节段梁支架拼装法施工技术研究

张 威

（中铁十六局集团第三工程有限公司，浙江 湖州 313000）

1 工程概况及节段梁构造

郑许市域铁路工程制梁场地处河南省许昌长葛市老城镇芦庄村，占地面积290.6 亩，位于CK59+400 线路右侧400m 处。许昌段梁场承担着736 孔节段梁生产预制任务。其中25m 梁96 孔，30m 梁640 孔。节段梁由三种类型组成：端部节段、过渡节段、标准节段，除端部节段长度为2.45m 外，其余节段长度为2.5m，梁高均为1.8m，梁宽为10.6m。

2 工艺流程

严格按照以下流程施工：原地表处理→基础换填硬化→支架施工→节段梁吊装、胶拼、临时张拉→永久张拉、注浆→落梁→三维组合式千斤顶安装→支座安装、灌浆→开始下1 孔节段梁施工。

3 节段梁支架拼装法施工工艺流程

3.1 原地表处理

节段梁所处地段为魏武大道，原地面在桩基施工中已破除，箱梁架设施工需对地基面层换填，采用原状土分层换填压实，换填深度50cm，宽度为地面破除位置换填夯实，换填面高于原地面0.1m，地面设置1%坡度，雨期施工顺畅排水[1]。基础换填后浇筑宽度11m、厚20cmC20 混凝土。支架设计时用地基承载能力作为控制指标，取120kPa。

承台基坑回填及周边薄弱地段1m 范围以内，采用人工夯实机具分层压实，分层压实厚度25cm，地面硬化下30cm 回填碎石垫层压实，顶面浇筑20cm厚C20 混凝土。

3.2 支架施工

3.2.1 盘扣支架搭设

支架结构按照如下搭设，立杆纵距：600mm、900mm、1200mm，立杆横距：600mm、900mm、1200mm，支架布距1500mm。

节段梁纵向支架两端6 个竖杆布距采用900mm 间距布置，其余部位及跨中部位竖杆采用1200mm 间距布置，纵向布置间距规格：0.9×5+1.2×18+0.9×5（m）；横向支架腹板下2 个竖杆布距采用600mm 间距布置，翼板及底板部位竖杆采用1200mm 间距布置，横向布置间距规格：1.2×3+0.6×2+1.2×2+0.6×2+1.2×3（m）。纵、横方向竖向斜撑、剪刀撑及扫地杆按照规范要求布置[2]。

3.2.2 钢管支架搭设

节段梁架设在A 段块下设置钢管支架，进行节段梁拼装后的落梁支撑。节段梁每端钢管支架设置2 排，每排设置左右2 根，钢管中心纵桥向距墩柱中心线1.75m 及2.25m 间距；横桥向左右钢管距梁中心线1.8m。钢管立柱与承台的连接采用16×150mm 膨胀螺栓；钢管采用φ630mm 直径，壁厚16mm；钢管高度距墩顶垫石0.3m，钢管支架采用10 槽钢串联焊接，连接杆高3m 设置一道，墩柱前后设置双拼10mm 槽钢利用25mm 精轧螺纹对拉形成抱箍，与钢管支架焊接固定；钢管顶安装2m 高0.2m 一节钢管的调节块，进行节段梁落梁施工。

3.2.3 支架预压

（1）支架预压。底模安装完成后经相关单位验收通过后对支架进行加载预压。预压目的是消除支架体系的非弹性变形及地基的不均匀沉降。加载预压重量分三级（60%、80%、100%），加载时加荷速率和加载重量的大小与地基的强度增长相适应，在前一级荷载作用下，地基达到一定固结度后再进行下一级荷载，需严格控制加载后期加载速率。预压前测量一次底模的标高，每加载一级后间隔2h 测量一次，将预压荷载按加载级别卸载后再对底模标高测量一次，预压过程中严格控制测量的精度。当各检测点最终72h 的沉降量平均值＜5mm 时或最初24h 的沉降量平均值＜1mm 时，支架视为稳定即可卸去加载物[3]。

（2）测量方法。观测位置起点及终点设在每跨的墩柱8.75m 处，中间设置一组观测点，每组分左右2 个点，每孔梁共布置6 个观测点，观测点在支架顶上布置以便于沉降观测，地面沉降观测点布置在硬化地面上同步进行观测。

3.2.4 节段梁架设平台

支架顶托上主龙骨设置6000mm×25mm 工字钢，间距同支架跨度布置。次龙骨纵向采用两根60 型钢轨作节段梁拼装平台，次龙骨间距3.6m，分别布置在支座中线线置。

盘口支架与钢管支架交接处，次龙骨安装位置与千斤顶施工作业位置交错，次龙骨布置间距2.91m，两端纵向次龙骨与跨中纵向次龙骨搭接长度≥2m。

根据现场情况，整跨梁体总重500t，顶升千斤顶采用4 台500t 千斤顶，顶升力值2000t，满足顶升要求，现对节段拼装梁四角对称腹板位置安放4台500t 千斤顶；临时支撑安装位置应与顶升位置紧邻，千斤顶顶部距梁底部220mm。将2 个千斤顶为一个单位进油管连接到同步分流器上并连接到一台泵站，同时将回油同样连接，桥梁位置两端对称放置两台位移传感器，并将线路连接到监视仪上。四台千斤顶，两台位移传感器，并将油路、线路连接。每侧链接到一台泵站上，整跨每侧链接为一个控制体系。

3.3 节段梁架设

3.3.1 节段块吊装

节段梁运至现场，利用吊车吊装调整位置。节段梁采用4 根PSB830φ 32mm 精轧螺纹将首节箱梁节段吊起，将节段块吊装就位，梁伸缩缝采用钢板塞垫定位，采用25t 手拉葫芦与相邻简支梁对拉左右固定。

3.3.2 梁段试拼

（1）试拼前根据张拉空间要求准确定位第一个节段的平面位置，保证后续节段不上翘或下垂。

（2）梁段与已拼装梁段起吊至相同高度后停止，向已拼梁段缓慢靠拢，在即将靠拢时需在两梁段接缝间用木楔临时塞垫，防止梁段撞伤。

节段试拼完成后进行节段定位，调整中、端梁位置固定，伸缩缝采用方木塞垫确定位置，端梁块采用2 根20mm 钢丝绳与已落梁完成的两面进行锚固，确保临时张拉过程中端梁固定。

3.3.3 节段梁拼装

根据施工场地的常年温度变化、使用环境等情况，通过试验选用合适的环氧树脂胶、聚氨酯防水涂料。环氧树脂粘结剂由A-环氧树脂、B-固化剂两种按比例分别配制而成。搅拌枪（或叶片）的转速必须控制在400～600转/分，采用搅拌钻拌制均匀，根据试验结果，每桶环氧粘结剂搅拌时间为5-6 分钟，以粘结剂颜色均匀为准。

在已拼装梁断面进行涂胶，将其沿纵向后移40cm。拼装胶涂刷前预应力波纹管出安装密封垫圈，密封垫圈采用发泡聚丙烯材料。拼装完成的梁段应及时施加临时预应力。

3.3.4 临时预应力施工

顶板采用临时张拉钢台座设置，通过4 根PSB830 级φ32 精轧直螺纹钢固定在箱梁面板上部。钢齿坎由底板、立板、筋板三部分组成。根据钢齿坎受力特点并结合整体结构布局设计要求。其中底板采用t16×630×600mm 钢板，立板采用t20 钢板，筋板采用t16×500×186mm 钢板，总重105.4kg。

底板采用钢筋混凝土结构作临时张拉台座。临时张拉每根精轧螺纹钢临时预应力根据设计要求为350kN（最小压应力≥0.35MPa，应力差≤0.5MPa）。张拉时顶板和底板同时对称张拉。节段梁端跨与调节段顶面采用二道预应力筋，底部采用六道预应力筋临时张拉，中段节段块顶部、底部均采用四道预应力筋。整孔体内纵向预应力束全部完成后解除临时预应力。

3.3.5 整孔箱梁预应力施工

本段预应力束钢绞线采用φ15.20 高强度低松弛钢绞线，标准强度1860MPa，锚下控制应力标准强度75%，管道摩擦系数0.17，偏差系数0.0015，钢绞线回缩量取6mm。体内纵向预应力束采用14φ15.20、15φ15.20、16φ 15.20、17φ15.20、19φ15.20 五种规格的钢绞线。根据预应力孔数的类型，选用对应类型千斤顶、油泵。

3.4.6 封锚

待张拉预应力完成后割除长余的钢绞线，钢绞线的外露长度＞3cm，采用砂浆及时封堵封锚的部位，防止压浆时浆体流出。

落梁前采用人工方式对锚具周围的箱梁混凝土进行凿毛、封端施工。安装封端钢筋、模板，灌注细石混凝土，采用C50 补偿收缩混凝土进行封锚，浇筑后的混凝土表面涂刷1.5mm 后采用聚氨酯防水涂料。

3.3.7 孔道压浆

张拉完毕后，48h 内完成孔道压浆，避免预应力钢束锈蚀或松弛。采用标号不低于M50 的微膨胀水泥浆进行真空压浆。采用智能设备，主要包括智能压浆机、真空泵。预应力管道内的预抽真空压力应达到-0.06～－0.09MPa以达到孔道压浆达到饱满密实的效果。

3.3.8 顶升落梁前准备

（1）顶升系统可靠性检验。在正式实施顶升前，再次确认密封的可靠性，将千斤顶以70～90%的顶升力在现场保压5h。

（2）泵站安装。共使用4 个千斤顶，根据实际情况在钢支撑上均匀布置千斤顶，防止梁体顶升时发生侧倾。

3.3.9 落梁施工

（1）试顶升。千斤顶操作的同步性要求高，顶升法落梁对顶升落梁过程中一般要求千斤顶顶升高度差≤2mm。施工中采用压力和位移双控的自动同步顶升法，压力传感器采集压力，位移传感器采集位移，为保证工程的精度和安全采用结合数据软件分析处理等控制系统。

试顶升应分为两步进行：顶到支座计算反力的50%左右，持荷5～10 分钟检查顶升设备的安全性，以顶升力控制为主，无异常现象后千斤顶回落到原位；宜将梁体顶升至脱离原支座1～2mm，检查所有支座与梁体脱开情况，同时测定梁体总重及各支座反力，以顶升位移控制为主。试顶升结束后，提供桥梁结构位移、整体姿态等情况，为正式顶升落梁提供可靠依据[4]。

（2）正式顶升落梁。本方案选定的千斤顶最大行程为250mm，试顶升后观察，若无问题进行正式顶升。每一顶升最大顶升速度3mm/min，标准行程为220mm。在指挥员的统一指挥下，顶升时各千斤顶同步上升慢慢用力整体顶起梁体，分级控制各顶之间以位移，第一级为3mm，每一级到位后加专用垫块，检查各千斤顶的情况，确保工作状态良好后再进行下一级顶升，如此反复[5]。

（3）安装三维千斤顶微调梁体位置。待梁体落到所需高度后在节段拼装梁底和钢支撑中间安装三维调节千斤顶，三维千斤顶可调节纵向和横向位置，使梁体微调至设计要求位置。

3.3.10 支座灌浆

（1）安装灌浆采用定型钢模板，为防止在重力注浆时发生漏浆，模板底面设一层4mm 厚橡胶防漏条。

（2）将灌浆用漏斗置放在梁顶，以增大灌浆的压力。

（3）注浆应从支座中心向四周进行，直至从支座底板周边间隙与钢模全部灌满为止。

（4）灌浆结束后不得调整螺栓。

4 结束语

通过科学的施工方案、合理工艺优化及精细的施工组织，使用相应的设备和设施，采取相应施工技术，使节段梁架设展开多个工作面施工。此项工艺不仅提高了梁端架设速度，安全质量可靠，同时减少了架桥机转场及安拆时间，保证了节段梁架设工程进度，还有效控制了工程成本，值得为今后类似工程提供参考。