城市桥梁40 m 曲线斜交箱梁预制及架设施工技术研究

葛庆贺,刘晓飞,赵艳磊,刘 庆,张 乐

（中国建筑土木建设有限公司，北京 100071）

引言

伴随着城市建设、人民生活水平的提高，城市交通的爆发性增长，城市桥梁设计建造理念发生了改变，桥梁不再仅仅是交通功能，它越来越成为城市景观、城市标志性建筑的重要体现，为城市创造了亮丽的风景线。本研究重点阐述城市曲线斜交箱梁配模安装技术、曲线段线型控制、多角度端模设计，同时对于曲线段预制箱梁全幅整孔架设技术，有效解决曲线段箱梁架设效率低、就位安装困难等问题。通过对曲线箱梁预制到架设过程关键技术研究，实现曲线斜交箱梁高质量、更安全的快速建造施工。对于其他类似项目形成引领，同时对进一步开拓和占领市场方面起到非常大的促进作用[1]。

1 项目工程概况

1.1 项目背景

雄安新区是继深圳、上海经济特区后又一具有全国意义的新区，为解决首都大城市病、平衡南北经济格局、打造京津冀世界级现代化超一线城市，具有“千年大计、国家大事”超里程碑式意义。本工程位于雄安新区雄东片区，是雄安新区五个外围组团中雄县组团的重要组成部分，是新区先行启动的建设区域，是保障高铁枢纽周边居民征迁安置的重点地区，肩负着淀东片区城市功能塑造的重要职能，某路为A社区对外联系的主要道路。

1.2 工程概况

雄东片区A 社区对外某道路（一期）项目拟建主线桥全长1.9 km，根据本项目河中段及部分堤外段采用预制装配箱梁，其中预制装配式箱梁共计408 榀（曲线段箱梁约360 榀），主要采用3 跨一联，先简支后连续，2 跨及4 跨一联辅助布跨。桥梁设计根据不同部位、不同跨路角度、河道流场线角度采用斜交布置，桥梁整体为“S”型双曲线设计。本桥梁道路线性复杂，预制梁跨度、斜度、边梁翼缘变化多，预制箱梁制造、现场安装质量要求高[2]。

2 施工技术要点

本工程在借鉴公路桥梁及铁路桥梁施工经验的前提下，充分结合现有工程实际情况，通过技术攻关力求解决现场实际问题，优化现场施工工艺、改良施工方法，提高施工质量及施工效率。本研究重点研究城市曲线斜交箱梁配模安装技术、曲线段线型控制、多角度端模设计等曲线箱梁预制过程关键技术点，同时针对曲线段预制箱梁全幅整孔架设技术研究，解决曲线段箱梁架设效率低、就位安装困难等问题。通过对曲线箱梁预制到架设过程关键技术研究，实现曲线斜交箱梁高质量、更安全的快速建造施工[3]。

2.1 曲线多角度箱梁模板施工技术

2.1.1 曲线箱梁BIM配模技术研究

曲线段预制箱梁相比直线段预制箱梁角度种类多、预制梁长各不同，具有“一跨一角度、同跨各不同”特点。本工程预制箱梁图纸设计尺寸主要包含30 m、35 m、37 m、30～37 m、40 m 等不同尺寸箱梁，其中40 m 箱梁为标准梁长尺寸，其余长度为曲线段箱梁搭配设计。根据预制箱梁不同尺寸进行BIM技术配模设计，标准节模块采用3 500 mm 长度（见图1），其它不同箱梁尺寸将模板配模按照现场使用率及同规格尺寸箱梁榀数配置，预制箱梁模板采用钢模板，模板设计需针对结构标准尺寸，考虑定型模板特殊板块的使用率、固定模板对穿螺栓的间距及预埋件位置，设计出满足施工要求最为便捷、经济的模板方案[4]。利用BIM技术对箱梁模板进行试配模，对于不同梁长尺寸通过不同尺寸模块进行模板调配使用，并通过配模图指导现场模板拼装施工，提高模板拼装效率。箱梁外模标准模块采用3 500 mm 长度，其余通过制作少量2 000 mm、1 000 mm、500 mm等调节块用于调整梁长搭配使用。预制箱梁横隔梁根据使用部位不同分为端横梁与中横隔梁，端横梁及横隔板正交标准模板尺寸见图2，同时横隔梁会随着箱梁角度变化出现角度不同情况，中横隔梁位置模板角度调整节单块宽度850 mm，端横梁模板角度调整节单块宽度为950 mm，横隔梁标准模板长度为2 000 mm，两侧根据梁长尺寸制作相应调节块控制整体箱梁尺寸。

图1 箱梁外模标准模块示意

图2 横隔梁标准模块示意图

2.1.2 箱梁多角度端模设计及安装技术

预制箱梁端部包含连续端和非连续段，曲线段箱梁每跨角度不同，端模角度各不同。端模采用分体式拼装设计施工，将底板、腹板、顶板、翼板等位置拆分，通过背楞预留孔螺栓连接固定，箱梁端模板分体形式见图3。

图3 端模拆解拼装示意

考虑曲线段箱梁端模角度不同，对每种角度制作相应角度模板。梁端部设有预应力张拉孔，整个预应力张拉过程必须保证锚具与梁端结构面垂直，不应存在夹角。对曲线段箱梁端模板预应力孔道对应位置制作角度调节块，通过调节块进行角度转换，实现梁端张拉孔锚具角度垂直，避免张拉过程结构受损。曲线段端模安装时，应注意端模板安装位置，在外模拼装完成后根据预制梁长将箱梁中线在制梁台座进行标记，同时根据曲线段端模角度计算左右偏移量并在腹板位置进行标记，端模组拼完成后根据梁长中线位置及角度偏移量进行安装，保证曲线段箱梁端模安装位置准确。

2.1.3 曲线箱梁翼缘板弧线控制技术

曲线段箱梁角度变化多，尤其是箱梁翼缘板位置弧线难以控制。针对预制箱梁曲线段翼板弧线线型问题，将曲线段翼板位置模板进行分割2 m 一个模块单元进行分节拼装，通过调整每个单元模块位置调节翼板弧线线型。翼板模板采用L 型梳齿状钢模板，曲线段采用单节2 m 长，分节进行拼装；梳齿板后部安装滑动杆，滑动杆通过滑动槽调节进行梳齿板位置固定。滑动杆采用Ф22 mm 圆钢，在滑动槽位置安装固定卡环，滑动杆滑动过程将固定卡环松解调整到位后上紧卡环，此过程方便快捷，减少人工投入，同时有效解决曲线段箱梁翼板弧线圆顺问题，翼缘板L 型梳齿板示意图见图4。

图4 曲线段翼缘板L型梳齿板调节示意

2.2 曲线段横隔梁线型控制施工技术

2.2.1 横隔梁结构设计技术研究

图纸设计横隔梁与箱梁腹板相交位置存在夹角，曲线段箱梁角度难以控制且存在夹角不利于拆模，易造成拆模过程混凝土外观破损。通过在横隔梁与腹板相交位置设置腋角，对横隔梁根部加宽设置，便于隔梁位置模板拆除。曲线段箱梁角度多，隔梁位置难以控制，为避免箱梁架设后横隔梁发生错位无法对齐问题，对横隔梁进行优化设计，缩短横隔梁预制尺寸，将预制部分改为现浇施工，通过后期调整预埋钢筋位置避免横隔板错位难以对齐。

2.2.2 曲线段横隔梁多角度优化技术

曲线段预制箱梁角度种类多，本工程曲线段箱梁角度共有5°、9°、13°、16°、19°、20°、90°七种，为减少相应模板种类投入，将箱梁横隔板位置角度进行划分角度区间、多角度进行合并，从而减少角度类别，降低模板种类。角度划分详见表1。曲线段箱梁横隔梁位置模板调节块通过角度合并制作不同角度模块，各类角度模块见图5。不同角度箱梁预制施工时，模板拼装过程只需将不同角度调节块模块进行替换，施工较为便捷；同时该部位模块通过两侧不同长度模板调整节控制整体箱梁尺寸及横隔板位置，为后期箱梁架设提供保障。

表1 曲线段箱梁合并角度划分区间

图5 不同角度横隔板调节模块

2.2.3 曲线段横隔梁预埋钢筋施工技术

曲线段横隔梁预制优化改为现浇后，横隔梁部位预埋钢筋外露长度过长，且存在角度不一多变，在混凝土浇筑过程极易造成钢筋位置偏移，影响后期钢筋连接的质量。通过研制一种可调节预制梁横隔梁钢筋高度定位装置并成功申报专利一项，解决了曲线段横隔梁预埋钢筋固定问题，根据曲线段预埋钢筋位置通过该装置进行钢筋定位固定，提高横隔梁钢筋的整体预埋效果，便于后期对横隔梁预埋钢筋进行搭接焊接。

2.3 曲线段箱梁全幅整孔架设技术

2.3.1 全幅轨道横移拼装技术

本工程桥梁断面总宽度为40.5 m，预制箱梁采用架桥机架设，曲线段部位箱梁传统采用汽车吊及履带吊进行架设[5]。通过对架桥机轨道研究，对曲线段箱梁架设采用左右幅整孔架设；设计了一种用于架设桥梁且能够调整宽度的架桥机主框架结构，根据曲线段不同角度曲率计算，采用全幅架设需对架桥机轨道延长拼接，经计算最大曲率部位架桥机轨道长度需达到49.5 m，故横移轨道采用14 m+3*12 m 四节轨道进行拼装使用，实现曲线段箱梁左右幅整孔架设。解决了传统架设方法对场地要求高、架设安全隐患多。采用架桥机半幅架设效率慢，工期长，预制与架设无法实现流水作业，导致工效降低的难题。通过研究一种架桥机中支腿简易可拆卸辅助托架，具有支撑稳固和支撑高度可调的优点，解决了现有的架桥机中支腿上纵移行走轮在自由状态下，对移动支脚的高度进行调节，即可达到支撑稳固和支撑高度可调的目的。轨道拼装过程通过下方制动装置，人工辅助，就位后进行连接固定。将轨道延长拼接实现架桥机曲线段全幅架设，提高架设效率同时缩短工期。

2.3.2 曲线段箱梁架设施工技术

曲线段箱梁角度多变，其中首夹角与尾夹角也各有不同，采用架桥机架设过程应对箱梁做好标识，防止箱梁位置安装错误。箱梁落位前应对支座中心线和箱梁中心线进行明显标识，在落位过程根据支座中心线及箱梁中心线进行对应，确保箱梁落位准确，箱梁落向支座时必须水平以防支座倾斜、变形；严格控制跨与跨之间的间距（特别是有伸缩缝处）以盖梁上中心线参照。对前后横移轨道每10 cm做好刻度标记，以便观察前后支腿是否同步。曲线段箱梁在喂梁过程根据不同梁长确定吊点位置，确保就位准确。通过盖梁上支座预埋钢板和支座标纵向中心线与横向中心线，支座按照垫石上纵横支座轴线安放就位，按此轴线对应安放箱梁，再适度调整横隔板位置使横隔板对齐，箱梁就位后两头用方木打撑使梁体稳固，完成两片箱梁后焊接横隔板钢筋。内外边梁线型要控制好，且要保证桥面坡度。在圆曲线缓和曲线上架设边梁时，调整前后横移导轨的位置或架桥机的位置，使边梁能顺利架设到位。

3 结论

虽然桥梁施工技术日趋成熟，但城市桥梁建设在追求实用性的同时对桥梁的线性建设及美观度要求更高，景观桥梁建设成为以后桥梁领域主流。市政道路桥梁建设对我国的发展有着重要的贡献，积极推动着国民经济的发展。本研究通过现场施工总结提炼，形成曲线斜交桥梁预制及架设相关技术成果，为类似工程提供借鉴意义。