节段拼装桥梁部分长线法预制施工工法
一、前言
节段拼装桥梁施工是将梁体划分为节段，在工厂或工场预制后进行组拼，并施加预应力使之成为整体结构物的一种桥梁施工方法。这种施工方法在技术上较为合理，产品质量可控，可实现大跨度桥梁工厂化预制。***公路大桥非通航孔(**侧)上部构造设计采用节段预制桥梁、海上拼装施工,在预制施工时根据设计、施工和工期要求采用部分长线法施工，取得了一定经验并形成此工法。
二、工法特点
1．利用简化的桥梁底板线型安装底模,预制线型直观，将桥梁空间线形转化为地面控制，测量监控简易、准确。
2．综合长线法及短线法施工预制梁段的施工特点，结合梁段情况，对梁段实现批量工厂化预制。
3．施工精度高，产品质量可靠，工效高，生产设备循环周转使用，降低生产成本。
三、适用范围
本工法适用于采用悬拼施工的单跨长大刚构、上部结构双幅等截面分离及左右幅对称设置的节段拼装桥梁预制施工。
四、工艺原理
节段拼装梁部分长线法预制是采用长线法的生产台座，选择合理的匹配长度或节段梁数同时进行多个T构或边跨的预制施工，使台座的使用效率提高并形成流水作业。对桥梁预制线型控制是将成桥T构或边跨整
体水平放置在预制台座上，
把成桥线型的空间坐标在台座上简化成水平和竖直两个方向，通过预制场内建立的平面坐标和高程测控网进行场内预制平面坐标和高程控制，拼装时将预制平面坐标和高程转换为成桥的平面坐标和高程进行拼装测控。这种预制施工工艺使成桥线型能直观在生产台座上进行设置，测控手段简单易掌握，预制梁体线型质量可控。 五、工艺流程及操作要点
图1 工艺流程图
波纹管钢
（二）、操作要点
1．施工前准备工作
（1）部分长线法流水生产设计
部分长线法是把所有T构或边跨的生产均从一端朝另一端预制，对待浇梁节设置合理的匹配长度或节段梁数，这样在长线台座上就能及时空出生产空间以进行下一个T构或边跨的生产，同时对侧模、端模及内模设置行走体系和机械装置，提高生产机械化水平和效率。针对本桥为双幅分离等截面箱梁、左右幅为桥梁中心对称的设计特点以及工期要求，生产台座采用1个左幅和1个右幅生产台座，在设置时两个生产台座在同一生产线上，左右幅台座采取平曲线反置以使预制梁的高低端在同一侧，避免模板在使用过程中的转向并可通用。部分长线法预制流水生产见图2。
图2 流水生产示意图
对待浇梁节的合理匹配长度在本桥施工中选择每个待浇梁节采用4个已浇注梁节进行匹配，主要考虑到预制监控数据采集和梁节在分离吊装时有可能对相邻梁节产生拖动以保证至少有两个梁节与待浇梁匹配。长线台座设置的长度采用桥梁最长T构长度，如要在开工初期即要达到较高的生产能力，则需适当增加台座长度以同时进行两个以上的T构生产。根据图2可知，本桥梁场生产正常后两个台座有六个工作面，所需的生产设备
（端模、侧模、内模）要进行相应配置。预计每个工作面的平均工艺流程时间为48小时，整个台座的生产能力为3片/d。在两台座间留出一个内模车的长度并预留3米的作业空间，以方便模板整修、调换和内模车退出，不影响相邻台座生产。
预制场地布置见图
图3 场地布置图
为减小台座可能出现的不均匀沉降对预制梁线型的影响，对台座进行地基加固和板块间设置沉降缝。地基加固采用整板基础加固法处理，首先利用震动压路机对原场地进行压实，保证压实度达到95%，承载力达到7t/m2。然后在其上施工40cm厚灰土层垫层，在垫层上施工60~70cm厚双层钢筋网混凝土整板基础，整板基础完成后在其上施做底模板支撑设施。为减小各板块沉降的相互影响，各板块间设置沉降缝，流水作业时每个T 构的梁节在同一个板块内预制，有效的避免了各工作面荷载变化对线型的影响。注意应随时对地基作连续沉降观测，并对沉降做回归分析。
对于不均匀沉降的软基，建议根据地质情况采用袋装砂井或水泥粉喷桩等常见的行之有效的方法处理好地基后再布设台座。
（3）模板设计
长线法台座预制线型主要是通过底模的加工安装来实现的，底模加工按平曲线要素以短折线拟合平曲线。本桥模板设计中，为方便底模的加工，取外弧直边长为3.0m，内弧直边长2.995m进行制作，底模板加工成直角梯形以方便安装，尺寸加工精度和模板拼缝隙控制在±1mm范围内。竖曲线是通过底模下部钢支墩与台座分配梁上的钢支座加抽钢垫片来实现的。模板底部与混凝土台座应保证60cm左右的作业空间，方便作业人员作业。由于节段梁考虑拼装时施工工况和桥梁的一二期荷载对成桥线型的影响，对每节段梁拼缝均设置预拱度，由于模板拼缝与节段梁拼缝不一定重合，要将预拱值采用内插法计算模板缝的预拱值，计算后要注意再将板缝预拱值用内插法反算梁缝预拱值并与原值比较，误差不大于±1mm，如超过则适当调整模板缝的预拱值。
内模安装在一个行走车架上并在走行轨上行走，走行轨通过钢夹片与台座上的预埋钢板进行焊接加固，走行轨与预制梁平曲线为同心圆布设。车架的连接横梁设计时应注意要高出底模板面15~20cm，以在底模板竖曲线线型调整时有足够的富余空间。侧模也设有行走系统，内模车和侧模的移动均可以通过转向装置用龙门吊进行起吊平移。端模设计成稳固的桁架并配有与台座的加固体系以保证端模在混凝土浇注时的稳定性。模板的加固顺序应注意先端板后侧模，先底部后顶部。模板的设计组装见图4和图
5。
（4）测控网建立
测控网采用三角控制网，网点兼作高程控制点。对生产线上的测控主要通过台座中线上的测量塔进行，测量塔要定期复核。测控网布设主要是对底模板安装放样的校核和提供拼装线型测控点。底模板安装时采用切线支距法，便于操作，测控网校核中线误差不大于±1mm，高程误差不大于±3mm。由于预制时能通过底模板的测量来控制梁底板线型以保证梁节预
制线型，而拼装时只能测量梁顶板进行拼装线型控制，则在预制场必须通过测控网将梁底板控制点准确放样到梁顶以提供拼装测控依据，提供包含安装里程、坐标、高程以及相邻梁节相对关系等数据。梁顶测控点布设见图6。
图5 端模组装图
图6 梁顶测控点布设图
（5）底模板试拼
底模板试拼工作是检验模板加工安装精度的重要依据，是预制梁线型控制的关键。试拼采用切线支距法放样，全站仪测控网校核。试拼要求中线误不大于±1mm，高程误差不大于±3mm，拼缝不大于1mm。
（6）侧模、端板和内模试拼
侧模、端板和内模试拼主要检测侧模、端板和内模与底模的组合效果，要求拼缝不大于1mm，结构尺寸误差±2mm。
（7）节段预压
为检验底模和台座的稳定性必须进行节段预压，节段堆载荷载为预制梁节重量的1.2~1.4倍，以检验模板的弹性变形（挠度值）不大于2mm，调节垫片压缩量不大于1mm。
（9）设备调试及试验梁生产
施工生产前要进行设备调试，主要是混凝土搅拌设备、大型起重设备和预制梁生产设备的试运行。试验梁施工是对预制场的设备、人员和施工方案的检验，并及时总结和有关设备、施工方案的修正，为正常生产提供保障。
2．底模调整
底模经过试拼预压后，采用切线支距法重新调整平曲线，由于本桥平曲线一致，可以全幅调整，然后采用全站仪和测控网校核。竖曲线采用高程测控网准确测量放样计算后的模板接缝高程。调整后的底模板线型是成桥线型平置后的空间状态。由于本桥标准T构的梁节分段长度一致，可以在底模板上刻丝标记，以方便端模安装。
3．立侧模和端模
底模调整好后，进行端模安装，安装时要保证端模中心与底模重合，中心误差不大于1mm，同时尽量使端板与底模垂直。端模加固好后，将侧模紧靠匹配梁、底模和端模并进行下部与台座的加固和端模的固结。此过程中要完成模板面的除尘和脱模剂涂刷，对模板拼缝采用玻璃胶填缝。4．钢筋笼加工、安装及入模
钢筋在钢筋棚进行加工，在钢筋胎架上进行安装。钢筋胎架的数量按日产量的一倍设置，以保证钢筋加工安装不进入关键工序而增加工艺流程时间。钢筋笼采用龙门吊吊装入模。钢筋笼入模前应在胎架上将所有的预应力预埋管道、锚具进行大致放样并安装，以减少入模后的调整。5．底、腹板波纹管定位
底、腹板波纹管定位采用“井”字形Φ12定位钢筋骨架并焊接在钢筋笼上，定位时在直线段上每米一道，在曲线段适当加密，平均60~80cm一道。焊接时要注意避开波纹管，以免焊碴烧伤波纹管。技术人员检查时要重点波纹管的定位坐标、管道的完整性和固定情况。
6．内模安装
内模车推入待浇梁体钢筋笼后，先用液压油顶顶推内侧模就位，然后将内顶模顶推就位，加固时应注意内侧模的底部横撑应先加固，再进行斜腹板位置的加固，若顺序反置易造成腹板胀模现象。
7．顶板波纹管定位
顶板波纹管采用与腹底板相同方式定位，此时施工时不得将焊碴掉入腹板，避免波纹管烧伤。安装好后要对所有的波纹管加芯棒或充气胶囊加固，确保混凝土浇注后，管道通畅不错台。
8．混凝土浇注和试件制作
混凝土采用混凝土运输车运输，在待浇梁处将混凝土倒入灰斗并用龙门吊提升灰斗进行混凝土浇注。混凝土用溜槽先浇注底板，然后对称浇注腹板，施工时要进行分层浇注，严禁振捣棒直接接触波纹管。浇注时要及时制作混凝土试件，并加做拆模试件和吊装试件。
9．养生等强、拼装测控点埋设及数据采集
混凝土浇注后进行养生等强，在此期间要进行测控点的埋设和数据采集。测控点埋设中心误差为±3mm，高程误差±1mm.
10．拆除内模
混凝土内模拆除时强度控制在12MPa以上。内模拆除按先拆除支撑，再降内顶板和收内侧模，最后内模车退出并进入下一工作循环。在进入下一循环底模调整时，拆除侧模及端模，同时对刚浇注梁节和相邻梁节进行通孔检查，通孔采用一根钢胶线穿一个比孔道内径小5mm的塑料圆头，
钢绞线长度比两节段梁长2~3m以方便拨出，通孔时要作好记录，梁节吊出后及时对不通孔道查找原因并进行处理，及时采取措施纠正。通孔后对已浇注梁节的匹配面涂刷隔离剂，本桥采用的隔离剂为Sika Formoil EX 脱模剂，使用时发现无雨时效果很好，但下雨时效果较差，后在隔离剂中掺入一定比例的滑石粉搅拌至浆糊状后涂刷，起到良好的隔离效果。11．匹配预制及吊装出梁
梁节浇注后即作为匹配梁放置在生产台座上，为保证整个T构或边跨梁的线型，对匹配梁采取底模增设丝杆顶撑以保证其稳定性。对匹配梁在浇注施工前后的相对中线误差不大于10mm、高程误差不大于5mm，绝对中线误差不大于5mm、高程误差不大于3mm。如发现偏差超过要求，则需对待浇梁进行中线纠偏或高程补偿。
当台座上预制好的梁节完成匹配施工后应及时吊装出生产台座，为后继施工留出施工空间。吊装施工要保证梁节结构安全和梁体完整性。梁节的混凝土吊装强度须达到设计强度的80%并不少于45MPa，吊装施工由工地试验室根据试验结果向起重班组发出吊装施工通知单，要求起重班组严格按通知施工。起重作业时要注意保护好剪力键不被破坏，应在台座上先从水平方向采用千斤顶将梁体脱离匹配面后再吊装出梁。
六、劳力组织见表1
七、机具设备见表2、表3
八、质量控制
节段拼装梁预制施工消除了以往长大桥梁的高空作业影响，在预制场地采取简易有效的控制手段对桥梁的结构、线型、混凝土浇注以及预埋、预留孔道、设备等均可达到更高的质量要求。
本桥设计使用寿命120年，桥址位于海湾地带，设计要求梁体混凝土水灰比要小于0.35，混凝土抗氯离子渗透性≤1000C。混凝土的配合比设
计要允分考虑到施工要求和设计要求，塌落度应控制在15~18cm。为防止海洋气候对钢筋砼的腐蚀，本桥设计对钢筋保护层的厚度箱梁外侧不小于5cm，内侧不小于4cm，施工时采用与梁体同标号砂浆垫块，检验时作为必检项目严格检查。混凝土浇注施工时试验人员要检查每盘灰的质量，不合格混凝土严禁使用，浇注时要专人指导震捣作业，特别是锚后混凝土要规范施工，确保质量。
箱梁预制质量要求见表4。
表1 劳力组织表
2
2
表2 台座生产设备配备表
3
表3 预制场机械设备配备表
120t×22m
ZL-50
钢筋加工
表4 箱梁节段预制质量标准
平整度（mm）
5
九、施工安全措施
1、场内所有起重设备必须经过国家有关安全机构的安全认证后方可开始作业。
2、起重设备司机必须经过培训并持证上岗。
3、对起重设备的行走轨道、吊索、吊具等要定期检查、修理和更换。
4、起重设备作业时要有专职人员指挥。
5、台座上的作业人员必需穿反光背心，便于龙门吊司机观察。
6、夜间施工要保证有足够的照明设施。
7、每班作业前，施工员应对钢丝绳进行仔细检查，对不符合安全作业规定的绳索要及时更换。
十、环保及节能要求
预制梁场应设置在远离居民生活区，施工过程中注意施工噪音对周边
居民和自然生物的影响，加强夜间灯光照明管理。施工垃圾要进行分类处理，对可回收性物质送至专业回收公司处理，对无毒无害物质进行深埋处理，有毒物质要交与专业公司处理。
十一、经济技术指标及效益分析
部分长线法综合了长线法和短线法的优点，设固定底座，底座长度为一个T构的长度，设两条生产线分别生产左右两幅梁节，考虑到梁段间设有剪力键，预制时从一个T构的一端开始到另一端结束。每条生产线上设三个工作面，每个工作面上保证至少有三片匹配梁。当前一个T构预制梁段吊离台位并有足够长的工作空间后，在同一个台座上从起点开始下一个T构梁段预制，这样就可以在一条生产线上同时预制三个T构的梁节，形成三个T构在台座上互相“追赶”的局面，如此循环直至所有梁节预制完成，从很大程度上提高了箱梁的预制效率，加快了施工速度。
相对于短线法，部分长线法的模板等机具设备减少15%，简化了节段尺寸和相对位置调整，易于解决梁节安装后的弹塑性变形；相对于长线法，部分长线法提高了台座的使用率，模板等机具设备倒用方便，预制速度提高30%。
部分长线法每天至少能生产3片梁，生产速度较快，能满足工期要求，生产设备投入较少，成本低。
十二、应用实例
***公路大桥非通航孔（**侧）上部构造III标为主4#墩（ZK0+345m）到引13#墩（ZK1+248m，与**段交界），梁段全长共903米。设计为双幅分离的等截面预应力混凝土连续箱梁，左右幅为桥梁中心对称。桥梁位于中心半径R=4000米的左偏圆曲线，纵断面为半径R=11907m（凸曲线）和R=14116.8m（凹曲线）的两段竖曲线和一段纵向坡度为2.43%的直线上坡段，成桥线型为复合曲线。桥梁采用全节段预制和海上拼装，仅在预制合
龙节段两侧设置各15cm 的湿接缝，节段梁匹配面（拼缝）之间设置剪力键以增强桥梁的抗剪强度和整体性。非通航孔桥分为两联，第一联跨径为6×72m （266节段），第二联为57＋6×69m （300节段），共24个标准T 构和8个边跨，合计566个节段，设计使用寿命120年，成桥截面见图7。
图7 箱梁标准横截面图
影响悬臂拼装线型的因素很多，在预制施工中应综合考虑各种影响因
素，尽量使预制阶段的预拱度接近实际。深圳湾公路大桥非通航孔上部构造曾出现个别梁节拼装后线型偏差超限的情况，综合考虑分析后认为预制台座的沉降对拼装线型影响较大，建议类似预制施工应选择良好的基础作为预制台座地基，对软基应作经济合理的处理后再进行节段预制。本桥根据设计特点，采用部分长线法预制施工，施工中综合考虑了各种影响线型的因素，取得了良好的预制效果，预制工期短，成本低，梁节拼装效果普遍良好，实践中摸索出了一条节段预制梁的成熟工艺。
桥梁 中线