■王志恭

（1.泉州跨海大橋有限責(zé)任公司；2.泉州市公路局，泉州 362000)

短線匹配法預(yù)制拼裝施工過程中， 橋梁結(jié)構(gòu)的實(shí)際狀態(tài)與理論狀態(tài)之間總是存在一定的誤差， 其包括參數(shù)誤差、施工誤差、測(cè)量誤差、結(jié)構(gòu)分析模型誤差等。這些偏差累積如不加有效的控制調(diào)整， 成橋后結(jié)構(gòu)線形難以滿足設(shè)計(jì)要求。因此本橋根據(jù)項(xiàng)目結(jié)構(gòu)體系特點(diǎn)，采用全過程自適應(yīng)幾何控制法，控制全面覆蓋節(jié)段預(yù)制、拼裝及線形施工全過程，結(jié)合工作實(shí)踐，談?wù)勅轂晨绾４髽蚬こ潭叹€匹配法預(yù)制拼裝及線形監(jiān)控要點(diǎn)。

1 工程概況

泉州灣跨海大橋工程起于泉州晉江南塘， 止于惠安秀涂，大橋橋長12.45km，全線采用高速公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，設(shè)計(jì)速度100km/h,概算總投資69.23 億元。 分南岸陸地區(qū)引橋、南岸淺水區(qū)引橋、蚶江互通主線橋、南岸淺水區(qū)引橋、南岸深水區(qū)引橋、通航主橋(800m 雙塔分幅組合梁斜拉橋)、北岸深水區(qū)引橋、北岸淺水區(qū)引橋、秀涂互通主線橋九個(gè)區(qū)段。 其中南、北岸深水區(qū)(八車道)引橋路基寬度41 m，采用短線匹配法預(yù)制拼裝工藝施工，跨徑布置分別為：7×(5×70m)和3×(5×70m)，箱梁頂面設(shè)有2%單向橫坡，利用箱梁內(nèi)外側(cè)腹板高度差來控制，箱梁底板保持水平，采用“體內(nèi)+體外”混合配束的預(yù)應(yīng)力布置方式。 預(yù)制箱梁節(jié)段及現(xiàn)澆橫隔梁材料采用C55 海工耐久性混凝土，濕接縫采用C55 早強(qiáng)微脹混凝土。 箱梁拼裝成橋后直接鋪設(shè)10cmSMA 瀝青混凝土路面，給節(jié)段梁預(yù)制拼裝精度提出極高要求。

2 箱梁預(yù)制安裝準(zhǔn)備工作

2.1 建立幾何數(shù)據(jù)庫

為保證梁段預(yù)制和安裝的精確， 在結(jié)構(gòu)有限元分析的基礎(chǔ)上，建立前期的幾何數(shù)據(jù)庫(見圖1)。

圖1 前期分析階段工作內(nèi)容

2.2 箱梁節(jié)段劃分原則

2.2.1 箱梁節(jié)段放樣原則

(1)橋軸線與箱梁中心線之間的放樣原則

根據(jù)永久結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求， 橋軸線與箱梁中心線之間的放樣原則如圖2 所示。

圖2 箱梁中心線放樣原則

(2)墩柱中心線與橋梁路面曲線之間的放樣原則

根據(jù)永久結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求， 墩柱中心線與橋梁路面曲線之間的放樣原則如圖3 所示。

(3)上部結(jié)構(gòu)與墩柱中心線之間的放樣原則

根據(jù)永久結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求， 上部結(jié)構(gòu)與墩柱中心線之間的放樣原則如圖4 所示。

圖3 墩柱中心線與橋梁路面曲線之間的放樣原則

圖4 中跨墩柱放樣原則

2.2.2 箱梁節(jié)段分割原理

為保證固定端?？偸谴怪庇陬A(yù)制梁段軸線， 必須按圖5 和圖6 所示原則對(duì)箱梁進(jìn)行劃分，其中0# 塊兩次作為匹配段使用，所以0# 塊必須是矩形。

圖5 # 箱梁節(jié)段平面分割原理

圖6 箱梁節(jié)段豎向分割原理

2.3 預(yù)制箱梁預(yù)拱度計(jì)算

梁段預(yù)制時(shí)，處于無應(yīng)力狀態(tài)，因此梁段預(yù)制的結(jié)構(gòu)目標(biāo)線形應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)由于受力變形， 按三個(gè)方向即XYZ設(shè)置預(yù)拱，梁段預(yù)制長度考慮彈性壓縮修正。

預(yù)拱度的計(jì)算考慮的荷載：結(jié)構(gòu)自重、二期恒載、預(yù)應(yīng)力、混凝土收縮徐變至3650 天、1/2 汽車活載。

利用橋梁結(jié)構(gòu)分析軟件RM TDV2000 對(duì)預(yù)制箱梁進(jìn)行受力和變形分析, 采用DMIAS CIVIL 進(jìn)行結(jié)構(gòu)復(fù)核。確定結(jié)構(gòu)所需的預(yù)拱度，確定梁段預(yù)制長度。從而確定梁段預(yù)制線形，導(dǎo)入幾何數(shù)據(jù)庫。

2.4 幾何數(shù)據(jù)庫建立

上部箱梁結(jié)構(gòu)按以下操作得出梁段預(yù)制理論幾何數(shù)據(jù)庫，以圖紙的形式提交。 幾何數(shù)據(jù)庫建立流程如圖7 所示：

圖7 幾何數(shù)據(jù)庫建立流程

3 箱梁預(yù)制階段控制

3.1 控制流程和工藝

短線法預(yù)制幾何控制流程， 在每塊梁段的預(yù)制完畢過程中， 該梁段施工誤差將在該塊梁段移至匹配梁段的位置時(shí)，Short Line Construction Control System 控制系統(tǒng)將自動(dòng)比較匹配段各測(cè)點(diǎn)的實(shí)測(cè)值與本軟件所給定的理論目標(biāo)值的差別并提出匹配梁段各測(cè)點(diǎn)目標(biāo)值。

將連續(xù)梁按“T”構(gòu)劃分成若干節(jié)段，考慮混凝土收縮、徐變、預(yù)拱度等因素，將成橋整體坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為預(yù)制工廠局部坐標(biāo)系后，在預(yù)制臺(tái)座上以固定端模為基準(zhǔn)，調(diào)整已生產(chǎn)相鄰梁段(匹配梁段)的平面位置及標(biāo)高，在預(yù)制臺(tái)座的固定模板系統(tǒng)內(nèi)逐榀匹配、預(yù)制的一種施工工藝，如圖8 所示。 澆注時(shí)，待澆梁段兩側(cè)設(shè)相對(duì)固定的側(cè)模(只側(cè)向開合而不移動(dòng))，前端設(shè)固定端模，后端則為已澆好的前一梁段(匹配梁)的前端面，通過調(diào)整匹配梁的相對(duì)位置來控制待澆梁段的線形， 并以兩者之間形成的匹配接縫來確保相鄰節(jié)段的拼接精度。

圖8 梁段預(yù)制示意圖

3.2 梁段預(yù)制方法

梁段預(yù)制過程中主要是利用節(jié)段幾何尺寸的改變所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)角效應(yīng)，來達(dá)到豎向或水平線形調(diào)整的目的。

3.2.1 平曲線節(jié)段預(yù)制

平曲線節(jié)段預(yù)制時(shí)， 根據(jù)擬合的平曲線中各線段間夾角，將節(jié)段從澆筑位置移動(dòng)到匹配位置上，在相應(yīng)水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)角度α，以形成需要的折角。 新澆節(jié)段的端模位置不動(dòng)并使其與節(jié)段軸線垂直， 而新澆節(jié)段的匹配端面采用斜面，以便于鋼筋骨架制作、剪力鍵設(shè)置和節(jié)段外形調(diào)整。 通過埋在腹板頂面上的四個(gè)標(biāo)高螺栓和埋于頂板中線上的兩個(gè)倒U 形水平定位鋼筋，進(jìn)行節(jié)段線形測(cè)量和定位檢驗(yàn)(見圖9)。

圖9 平曲線預(yù)制

3.2.2 豎曲線節(jié)段預(yù)制

豎曲線節(jié)段預(yù)制時(shí)， 根據(jù)擬合的豎曲線中各線段間夾角，將匹配節(jié)段在相應(yīng)位置先做標(biāo)高調(diào)整，再于立面內(nèi)豎向轉(zhuǎn)動(dòng)角度β，以形成需要的折角(見圖10)。

圖10 豎曲線預(yù)制

3.3 匹配節(jié)段定位控制

每一預(yù)制梁段設(shè)置6 個(gè)控制測(cè)點(diǎn)。 其沿節(jié)段中心線的2 個(gè)測(cè)點(diǎn)(FH＆BH)用來控制平面位置，而沿腹板設(shè)置的4 個(gè)測(cè)點(diǎn)(FL，F(xiàn)R，BL＆BR)用以控制標(biāo)高。

3.4 預(yù)制模板及測(cè)量系統(tǒng)精度要求

3.4.1 預(yù)制模板

模板加工與安裝應(yīng)嚴(yán)格按其加工精度進(jìn)行控制，做好預(yù)制單元的定位控制工作， 以此保證各預(yù)制梁段的外形幾何尺寸。

圖11 幾何控制網(wǎng)示意

3.4.2 測(cè)量控制系統(tǒng)及測(cè)量精度

測(cè)量控制系統(tǒng)是短線法預(yù)制施工的關(guān)鍵設(shè)施， 它的合理設(shè)置和施工精度直接影響到箱梁節(jié)段預(yù)制線形控制精度。 必須滿足“精度高，變形小、無明顯沉降”的條件要求； 兩測(cè)量塔控制點(diǎn)間連線與其所控制的預(yù)制臺(tái)座上的待澆梁段的中軸線相重合；測(cè)量時(shí)，一個(gè)塔作測(cè)量塔，另一塔作目標(biāo)塔。

箱梁預(yù)制測(cè)量應(yīng)能滿足以下精度要求：

(1)長度測(cè)量精確度在0.5mm 以內(nèi)；

(2)水準(zhǔn)測(cè)量精確度在0.5mm 以內(nèi)；

(3)匹配段，沿中線的測(cè)點(diǎn)的偏差小于2mm；

(4)匹配段，沿腹板的測(cè)點(diǎn)的偏差小于1mm。

3.5 預(yù)制過程中的幾何控制

短線匹配法要求的施工監(jiān)控主要是通過控制各預(yù)制節(jié)段匹配位的空間位置， 從而達(dá)到節(jié)段拼裝后梁體的線形，以滿足設(shè)計(jì)的要求。通過專用線形控制軟件將箱梁各梁段控制點(diǎn)的坐標(biāo)及預(yù)拱度以數(shù)據(jù)庫的形式輸入。 結(jié)合所給定的理論值及梁段在匹配段生產(chǎn)時(shí)的實(shí)測(cè)值， 經(jīng)過必要誤差修正， 精確地計(jì)算出成型梁段在匹配位置時(shí)應(yīng)處的空間位置。 預(yù)制過程的幾何控制流程見圖12：

圖12 預(yù)制過程的幾何控制流程

3.6 測(cè)量數(shù)據(jù)記錄

3.6.1 起始節(jié)段讀數(shù)記錄

填寫澆注后測(cè)量數(shù)據(jù)表。 起始節(jié)段的測(cè)量數(shù)據(jù)必須在混凝土凝固后節(jié)段移動(dòng)前記錄下來。 這些數(shù)據(jù)將輸入到程序中以計(jì)算出匹配段的位置。

3.6.2 標(biāo)準(zhǔn)澆注梁段讀數(shù)記錄

填寫澆注、匹配測(cè)量數(shù)據(jù)表。標(biāo)準(zhǔn)灌注梁段的測(cè)量數(shù)據(jù)必須在混凝土凝固后節(jié)段移動(dòng)前記錄下來。 灌注梁段和匹配段的測(cè)量數(shù)據(jù)將輸入到程序中以計(jì)算出下一個(gè)匹配段的位置。

4 箱梁拼裝階段控制

4.1 節(jié)段箱梁安拼裝施工工藝

箱梁節(jié)段在預(yù)制廠預(yù)制完成后，運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)拼裝。采用“T”構(gòu)懸臂拼裝工藝施工(如圖13)。 施工步驟：浮吊吊裝墩頂0# 塊后與墩柱臨時(shí)固結(jié)→安裝架橋機(jī)，對(duì)稱懸拼梁段，張拉懸臂鋼束形成T 形懸臂→吊裝邊跨梁段，并張拉邊跨合攏鋼束;架橋機(jī)前移，吊裝下一個(gè)T 構(gòu)節(jié)段→澆筑次邊跨合攏段，并張拉合攏鋼束，完成一聯(lián)安裝。 在節(jié)段拼裝過程中梁片之間均需凃環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠， 施加臨時(shí)預(yù)應(yīng)力壓緊， 為防止環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠在臨時(shí)預(yù)應(yīng)力施工時(shí)受擠壓進(jìn)入預(yù)應(yīng)力管道， 應(yīng)在預(yù)應(yīng)力管口貼有高壓縮性的圓形橡膠密封圈。

圖13 現(xiàn)場(chǎng)箱梁拼裝圖

4.2 拼裝階段現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控

4.2.1 獲得總體座標(biāo)系統(tǒng)幾何數(shù)據(jù)

在箱形梁段拼裝過程中， 拼裝控制測(cè)點(diǎn)與其在預(yù)制時(shí)所用的幾何控制測(cè)點(diǎn)相同，其中：lfb1、rfb1、lfb2、rfb2 用于控制梁段的立面位置；fhp1、fhp2 用于控制梁段的平面位置(如圖14 所示)：

圖14 安裝梁段控制點(diǎn)圖

箱梁預(yù)制完畢時(shí)所計(jì)算獲得按總體座標(biāo)系統(tǒng)的幾何數(shù)據(jù)將與以下的因素一并考慮， 得出預(yù)制箱形梁拼裝時(shí)按總體座標(biāo)系統(tǒng)階段式的目標(biāo)幾何數(shù)據(jù)， 作為施工部門對(duì)整個(gè)橋梁的拼裝過程進(jìn)行幾何監(jiān)控(如圖15 所示)。

圖15 短線法安裝幾何控制示意圖

(1)墩柱結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)預(yù)抬值；

(2)墩柱結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)按施工階段的變形值；

(3)上部橋梁結(jié)構(gòu)的分階段的變形值。

4.2.2 安裝階段現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控

在確定拼裝節(jié)段理論目標(biāo)值后， 還需結(jié)合拼裝現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況對(duì)幾何數(shù)據(jù)庫進(jìn)行修正。具體應(yīng)考慮以下因素：

(1)節(jié)段預(yù)制完成后，需稱重，比較實(shí)際重量與設(shè)計(jì)重量之差，確定梁體自重誤差對(duì)懸拼線形的影響。

(2) 在每一節(jié)段定位前后都要對(duì)線形進(jìn)行精確測(cè)量，及時(shí)匯集監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)并進(jìn)行分析，總結(jié)規(guī)律，為下一“T”的懸拼提供參數(shù)，調(diào)整下一“T”的控制高程。

4.2.3 拼裝階段線形糾偏調(diào)整

(1)實(shí)施調(diào)整措施的基本條件

采集已拼裝梁段的平面和高程數(shù)值， 并與目標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較， 當(dāng)梁段的幾何誤差超過允許誤差范圍應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的誤差糾偏。

(2)拼裝線形糾偏方法

①加墊環(huán)氧樹脂墊片

如安裝時(shí)高程控制點(diǎn)誤差超出允許范圍， 則采取在梁端上緣或下緣墊環(huán)氧墊片的方法進(jìn)行調(diào)整(見圖16)。

如安裝時(shí)平面控制點(diǎn)誤差超出允許范圍， 則采取在梁段左側(cè)或右側(cè)墊環(huán)氧墊片的方法進(jìn)行調(diào)整(見圖17)。

圖16 梁段立面調(diào)整示意圖

圖17 梁段平面調(diào)整示意圖

具體的誤差糾偏方法是： 通過對(duì)上部結(jié)構(gòu)變形特征評(píng)估與計(jì)算以及監(jiān)控單位工程師的判斷， 在梁段間的某些部位設(shè)2mm 至3mm 的楔形墊片調(diào)整。 楔形墊片的材質(zhì)可采用環(huán)氧樹脂墊片， 這些環(huán)氧樹脂墊片也可層層相疊以形成更厚的楔形墊片。

調(diào)整的高度計(jì)算，以立面調(diào)整為例，如圖18 所示：

l=bL/H

式中：b 為墊塊厚度，H 為梁段高度，L 為梁段長度，h為該梁段可調(diào)高度。

圖18 立面調(diào)整圖

平面調(diào)整仿照立面調(diào)整， 只是將上兩式中梁段高度替換為梁段寬度即可。

分別計(jì)算出不同厚度的墊塊在平面和立面可以調(diào)整的誤差，進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，以盡量保證安裝的精確性。 實(shí)施過程中， 還應(yīng)對(duì)環(huán)氧樹脂墊片的布置方案及工作狀態(tài)進(jìn)行認(rèn)真核定，以利結(jié)構(gòu)安全。

②控制臨時(shí)預(yù)應(yīng)力張拉

當(dāng)需要調(diào)整線形誤差時(shí)， 張拉的順序應(yīng)以先張拉能使梁段向控制方向偏轉(zhuǎn)的臨時(shí)拉桿為原則， 以利于校正誤差。 如圖19 所示：

圖19 臨時(shí)預(yù)應(yīng)力施加順序?qū)€形控制影響示意圖③采用壓重調(diào)整

若梁段拼好后，梁段拼裝誤差還需要調(diào)整，可以適當(dāng)壓重，進(jìn)行豎向調(diào)整。

④采用濕接縫調(diào)整

當(dāng)線形發(fā)生主要定位錯(cuò)誤或線形誤差過大， 用楔形墊片無法糾偏時(shí)，可以從濕接縫位置進(jìn)行調(diào)整；水平長度偏差也可在濕接縫位置進(jìn)行調(diào)整。

短線匹配法施工要確保線形達(dá)到設(shè)計(jì)要求， 須選派高素質(zhì)精通業(yè)務(wù)和系統(tǒng)操作的人員及專家組成現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控組，使用滿足精度要求的儀器設(shè)備，建立數(shù)據(jù)采集制度和數(shù)據(jù)檢查制度，嚴(yán)格按照數(shù)據(jù)庫的指令執(zhí)行，注重節(jié)段匹配預(yù)制拼裝產(chǎn)生誤差的控制， 下節(jié)段的預(yù)制安裝嚴(yán)格建立在上節(jié)段數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行計(jì)算調(diào)整， 勤檢測(cè)， 勤調(diào)整，把匹配節(jié)段的調(diào)整精度，測(cè)量精度，精度的控制方法貫穿整個(gè)施工過程。

5 結(jié)論

本文結(jié)合泉州灣跨海大橋短線匹配法施工， 研究預(yù)制階段流程控制和施工工藝，梁段的匹配定位幾何控制，預(yù)制精度控制，給出預(yù)制過程中誤差調(diào)整方法；介紹T 梁懸拼施工步驟， 研究拼裝階段線形控制原理和拼裝現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)庫修正需要考慮的各種因素， 對(duì)由各種不確定因素影響產(chǎn)生的誤差， 給出拼裝過程中誤差調(diào)整的計(jì)算及具體糾偏調(diào)整方法。 通過成橋后檢測(cè)單位的實(shí)測(cè)橋梁結(jié)構(gòu)線形達(dá)到設(shè)計(jì)線形要求，使用狀況良好，說明本文提出的預(yù)制線形控制理論可行，具有一定的實(shí)用性和可操作性，可為同類橋梁建設(shè)提供有益參考。