧樹脂涂層施工時,需要嚴格控制其濕度等相關指標,以確保箱梁能與外界的隔離。 (3)膠結強度應不低于梁體混凝土強度,初步固化時間大于2ｈ,完全固化時間為24ｈ,確保涂膠、加壓等工序在固化前完成。膠接縫擠緊的預應力(擠壓)0.20ＭＰａ,擠壓在3ｈ以內完成。(4)環氧樹脂接縫在環氧樹脂尚未凝固之前,要在接縫保持一個最小臨時壓應力,不小于0.30ＭＰａ,通過臨時鋼束來施加。梁段架設時必須在接縫完全閉合后才能施加預應力。 (5)涂膠人員在施工過程中應有防護措施,并做好安全防護工作。6 箱梁預應力施工 本工程預應力體系中的預應力筋采用1×7-15.20-1860-ＧＢ/Ｔ5224-2003,錨固體系采用自錨式拉絲體系,錨具要符合《預應力筋用錨具、夾具和聯結器》[2](ＧＢ/Ｔ14370-2000)的技術要求,張拉體系采用ＹＣＷＢ型千斤頂。預應力張拉將按預張拉、初張拉和終張拉3個階段進行,當設計有具體規定時則按設計規定進行;預應力應采用兩端同步張拉,并要符合設計張拉順序,預施力過程中應保持兩端的伸長量基本一致;預應力值以油壓表讀數為主,以預應力筋伸長量值進行校核。6.1 預應力束的安裝和保護 穿束前對孔道進行檢查,孔道應暢通,無水和其他雜物。預應力束應對號穿入孔道內,同一孔道穿束應整束穿。預應力束安裝在孔道后,孔道端部開口應密封以防止濕氣進入。 任何情況下,當在安裝有預應力筋的構造附近進行電焊時,對全部預應力筋和金屬件均應進行保護,防止濺上焊渣或造成其他損壞。6.2預應力張拉 在張拉開始前,所有操作預應力設備的人員,應通過設備使用前的正式培訓,以便熟練張拉操作全過程,確保張拉操作的正確性。預應力束張拉程序為:0→10%σｋ(初張拉,劃線)→20%σｋ→40%σｋ→80%σｋ→105%σｋ(持荷2ｍｉｎ)→錨固。 張拉時混凝土強度不應低于設計規定,張拉順序應符合設計要求,在張拉預應力束過程中,應根據設計要求放松部分梁段的吊桿,直至所有鋼束張拉完畢。 箱梁兩側腹板應對稱張拉,其不平衡最大不超過一束。同束鋼絞線應由兩端對稱同步張拉,千斤頂升、降壓速度相近。 預應力束采用張拉力和伸長量雙控,并以張拉力控制為主,以伸長值校核。實際張拉伸長量與理論伸長量之差應控制在6%范圍以內。每端鋼絲回縮量應控制在6ｍｍ以內。 每束鋼絞線中單根鋼絞線內的斷絲或滑絲不得超過1絲,每個斷面斷絲不超過該斷面鋼絲總數的1%。6.3箱梁孔道壓漿 本標段工程的預應力孔道均采用真空壓漿工藝。在一跨的所有預應力束張拉完成后,孔道宜在2ｄ內進行壓漿,壓漿材料為鐵道部鑒定的高性能無收縮防腐灌漿劑,壓漿前孔道內應清除雜物及積水,壓入孔道的水泥漿要飽滿密實。真空壓漿工藝的技術要求有: (1)預應力孔道及孔道兩端必須密封,可通過氣密試驗確定密封程度。 (2)抽真空時孔道內真空度(負值)控制在-0.06～-0.1ＭＰａ之間。 (3)孔道壓漿的壓力應≤0.7ＭＰａ,漿體注滿孔道后,應在0.50～0.60ＭＰａ壓力下持壓2ｍｉｎ。 (4)孔道壓漿的水灰比≤0.35。 (5)水泥漿的漿體流動度為30～50ｓ。 (6)水泥漿攪拌結束至壓入管道的時間間隔不應超過40ｍｉｎ。 (7)漿體的泌水性3ｈ后應小于2%,24ｈ之內泌水全部被漿體吸收。 (8)漿體初凝時間≥3ｈ。 (9)漿體體積變化率<5%。 (10)漿體強度7ｄ齡期強度>25ＭＰａ;28ｄ齡期強度>60ＭＰａ。 (11)當氣溫或構件溫度低于5℃時,不得進行壓漿;水泥漿體溫度應小于35℃。當白天氣溫高于35℃時,宜在夜間進行。7 結 語 廣州軌道交通地鐵四號線7標段上部結構的箱梁采用上行式架橋機進行膠接拼裝、整孔架設,有效地減少橋下河涌和軟弱地基對上部結構箱梁的施工影響,保證箱梁的施工質量。采用此法進行節段梁架設,在施工便道允許時,采用橋上和橋下同時運送梁,能加快施工進度,最快能3ｄ架設一孔梁。為今后同類橋梁工程的施工提供寶貴的經驗。參考文獻:[1] ＪＴＪ041-2000,公路橋涵施工技術規范[Ｓ].[2] ＧＢ/Ｔ14370-2000,預應力筋用錨具、夾具和聯結器[Ｓ].
將第Ｓ1、Ｓ2梁段臨時對接,通過張拉臨時束預拼,檢查拼接縫的密貼程度,以決定不同部位的涂膠厚度;檢查線形高程和箱梁中線,以掌握糾偏的方向和程度,作好糾編的準備工作。預拼完畢后,將梁段脫開,對膠拼的混凝土面作進一步清理,確保涂膠面上無泥土、灰塵及其他松散物;在第Ｓ1、Ｓ2梁段接合面上涂抹環氧樹脂,將Ｓ2梁段與Ｓ1梁段密貼,張拉臨時緊固裝置,保證節縫間壓力不小于0.3ＭＰａ,將Ｓ1、Ｓ2梁段臨時錨固,環氧樹脂固化。按同樣方法依次安裝其余節段,最后張拉所有預應力束,整孔落梁至設計位置,完成一整孔梁的架設,縱移架橋機過孔,進入下一孔跨架梁。5 節段梁膠拼施工5.1節段梁吊裝和試拼 為保證兩梁段拼接面標高、傾斜度保持一致,減少涂膠后的梁段位置調節時間,在膠拼前,進行試拼裝。試拼裝時,調整待拼節段標高,將梁段拼接面靠攏,保證梁段拼接面完全匹配,檢查梁段塊件標高、中線和匹配面的情況,預應力孔道接頭對位情況,臨時預應力鋼筋及張拉設備是否完善。試拼完成后將移開0.4～0.5ｍ(以方便膠拼為準),除縱向進行平移外,梁段的標高和傾斜度不應進行調整。5.2拌膠及涂膠 將環氧樹脂在約400轉/ｍｉｎ狀態下攪拌2～3ｍｉｎ,直到顏色均勻為止,攪拌過程中盡量避免引入空氣,盡量使用扁平工具拌膠,便于散熱延長使用時間。使用刮刀從下向上方均勻涂刷,為加快進度,可分為幾個工作面同時進行涂膠,涂膠厚度為0.5～1.0ｍｍ。混凝土凹進部分要填平,涂刷過程以及拼裝后2ｈ之內采取措施,防止雨水侵入和陽光照射。 在常溫條件下,拌制完的環氧樹脂宜在45ｍｉｎ內涂刷完畢,90ｍｉｎ內進行拼接。涂膠的混凝土表面溫度不宜低于5℃,否則須采取加溫措施。涂膠時應取2組試件,與梁體膠拼面同條件養護。5.3梁段拼接 在全截面環氧樹脂涂刷完畢,安裝預應力管道密封圈后,移動待拼梁段,對位進行拼接。張拉臨時預應力束,使環氧樹脂在不小于0.30ＭＰａ的壓力下固化,擠壓后的膠縫寬度宜在0.5～1.0ｍｍ,不應出現缺膠現象。擠出多余的環氧樹脂及時刮除,刮除過程中盡量減少對混凝土的污染,并用檢孔器清理預應力孔道,排除可能進入預應力孔道的膠體,必要時0.5ｈ再通孔1次,確保孔道的暢通。5.4節段梁架設施工注意事項 節段梁吊裝、運輸時應特別注意保護梁端的剪力鍵,以免損傷;節段梁必須在混凝土抗壓強度達到設計強度的70%后方可挪移、搬運。按設計要求,節段梁必須在預制場存放28ｄ后方可進行橋位吊裝,確保預制梁的施工安全。 節段梁的預制長度由實際施工誤差進行調整,由于梁段高度較低,箱內施工操作空間受限,所有預應力筋的錨固均設在梁端。節段梁采用高位拼裝落梁的施工方法,要求保證節段拼裝的架橋機能夠保證在施工荷載作用下穩定與安全。5.5 梁段接縫處理 梁段施工接縫較多,箱梁各梁段之間的施工縫嚴格按《公路橋涵施工技術規范》[1](ＪＴＪ041-2000)的要求進行處理。 (1)所有的接縫面必須潔凈,除去油污等雜質,混凝土表面應盡量平整,疏松表面層及附著的水泥應清除干凈,涂膠前表面要干燥或烘干。 (2)匹配面涂環氧樹脂加水泥做填料作為粘結劑,環氧樹脂要根據不同溫度做幾組配合比。膠層要均勻,厚度控制在0.5～1.0ｍｍ為宜,以保證有多余環氧樹脂從接縫中被擠出,并可利用膠層上下厚度不一調整拼裝時上翹和低頭現象。粘膠劑的保存、有效期、攪拌方法及時間均符合相關規定。環氧樹脂涂層施工時,需要嚴格控制其濕度等相關指標,以確保箱梁能與外界的隔離。 (3)膠結強度應不低于梁體混凝土強度,初步固化時間大于2ｈ,完全固化時間為24ｈ,確保涂膠、加壓等工序在固化前完成。膠接縫擠緊的預應力(擠壓)0.20ＭＰａ,擠壓在3ｈ以內完成。(4)環氧樹脂接縫在環氧樹脂尚未凝固之前,要在接縫保持一個最小臨時壓應力,不小于0.30ＭＰａ,通過臨時鋼束來施加。梁段架設時必須在接縫完全閉合后才能施加預應力。 (5)涂膠人員在施工過程中應有防護措施,并做好安全防護工作。6 箱梁預應力施工 本工程預應力體系中的預應力筋采用1×7-15.20-1860-ＧＢ/Ｔ5224-2003,錨固體系采用自錨式拉絲體系,錨具要符合《預應力筋用錨具、夾具和聯結器》[2](ＧＢ/Ｔ14370-2000)的技術要求,張拉體系采用ＹＣＷＢ型千斤頂。預應力張拉將按預張拉、初張拉和終張拉3個階段進行,當設計有具體規定時則按設計規定進行;預應力應采用兩端同步張拉,并要符合設計張拉順序,預施力過程中應保持兩端的伸長量基本一致;預應力值以油壓表讀數為主,以預應力筋伸長量值進行校核。6.1 預應力束的安裝和保護 穿束前對孔道進行檢查,孔道應暢通,無水和其他雜物。預應力束應對號穿入孔道內,同一孔道穿束應整束穿。預應力束安裝在孔道后,孔道端部開口應密封以防止濕氣進入。 任何情況下,當在安裝有預應力筋的構造附近進行電焊時,對全部預應力筋和金屬件均應進行保護,防止濺上焊渣或造成其他損壞。6.2預應力張拉 在張拉開始前,所有操作預應力設備的人員,應通過設備使用前的正式培訓,以便熟練張拉操作全過程,確保張拉操作的正確性。預應力束張拉程序為:0→10%σｋ(初張拉,劃線)→20%σｋ→40%σｋ→80%σｋ→105%σｋ(持荷2ｍｉｎ)→錨固。 張拉時混凝土強度不應低于設計規定,張拉順序應符合設計要求,在張拉預應力束過程中,應根據設計要求放松部分梁段的吊桿,直至所有鋼束張拉完畢。 箱梁兩側腹板應對稱張拉,其不平衡最大不超過一束。同束鋼絞線應由兩端對稱同步張拉,千斤頂升、降壓速度相近。 預應力束采用張拉力和伸長量雙控,并以張拉力控制為主,以伸長值校核。實際張拉伸長量與理論伸長量之差應控制在6%范圍以內。每端鋼絲回縮量應控制在6ｍｍ以內。 每束鋼絞線中單根鋼絞線內的斷絲或滑絲不得超過1絲,每個斷面斷絲不超過該斷面鋼絲總數的1%。6.3箱梁孔道壓漿 本標段工程的預應力孔道均采用真空壓漿工藝。在一跨的所有預應力束張拉完成后,孔道宜在2ｄ內進行壓漿,壓漿材料為鐵道部鑒定的高性能無收縮防腐灌漿劑,壓漿前孔道內應清除雜物及積水,壓入孔道的水泥漿要飽滿密實。真空壓漿工藝的技術要求有: (1)預應力孔道及孔道兩端必須密封,可通過氣密試驗確定密封程度。 (2)抽真空時孔道內真空度(負值)控制在-0.06～-0.1ＭＰａ之間。 (3)孔道壓漿的壓力應≤0.7ＭＰａ,漿體注滿孔道后,應在0.50～0.60ＭＰａ壓力下持壓2ｍｉｎ。 (4)孔道壓漿的水灰比≤0.35。 (5)水泥漿的漿體流動度為30～50ｓ。 (6)水泥漿攪拌結束至壓入管道的時間間隔不應超過40ｍｉｎ。 (7)漿體的泌水性3ｈ后應小于2%,24ｈ之內泌水全部被漿體吸收。 (8)漿體初凝時間≥3ｈ。 (9)漿體體積變化率<5%。 (10)漿體強度7ｄ齡期強度>25ＭＰａ;28ｄ齡期強度>60ＭＰａ。 (11)當氣溫或構件溫度低于5℃時,不得進行壓漿;水泥漿體溫度應小于35℃。當白天氣溫高于35℃時,宜在夜間進行。7 結 語 廣州軌道交通地鐵四號線7標段上部結構的箱梁采用上行式架橋機進行膠接拼裝、整孔架設,有效地減少橋下河涌和軟弱地基對上部結構箱梁的施工影響,保證箱梁的施工質量。采用此法進行節段梁架設,在施工便道允許時,采用橋上和橋下同時運送梁,能加快施工進度,最快能3ｄ架設一孔梁。為今后同類橋梁工程的施工提供寶貴的經驗。參考文獻:[1] ＪＴＪ041-2000,公路橋涵施工技術規范[Ｓ].[2] ＧＢ/Ｔ14370-2000,預應力筋用錨具、夾具和聯結器[Ｓ].
