下导梁造桥机架设节段梁综合项目施工关键技术.doc

下导梁造桥机架设节段梁施工技术
内容提要：介绍了下导梁造桥机结构和关键性能、施工工艺及在广州轨道四号线高架桥中应用。
关 键 词：下导梁式造桥机 节段梁 高架桥
1.工程概况
广州市轨道交通四号线黄阁～冲尾段工程区间10标线路设计起迄里程为YCK50＋280～YCK52＋882.5。全长2.6775Km，包含蕉门站桥梁上部结构，本桥孔跨部署为：53×30m+14×32.5m+9×30m+32.5m+6×30m+3×25m+3×25m（蕉门车站）。其中预制节段拼装标准双线简支梁累计78孔，每孔梁由10-13段标准节长度为2.5m预制节段拼制而成，标准节梁体顶宽为9.3m，梁高为1.7m，腹板为斜腹板，其倾斜度为1:4，标准段重量为380KN。下部结构桥墩除58#、59#、62#、63#采取门式墩外，其它皆采取独柱矩形截面扩头墩（带圆弧倒角），承台为矩形结构，为四桩承台或六桩承台。桥梁最小曲率半径为550m。
2.架梁设备选择及结构介绍
节段梁拼装造桥机选择挪威NRS6000KN下行式造桥机，能够满足跨度22.5－35m跨径、整孔重量小于6000KN节段梁架设，适应桥梁平面曲线半径：R＞450m。该造桥机关键由墩旁托架、主梁、鼻梁、推进小车、悬挂梁、门式起重机、电气系统、液压系统等组成，总重3500KN。可参见架桥机结构形式示意图1。各部功效以下：
图1 架桥机结构形式示意
2.1墩旁托架
托架顶部为三角形结构，经过钢立柱或混凝土小立柱支撑在桥墩承台上，每对托架经过10根Φ25mm精轧螺纹钢进行对拉锚固，每根张拉杆预紧力为500KN，以抵御系统在工作中产生翻转力。托架上部外宽132cm、内宽278cm,高290cm。托架顶面设有不锈钢板滑道，上面安放推进小车。每套造桥机包含3组托架。托架结构可参见图2。

图2 墩旁托架
2.2 推进小车
推进小车关键由调整节、竖向调整千斤顶、横、纵推进千斤顶、千斤顶支座及支架系统组成。推进小车共3套，两套安装在目前跨两个桥墩托架上，另一套安装在下一跨桥墩托架上。造桥机过孔时，经过设在主梁梁底支撑座及推进小车横撑上支座间千斤顶实现主梁纵移。同时在墩旁托架上和推进小车底座间还设有水平千斤顶，在水平千斤顶作用下，推进小车能够整体滑移，实现架桥机横向调整。
2.3主导梁
架桥机共有2组导梁。每组导梁由1件主梁、2副鼻梁接头、2副鼻梁桁架组成。主梁断面为矩形结构，尺寸为(高×宽)230×140cm，长为38m，主梁节段间经过高强螺栓连接在一起。鼻梁桁架形式为三角形，前后鼻梁长度皆为18m，经过鼻梁接头和主梁相铰接，以利于鼻梁调整。
2.4悬挂梁
架桥机共配标准悬挂梁11个，端头悬挂梁2个。标准悬挂梁长10.4m，宽1.75m，用于悬挂标
图3 左为端悬挂梁及端头节段梁 右为标准悬挂梁及节段梁
准节段；端头悬挂梁长10.4m，宽1.48m。关键由主横梁、纵向可调端支座、吊杆及吊杆横梁组成。主横梁经过端支座支承在主导梁上。吊杆分为两种，标准吊具和墩顶节段吊具。墩顶吊具能够提升或下落整跨桥梁，在特殊地段，用来处理张拉空间不足问题。
2.5门式起重机
门式起重机由刚板加工而成，跨度11.3m，梁高7.446m。关键由立柱、横梁、走行装置、提升装置组成，立柱经过走行装置支撑在导梁顶面轨道上，完成节段梁起吊、运输和粗略拼装。提梁绞车最大吊重600KN,在导梁上运行距离为52m，吊具上配有液压马达，可实现节段梁360度回转。
2.6液压设备
高压中空油缸，承载力60T，行程76mm，共8套，用于张拉托架对拉精轧螺纹钢。低压推进油缸，承载力20T，行程1100mm，共6套，用于造桥机过孔。单作用高压锁柱柱缸，承载力100T，行程300mm，共16套，用于特殊地段造桥机整机顶升。低压单作用铰接油缸，行程300mm，承载力13T，共8套，用于节段纵横向调整。另外还对应配置了4套高压油泵，2套低压油泵及4套低压手动油泵4套等辅助设备。
3.节段梁拼装施工方法
3.1节段梁进场验收
⑴ 节段梁正式出厂前，由预制厂内质量人员根据设计图纸和规范要求对预制节段外形尺寸、内在质量、内业资料进行全方面检验验收，确定合格后由预制厂签发出厂合格证。
⑵ 节段梁运到存梁场后，由项目部质量人员对预制节段进行验收。验收内容包含节段梁龄期，节段梁型号、编号是否正确；预应力孔道、预留螺栓孔、预埋件等附件尺寸、位置是否正确；剪力键情况、节段梁清洁程度、构件损坏情况等。确定合格后方可进场存放。
3.2节段梁拼装施工准备
⑴ 各施工班组分工明确，各级技术和施工人员已经进行了全方面技术、安全培训。
⑵ 当造桥机拼组完成以后，在预制节段梁吊装以前，必需检验确保下列工序已完成：桥墩托架张拉杆已根据要求进行预先张拉；造桥机主梁已经锁定在推进小车上，推进小车和墩旁托架已锁定；造桥机主梁支点位置符合设计要求，空载时挠度符合设计要求；各级液压系统工作性能良好；运梁车等多种辅助架梁设备已准备齐全，并处于正常工作状态。
⑶ 多种永久和临时预应力材料、干拼所用环氧树脂胶结材料、压浆材料等已购置齐全，并检验合格。
⑷ 己经编制了具体架梁施工组织设计和节段梁安装操作细则，相关技术交底已完成。
⑸ 运梁道路已进行了加固硬化；桥墩上永久支座垫石预留孔道位置符合施工设计；按要求在墩顶放出节段梁安装轴线和端线。
3.3悬吊节段梁
⑴ 各节段经过运输车运至待架孔起吊位置，通常设置在待架孔跨前方(合龙跨需在待架跨跨内喂梁)，直接用主梁顶门式起重机在导梁前端提升节段，提升前要确保节段梁和悬挂梁连接牢靠。当悬挂梁起升高度超出架桥机主梁高度后，旋转90度，并安放在对应位置上。
⑵ 逐一把节段梁吊运到大致位置上，并留出足够空间用于涂胶粘剂。通常第一块节段前留300mm，后面留50mm即可。干拼前，要将该跨全部梁段全部吊挂在节段梁上，以充足消除主梁变形影响。
3.4梁段胶拼
梁段胶拼关键次序是：梁段定位-涂胶-对位-临时张拉
3.4.1梁段定位
当端头梁段正确定位后，调整和之相邻梁段，两梁段间距控制在200mm-300mm之间，此时需正确调整梁段位置，使其平面、轴线和端头梁段相一致，确保对应剪力健和预留槽口相吻合。
因为节段梁中第一段是整跨起点，直接控制着整跨线形及轴线，故在进行安装时，必需正确定位起始节段，定位关键分三步完成。一是粗略定位：操作人员利用悬挂梁三维调整功效，对端头节段梁标高、轴线、里程进行调整。先经过纵向推移悬挂梁使节段梁端线和墩顶测放端线基础吻合，然后再经过横向调整装置使其轴线和墩顶测放线相吻合，最终利用水平尺将端头节段梁调平。二是正确定位：先利用全站仪正确校订端头节段梁轴线和里程，然后利用水平仪和预制场提供坐标正确定位端头节段标高，使各点误差小于5mm。三是梁段固定：确保端头节段梁轴线和标高正确无误后，必需将其临时固定于架桥机主梁上，预防在后续拼装时移动。
3.4.2涂胶
⑴ 环氧树脂胶粘剂配制
本工程中胶粘剂配制必需由专员负责进行，并事先经过专业技术业务培训方可进行作业。施工中采取爱牢达环氧胶，该产品由改性环氧树脂(XH111 Normal A)和改性硬化剂(XH111 Normal B)组成，配合比为2：1，树脂和硬化剂必需充足拌匀使色泽一致。拌制时直接用树脂罐子作为拌和罐，拌和工具采取机器拌和以确保均匀一致，搅拌棒（或叶片）转速控制在400转/分，搅拌叶片要进行到拌和罐边角和底部使搅拌均匀根本。
⑵ 环氧胶适用期
组份环氧胶混合后，立即要进行涂刷，不管每组包装单位计量时多少，在涂刷期间，粘结剂粘度不应有显著上升或结块。每桶粘结剂涂刷时间控制在小于15分钟。两块节段梁拼接时间段包含第一筒配比涂刷，刮平，凿齐，临时张拉，拼装，结合为2小时，采取粘结剂粘接固化时间应大于2小时。
⑶ 环氧树脂胶粘剂涂抹
人工戴上手套后用手直接进行涂抹，厚度控制在1～2mm，应注意不能将粘接剂涂到张拉孔道内。，施工时在孔道周围粘贴5mm厚海绵圈，预防临时张拉时将胶体挤入孔道内。
涂抹前应先在一个准备充足混凝土表面上进行试涂，以估量胶粘剂需要用量，在节段安装时据此查对胶粘剂用量，以预防过多或过少。
经过充足准备后，两个预制节段必需在胶粘剂有效施工寿命内进行粘合，通常15min分钟可涂抹一个断面。另外在充足固化之前一直保持粘合位置不变。
3.4.3对位
胶粘剂涂抹完成后，经过设在悬挂梁两端千斤顶纵向移动梁段，当移动至梁缝仅剩50mm时停止，再次确定梁段位置是否满足剪力健对位精度。如不满足，需经过悬挂梁上纵横向移动装置正确调整后再对位。
3.4.4张拉临时预紧力
环氧胶涂刷完成后，即开始张拉临时预紧力，在箱梁顶板上临时钢支座和箱内底板上预应力混凝土齿块预留孔内，上下对称各穿2根直径32mm精轧螺纹钢，用4台YC60穿心式千斤顶对称张拉，张拉设备必需事优异行标定，张拉力确保节段拼装时接触面压应力为0.3Mpa。涂胶、对位、张拉工作交替进行。
3.5永久预应力施工
预应力设计采取一端张拉方法。节段梁全部胶拼完成后，人工将钢绞线平行地逐根穿入，然后安装工作锚。通常先安装内圈锚孔夹片，然后安装外圈锚孔夹片，最终用套管合适用力将夹片敲入锚环孔。因为采取一端张拉，所以非张拉端夹片必需敲紧，施工中尤其要求在初张拉后再仔细检验夹片跟进情况，以免滑丝。张拉端按常规程序次序安装限位板、千斤顶、工具锚，根据0 →0.1σk（初应力，划线作标识） →σk (控制应力， 持荷2分钟，测伸长量) →1.03σk → 油缸回0(测夹片回缩量)程序张拉。
施工中还要严格根据图纸确定次序进行纵向钢束张拉。张拉时，左右腹板钢束沿箱梁中心线对称张拉，每个工作面上必需确保两台千斤顶同时工作。
3.6落梁就位
永久预应力张拉完成后，解除顶板、底板全部临时预应力钢筋。此时，经过设在端悬挂梁上8台1000KN千斤顶，将整跨节段梁提升5cm左右，此时，整跨节段梁重量全部由端悬挂梁来负担。同时使中间悬挂梁吊杆处于非受力状态，并将其全部拆除。再经过端悬挂梁上纵横向调整装置正确对位，直至节段梁轴线、端线和墩柱上测放好端线和轴线相吻合。最终，上紧支座螺栓，并灌注环氧砂浆固定。
3.7 真空压浆
3.7.1水泥浆配合比设计
水泥浆设计是灌浆工艺关键，为使配制后水泥浆强度、和易性、泌水率、膨胀率、流动度满足设计要求，在配合比设计时关键采取了BISO无收缩防腐蚀灌浆剂。水泥浆配合比为1(水泥)：0.31(水)：0.01(灌浆剂)：0.0079(阻锈剂)，经试验，在标准状态下，初凝时间为9h15min，终凝时间为19h45min；水泥净浆出机稠度24s，30min后稠度为29s；泌水率3h为l 0.6%,24h为0；浆体中有微小气泡，未发觉大气囊；3d抗压强度为46Mpa，超出设计强度40Mpa。各项指标满足设计要求技术性能。
3.7.2真空压浆操作关键点
⑴ 在孔道出口和入口处接上密封阀门。将真空泵和压浆泵分别连接在非压浆端和压浆端，以串联方法将负压容器、三向阀门和出浆口连接起来，其中出浆口和三向阀门间用透明塑料管连接。
⑵ 在压浆前关闭全部排气阀门(连接至真空泵除外)，然后开启真空泵，从孔内排除空气。管道内应能维持-0.06～-0.09MPa真空度。
⑶ 保持孔道在负压情况下，开启压浆泵，将浆体用压力泵送入孔内，压浆过程可经过透明出浆管得悉。压浆过程连续进行，直至浆体从出浆口进入负压容器，当流出浆体达成要求稠度时，关闭出浆口阀门。
⑷ 压浆过程中，真空泵保持连续工作同时，压浆泵也须连续工作，当孔道压浆加压到0.6MPa时，在加压情况下，关闭进浆口阀门，屏浆2～3分钟，关闭进浆口阀门。
3.8造桥机过孔
节段梁落位并固定完成，开启固定在推进小车上低压推进油缸，开始过孔，推进油缸销接于主梁底部推进轨道上。主梁滑行在在推进小车内、外侧支座架滑板上。推进为单行程推进，每次推进1m，同时两主梁推进距离差不能大于50cm，直至造桥机到位。移梁时6台推进小车处全部需设置专员观察，随时注意夹板是否阻碍施工，尤其要注意主梁和鼻梁连接部位，其接头错台不能大于5mm。过孔时，主梁上提梁龙门吊要停放到主梁后支撑点处，龙门吊一侧制动，一侧打开。推进时，操作人员还要尤其注意推进泵站油表读数是否有突变，以预防发生问题。等造桥机前鼻梁前端靠近前孔托架上推进小车1m左右时，操作人员要注意随时调整前鼻梁角度，确保前鼻梁顺利搭上推进小车，鼻梁角度调整经过设在和主梁铰接处1000KN千斤顶进行。目前鼻梁落到推进小车上且其上滑板已经承受压力，此时需将主梁和鼻梁用精轧螺纹钢锁紧，然后滑移到位。
架桥机过孔关键分两种情况，一是直线段过孔，二是曲线段过孔。直线段过孔只须按上述程序和要求进行。在曲线段，还需尤其注意以上几点： 一是前后鼻梁调整角度要一致，同时前鼻梁前进时要分级固定，后鼻梁则一直保持自由转动状态；二是当曲线半径很小时(如550m),推时小车上水平限位轮可能和主梁滑移轨道干扰，需将干扰限位轮拆除，同时主梁上悬挂梁也要先吊放下来；三是因为曲线半径较小，一侧主梁先过孔，另一侧主梁后过孔时，则主梁顶上龙门吊机必需一直停放到主梁后支撑点位置处。
4.结束语
在广州轨道四号线南延段十标施工中，采取下导梁造桥机架梁技术，经过最初三孔试验段架设，现在已实现了3天安装一孔(12段)施工速度。现在，该工程已经顺利完成了10孔节段梁安装，达成了线形平顺美观效果。该技术成功应用，深入提升了我单位在地铁施工领域竞争实力。

参考文件：1. 城市轨道交通结构工程 周顺华 同济大学出版社
2. 桥梁施工控制技术 向中富 人民交通出版社