金利

（中鐵十八局集團(tuán)第四工程有限公司 天津市 300000）

軌道交通工程一般位于城鎮(zhèn)人口密集區(qū)域，其施工、運(yùn)營安全對社會發(fā)展影響顯著，軌道交通橋梁結(jié)構(gòu)對預(yù)制裝配式建造技術(shù)客觀要求更加強(qiáng)烈。傳統(tǒng)開放式軌道交通橋梁工程施工過程中產(chǎn)生的粉塵、噪聲、光源等污染物，而軌道交通裝配式橋梁建造技術(shù)除節(jié)段、部件生產(chǎn)質(zhì)量更加可靠外，其施工速度更快，時(shí)間更短，從而可顯著減輕以上不利影響[1-5]。此外，目前國內(nèi)預(yù)制裝配式橋梁結(jié)構(gòu)多采用等截面形式，而適用于軌道交通建設(shè)的U型、雙U型箱型組合截面軌道交通裝配式連續(xù)梁的的工程應(yīng)用尚處于起步階段。本項(xiàng)目緊密結(jié)合軌道交通建設(shè)的客觀需求，重點(diǎn)開展變截面軌道交通裝配式連續(xù)梁關(guān)鍵技術(shù)研究，其研究成果將填補(bǔ)國內(nèi)外在此領(lǐng)域的空白，也必將提高我國橋梁建設(shè)水平。

1 工程背景

本項(xiàng)技術(shù)依托天津市軌道交通Z4線一期工程，標(biāo)段共采用12聯(lián)U箱組合連續(xù)梁跨越部分既有道路及規(guī)劃道路，其中雙線橋梁8聯(lián)，單線橋梁4聯(lián)。工程內(nèi)懸臂拼裝U箱組合連續(xù)梁為全國第二例、橋梁斷面形式天津市乃至全國首例。70%U箱組合連續(xù)梁橋梁位于線路平曲線線線形連續(xù)變化段，其中跨航秀道U箱組合連續(xù)梁位于單雙線過渡線間距變化段。主跨50 m橋梁梁底曲線為1.8次拋物線，主跨為60 m橋梁梁底曲線為1.5次方拋物線，橋梁線型復(fù)雜，梁體節(jié)段預(yù)制施工難度大。變線間距連續(xù)梁節(jié)段預(yù)制，為本工程施工控制重點(diǎn)及難點(diǎn)。

2 預(yù)制施工工藝要點(diǎn)

2.1 測量放樣

在預(yù)制場內(nèi)布設(shè)測量塔，先以測量塔為基準(zhǔn)在預(yù)制臺座上建立施工測量控制基線及橫縱向控制基準(zhǔn)點(diǎn)，然后在測量塔上的測量控制點(diǎn)采用全站儀、精密水準(zhǔn)儀以及經(jīng)鑒定的鋼尺控制測量預(yù)制梁段端線、橫縱軸線以及幾何尺寸，精確控制預(yù)制梁段平面位置及高程。

梁端澆筑前，精準(zhǔn)計(jì)算、調(diào)整底模高程，以適應(yīng)橋面豎曲線和預(yù)制梁段預(yù)拱度變化。同時(shí)，在每個(gè)梁段上布置六個(gè)控制測點(diǎn)來控制梁體平面位置結(jié)構(gòu)準(zhǔn)確。通過施工測量計(jì)算采用專業(yè)的控制軟件，平曲線段以及豎曲線段節(jié)段梁采取分段計(jì)算，首先將梁體采用的絕對坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成預(yù)制臺座相對坐標(biāo)，建立相對坐標(biāo)系，以便于預(yù)制梁放樣，嚴(yán)密計(jì)算曲線要素以及每個(gè)預(yù)制梁段六個(gè)控制測點(diǎn)三維坐標(biāo)，精密控制預(yù)制梁線形及軸線。在預(yù)制梁段上標(biāo)出梁號、中軸線以及橫軸線?，F(xiàn)場測量控制點(diǎn)布置見圖1、圖2。

圖1 節(jié)段梁預(yù)制施工測量控制平面布置圖

圖2 現(xiàn)場測量控制點(diǎn)布置圖

2.2 底模系統(tǒng)安裝

梁體底模采用鋼模板組合系統(tǒng)，底模按平曲線要素以短折線擬合平曲線，模板長度與連續(xù)U梁節(jié)段長度相匹配進(jìn)行制作；豎曲線是通過底模下部支撐系統(tǒng)的螺旋絲桿調(diào)節(jié)徑向位移及偏轉(zhuǎn)角度實(shí)現(xiàn)[6-9]。

由于節(jié)段梁考慮拼裝時(shí)施工工況和橋梁的一二期荷載對成橋線型的影響，對每節(jié)段梁拼縫均設(shè)置預(yù)拱度，通過采用內(nèi)插法計(jì)算模板縫的預(yù)拱值，將板縫預(yù)拱值用內(nèi)插法反算梁縫預(yù)拱值，誤差不大于±1 mm。

底模經(jīng)過試拼、預(yù)壓后，重新調(diào)整平曲線，然后采用三維掃描儀和測控網(wǎng)校核。豎曲線采用高程測控網(wǎng)準(zhǔn)確測量放樣計(jì)算后的模板接縫高程。調(diào)整后的底模板線型是成橋線型平置后的空間狀態(tài)。

2.3 側(cè)模系統(tǒng)安裝

側(cè)模分為面板和支撐系統(tǒng)兩部分，每個(gè)臺座配備左右兩個(gè)側(cè)模，側(cè)模曲線調(diào)整以底模側(cè)邊為準(zhǔn)，側(cè)模與匹配梁段搭接70 mm。側(cè)模上下兩部分在澆筑變寬梁段時(shí)，需相對移動(dòng)并增設(shè)限位件。

側(cè)模上下設(shè)對拉裝置，上部在側(cè)模上部，下部受底模支撐。側(cè)模底部設(shè)置側(cè)模小車用于側(cè)模行走及頂升，側(cè)模走行軌通過鋼夾片進(jìn)行定位加固。走行軌與預(yù)制梁平曲線為同心圓布設(shè)。側(cè)模設(shè)6個(gè)絲桿支腿，側(cè)模小車油缸頂升調(diào)節(jié)到位后，絲桿落地支撐側(cè)模，對拉鎖定整個(gè)模板。模板系統(tǒng)見圖3。

圖3 模板系統(tǒng)示意圖

2.4 模板調(diào)整

預(yù)制節(jié)段梁模板快速調(diào)整就位過程共分為3個(gè)階段，即，準(zhǔn)備階段、運(yùn)行系統(tǒng)階段和調(diào)整階段，如圖4所示。

圖4 預(yù)制節(jié)段梁模板快速調(diào)整就位方法流程圖

準(zhǔn)備階段共分為4個(gè)步驟，即，“預(yù)拼裝模板”、“在模板上布置編碼標(biāo)記點(diǎn)”、“采集模板圖像”以及“從BIM模型導(dǎo)出信息”。在運(yùn)行系統(tǒng)節(jié)段，節(jié)段梁精準(zhǔn)預(yù)制輔助系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行4個(gè)環(huán)節(jié)，即“三維重建”、“計(jì)算編碼標(biāo)記點(diǎn)三維坐標(biāo)”、“提高編碼標(biāo)記點(diǎn)三維坐標(biāo)精度”以及“計(jì)算支撐體系各元素調(diào)整量”。階段的目的是將待調(diào)整節(jié)段梁模板調(diào)整至設(shè)計(jì)位置?，F(xiàn)場工人根據(jù)系統(tǒng)輸出的支撐體系各元素調(diào)整量操縱控制柜控制各液壓油缸進(jìn)行模板微調(diào)工作，對于需調(diào)整的元素部件，系統(tǒng)以黃燈示警，待模板調(diào)整至設(shè)計(jì)位置時(shí)，系統(tǒng)在該部位的警示燈由黃色變更為綠色。

2.5 支撐體系預(yù)壓

模板安裝完成后，為檢驗(yàn)底模和臺座的穩(wěn)定性、消除模板支撐體系的非彈性變形以及測定彈性變形，需對其按照梁體重量分布進(jìn)行預(yù)壓處理。預(yù)壓采用混凝土預(yù)制塊進(jìn)行三級加載，為保護(hù)底模面板不受損害，采用橡膠墊對模板面板進(jìn)行保護(hù)。預(yù)壓過程中，測量監(jiān)控模板支撐體系及地基沉降值，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，作為模板預(yù)拱度調(diào)整依據(jù)。

2.6 鋼筋綁扎及安裝

梁體鋼筋在鋼筋綁扎臺座上進(jìn)行綁扎。鋼筋綁扎臺座采用5#角鋼加工，按照鋼筋間距開槽，確保梁體鋼筋間距、位置準(zhǔn)確。梁段鋼筋綁扎完成后通過龍門吊將其吊裝至調(diào)整完成的底模、側(cè)模內(nèi)，通過水泥墊塊調(diào)整混凝土保護(hù)層。

2.7 內(nèi)模系統(tǒng)及端模安裝及調(diào)整

梁體鋼筋吊裝入模后依次安裝箱室內(nèi)模、U梁內(nèi)模，調(diào)整后對整個(gè)模板系統(tǒng)進(jìn)行緊固加固，其加固順序?yàn)橄榷四：髠?cè)模、先底部后頂部。

①箱室部分內(nèi)模

懸臂拼裝U箱組合梁箱室部分內(nèi)模、張拉槽口、齒塊采用12 mm竹膠板、5×10 cm方木、10×10 cm方木加工，加工成型后整體入模。模板采用頂模支棍進(jìn)行定位安裝。

圖5 箱室內(nèi)模安裝示意圖

②U梁部分內(nèi)模

U梁內(nèi)模分為模板桁架和模板系統(tǒng)兩部分。內(nèi)模桁架安裝在側(cè)模支架上。內(nèi)模模板液壓收合油缸、泵站設(shè)置在內(nèi)模桁架上，施工平臺及欄桿布置在內(nèi)模桁架匹配梁段側(cè)。內(nèi)模移動(dòng)通過轉(zhuǎn)向裝置用龍門吊進(jìn)行起吊平移。

③端模安裝

端模設(shè)計(jì)成模板+支架形式，支架通過與底模連接以保證端模在混凝土澆注時(shí)的穩(wěn)定性。

2.8 混凝土澆筑及養(yǎng)護(hù)

梁體混凝土采用商品混凝土，混凝土運(yùn)輸車運(yùn)送至施工現(xiàn)場后泵送入模，按照不同部位選擇不同的振搗方式，在梁體邊墻結(jié)構(gòu)處采用附著式高頻振搗器進(jìn)行振搗作業(yè)，在底板、頂板位置采用50振搗棒進(jìn)行振搗作業(yè)，在鋼筋密集處采用30振搗棒進(jìn)行振搗作業(yè)。混凝土澆筑完成后及時(shí)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

2.9 匹配預(yù)制及吊裝出梁

梁節(jié)澆注后即作為匹配梁放置在生產(chǎn)臺座上，為保證整個(gè)梁體線型，需對匹配梁采取底模增設(shè)絲桿頂撐以保證其穩(wěn)定性。匹配梁在澆注施工前后的相對中線誤差不大于10 mm、高程誤差不大于5 mm，絕對中線誤差不大于5 mm、高程誤差不大于3 mm。

當(dāng)臺座上預(yù)制好的梁節(jié)完成匹配施工后應(yīng)及時(shí)吊裝出生產(chǎn)臺座。梁塊吊裝時(shí)，其混凝土強(qiáng)度必須達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的100%。梁塊起重作業(yè)時(shí)為保護(hù)好剪力鍵不被破壞，應(yīng)先采用千斤頂將梁體由水平方向頂推脫離匹配面后再進(jìn)行吊裝出梁，然后利用提梁機(jī)起吊吊運(yùn)至儲存區(qū)存放。

2.10 梁體膠拼

預(yù)制完成的梁塊由運(yùn)梁車運(yùn)送至施工現(xiàn)場，并在連接面上涂刷2mm后環(huán)氧樹脂拼接膠。吊裝機(jī)將梁塊吊裝至拼裝部位，通過剪力鍵定位。膠拼后的梁體及時(shí)進(jìn)行張拉、壓漿施工，完成懸臂拼裝作業(yè)。

3 工程應(yīng)用實(shí)例及效果

城市軌道工程裝配式連續(xù)梁預(yù)制施工工法成功應(yīng)用于天津市濱海新區(qū)軌道交通Z4線一期工程土建施工第2合同段。橋梁位于線路平曲線類型連續(xù)變化段（緩和曲線—圓曲線—緩和曲線），主梁采用預(yù)應(yīng)力混凝土U箱組合連續(xù)梁結(jié)構(gòu)，（37.5+60+37.5）m變寬雙線U箱組合連續(xù)梁梁長134.7 m，梁寬1085 cm～1242.9 cm。中支點(diǎn)截面中心線處梁高5.19m，邊腹板比中腹板高0.2 m，跨中及邊跨直線段截面中心線處梁高2.29 m，比邊腹板高0.2 m；邊支點(diǎn)處截面中心線處梁高1.98 m，邊腹板比中腹板高0.02 m。橋梁梁高按1.5次拋物線變化，拋物線方程為Y=290*(X/2890)1.5。

全橋預(yù)制拼裝總長度為108.7 m，懸臂拼節(jié)段共28段，節(jié)段長3.0/3.5/2.5/4.75 m。每兩節(jié)段間采用環(huán)氧樹脂進(jìn)行膠接，橋梁裝配率80.7%。橋梁的建成解決了單雙線過渡段、橋梁寬度漸變、多種平曲線線型組合的U箱組合連續(xù)梁在預(yù)制、拼裝過程中的眾多難題，為裝配式U箱組合連續(xù)梁在施工領(lǐng)域積累了成功經(jīng)驗(yàn)。

4 結(jié)語

U箱組合連續(xù)梁節(jié)段精準(zhǔn)預(yù)制施工技術(shù)使鋼支撐底座通過水平調(diào)節(jié)、豎向調(diào)節(jié)適應(yīng)不同平曲線狀態(tài)下節(jié)段梁預(yù)制，并同時(shí)滿足梁底1.5次方及1.8次方拋物線及不同寬度的單、雙線梁型使用。該工法推動(dòng)了裝配式連續(xù)梁梁塊精準(zhǔn)預(yù)制施工工藝的創(chuàng)新，提高了梁塊制作精度，提高了梁塊預(yù)制施工效率，解決了跨越既有道路時(shí)無法占路施工的難題，較掛籃法施工大大減少了跨路作業(yè)時(shí)間，降低了施工安全風(fēng)險(xiǎn)，在保證施工質(zhì)量的同時(shí)，提高施工效率，縮短了施工工期，并且積累了寶貴的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，具有良好的社會效益和環(huán)保節(jié)能效益，值得進(jìn)一步推廣。