澳门轻轨高架桥节段箱梁施工控制研究

杨永兴，赵 果，王文敬

（1.中铁十五局集团有限公司，上海200070；2.河南科技大学土木工程学院，河南洛阳471023）

澳门轻轨高架桥节段箱梁施工控制研究

杨永兴1，赵 果2，王文敬2

（1.中铁十五局集团有限公司，上海200070；2.河南科技大学土木工程学院，河南洛阳471023）

研究了澳门轻轨高架桥节段箱梁施工控制。以澳门轻轨高架桥为工程背景，制定详细的监控方案，阐述施工控制思路，施工控制流程和施工控制内容，认真完成了准备阶段、预制阶段和安装阶段各个阶段的监控，着重研究了节段箱梁段安装过程中的线形控制和应力控制，对今后类似工程的施工控制有参考价值。

高架桥；节段箱梁；施工控制；线形控制

D01∶10.19329/j.cnki.1673-2928.2016.06.011

引言

近年来，短线匹配节段箱梁施工成为一项现代化的施工技术。国内首次采用该技术是在2003年苏通长江公路大桥建设中，之后在南京长江第四大桥、崇启长江公路大桥及厦门集美大桥等特大桥施工现场的改良和创新，使短线匹配节段箱梁施工技术日渐完善[1]。

林三国[2]对节段梁的预制、运输及悬吊、线形调整方法及节段间混凝土的连接进行了研究；傅琼阁[3]以苏通大桥引桥为例，详细介绍了节段梁模板的设计、安装、脱模和钢筋绑扎、混凝土灌注及蒸汽养生等主要制梁工艺。因短线匹配节段箱梁的施工工艺复杂，在施工过程中，由于各种原因如参数设计误差、测量误差、施工误差等，会引起桥梁在施工中实际状态和理想状态有一定的偏差存在，随着偏差的积累如不控制并及时处理，成桥后结构的安全性能将得不到保证[4]。因此必须对桥梁各个施工阶段进行监控，确保成桥状态达到设计要求。本文以澳门轻轨高架桥为工程背景，制定详细的监控方案，阐述分段预制箱梁在采用短线匹配预制和拼装过程中的几何控制技术，认真完成了准备阶段、预制阶段和安装阶段的监控。

1 工程概况

澳门轻轨一期氹仔口岸段高架桥分别采用单箱单室和单箱双室的预应力箱梁，共39跨，包含主线及匝道共计12联，跨径布置如表1所示。梁段长度有1.75m，2.0m，2.25m、2.5m四种。在预制厂完成上部结构箱梁节段的预制，之后运到施工现场，使用逐孔组拼安装的施工工艺，进行上部结构的组拼，具体安装示意图如图1所示。本文以VIA⁃ DUCT IS20-V02段为例来说明节段箱梁施工控制，该节段示意图如图2所示。

表1 跨径布置

图1 上部结构箱梁安装

图2 VIADUCT IS20-V02段示意图

2 施工控制的实施

2.1 施工控制思路

整个控制体系的实施可分为：准备、制造及安装等三个主要阶段，涵盖了从结构设计、构件制造到安装的所有关键阶段，涵盖了所有构件的制造和安装。

依据施工全过程仿真分析确定结构设计目标状态对应的构件的无应力状态，根据无应力状态确定各构件的制造形态和相应安装阶段各构件的几何关系，在此基础上，根据构件制造和构件安装的工艺特点、施工方法等的客观需要以及几何控制实施的具体特点确定施工控制方案和控制方法。

以数字化全过程控制作为指导原则开发的几何控制数据库系统，对所有施工阶段均给出构件制造、安装等的理想目标状态，制定相应的数字化几何控制方案，对于构件制造、构件安装等控制过程实施全面控制，建立制造、安装各阶段结构几何形态、误差状态等系统信息的数据库，作为施工控制实施的重要支撑。

2.2 施工控制流程

采用全过程几何控制理念，通过对箱梁节段制造和安装等关键环节的全过程控制实现对引桥结构无应力构形的有效控制。施工控制实施流程，如图3所示。

3 施工控制内容

本项目施工控制针对多参数多元目标进行，并根据我们的经验对参数进行分级以正确指导误差容许度的确定和误差调整措施的实施。本项目选取主梁线形和结构应力作为施工控制的主要控制指标。

3.1 准备阶段

拼装而成的桥梁结构在生产制造、施工等的不同阶段会涉及三种线形即：设计成桥线形、制造线形、拼装线形[5]。

其中：设计成桥线形即桥梁修建完成之后所要满足的设计线形；制造线形即主梁在生产制造过程时无应力状态的线形；拼装线形，又称安装线形，即桥梁在组拼过程中刚安装好的梁节段自由端连成的线形[6]。

选择恰当合理的制造、拼装线形，最终使桥梁结构满足设计成桥线形，是拼装桥梁施工控制最主要的任务。逐段安装所形成的结构中新安装单元初始位置的确定，是拼装施工桥梁位移计算要解决的问题。确定其初始位置的方法有以下两种：第一种，零初始位移法，即规定新节点位移等于零；第二种，切线初始位移法，即把新节点的初始位移规定为沿着已完成的梁段悬臂端的切线上[7]。

图3 施工控制实施流程示意图

制造线形和设计成桥线形二者间关系如下：式中：Hm表示制造线形；Hc表示设计成桥线形；Hv表示由切线初始位移法计算所得的竖向位移。

安装线形和设计成桥线形二者间关系如下：式中：He表示安装线形；Hc表示设计成桥线形；Hv表示由零初始位移法计算所得的竖向位移。

由切线法计算所得的竖向位移可以对由零初始位移法计算所得的竖向位移进行简略的处理得到。

3.2 预制阶段

短线匹配法预制指在不忽略混凝土收缩、徐变、预拱度等影响下，把连续梁按“T”型或者逐跨形式分为若干节段，把成桥状态下整体的坐标换算成预制厂的局部坐标系之后，以预制台座上固定端模为基准，调节已完成的相邻梁段（匹配梁段）的平面位置和标高，在预制台座的固定模板系统内进行逐榀匹配预制的一种施工工艺。

每个预制节段都设定6个控制测点，测点布置

示意图，如图4所示。其中，控制平面位置的为沿节段中心线的两个测点（FH＆BH），控制标高的为沿腹板设定的四个测点（FL，FR，BL＆BR）。全部预埋件都应在混凝土凝结之前布置在阶段梁的顶板上。各测点由镀锌的十字头螺栓和U型圆钢组成。控制点埋设示意图如图5所示。

图4 测点布置示意图

图5 测量控制点埋设示意图

节段预制成型后，已形成的误差只能在后续节段预制过程中进行改正。把以完成的预制节段控制点的坐标输入控制系统，系统将自动识别误差，若误差超过允许值，程序将自动在后续一个节段或几个节段的预制过程中一次或分次加以调整。

3.3 安装阶段

在安装阶段，节段箱梁控制点跟预制阶段控制点一致，如图6所示。为了保证监测结果的准确性，将VIADUCT IS20-V02分为P03墩～P04墩段，P04墩～P05墩段，P05墩～P06墩段和P06墩～P07墩段，分别划分为11，13，13和11个小的节段进行测量。因篇幅有限，表2给出了P06墩～P07墩段的部分FL数据，并和理论标高进行比较分析，进行实时修正，就可以对主梁的线性进行很好地控制。

从表2可以看出，实测标高和设计标高相差不大，误差符合相关规范要求，从而保证了在通车以后实际标高能符合桥梁设计标高的要求。如误差不符合规范要求，应该及时纠偏。进行误差纠偏方法为：结合监控单位工程师的初判和对上部结构变形特点的评定计算，在预制梁节段之间某些部位设置2～3mm的楔形垫片进行调整。其中，楔形垫片可选取环氧树脂垫片，此环氧树脂垫片可以逐层叠加形成更厚的楔形垫片[9]。在安装过程中如果高程控制点的误差超过允许值，可使用在梁端上、下缘垫环氧垫片的形式加以调节。在安装过程中如果平面控制点的误差超过允许值，可使用在梁段左、右侧垫环氧垫片的形式加以调节。

图6 安装梁段控制点图

表2 安装时P06墩～P07墩段设计标高、实测标高 m

节段梁实际应力一旦与设计应力不一致必将会给节段梁施工带来困难，其影响会超过变形带来的影响，因此应将应力控制作为施工控制的重要指标。在节段梁控制截面，布置6个应力测点，顶板和底板各设置3个，如图7所示。

图7 应力测点布置

在预制节段混凝土浇筑完成、预应力张拉之后对应力进行测量，而早晚温差变化引起的截面应力变化需同时进行监测。如发现观测值与理论计算值偏差较大，则应随即查找原因并提出相关解决措施，对施工进行科学指导[10]。

4 实施效果

澳门轻轨高架桥采用节段预制、逐跨施工，在现场只有拼装作业，施工时避免对线路周边环境和交通的影响，施工速度也得到提高，带来了良好的经济效益和社会效益。在严格的施工控制体系下，澳门轻轨高架桥节段箱梁成桥时的线性和应力都在规范允许的范围之内，达到了施工控制的预期目标。

5 结语

澳门轻轨一期氹仔口岸段高架桥对成桥线性控制要求高，桥梁施工必须进行有效管理和控制，确保该桥在施工过程中结构的受力状态和变形始终安全范围内，以及成桥线型与设计期望值十分接近。随着澳门轻轨一期氹仔口岸段高架桥的顺利建成，说明此施工控制方法简单、直观、有效，为类似工程施工控制提供了参考和借鉴。

[1]张校昌，杜明琪，张楠.南京长江第四大桥短线匹配节段箱梁施工技术[J].青岛理工大学学报，2013，34（4）∶125-128.

[2]林三国.节段预制拼装箱梁施工技术[J].铁道建筑，2014 (12)∶21-24.

[3]傅琼阁.苏通大桥体外预应力箱梁施工技术[J].公路，2007（4）∶77-81.

[4]姜华，田永胜，王召祥.桥梁节段预制拼装法的施工控制技术研究[J].中国水运，2008，8（1）∶130-131.

[5]梁鑫.预应力混凝土斜拉桥悬臂拼装施工线形控制方法研究[D].成都：西南交通大学，2006.

[6]张安林，郑报文，夏伟.悬臂拼装桥主梁制造线形计算[J].安徽建筑大学学报，2015，23（1）∶21-24.

[7]黄跃.悬臂拼装曲线连续梁桥施工控制研究[D].成都：西南交通大学，2008.

[8]刘先鹏，刘亚东，戴书学，等.箱梁节段短线匹配法预制施工技术[J].重庆建筑大学学报，2006，28（5）∶59-62.

[9]黄跃，巫兴发.泉州湾跨海大桥引桥宽幅箱梁节段预制安装关键技术[J].施工技术，2015，44（11）∶33-36.

[10]许交武.武广客运专线罗水大桥施工控制[J].桥梁建设，2011，（3）∶76-80.

Construction Control of Segmental Box Girder of Macau Light Railway Viaduct

YANG Yongxing1，ZHAO Guo2，WANG Wenjing2
(1.China Railway 15th Construction Bureau Group Corporation,Shanghai,200070,China；
2.Civil Engineering School,Henan University of Science and Technology,Luoyang,471023,China)

Construction control of segmental box girder of Macau light railway viaducts was studied.Taking Ma⁃cau light railway viaduct as an instance,detailed monitoring scheme was planned.Construction control ideas were described also.Monitoring at all stages has been carefully completed,with being focused on the geometry control and stress control during the installation of segmental box girder,which could provide experience for simi⁃lar projects construction.

viaduct;segmental box girder;construction control;geometry control

U443

A

1673-2928（2016）06-0034-04

2016-05-04

河南省科技厅产学研合作项目（2015HNCXY011）。

杨永兴（1981-），河北承德人，中铁十五局集团有限公司工程部长，工程师，主要从事桥梁工程。

（责任编辑：郝安林）