上行式架桥机节段梁拼装技术在广州轨道交通地铁四号线中的应用

建设行业技术专版路桥、航运与交通专版142广东科技2010.4总第235期上行式架桥机节段梁拼装技术在广州轨道交通地铁四号线中的应用彭启辉城市轨道交通作为地铁交通的一种延伸方式在我国大中城市交通建设中迅猛发展。本文通过广州地铁四号线节段梁拼装技术在城市轨道交通建设的应用作出进行分析和探讨。1概述广州市轨道交通地铁四号线，位于广州市南拓发展轴的轴线上，串联了科学城、软件园、奥林匹克中心、琶洲会展中心、生物岛、大学城、广州新城、黄阁工业区、南沙经济技术开发区，是广州市轨道交通南北向主干线。其上部结构为预制节段梁整孔拼装架设的简支箱梁。本标段高架桥的箱梁组合为30m+27.5m+32.5m+27.5m+32.5m+27×30m＋2×32.5m+30m+25m＋16×30m＋25m+30m＋2×32.5m+13×30m+4×25m+32.5m+27.5m+4×30m,共计79孔预应力简支箱梁，桥梁全长2350m。箱梁为单箱单室结构，标准预制节段长度为2.50m，顶宽为9.30m，节段梁的最大吊装重量约40t。2架桥机选型通过上行式悬拼架桥机与下行式悬拼架桥机的对比，本标段预制箱梁的架设采用由意大利爱登公司（原意大利尼古拉公司技术）根据多年来数个类似或相同项目的经验，并结合广州轨道交通地铁四号线节段整孔拼装桥梁架设要求进行优化改型设计的LG460吨（530吨）上行式节段梁架桥机。能够满足跨度25m～32.5m跨径节段梁的架设，适应桥梁平面曲线半径：R≥600m。本架桥机由主导梁（双导梁）、前支腿、两个可前后循环的活动中支腿、后支腿、60t起重小车、节段梁吊挂系统、吊具、安全系统、电气系统及液压系统等组成。3节段梁拼装工法根据架桥机的使用要求和现场施工可操作性，节段吊装、拼接按下列程序进行：架桥机就位→运梁车喂梁→用吊梁小车按胶拼工艺（涂刷接缝环氧树脂黏合剂）逐段对接→穿预应力钢铰线→按顺序施加永久预应力→落梁就位架桥机卸载→架桥机过孔就位准备架设下孔梁同时上孔已架设梁压浆、封端。3.1架桥机拼装就位先按架设第一孔节段梁的基本要求配置架桥机的安装形式，在地面上拼装架桥机左、右主导梁的架梁承重节段，后桥墩承台上设置临时墩上安装前滚轮支腿，用两台起重机两级抬吊，将主导梁分别整体安放在临时墩上和后滚轮支腿上，拼装横向联结和前支腿，安装起重小车及附属结构，架设第一孔梁。利用已架设梁为桥面为前、后滚轮支腿的安装部位，完成架桥机的第二步安装。3.2喂梁本工程采用上行式悬拼架桥机，有两种喂梁方式分别为下部喂梁和和后部喂梁。下部喂梁对场地要求较高，要求场地坚实，因为在施工待架孔跨下方进行吊装挂设，所以对场地周围的交通有一定的影响。喂梁时将节段梁梁体按序号直接运送到待架设孔跨下方，由吊梁小车吊起挂设至待拼位置。挂设时应注意将节段梁体上下错开一至两片以留出胶拼施工空间。后部喂梁不受场地影响，但多出桥面运输轨道铺设及梁体起吊、运输设备的制作安装。根据不同施工情况还应考虑所运送梁体荷载是否在桥梁设计承载范围内。喂梁时运梁台车将节段梁按照梁段编号顺序运送至架桥机后部，吊梁小车将梁吊起，运送至施工位置后空中转体90°，将梁体挂设到位。挂设时应注意，与下部喂梁不同，后部喂梁应错开多片梁体留出更大空间用于挂设梁体时空中转体所需空间。在本工程施工中采用后部喂梁，以30m标准跨架设施工为例（图示1），每片节段梁梁体长9.3m宽2.5m高1.7m。在吊装挂设中将S1-S6号节段梁梁体上下错开空出约10m的施工空间，建设行业技术专版路桥、航运与交通专版广东科技2010.4总第235期143图示130m标准跨架设后部喂梁施工图为了简化施工，在挂设端头的两片节段梁时，先行将盆式橡胶支座安装到位。安装时应严格检查橡胶支座的型号、坡度及方向。3.3胶拼。胶拼前将首片梁体落梁油缸放松8-10cm，一方面检查落梁油缸油路是否通畅，同时预留出一定的提升空间以方便整孔梁拼合、张拉完成后的落梁操作。胶拼时对梁体拼合面作最后一次清理，确保拼合面上无泥土、灰层和其他松散物。在胶合面涂抹环氧树脂。环氧树脂应当按照比例搅拌均匀，外观颜色一致。搅拌过程中尽量避免引入空气，使用扁平工具拌胶，便于散热延长使用时间。根据实际施工情况,为了简化、缩短抹胶时间，施工中并未按设计双面抹胶,而是采用单面抹胶。抹胶厚度约为3.5-3.8mm。环氧树脂涂抹完成后，将S11、S12号梁体密贴，并通过架桥机微调S11、S12号梁体相对位置，使其翼板、腹板及底板的错台在设计允许范围内。微调完毕后张拉临时预应力，保证拼缝间压力不小于0.3MPa。临时预应力的施加也应对称、同时施加，以保证拼合后梁体的线性。S11、S12号梁段拼接完成后用水平管调整梁体横向、纵向水平位置。因为梁体自重较大，每拼合一片梁体，整孔梁段会因为自重而下垂。不能达到预想中梁段始终与架桥机主梁平行，梁体始终水平的理想状态。在工程实际施工中，梁体的纵向水平位置调整应综合考虑待架孔跨的坡度及架桥机的就位状态，预先将首片梁体适当抬高或者降低，以保证整孔梁段的顺利拼合。3.4永久预应力张拉本工程预应力体系为单向预应力。预应力孔道采用抽拔胶管制孔。预应力筋为1×7-15.2-1860-GB/T5224-2003钢绞线。采用两台YDCW-4000型穿心式千斤顶施加预应力。锚固体系采用自锚式拉丝体系。采用单端张拉。按照设计要求分批、分阶段对称张拉。张拉程序为：0→10%σcon→σcon设计锚下应力σ=0.69fptk施加永久预应力时，在初应力施加完成后（0→10%σcon）记录伸长量。张拉至控制应力时再次记录钢绞线伸长量，持荷5min千斤顶回油。测量回缩量及夹片外露量，并计算出钢绞线伸长值与理论计算值比较。顶塞锚固后，钢绞线伸长值不得超过理论计算值±6%。在预应力施工中，重点在于预应力的损失。本工程中预应力损失重点控制在四个方面：孔道摩阻引起的预应力损失；锚具变形、夹片回缩、限位板引起的预应力损失；砼收缩、徐变以及胶缝施加预应力后压缩引起的预应力损失；钢筋松弛引起的预应力损失。3.5落梁切除梁两端多余钢绞线，前后落梁油缸同时向上提升，放松吊杆以及检查油路情况是否漏油，有无其它异常，提升速度是否相同。解除各节段梁梁体吊杆。解除完成后放松四个落梁油缸，开始落梁。放松过程中随时检查各油缸降落速度是否一致，各油缸出缸量偏差不得大于10cm。整孔箱梁降落至距支承垫石5cm左右时停止降落。此时调整梁体轴线以及里程方向位置。调整完成后落至支承垫石上，由测量人员测量及调整梁体标高。完成整孔梁标高调整后，再次检查梁体轴线及里程方向位置。确认无误后解除各落梁油缸连接，提升落梁油缸复位。完成整孔箱梁落梁。此孔梁架设完成。3.6架桥机过孔清理已架孔跨梁面，将吊架按顺序摆放，清理临时张拉台座、钢筋。桥面清理完成后顶起架机后支腿，使后支腿受力，解除后滚轮支腿锚固。用吊梁小车将后滚轮支腿吊起前移20m，锚固后滚轮支腿放松后支腿，后滚轮支腿受力。顶起前支腿，解除前滚轮支腿锚固。用吊梁小车将前滚轮支腿前移到位，锚固前滚轮支腿，放松前支腿，前滚轮支腿受力。吊梁小车后移至后滚轮支腿上与后滚轮支腿锚固。解除前滚轮支腿机械钻，利用吊梁小车走行前移架桥机主导梁，前移至后支腿贴近后滚轮支腿时停止前移，前滚轮支腿机械锁锁死，限制架桥机主导梁移动，后支腿顶起，解除后滚轮支腿锚固，用吊梁小车将后滚轮支腿前移到位。锚固后滚轮支腿，放松后支腿，后滚轮支腿受力，吊梁小车吊起压重块（为了便利施工，压重块选用30m标准跨端梁）移动至后滚轮支腿上方。掉梁小车与后滚轮支腿锚固，解除前滚轮支腿机械锁，利用吊梁小车走行将架桥机主导梁前移到位，顶起前支腿，此时前支腿应保证垂直且通过调整前、后滚轮支腿横向油缸使架桥机轴线与桥梁中轴线一致，锁死前滚轮支腿机广东科技2010.4总第235期械锁。至此架桥机过孔完成。解除吊梁小车预后滚轮支腿锚固，将压重梁吊运至待架孔跨挂设。完成架桥机过孔后进入下一个架梁施工循环。在一孔梁的所有预应力束张拉完成后，孔道宜在七天内进行管道压浆，压浆材料应为净水泥。压浆前管道内应清除杂物及积水，根据孔跨坡度变化，从低处往高处压浆，压入管道的水泥浆要饱满密实。总结：广州轨道交通地铁四号线采用上行式架桥机预制节段箱梁拼装法施工，是根据桥梁上部结构的实际情况，结合施工的地形、地貌、因地制宜。上行式架桥机节段梁拼装技术在经济上合理、机械化程度高。有利于工厂化生产，可满足业主对工期和质量的要求以及城市轨道交通发展的需要，具有较大的优越性，在类似的工程中建议进一步推广和应用。（作者单位：中铁大桥局第三工程有限公司）