葛慶賀,劉曉飛,趙艷磊,劉 慶,張 樂

（中國建筑土木建設有限公司，北京 100071）

引言

伴隨著城市建設、人民生活水平的提高，城市交通的爆發(fā)性增長，城市橋梁設計建造理念發(fā)生了改變，橋梁不再僅僅是交通功能，它越來越成為城市景觀、城市標志性建筑的重要體現(xiàn)，為城市創(chuàng)造了亮麗的風景線。本研究重點闡述城市曲線斜交箱梁配模安裝技術、曲線段線型控制、多角度端模設計，同時對于曲線段預制箱梁全幅整孔架設技術，有效解決曲線段箱梁架設效率低、就位安裝困難等問題。通過對曲線箱梁預制到架設過程關鍵技術研究，實現(xiàn)曲線斜交箱梁高質(zhì)量、更安全的快速建造施工。對于其他類似項目形成引領，同時對進一步開拓和占領市場方面起到非常大的促進作用[1]。

1 項目工程概況

1.1 項目背景

雄安新區(qū)是繼深圳、上海經(jīng)濟特區(qū)后又一具有全國意義的新區(qū)，為解決首都大城市病、平衡南北經(jīng)濟格局、打造京津冀世界級現(xiàn)代化超一線城市，具有“千年大計、國家大事”超里程碑式意義。本工程位于雄安新區(qū)雄東片區(qū)，是雄安新區(qū)五個外圍組團中雄縣組團的重要組成部分，是新區(qū)先行啟動的建設區(qū)域，是保障高鐵樞紐周邊居民征遷安置的重點地區(qū)，肩負著淀東片區(qū)城市功能塑造的重要職能，某路為A社區(qū)對外聯(lián)系的主要道路。

1.2 工程概況

雄東片區(qū)A 社區(qū)對外某道路（一期）項目擬建主線橋全長1.9 km，根據(jù)本項目河中段及部分堤外段采用預制裝配箱梁，其中預制裝配式箱梁共計408 榀（曲線段箱梁約360 榀），主要采用3 跨一聯(lián)，先簡支后連續(xù)，2 跨及4 跨一聯(lián)輔助布跨。橋梁設計根據(jù)不同部位、不同跨路角度、河道流場線角度采用斜交布置，橋梁整體為“S”型雙曲線設計。本橋梁道路線性復雜，預制梁跨度、斜度、邊梁翼緣變化多，預制箱梁制造、現(xiàn)場安裝質(zhì)量要求高[2]。

2 施工技術要點

本工程在借鑒公路橋梁及鐵路橋梁施工經(jīng)驗的前提下，充分結合現(xiàn)有工程實際情況，通過技術攻關力求解決現(xiàn)場實際問題，優(yōu)化現(xiàn)場施工工藝、改良施工方法，提高施工質(zhì)量及施工效率。本研究重點研究城市曲線斜交箱梁配模安裝技術、曲線段線型控制、多角度端模設計等曲線箱梁預制過程關鍵技術點，同時針對曲線段預制箱梁全幅整孔架設技術研究，解決曲線段箱梁架設效率低、就位安裝困難等問題。通過對曲線箱梁預制到架設過程關鍵技術研究，實現(xiàn)曲線斜交箱梁高質(zhì)量、更安全的快速建造施工[3]。

2.1 曲線多角度箱梁模板施工技術

2.1.1 曲線箱梁BIM配模技術研究

曲線段預制箱梁相比直線段預制箱梁角度種類多、預制梁長各不同，具有“一跨一角度、同跨各不同”特點。本工程預制箱梁圖紙設計尺寸主要包含30 m、35 m、37 m、30～37 m、40 m 等不同尺寸箱梁，其中40 m 箱梁為標準梁長尺寸，其余長度為曲線段箱梁搭配設計。根據(jù)預制箱梁不同尺寸進行BIM技術配模設計，標準節(jié)模塊采用3 500 mm 長度（見圖1），其它不同箱梁尺寸將模板配模按照現(xiàn)場使用率及同規(guī)格尺寸箱梁榀數(shù)配置，預制箱梁模板采用鋼模板，模板設計需針對結構標準尺寸，考慮定型模板特殊板塊的使用率、固定模板對穿螺栓的間距及預埋件位置，設計出滿足施工要求最為便捷、經(jīng)濟的模板方案[4]。利用BIM技術對箱梁模板進行試配模，對于不同梁長尺寸通過不同尺寸模塊進行模板調(diào)配使用，并通過配模圖指導現(xiàn)場模板拼裝施工，提高模板拼裝效率。箱梁外模標準模塊采用3 500 mm 長度，其余通過制作少量2 000 mm、1 000 mm、500 mm等調(diào)節(jié)塊用于調(diào)整梁長搭配使用。預制箱梁橫隔梁根據(jù)使用部位不同分為端橫梁與中橫隔梁，端橫梁及橫隔板正交標準模板尺寸見圖2，同時橫隔梁會隨著箱梁角度變化出現(xiàn)角度不同情況，中橫隔梁位置模板角度調(diào)整節(jié)單塊寬度850 mm，端橫梁模板角度調(diào)整節(jié)單塊寬度為950 mm，橫隔梁標準模板長度為2 000 mm，兩側(cè)根據(jù)梁長尺寸制作相應調(diào)節(jié)塊控制整體箱梁尺寸。

圖1 箱梁外模標準模塊示意

圖2 橫隔梁標準模塊示意圖

2.1.2 箱梁多角度端模設計及安裝技術

預制箱梁端部包含連續(xù)端和非連續(xù)段，曲線段箱梁每跨角度不同，端模角度各不同。端模采用分體式拼裝設計施工，將底板、腹板、頂板、翼板等位置拆分，通過背楞預留孔螺栓連接固定，箱梁端模板分體形式見圖3。

圖3 端模拆解拼裝示意

考慮曲線段箱梁端模角度不同，對每種角度制作相應角度模板。梁端部設有預應力張拉孔，整個預應力張拉過程必須保證錨具與梁端結構面垂直，不應存在夾角。對曲線段箱梁端模板預應力孔道對應位置制作角度調(diào)節(jié)塊，通過調(diào)節(jié)塊進行角度轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)梁端張拉孔錨具角度垂直，避免張拉過程結構受損。曲線段端模安裝時，應注意端模板安裝位置，在外模拼裝完成后根據(jù)預制梁長將箱梁中線在制梁臺座進行標記，同時根據(jù)曲線段端模角度計算左右偏移量并在腹板位置進行標記，端模組拼完成后根據(jù)梁長中線位置及角度偏移量進行安裝，保證曲線段箱梁端模安裝位置準確。

2.1.3 曲線箱梁翼緣板弧線控制技術

曲線段箱梁角度變化多，尤其是箱梁翼緣板位置弧線難以控制。針對預制箱梁曲線段翼板弧線線型問題，將曲線段翼板位置模板進行分割2 m 一個模塊單元進行分節(jié)拼裝，通過調(diào)整每個單元模塊位置調(diào)節(jié)翼板弧線線型。翼板模板采用L 型梳齒狀鋼模板，曲線段采用單節(jié)2 m 長，分節(jié)進行拼裝；梳齒板后部安裝滑動桿，滑動桿通過滑動槽調(diào)節(jié)進行梳齒板位置固定。滑動桿采用Ф22 mm 圓鋼，在滑動槽位置安裝固定卡環(huán)，滑動桿滑動過程將固定卡環(huán)松解調(diào)整到位后上緊卡環(huán)，此過程方便快捷，減少人工投入，同時有效解決曲線段箱梁翼板弧線圓順問題，翼緣板L 型梳齒板示意圖見圖4。

圖4 曲線段翼緣板L型梳齒板調(diào)節(jié)示意

2.2 曲線段橫隔梁線型控制施工技術

2.2.1 橫隔梁結構設計技術研究

圖紙設計橫隔梁與箱梁腹板相交位置存在夾角，曲線段箱梁角度難以控制且存在夾角不利于拆模，易造成拆模過程混凝土外觀破損。通過在橫隔梁與腹板相交位置設置腋角，對橫隔梁根部加寬設置，便于隔梁位置模板拆除。曲線段箱梁角度多，隔梁位置難以控制，為避免箱梁架設后橫隔梁發(fā)生錯位無法對齊問題，對橫隔梁進行優(yōu)化設計，縮短橫隔梁預制尺寸，將預制部分改為現(xiàn)澆施工，通過后期調(diào)整預埋鋼筋位置避免橫隔板錯位難以對齊。

2.2.2 曲線段橫隔梁多角度優(yōu)化技術

曲線段預制箱梁角度種類多，本工程曲線段箱梁角度共有5°、9°、13°、16°、19°、20°、90°七種，為減少相應模板種類投入，將箱梁橫隔板位置角度進行劃分角度區(qū)間、多角度進行合并，從而減少角度類別，降低模板種類。角度劃分詳見表1。曲線段箱梁橫隔梁位置模板調(diào)節(jié)塊通過角度合并制作不同角度模塊，各類角度模塊見圖5。不同角度箱梁預制施工時，模板拼裝過程只需將不同角度調(diào)節(jié)塊模塊進行替換，施工較為便捷；同時該部位模塊通過兩側(cè)不同長度模板調(diào)整節(jié)控制整體箱梁尺寸及橫隔板位置，為后期箱梁架設提供保障。

表1 曲線段箱梁合并角度劃分區(qū)間

圖5 不同角度橫隔板調(diào)節(jié)模塊

2.2.3 曲線段橫隔梁預埋鋼筋施工技術

曲線段橫隔梁預制優(yōu)化改為現(xiàn)澆后，橫隔梁部位預埋鋼筋外露長度過長，且存在角度不一多變，在混凝土澆筑過程極易造成鋼筋位置偏移，影響后期鋼筋連接的質(zhì)量。通過研制一種可調(diào)節(jié)預制梁橫隔梁鋼筋高度定位裝置并成功申報專利一項，解決了曲線段橫隔梁預埋鋼筋固定問題，根據(jù)曲線段預埋鋼筋位置通過該裝置進行鋼筋定位固定，提高橫隔梁鋼筋的整體預埋效果，便于后期對橫隔梁預埋鋼筋進行搭接焊接。

2.3 曲線段箱梁全幅整孔架設技術

2.3.1 全幅軌道橫移拼裝技術

本工程橋梁斷面總寬度為40.5 m，預制箱梁采用架橋機架設，曲線段部位箱梁傳統(tǒng)采用汽車吊及履帶吊進行架設[5]。通過對架橋機軌道研究，對曲線段箱梁架設采用左右幅整孔架設；設計了一種用于架設橋梁且能夠調(diào)整寬度的架橋機主框架結構，根據(jù)曲線段不同角度曲率計算，采用全幅架設需對架橋機軌道延長拼接，經(jīng)計算最大曲率部位架橋機軌道長度需達到49.5 m，故橫移軌道采用14 m+3*12 m 四節(jié)軌道進行拼裝使用，實現(xiàn)曲線段箱梁左右幅整孔架設。解決了傳統(tǒng)架設方法對場地要求高、架設安全隱患多。采用架橋機半幅架設效率慢，工期長，預制與架設無法實現(xiàn)流水作業(yè)，導致工效降低的難題。通過研究一種架橋機中支腿簡易可拆卸輔助托架，具有支撐穩(wěn)固和支撐高度可調(diào)的優(yōu)點，解決了現(xiàn)有的架橋機中支腿上縱移行走輪在自由狀態(tài)下，對移動支腳的高度進行調(diào)節(jié)，即可達到支撐穩(wěn)固和支撐高度可調(diào)的目的。軌道拼裝過程通過下方制動裝置，人工輔助，就位后進行連接固定。將軌道延長拼接實現(xiàn)架橋機曲線段全幅架設，提高架設效率同時縮短工期。

2.3.2 曲線段箱梁架設施工技術

曲線段箱梁角度多變，其中首夾角與尾夾角也各有不同，采用架橋機架設過程應對箱梁做好標識，防止箱梁位置安裝錯誤。箱梁落位前應對支座中心線和箱梁中心線進行明顯標識，在落位過程根據(jù)支座中心線及箱梁中心線進行對應，確保箱梁落位準確，箱梁落向支座時必須水平以防支座傾斜、變形；嚴格控制跨與跨之間的間距（特別是有伸縮縫處）以蓋梁上中心線參照。對前后橫移軌道每10 cm做好刻度標記，以便觀察前后支腿是否同步。曲線段箱梁在喂梁過程根據(jù)不同梁長確定吊點位置，確保就位準確。通過蓋梁上支座預埋鋼板和支座標縱向中心線與橫向中心線，支座按照墊石上縱橫支座軸線安放就位，按此軸線對應安放箱梁，再適度調(diào)整橫隔板位置使橫隔板對齊，箱梁就位后兩頭用方木打撐使梁體穩(wěn)固，完成兩片箱梁后焊接橫隔板鋼筋。內(nèi)外邊梁線型要控制好，且要保證橋面坡度。在圓曲線緩和曲線上架設邊梁時，調(diào)整前后橫移導軌的位置或架橋機的位置，使邊梁能順利架設到位。

3 結論

雖然橋梁施工技術日趨成熟，但城市橋梁建設在追求實用性的同時對橋梁的線性建設及美觀度要求更高，景觀橋梁建設成為以后橋梁領域主流。市政道路橋梁建設對我國的發(fā)展有著重要的貢獻，積極推動著國民經(jīng)濟的發(fā)展。本研究通過現(xiàn)場施工總結提煉，形成曲線斜交橋梁預制及架設相關技術成果，為類似工程提供借鑒意義。