香港节段梁预制施工技术

崔瑞田

（中交四航局第一工程有限公司，广州510310）

1 工程概况

东江口预制厂共承接3 个香港节段梁项目，节段片数为2838 片，均为单箱单室梁，按部位分类分为：墩顶块、标准块、转向块和PM 块。底部与顶部均设置预应力管道，箱梁基本尺寸为：梁长2280～3400mm，顶宽9800～17780mm，底宽3300～8000mm，梁高均为2500mm，腹板厚度300～600mm，其单片质量为66～144t。

2 施工工艺比选

节段梁采用密贴法成型，以保证相邻箱梁剪力键完整和拼接后线性符合设计要求，密贴法浇筑工艺分为“短线法”和“长线法”，以下分别对两者的原理及优缺点进行阐述。

2.1 长线法

原理：设置与跨长相当的预制底模（台座），底模（台座）固定，侧模浇筑位置随变化而移动，完成一节移动至下一节。

优点：对箱梁的线性控制简单，不用吊装已成型的箱梁，投入设备较少。

缺点：占用场地较大，对整体场地基础要求高，导致场地处理费用较高，对曲线半径较小的桥梁不适用。

2.2 短线法

原理：将桥梁结构线型空间坐标系转换成预制单元坐标系，以相邻的前一梁段作为匹配梁段来控制待浇梁段的几何尺寸和线型，确保相邻梁段匹配拼接精度。在生产过程中底模可以活动，侧模相对固定，浇筑位置不变[1]。短线法生产工艺示意图见图1。

优点：相对长线法占地小，布置集中，对曲线桥梁适用性强，特别是横曲线和竖曲线桥梁。

图1 短线法生产工艺示意图

缺点：对模板和匹配梁控制精度较高，每次脱模后需要重新精准定位，且完成预制的箱梁需要及时调离台座。

由于本项目箱梁宽度为17.78m，桥梁跨度长达45m，最大梁重144t，从场地布置和成本投入等方面考虑，短线匹配法更适宜项目生产工艺。

3 主要施工方案

3.1 施工顺序

短线法的具体施工流程有：每跨起始件预制（两侧用钢模）→起始件拆模移出用作匹配节段→固定端模与匹配节段测量定位→合侧模、底模，调整固定及拼缝处理→模板验收→钢筋笼吊装→内模移入→钢筋、模板、预埋件等混凝土浇筑前最终验收→混凝土浇筑→构件养护至拆模强度→拆模继续养护至混凝土吊装强度→匹配节段吊至修饰区堆放，并待出运安装；新浇节段用作匹配节段，再次进入测量定位环节进行下一循环。

3.2 模板设计

在采用短线预制法时，一套标准的预制箱形梁钢模板主要部件有：端模及端模支架系统、底模及底模台车系统、侧模系统、内模系统。模板设计作为节段预制关键的一环，直接关系到节段梁预制功效。

节段梁模板设计需尽早进行，提前与桥梁设计方进行沟通，尽量做到尺寸标准化，减少变化类型。在香港莲塘项目模板设计过程中，最初拿到的图纸节段梁类型很多，如果按照每种类型配一套模板将会导致模板数量大增，增加成本。在这个过程中就需要与设计方进行沟通，减少节段梁类型，增加模板的共用性。共性内容主要包括：箱梁结构类型、二次浇筑部位确立、腹板变化、张拉齿块类型、梁长和梁宽调节等，这些因素将直接影响到模板的组合[2]。

端模系统主要由固定端模、活动端模和端模支架以及附属构件组成。端模作用包括形成预制箱梁剪力键和预应力管道端口的模面。由于固定端模是几何控制的参照标准，安装时，端面必须绝对垂直，顶面必须绝对水平，且端模支架必须拥有足够的刚度以避免产生平面变形，造成几何偏差。

底模结构将由底模台车牵引在地面轨道上做纵向移动并提供三维调整。底模台车配备竖向和水平液压系统，通过液压系统作业，实现对底模的三维调节。调整完成后，底模由可调节螺杆系统提供支撑，以防止液压系统泄压造成重新调整。

3.3 钢筋

节段梁钢筋笼在专用台座上绑扎成型。台座由型钢焊接搭设，按节段梁最大断面尺寸设计加工。由于箱梁尺寸多变、体积较大，对钢筋笼加工精度要求较高。除了需要反复校核平面尺寸、对角线尺寸及标高等数据外，还需要设置辅助标志、活动定位卡和定位杆，以满足不同类型梁段钢筋笼的绑扎和钢筋笼吊装要求。钢筋笼吊装采用多点钢架，设置2 排吊点（共18 个），通过手拉葫芦，调节各个吊点的受力均衡，确保钢筋笼不变形。钢筋笼吊架需要建立模型进行受力分析，以保证其安全性。

3.4 混凝土

混凝土施工是构件预制最后一道工序，也是最关键的工序，需要做好振捣、浇筑顺序方案控制。以保证成品外观及质量。

混凝土振捣采用插入式振捣器与附着式振捣器相结合，附着式振捣器主要布置在腹板外侧模处。以插入式振捣为主，当混凝土浇筑至顶板与腹板交接位置时，打开附着振捣器，振捣时间控制在10～15s，振捣2 次。

附着式振捣器布设比选：

方案一：中部布设2 台，横向间距1700mm。

方案二：梅花形布置3 台，横向间距1700mm，竖向间距700mm。

通过相同条件下振捣比对，方案二振捣效果较为密实，颜色均匀，表面气泡较少。

混凝土浇筑按照由下至上、对称水平分层的原则进行施工，最大分层厚度需≤50cm。浇筑顺序比选方案如下：

方案一：腹板浇筑→底板→面板。

方案二：底板→腹板浇筑→面板。

通过比选，按方案一浇筑顺序可减少倒角和齿块蜂窝麻面出现，且可减少浮模而反浆现象。

3.5 预应力管道

在节段拼装时，需要保证预应力管道贯通平顺，以确保钢绞线能顺利通过。针对不同预应力体系分为临时预应力和永久预应力。临时预应力管道内径为75mm；永久预应力管道设计为外径87mm、内径80mm 和外径107mm、内径100mm。

匹配梁与灌注梁之间预应力孔洞通过充气胶囊形成，气囊分类分为纯胶充气胶囊和夹线充气胶囊。纯胶充气胶囊设计气压较小，对曲线段波纹管道影响较小，不容易将管道憋变形，对管道固定要求较低，适宜曲线段管道；夹线充气胶囊设计气压较大，可有效防止管道变形，但容易把曲线段管道憋直，适宜直线段管道。充气胶囊需要控制气压，并设置卡板，以防止充气过程中，充气胶囊对管道拖动[3]。波纹管下料一般比设计小40～50mm，以保证管口处形成锥形面，确保钢绞线穿越时，不会造成波纹管破坏，堵塞管道。

3.6 预制线形控制

短线法预制线形控制就是通过每次调整匹配梁的空间位置来保证梁体的设计线形，包括2 方面：（1）匹配梁理论安装位置和每次制造误差的补偿修正。假设梁体的设计线形为整体坐标，即将浇筑的相邻节段为局部坐标，这就需要进行一定的坐标转换来确定匹配梁的理论安装位置。（2）线形控制直接影响到工程的质量。要达到理想的目的，最主要的是精密地测量及正确地调控相邻节段（匹配节段）与新节段模板之间的相对位置。首先在预制场内设置稳定的观测塔和目标塔，在观测塔上架设测量仪器并以此作为观测站来测量台座上梁顶面上的控制点数值。在节段预制过程中，观测塔、目标塔及观测塔上的测量仪器均不得有任何移位，否则必须重新建立测量控制系统。端模板必须永远保持垂直、水平和方正，所有线形控制都依据桥梁设计目标线形的预制曲线来移动旧节段（匹配节段），当第一个节段浇筑完混凝土、顶板抹面平整后，4 个高程标钉和2 个中线标钉必须随即做好。匹配预制之前再次对上述6 点测量并做好记录，然后这个节段方可进行密接匹配预制。

4 结语

综上所述，随着项目不断对模板进行优化和工人操作熟练度的提高，单片梁的预制工效从7d/（片·单套模板）提高到3d/（片·单套模板），提高了节段梁预制工效。同时，也满足了业主对节段梁较高的质量要求，得到业主的肯定，为最终完成履约打下坚实的基础。

此外，通过以上改进方案，现场预应力管道质量改善明显。偏位基本控制在±5mm，满足规范要求。