黃躍

(中交二航局市政建設(shè)有限公司， 遼寧 大連 116600)

1 引言

文萊PMB大橋是連接文萊西部摩拉區(qū)和東部大摩拉島的重要橋梁。項(xiàng)目全長5 915 m，為雙向四車道公路，由西引橋(7×60+8×60=900 m)、主橋(80+2×120+80=400 m)、東引橋(8×60+7×60+8×60=1 380 m)三部分組成，東西引橋?yàn)轭A(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋。

橋梁平面位于半徑550 m的圓曲線、緩和曲線及直線上，最大縱坡為3.4%，最大橫坡為8%，橫坡采用箱梁截面整體旋轉(zhuǎn)而成，旋轉(zhuǎn)點(diǎn)為箱梁底板底面中心線和墩柱中心線的交點(diǎn)。其中西引橋15跨，東引橋23跨，箱梁采用預(yù)制場內(nèi)分段預(yù)制，架橋機(jī)對稱懸拼的方式施工。預(yù)制節(jié)段651榀，每跨梁段布置為：邊跨墩頂塊1.52 m，中跨墩頂塊3.6 m，中間部分由16節(jié)3.51 m的標(biāo)準(zhǔn)塊及跨中24 cm濕接縫構(gòu)成。箱梁采用分離式單箱單室等高度斜腹板截面，箱梁頂寬23.6 m，底寬8 m，懸臂長5.8 m。梁段斷面如圖1所示。

圖1 箱梁標(biāo)準(zhǔn)斷面示意圖(單位：mm)

2 總體施工工藝流程

2.1 工程重難點(diǎn)

文萊PMB大橋引橋節(jié)段預(yù)制拼裝施工過程面臨的重難點(diǎn)如下：

(1) 西引橋曲率半徑較小(550 m)，傳統(tǒng)的桁架式架橋機(jī)主梁無法滿足節(jié)段箱梁架設(shè)需求，節(jié)段拼裝施工難度較大。

(2) 橋梁最大橫坡為8%，最大縱坡為3.4%，箱梁空間調(diào)位難度大。

(3) 單塊節(jié)段梁最重達(dá)220 t，對架橋機(jī)天車及龍門吊等起重設(shè)備性能要求較高。

(4) 引橋邊跨懸掛箱梁荷載重1 500 t，架橋機(jī)主梁偏載受力大，施工安全風(fēng)險(xiǎn)高。

(5) 節(jié)段梁寬23.6 m，單箱單室結(jié)構(gòu)，為亞洲最大單箱單室結(jié)構(gòu)(國內(nèi)外部分節(jié)段預(yù)制拼裝橋梁截面寬度對比如表1所示)，腹板較薄，翼緣板寬，截面剛度相對較弱，箱梁拼裝翼緣板易翹曲，線形控制難度大。

表1 采用短線法預(yù)制、拼裝橋梁截面寬度對比

2.2 主要施工工藝

箱梁節(jié)段采用工廠化預(yù)制，現(xiàn)場架橋機(jī)懸臂拼裝施工?，F(xiàn)場節(jié)段安裝包括墩頂0#梁段安裝、中跨平衡T構(gòu)梁段懸拼和邊跨懸掛梁段安裝。梁段運(yùn)輸采用220 t運(yùn)梁車運(yùn)梁，架橋機(jī)尾部喂梁，對稱懸拼及懸掛的方式安裝。架橋機(jī)采用折疊式架橋機(jī)以適應(yīng)小半徑曲線段節(jié)段安裝。其總體安裝施工工藝流程如下(圖2)：

圖2 施工工藝流程

步驟1：完成架橋機(jī)組拼。

步驟2：尾部喂梁，完成墩頂塊安裝。

步驟3：尾部喂梁，完成T構(gòu)節(jié)段梁對稱懸臂拼裝。

步驟4：邊跨節(jié)段懸掛，邊跨合龍段濕接縫混凝土澆筑，完成邊跨施工。

步驟5：架橋機(jī)前移就位，進(jìn)行下一T構(gòu)節(jié)段對稱懸臂拼裝。

步驟6：末邊跨節(jié)段懸掛，合龍濕接縫混凝土澆筑，完成一聯(lián)節(jié)段拼裝。

3 施工關(guān)鍵技術(shù)

3.1 墩頂塊固定安裝調(diào)位技術(shù)

因固結(jié)墩墩頂塊自重大，為減少吊重，降低運(yùn)梁及架設(shè)設(shè)備成本，其隔墻和底板局部采用二次澆筑工藝?，F(xiàn)場安裝輔助系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)位，輔助系統(tǒng)包含支撐系統(tǒng)和調(diào)位系統(tǒng)。在大橫坡引橋段墩頂塊安裝中由于橫坡的影響，輔助系統(tǒng)與架橋機(jī)墩旁托架沖突，因此需在墩身預(yù)埋槽口以降低對架橋機(jī)墩旁托架空間限位的影響。

3.1.1 墩頂支撐系統(tǒng)

墩頂支撐系統(tǒng)由支撐托架、千斤頂墊梁、支撐墊梁及對拉精軋螺紋鋼組成。墩頂支撐安裝時(shí)采用橫向精軋螺紋鋼預(yù)緊，橫向精軋螺紋鋼張拉控制力為每根300 kN，豎向防下落精軋螺紋鋼張拉控制力為100 kN。支撐架伸入墩身承重位置座漿找平，頂部兩套墊梁焊接固定。

梁底支撐系統(tǒng)包括梁外牛腿及內(nèi)支撐桿件。托架支撐系統(tǒng)安裝時(shí)需要根據(jù)墩頂支撐系統(tǒng)高度及不同橫縱坡反算安裝高度，安裝高度不宜過高，否則箱梁調(diào)整時(shí)千斤頂支墊較高，影響整體穩(wěn)定性；同時(shí)安裝高度過低會(huì)導(dǎo)致千斤頂空間不足，調(diào)位困難。

3.1.2 墩頂塊調(diào)位

箱梁轉(zhuǎn)運(yùn)至墩頂位置進(jìn)行安裝，采用調(diào)位千斤頂進(jìn)行精確調(diào)位，調(diào)位千斤頂布置在支撐系統(tǒng)墊梁上。通過測量數(shù)據(jù)與監(jiān)控指令對比，不斷調(diào)整千斤頂油缸伸縮，最終使墩頂塊調(diào)位精度符合設(shè)計(jì)要求。調(diào)位偏差高差控制為±2 mm，軸線差±2 mm。

3.2 節(jié)段預(yù)制拼裝線形控制技術(shù)

文萊PMB大橋小半徑大橫坡寬幅箱梁節(jié)段預(yù)制安裝線形控制采用專業(yè)的Short Line Construction Control System(簡稱SLCCS)控制系統(tǒng)進(jìn)行控制。

圖3 臨時(shí)預(yù)應(yīng)力布置示意圖

臨時(shí)預(yù)應(yīng)力解除嚴(yán)格按照圖紙的解除順序進(jìn)行,如預(yù)應(yīng)力張拉順序不當(dāng)，將會(huì)對橋梁線形造成不利影響。如解除順序不當(dāng)，箱梁節(jié)段下緣可能產(chǎn)生拉應(yīng)力，節(jié)段將產(chǎn)生有害裂縫。

節(jié)段安裝線形控制流程如圖4所示。

圖4 拼裝階段線形控制流程

在節(jié)段拼裝過程中，當(dāng)前節(jié)段軸線和高程誤差超過規(guī)定限制，通過SLCCS控制軟件預(yù)測合龍口合龍誤差過大，現(xiàn)場采用添加墊片的方式予以線形調(diào)整。即通過在箱梁截面上下口位置添加3～5 mm環(huán)氧樹脂墊片調(diào)整高程誤差；在腹板左右側(cè)添加環(huán)氧樹脂墊片調(diào)整軸線偏位誤差。環(huán)氧樹脂墊片厚度根據(jù)SLCCS控制軟件發(fā)布的線形調(diào)整指令調(diào)整。

3.3 小半徑大橫坡折疊式架橋機(jī)節(jié)段架設(shè)關(guān)鍵技術(shù)

因西引橋位于半徑為550 m的圓曲線上，傳統(tǒng)的架橋機(jī)主桁架為剛性橫梁，自身性能無法滿足小半徑曲線節(jié)段架設(shè)、架橋機(jī)運(yùn)梁及過跨要求。針對該項(xiàng)目特點(diǎn)，特研發(fā)了折疊式架橋機(jī)，以滿足小半徑曲線節(jié)段架設(shè)要求。折疊式架橋機(jī)性能特點(diǎn)：① 采用不同線形的架橋機(jī)三支腿設(shè)計(jì)，使得架橋機(jī)主桁架成折角狀，同時(shí)改變拐點(diǎn)處天車鋼輪與軌道工藝，形成可折疊式的架橋機(jī)設(shè)備；② 形成基于鉸接形式的架橋機(jī)主桁架與支腿連接方式，通過基于橋梁中心線位置變化，改變主桁架線形狀態(tài)，并依靠鉸接支腿滿足小半徑超高橫坡箱梁的吊裝施工精度要求。

3.3.1 箱梁空間姿態(tài)調(diào)整技術(shù)

箱梁最大橫坡為8%，吊具吊點(diǎn)間水平距離約為12.56 m，因橫坡影響，兩吊點(diǎn)間高差近1 m。曲線段大橫坡節(jié)段安裝時(shí)，根據(jù)SLCCS線形控制軟件發(fā)布的節(jié)段安裝指令，采用起重天車三向液壓調(diào)位千斤頂進(jìn)行空間姿態(tài)調(diào)整。

施工中注意事項(xiàng)如下：

(1) 曲線節(jié)段安裝過程，箱梁的空間姿態(tài)調(diào)位是利用架橋機(jī)吊具自身的三向調(diào)位千斤頂進(jìn)行調(diào)節(jié)，橫坡最大調(diào)節(jié)量相對達(dá)1 m。

(2) 曲線內(nèi)外側(cè)鋼絞線伸長量不同，需嚴(yán)格計(jì)算控制。

(3) 因曲率半徑影響，對架橋機(jī)自身不能精確對位的節(jié)段，可進(jìn)行手拉葫蘆輔助定位，但水平偏差調(diào)整幅度不宜超過15 cm。

(4) 因橫坡較大，吊具銷軸及吊桿承受部分水平剪切力作用，定期對齊進(jìn)行安全檢查。

3.3.2 曲線段架橋機(jī)前移過跨技術(shù)

(1) 架橋機(jī)前移準(zhǔn)備工作

架橋機(jī)支腿左右兩支墩間距離為9 m，在8%橫坡作用下，左右支墩中心處高差為72 cm，因此需在一側(cè)支墩下側(cè)設(shè)置1 m×1 m×0.72 m墊墩，并對底部進(jìn)行座漿找平，以對支腿高差進(jìn)行調(diào)整。

(2) 曲線段前移

曲線段前移時(shí)，受曲率影響，架橋機(jī)左右兩榀主桁架前移距離不等。標(biāo)準(zhǔn)曲線段曲線外側(cè)主桁架實(shí)際前移距離比內(nèi)測長約1 m。而架橋機(jī)左右主桁架是一個(gè)整體，因此采取左右主桁異步前移逐漸調(diào)整的方法實(shí)現(xiàn)架橋機(jī)前移。即架橋機(jī)前移過程中，油缸每次前行50 cm(軸線位置)，左右依次前移120次行程，每次曲線外側(cè)比內(nèi)側(cè)油缸多行走8.3 mm。在架橋機(jī)前移過程，專人對油缸進(jìn)行測量，保證行程差，達(dá)到架橋機(jī)前移姿態(tài)要求。如出現(xiàn)偏差，可多次單油缸小幅度調(diào)整。

(3) 架橋機(jī)偏轉(zhuǎn)角確定

550 m半徑的曲線段箱梁60 m標(biāo)準(zhǔn)跨橋梁軸線偏角約為6.3°(連續(xù)3個(gè)橋墩軸線偏角)，為保證架橋機(jī)受力合理及節(jié)段架設(shè)精度要求，架橋機(jī)主桁架理論偏轉(zhuǎn)角與橋軸線偏轉(zhuǎn)角一致，均為6.3°。但是實(shí)際施工時(shí)，架橋機(jī)偏轉(zhuǎn)角受以下幾點(diǎn)因素影響：

① 架橋機(jī)自身影響

如果架橋機(jī)偏轉(zhuǎn)角度較大，在架橋機(jī)前移過程中，最大懸臂狀態(tài)時(shí)，整個(gè)前導(dǎo)梁對偏轉(zhuǎn)鉸存在偏心荷載，偏轉(zhuǎn)角度越大，荷載偏心越大，對鉸軸越不利。其次角度越大，天車過轉(zhuǎn)角位置時(shí)越困難。

② 架橋機(jī)天車軌道長度影響

架橋機(jī)偏轉(zhuǎn)之后，天車行走軌道長度會(huì)有所變化，偏轉(zhuǎn)角不同則軌道長度也不同，故在角度調(diào)整時(shí)受軌道影響，調(diào)整幅度具有一定局限性。

③ 箱梁安裝的影響

架橋機(jī)偏轉(zhuǎn)角度對箱梁安裝的影響有兩個(gè)方面：① 尾部取梁；② 箱梁吊裝時(shí)平面位置偏差。在尾部取梁時(shí)，由于有中護(hù)欄鋼筋存在，正常情況下輪胎是分布在中護(hù)欄鋼筋兩側(cè)。尾部取梁時(shí)，天車是站在后導(dǎo)梁上，取梁位置約距離后中支腿15 m。故不同的角度以及主梁在前后中支腿的站位均會(huì)影響取梁。

在節(jié)段安裝時(shí)，如果架橋機(jī)主梁中心線和前后墩身中心線重合，橋梁軸線在跨中處與架橋機(jī)主梁中心線存在約82 cm偏差，而天車的橫移距離為75 cm，故在不借助外力情況下，8#塊安裝調(diào)位困難。

基于以上考慮，架橋機(jī)主桁架往曲線外側(cè)偏移。即在考慮架橋機(jī)偏轉(zhuǎn)角不變的情況下，以前支腿為支點(diǎn)，整個(gè)架橋機(jī)往曲線外側(cè)偏轉(zhuǎn)。但是這種情況會(huì)使架橋機(jī)后導(dǎo)梁更加遠(yuǎn)離橋梁中軸線，對取梁越不利。

綜上所述，架橋機(jī)偏轉(zhuǎn)角需要綜合架橋機(jī)自身穩(wěn)定性、尾部取梁及箱梁安裝綜合考慮，不同工況需要調(diào)整不同的偏轉(zhuǎn)角。標(biāo)準(zhǔn)曲線段施工時(shí)，實(shí)際偏轉(zhuǎn)角按6.5°控制。通過架橋機(jī)主桁架上的偏轉(zhuǎn)鉸實(shí)現(xiàn)主桁架偏轉(zhuǎn)。

(4) 曲線段箱梁在架橋機(jī)上轉(zhuǎn)運(yùn)技術(shù)

在550 m半徑曲線段節(jié)段安裝喂梁時(shí)，提梁天車需通過折疊式架橋機(jī)彎折點(diǎn)，為保證運(yùn)梁天車順利通過架橋機(jī)偏轉(zhuǎn)角位置，起重天車支腿采用剛性支腿和柔性支腿搭配的設(shè)計(jì)方案。兩個(gè)支腿可以聯(lián)動(dòng)，也可以單動(dòng)。通過不斷調(diào)整兩個(gè)支腿橫向距離，從而改變天車軸線位置，調(diào)整到位后，方可移梁。

在移梁前，確認(rèn)轉(zhuǎn)鉸處軌道線形是否調(diào)整到位，起重天車制動(dòng)限位裝置是否工作正常。轉(zhuǎn)運(yùn)移梁過程中，應(yīng)緩慢勻速，專人指揮。

4 結(jié)語

文萊PMB大橋引橋節(jié)段預(yù)制拼裝施工過程中，針對小半徑曲線、大橫坡現(xiàn)狀，采用了折疊式架橋機(jī)進(jìn)行節(jié)段架設(shè)，解決了曲線段架橋機(jī)過跨、運(yùn)梁、節(jié)段調(diào)位難題，同時(shí)采用專業(yè)節(jié)段預(yù)制安裝控制軟件SLCCS控制系統(tǒng)，有效地進(jìn)行線形控制，相鄰梁段的高差控制在±10 mm以內(nèi)，合龍口高差控制在±30 mm以內(nèi)，保證相鄰“T”構(gòu)順利合龍，使成橋線形滿足設(shè)計(jì)線形的要求，同時(shí)還提高了功效，節(jié)約工期。