李 波，程千里，魏傳海，鞏立輝

(中建中東有限責(zé)任公司， 阿聯(lián)酋 迪拜)

0 引言

隨著預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋線形控制技術(shù)及預(yù)制技術(shù)、安裝技術(shù)、成套裝備技術(shù)的不斷發(fā)展，城市空間、環(huán)境、交通狀況受限地區(qū)的高架橋梁施工，運(yùn)用節(jié)段預(yù)制拼裝技術(shù)有明顯優(yōu)勢。與采用現(xiàn)澆施工技術(shù)相比，預(yù)制節(jié)段拼裝施工技術(shù)可在建造基礎(chǔ)及下部結(jié)構(gòu)的同時(shí)預(yù)制上部結(jié)構(gòu)橋梁節(jié)段，待下部結(jié)構(gòu)完成即可進(jìn)行預(yù)制節(jié)段安裝，快速完成上部結(jié)構(gòu)施工，特別是在城市交通擁堵地區(qū)，可將施工對現(xiàn)有交通的影響降至最低。本文依托阿聯(lián)酋迪拜重點(diǎn)工程建設(shè)項(xiàng)目Shindagha濱海大道高架橋梁工程，從線形控制技術(shù)、短線法節(jié)段預(yù)制技術(shù)、節(jié)段拼裝技術(shù)、現(xiàn)澆濕接縫施工工藝、預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)和施工技術(shù)等方面進(jìn)行系統(tǒng)介紹，項(xiàng)目各環(huán)節(jié)緊密銜接配合，創(chuàng)造了單一模床1.0d預(yù)制1個(gè)節(jié)段、架橋機(jī)2.5d安裝1跨橋梁的施工紀(jì)錄。

1 工程概況

1.1 工程簡介

迪拜Shindagha濱海大道高架橋梁工程，連接從Deira(德拉)區(qū)域跨迪拜河Infinity大橋至Al Khaleej街道，上跨Corniche街道和DM(迪拜市政)碼頭的城市橋梁通道，是迪拜重大交通工程和重點(diǎn)民生工程，對完善區(qū)域路網(wǎng)結(jié)構(gòu)和促進(jìn)區(qū)域發(fā)展有重要意義。項(xiàng)目全長約1 200m，橋梁交通斷面為雙向12車道，箱梁結(jié)構(gòu)形式為4幅單箱單室截面。

高架橋梁主體結(jié)構(gòu)共包括24座連續(xù)梁橋，其中3座為現(xiàn)澆連續(xù)箱梁，其余21座為預(yù)制節(jié)段拼裝橋梁，共計(jì)1 901片節(jié)段梁，主線橋梁部分為13m寬節(jié)段梁共1 170片，匝道橋梁部分為8.2～ 11.7m寬節(jié)段梁共計(jì)731片，除部分變寬段采用現(xiàn)澆施工工法外，其余主線橋梁及匝道橋梁均采用節(jié)段預(yù)制拼裝工法成型。

1.2 本項(xiàng)目橋梁上部結(jié)構(gòu)預(yù)制架設(shè)施工控制重點(diǎn)與技術(shù)難點(diǎn)

1)復(fù)雜橋梁結(jié)構(gòu)條件下短線法預(yù)制模板研制。

2)多幅箱梁+門形墩&T形墩橋梁結(jié)構(gòu)的線形控制技術(shù)。

3)滿足半平衡懸臂對稱安裝+逐跨安裝結(jié)合的上部結(jié)構(gòu)特殊成型工藝要求的配套架橋機(jī)研制。

4)T形墩的荷載平衡控制。

5)上部結(jié)構(gòu)施工荷載控制。

6)節(jié)段拼裝施工期間動(dòng)態(tài)道路交通導(dǎo)改。

7)城市復(fù)雜路況條件下預(yù)制節(jié)段長距離運(yùn)輸。

2 預(yù)制場設(shè)置

預(yù)制場的選址及占地面積要充分考慮節(jié)段運(yùn)輸距離、運(yùn)輸路線、產(chǎn)能需求等因素。預(yù)制場總體規(guī)劃需綜合考慮預(yù)制場的預(yù)制效率及施工現(xiàn)場的架設(shè)效率。本項(xiàng)目預(yù)制節(jié)段數(shù)量為1 901片，預(yù)制工期為13.5個(gè)月，要求1個(gè)月學(xué)習(xí)期后正常產(chǎn)能為預(yù)制160片/月節(jié)段梁。

2.1 預(yù)制場總體經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

考慮到迪拜建筑市場混凝土供應(yīng)及相關(guān)試驗(yàn)、鋼筋半成品加工均有完善的外部供應(yīng)，在預(yù)制場選址面積受到制約的情況下，混凝土拌合、鋼筋半成品加工、材料試驗(yàn)等均考慮外協(xié)，根據(jù)預(yù)制及架設(shè)工期需要，預(yù)制場總體經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)為：占地面積 38 000 m2； 場區(qū)建設(shè)工期3個(gè)月；存梁能力≥240節(jié)段，每日澆筑混凝土方量≥225m3，日用電量約930kW·h，日用水量約180m3。

2.2 預(yù)制場總體規(guī)劃

預(yù)制場按區(qū)域劃分為生產(chǎn)區(qū)和存梁區(qū)。存梁區(qū)分為單層存梁區(qū)和雙層存梁區(qū)。單層存梁區(qū)用以存放質(zhì)量較大的中墩墩頂節(jié)段(以下簡稱PSP)和邊墩墩頂節(jié)段(以下簡稱ESP)，如圖1所示，雙層存梁區(qū)用以存放質(zhì)量較小的懸拼節(jié)段(以下簡稱CSP)和跨中節(jié)段(以下簡稱SSP)，如圖1所示，總存放節(jié)段數(shù)量為399榀(包括全場的預(yù)制臺(tái)座、修飾與養(yǎng)護(hù)臺(tái)座)。

圖1 存梁區(qū)布置

根據(jù)各類節(jié)段的結(jié)構(gòu)特性及預(yù)制效率，各類模板的配置比例為PSP∶ESP∶CSP∶SSP=1∶1∶6∶8, 共計(jì)16套模板，其中PSP，ESP為1套模板對應(yīng)2個(gè)臺(tái)座。

生產(chǎn)區(qū)按節(jié)段類型劃分為4條生產(chǎn)線。每條生產(chǎn)線按功能分為鋼筋綁扎區(qū)、節(jié)段澆筑區(qū)、節(jié)段養(yǎng)護(hù)和吊裝區(qū)。

SSP生產(chǎn)區(qū)設(shè)置12個(gè)鋼筋臺(tái)座、8套短線預(yù)制模板、4臺(tái)15t/18m跨的門式起重機(jī)用于已完成的鋼筋籠起吊、轉(zhuǎn)運(yùn)及入模、1臺(tái)100t/42m跨的門式起重機(jī)用于節(jié)段起吊和轉(zhuǎn)運(yùn)，如圖2所示。

圖2 SSP節(jié)段生產(chǎn)區(qū)規(guī)劃

其他類型節(jié)段生產(chǎn)區(qū)設(shè)置10個(gè)鋼筋臺(tái)座、2臺(tái)15t/18m跨、2臺(tái)20t/18m跨的門式起重機(jī)用于已完成的鋼筋籠起吊、轉(zhuǎn)運(yùn)及入模、2套PSP模板、2套ESP模板、4套CSP短線預(yù)制模板、1臺(tái)160t/42m跨的門式起重機(jī)用于節(jié)段起吊和轉(zhuǎn)運(yùn)，如圖3所示。

圖3 其他類型節(jié)段生產(chǎn)區(qū)規(guī)劃

3 節(jié)段梁預(yù)制

3.1 節(jié)段梁預(yù)制總體工藝流程(見圖4)

圖4 節(jié)段梁預(yù)制總體工藝流程

3.2 半平衡懸臂+逐跨法拼裝橋梁的節(jié)段分類(見圖5)

圖5 節(jié)段梁類型及分布

節(jié)段根據(jù)所處位置不同分為中墩墩頂節(jié)段(Pier Segment-PSP)、邊墩墩頂節(jié)段(End Segment-ESP)、懸拼節(jié)段(Cantilever Segment-CSP)和跨中節(jié)段(Span Segment-SSP)，各類節(jié)段質(zhì)量及數(shù)量如表1所示。

表1 各類節(jié)段質(zhì)量及數(shù)量

PSP，ESP節(jié)段為單獨(dú)澆筑，CSP，SSP節(jié)段采用短線匹配法澆筑。

3.3 節(jié)段匹配澆筑施工工藝

匹配澆筑的思路為將已澆筑好的相鄰節(jié)段端面作為待澆筑節(jié)段的端模，從而實(shí)現(xiàn)拼接縫完美貼合。1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的匹配澆筑流程如表2所示。

3.4 節(jié)段混凝土澆筑與養(yǎng)護(hù)

鋼筋籠吊裝至模板內(nèi)并經(jīng)監(jiān)理工程師檢驗(yàn)合格后，即可進(jìn)行混凝土澆筑。本項(xiàng)目節(jié)段梁采用的是C65/20高強(qiáng)度等級(jí)混凝土，對于混凝土的澆筑和養(yǎng)護(hù)，需遵循以下原則。

3.4.1混凝土澆筑原則

1)混凝土應(yīng)分層澆筑，每層厚度≤400mm。

2) 混凝土下落高度≤1.2m，除非特殊狀況下被管道限制。

3)澆筑過程中必要的振搗工作?；炷翝仓^程中中斷時(shí)間不得超過30min。

混凝土初凝前應(yīng)將6個(gè)精控測釘埋到指定位置并進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。

3.4.2混凝土養(yǎng)護(hù)原則

1)澆筑完成后應(yīng)立刻進(jìn)行養(yǎng)護(hù)工作。

2)MasterKure 106養(yǎng)護(hù)劑必須在澆筑后前3d使用，之后直至14d的養(yǎng)護(hù)期用水養(yǎng)護(hù)。頂板頂面應(yīng)始終進(jìn)行水養(yǎng)護(hù)。

3)水養(yǎng)護(hù)必須用濕麻布和塑料膜進(jìn)行覆蓋。

4)脫模前混凝土抗壓強(qiáng)度≥15MPa。

5)預(yù)制節(jié)段標(biāo)識(shí)號(hào)、澆筑日期和里程遞增箭頭必須標(biāo)記在節(jié)段上。

6)節(jié)段吊裝前混凝土抗壓強(qiáng)度≥33MPa。

4 節(jié)段梁運(yùn)輸

節(jié)段梁轉(zhuǎn)運(yùn)需考慮節(jié)段幾何尺寸及城市道路限高、限寬要求，選用合適的運(yùn)輸車輛進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)(迪拜道路限高為5.5m)。除幾何尺寸的考慮外，節(jié)段質(zhì)量也是運(yùn)輸?shù)年P(guān)鍵因素，受限于轉(zhuǎn)運(yùn)車輛載重能力及轉(zhuǎn)運(yùn)路線所需經(jīng)過城市老舊橋梁的限重要求。

迪拜Shindagha濱海大橋項(xiàng)目節(jié)段最大尺寸為13m(橋?qū)?×3.8m(橋長方向)×2.5m(梁高)，最大質(zhì)量為155t。節(jié)段運(yùn)輸布置如圖6所示。

圖6 節(jié)段運(yùn)輸方式

5 節(jié)段拼裝施工

5.1 節(jié)段拼裝施工順序

總體拼裝步驟與說明如表3所示。

表3 總體拼裝步驟與說明

5.2 預(yù)制節(jié)段吊裝

預(yù)制節(jié)段吊裝主要工作內(nèi)容可分為PSP和ESP節(jié)段吊裝及錨固、CSP和SSP節(jié)段吊裝與膠拼。

5.2.1PSP和ESP節(jié)段吊裝及錨固

PSP和ESP節(jié)段的吊裝與錨固方式基本相同。吊裝前在墩頂提前放置液壓千斤頂(用于節(jié)段三維精調(diào))和螺旋千斤頂(用于架設(shè)過程中支撐節(jié)段及承受不平衡荷載)，其標(biāo)準(zhǔn)布置如圖7所示。

圖7 墩頂調(diào)梁及支撐錨固設(shè)施布置

用大型起重機(jī)吊裝墩頂塊就位，隨后采用液壓調(diào)整機(jī)構(gòu)進(jìn)行節(jié)段三維精確調(diào)整，待調(diào)整精度滿足要求后，墩頂螺旋千斤頂頂升承托墩頂節(jié)段，液壓千斤頂卸載，接長墩頂預(yù)埋的豎向精軋螺紋鋼筋并張拉至設(shè)計(jì)噸位，即實(shí)現(xiàn)了墩頂節(jié)段的臨時(shí)錨固(見圖8)。

圖8 PSP與ESP節(jié)段臨時(shí)錨固示意

5.2.2CSP和SSP節(jié)段吊裝

CSP和SSP節(jié)段吊裝由架橋機(jī)完成。每個(gè)預(yù)制節(jié)段配備1組懸掛梁，架橋機(jī)起重天車下方懸掛專用吊具，該專用吊具可與懸掛梁連接。預(yù)制節(jié)段由車輛運(yùn)輸至架設(shè)現(xiàn)場后，首先采用起重機(jī)或叉車安裝懸掛梁，然后車輛將節(jié)段運(yùn)輸至橋跨下方，架橋機(jī)起重天車移動(dòng)至節(jié)段?？课恢?，吊具下落與懸掛梁相接，將節(jié)段提升至架橋機(jī)主桁下方指定位置，以精軋螺紋鋼連接懸掛梁，將節(jié)段懸掛在架橋機(jī)主桁下方，解除專用吊具與懸掛梁的連接，架橋機(jī)起重天車?yán)^續(xù)提升并懸掛下一個(gè)節(jié)段。

對于CSP，起吊順序?yàn)镻SP前后平衡交替提升直至6個(gè)CSP全部懸掛在架橋機(jī)主桁下方，再按前后交替順序逐一膠拼。

對于SSP，節(jié)段提升、懸掛順序可根據(jù)節(jié)段數(shù)量、地面喂梁空間等因素靈活調(diào)整，但膠拼順序和方向需遵循與預(yù)制順序和方向一致的原則。

會(huì)計(jì)管理制度領(lǐng)域的創(chuàng)新，實(shí)為一項(xiàng)十分龐大的系統(tǒng)性工程，需做到步步為營，且勢必要從之前的人治想法治的道路轉(zhuǎn)變。以企業(yè)會(huì)計(jì)管理方式與制度為中心的新型會(huì)計(jì)管理制度，從根本上來講，主要有三種會(huì)計(jì)管理方式，即：

5.3 節(jié)段環(huán)氧膠拼

每跨2個(gè)濕接縫間的節(jié)段拼縫均為膠接縫。環(huán)氧膠材料分為夏季膠和冬季膠，夏季膠型號(hào)為MasterBrace ADH 1441S，適用氣溫25～50℃；冬季膠型號(hào)為MasterBrace ADH 1441W，適用氣溫5～30℃。按項(xiàng)目規(guī)范和材料要求，相匹配的2個(gè)面上均需涂抹環(huán)氧膠，涂抹厚度為1.5mm，并在粘接完成后立刻施加臨時(shí)預(yù)應(yīng)力。操作時(shí)間從開始抹膠至臨時(shí)預(yù)應(yīng)力張拉完成為30min，根據(jù)項(xiàng)目規(guī)范要求，膠拼縫斷面內(nèi)平均壓應(yīng)力為0.28MPa，最小壓應(yīng)力必須達(dá)到0.21MPa，從而保證節(jié)段拼縫貼合良好，以及環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠在特定壓力條件下固化。

5.4 臨時(shí)預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)與施工

5.4.1臨時(shí)預(yù)應(yīng)力計(jì)算

以13m的標(biāo)準(zhǔn)梁段截面為例，其臨時(shí)預(yù)應(yīng)力計(jì)算如下。

設(shè)計(jì)考慮采用6根T36精扎螺紋鋼作為臨時(shí)預(yù)應(yīng)力，如圖9所示，精扎螺紋鋼等級(jí)為950/1 050MPa。 頂板設(shè)置4根且每根施加300kN預(yù)拉力，底板設(shè)置2根且每根施加450kN預(yù)拉力。

圖9 臨時(shí)預(yù)應(yīng)力布置斷面示意

節(jié)段斷面面積為A=6 921 735.56mm2，節(jié)段截面模量為W=3 934 659 670mm3，總施加預(yù)拉力為F=30t×9.8×4+45t×9.8×2=2 058kN。

節(jié)段間的平均壓應(yīng)力為：

σ=F/A=2 058×1 000/6 921 735 356=0.297MPa > 0.28MPa

通過由臨時(shí)預(yù)應(yīng)力合力中心與箱梁截面形心不重合所產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力為：

f=M/W=(30×9.8×4×1 000×1 017-45×

9.8×2×1 000×1 142)/3 934 659 670=0.048MPa

節(jié)段間的最小壓應(yīng)力為：

p=F/A-M/W=0.297-0.048=0.249MPa>0.21MPa

通過臨時(shí)預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)還包括底板和頂板臨時(shí)預(yù)應(yīng)力齒塊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)容，除提供精軋螺紋鋼錨固功能外，還須保證在空間上與其他設(shè)施如節(jié)段懸掛梁、架橋機(jī)主支腿等不發(fā)生干涉。

5.4.2臨時(shí)預(yù)應(yīng)力施工

在環(huán)氧膠涂抹完畢后將待安裝節(jié)段與上一節(jié)段進(jìn)行匹配，隨即進(jìn)行臨時(shí)預(yù)應(yīng)力施工。臨時(shí)預(yù)應(yīng)力張拉施工按先底板后頂板、由外到內(nèi)、左右對稱的原則進(jìn)行。

在臨時(shí)張拉完畢后，環(huán)氧膠將從匹配面接縫擠出，在膠體固結(jié)前需將擠出的環(huán)氧膠刮除。環(huán)氧膠的全斷面均勻擠出現(xiàn)象也可證明抹膠均勻、預(yù)應(yīng)力施加到位。

5.5 現(xiàn)澆濕接縫施工

作為半平衡懸臂法和逐跨法的結(jié)合體系，每橋跨有2道現(xiàn)澆濕接縫，按施工順序，SSP節(jié)段膠拼結(jié)束后，進(jìn)行濕接縫鋼筋、模板、預(yù)應(yīng)力管道等安裝定位，隨后澆筑濕接縫混凝土并進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，待濕接縫混凝土達(dá)到指定強(qiáng)度后，進(jìn)行整跨永久預(yù)應(yīng)力張拉。

5.5.1起始節(jié)段定位

邊跨分為靠近邊墩ESP的濕接縫(后濕接縫)和靠近CSP的濕接縫(前濕接縫)，中跨2個(gè)濕接縫均在懸臂段末端，則按施工順序?qū)⒋罄锍谭较蚯皯冶畚恢玫姆Q為前濕接縫。

后濕接縫不論是位于邊跨或中跨位置，為保證架設(shè)順序與預(yù)制方向一致，其前方的第1個(gè)節(jié)段都是作為該跨SSP節(jié)段拼裝的起始節(jié)段，必須嚴(yán)格按精控?cái)?shù)據(jù)及規(guī)范要求的精度對該起始節(jié)段進(jìn)行定位，因起始節(jié)段的任何偏差將會(huì)在后續(xù)節(jié)段拼裝過程中累積，從而影響SSP節(jié)段的整體線形。起始節(jié)段定位可采用現(xiàn)澆混凝土定位塊，或采用可調(diào)節(jié)的鋼結(jié)構(gòu)支撐來限制起始節(jié)段的位置，再通過跨過后濕接縫的縱向臨時(shí)預(yù)應(yīng)力施拉一定的預(yù)力，從而保證起始節(jié)段的可靠定位，防止在后續(xù)SSP節(jié)段拼裝過程中發(fā)生變位。

5.5.2濕接縫模板設(shè)計(jì)與實(shí)施

為提高施工效率，濕接縫鋼筋籠預(yù)先在地面進(jìn)行綁扎，起吊到位置后，再將專門設(shè)計(jì)的輕型懸吊式濕接縫模板起吊固定，進(jìn)行濕接縫施工。

濕接縫模板設(shè)計(jì)以花鋼梁和對拉螺桿為主支撐，配合方木、工字木和斜撐，可滿足寬度在200～500mm范圍的接縫澆筑，質(zhì)量小便于起吊，且可重復(fù)周轉(zhuǎn)使用，安拆效率高，如圖10所示。

圖10 濕接縫模板設(shè)計(jì)

5.5.3濕接縫澆筑及養(yǎng)護(hù)

濕接縫采用與節(jié)段相同強(qiáng)度等級(jí)的C65混凝土并添加早強(qiáng)劑和膨脹劑，澆筑必須在當(dāng)天溫度最低時(shí)段進(jìn)行，以防止溫差過大造成施工縫位置的收縮開裂。濕接縫澆筑完畢后進(jìn)行常規(guī)的覆蓋養(yǎng)護(hù)。

6 永久預(yù)應(yīng)力施工

濕接縫混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)要求的強(qiáng)度后，即可進(jìn)行永久預(yù)應(yīng)力工作。按批復(fù)的施工圖及張拉順序依次進(jìn)行穿束、張拉，按要求進(jìn)行張拉過程中張拉力、伸長量等的記錄。張拉過程中，根據(jù)預(yù)應(yīng)力束錨固位置并結(jié)合張拉次序，適時(shí)解除墩頂節(jié)段的錨固設(shè)施，以便梁體自由收縮(見圖11)。

圖11 預(yù)應(yīng)力布置

整跨永久預(yù)應(yīng)力張拉結(jié)束后，即可解除臨時(shí)預(yù)應(yīng)力、架橋機(jī)卸載并推進(jìn)至下一跨。

7 結(jié)語

迪拜Shindagha濱海大道高架橋項(xiàng)目共投入2臺(tái)架橋機(jī)，架設(shè)預(yù)制節(jié)段1 901塊，架設(shè)工期10個(gè)月，平均架設(shè)效率為3.5d/跨，最高達(dá)2.5d/跨。該工法對周圍環(huán)境污染低，道路交通影響小，施工優(yōu)勢明顯。通過該項(xiàng)目的成功實(shí)施，極大地推進(jìn)了當(dāng)?shù)亟ㄖI(yè)化水平，同時(shí)作為橋梁工業(yè)化推廣的成功典范，得到了阿聯(lián)酋社會(huì)各界的高度評價(jià)。