预制节段拼装在城市轨道交通中的监理

黄海珍

（广东工程建设监理有限公司，广东 广州 510500）

摘 要：广州轨道交通地铁四号线土建第四监理标段的区间五标 ( 除两座跨河大桥之外 ) 至区间九标上部结构为预制混凝土节段箱梁，采用上行式和下行式架桥机整孔拼装架设的施工方案。这项先进的架桥技术在广州地区还是第一次试用，能否达到设计的意想效果，对整个过程的施工监理是至关重要的。通过实践从中得到了一定启发和总结，为今后类似工程的施工监理提供借鉴。

关健词：节段箱形梁；架桥机选型；节段拼装；桥梁架设

1 工程概况

    广州轨道交通地铁四号线，位于广州市南拓发展轴的轴线上，处于沿珠江入海口 河道的西岸地带 , 是广州市中心城区联系南部各新兴产 业发展组团的轨道快速线，起到拉开城市布局、促进城市健康的引导作用。

    沙湾特大桥至黄阁站站后折返线的土建第四监理标段，位于广州市番禺区东涌镇和黄阁镇，分为区间 5 标 ~ 区间 9 标、车站 3 标 ~ 车站 4 标（现浇连续箱梁），共计 7 个标段。起点桩号 K38+781.5~ 终点桩号 K50+292 全长 11510.5m , 总造价 4.9 亿元。

    高架桥梁由专业梁场用短线法分节段预制，现场用架桥机胶接拼装架设；标准预制节段长度为 2.5m , 顶宽为 9.3m , 高 1.7m . 。

2 采用架桥机拼装前施工 监理

  （ 1 ）条件因素 ；节段梁通过验收并且混凝土龄期达到 30 天才允许进场，并堆放在指定的梁场。

  （ 2 ）架桥机的选型和报验 。架桥机一般分为上行式架桥机和下行式架桥机。施工中应根据经济指标、节段荷载重量、桥梁宽度、现场交通、设备稳定性、运输设备吊装能力及施工进度等的具体情况综合比较，选择适合工程实际情况的架桥机。

    节段拼装简支梁的诸多优点主要是通过架桥机的功能实现的，因此，对架桥机的功能因素的确认和验收十分重要。架桥机设备应按照架桥机的设计要求与国家的相应标准进行检查验收，验收内容包括：设计承载能力；架桥机自身的刚度和挠曲变形值；架桥机的前移过空能力；液压设备的工作能力与标定实验数据；架桥机的支点反力数据。

    上述数据宜通过架桥机的荷载试验来取得。架桥机的验收应由相关的安全管理部门、架桥机使用单位及监理工程师联合进行，验收完成后，应由架桥机使用单位完成试验和验收报告报监理工程师检查。

  （ 3 ）架梁施工方案审查 。开工前施工单位编制详细的架梁施工方案，监理工程师会同业主召集设计、咨询、质监及有关单位对施工方案进行审查，通过后用于指导架梁施工。架梁方案应详细介绍：架桥机的构造与功能、架桥机的组拼方法、节段梁运输和喂梁方法、节段梁拼装工艺流程、粘结剂的施工、临时预应力的施工、永久预应力的施工、测量控制方法、存梁场的布置等。

  （ 4 ）临时支座 。临时支座的设置必须得到结构设计的认可，通过计算以确定结构是否满足受力要求；临时支座必须有足够的承载力、支承面积和刚度；同一跨节段梁的临时支座应受力均匀；临时支座安全系数 k ≥ 1.3 。

  （ 5 ）粘结剂 。

  ① 节段梁接缝采用组合环氧树脂粘结剂粘结。施工单位应提供生产厂家产品质量保证书，监理抽样送检，对粘结剂的技术性能指标进行检测，符合要求后才能使用。在涂刷期间，粘结剂的粘度不应该有明显的变化或结块。粘结剂的粘结固化时间应大于两块节段梁的拼接时间。

  ② 粘结剂的性能控制： a 、应有较好的快速调制及安全操作性能，适宜工地涂刷工艺及气温变化要求。 b 、在湿度≤ 80% 的潮湿天气能正常施工。 c 、环氧粘结剂初步固化时间＞ 2h ，完全固化时间应在 24h 左右，以满足涂刷、张拉工序的时间要求。 d 、环氧粘结剂固化后的力学性能一般不低于混凝土的各项强度指标。 e 、环氧粘结剂应耐老化、耐碱腐蚀。在产品性能技术说明书中应附有老化及耐碱腐试验鉴定证书和性能指标。

  ③ 环氧粘结剂固化后的颜色应尽可能与节段梁混凝土的颜色一致。

  ④ 主要技术要求及施工性能指标：粘结强度（ -5~25 ℃ ）：抗压强度≥ 60Mpa

3 节段梁拼装监理控制要点

  3.1 节段梁拼装施工流程

    架桥机就位锚固，精确调整主桁架位置→按规定顺序吊装，悬挂（或支托）整跨节段梁→按规定顺序吊装，悬挂（或支托）整跨节段梁→调整第一块节段梁并临时固定→在 n+1 块涂刷粘结剂→调整 n 块节段梁，并与 n+1 块相接→施加临时预应力→按顺序完成整跨节段梁拼装→调整整跨节段梁轴线、标高→穿纵向预应力索→安装临时支座→张拉纵向预应力索→逐步卸载，荷载转移到支座上→架桥机纵向转移到下一跨。

  3.2 机定位

    架桥机通过前后固定在桥墩上的支架调整相应的水平高度、纵向及横向位置，经复核无误后锁定在支架上。（ 1 ）纵向就位：通过主导梁行走装置调整主导梁纵向方向，使其与桥梁设计方向一致。（ 2 ）横向就位：通过控制支架上的液压油缸，将主梁左右移动，调整主梁位置使其两榀主梁之间的中线与桥梁设计轴线重合。（ 3 ）主梁高度调整：调整架桥机滚动支座处的液压千斤顶，使架桥机的两个主梁水平高度达到要求的标高和坡度。

  3.3 预制节段吊装前架桥机的检查

    在架桥机位置固定后，进行节段梁吊装前，监理须要求施工单位并亲自仔细检查架桥机各个部位的工作状况，包括： (1) 架桥机桁架与横梁是否固定牢固； (2) 机械锁定装置是否牢固；（ 3 ）架桥机门架是否支撑于滚轴之间，而非液压千斤顶上；（ 4 ）支撑主桁架的液压千斤顶的机械锁定装置是否牢固；（ 5 ）横梁与底部横向支梁是否固定连接；（ 6 ）底部横向支梁固定于桥墩的拉杆是否按要求进行预先张拉。

4 节段梁吊装

  (1) 节段起吊与悬置：用门式起重机在导梁上或导梁前端（不同的架桥机设置不同），将节段起吊放在架桥机的运梁小车上，由运梁小车将每个节段逐个运到大致的位置，并预留足够的空间用于涂刷粘结剂。根据施工需要，一般第一块节段后留 30cm ，后面留 5cm 即可。将整跨节段放置在主梁上后，开始进行拼装。

  (2) 首段节段（墩顶块）定位：首段节段的安装就位很关键，直接影响整跨节段梁的安装精度。因此，监理工程师应重点监控，严格按设计提供的“六点坐标”进行控制把关。运梁小车的千斤顶精确调整墩顶块的轴线和角度，并使支座锚栓对准垫石锚栓孔。墩顶块由临时支座支承，并临时固定。

  (3) 节段端面涂刷环氧树脂粘结剂：在节段端面涂刷粘结剂前，应进一步检查节段端面是否有破损和修补现象，并应查明原因，确定是否影响拼接精度和结构安全。节段梁拼接面应清理干净、保持干燥，不得有油污；按照粘结剂的固化时间，确定涂刷人员，在固定区域涂刷，并设专人检查，防止漏刷和孔道堵塞。粘结剂应快速分散到工人的盛器内，快速均匀地进行涂刷，不能将粘结剂涂到预应力孔道内，如有残留，应在固化前及时擦净；根据设计要求，粘结剂涂刷厚度为双面涂刷 1.6mm ，单面涂刷 3.2mm ，涂刷厚度在实际操作中根据需要作适当调整；

  (4) 施加临时预应力：粘结剂均匀涂刷完成后，应及时施加临时预应力，使粘结面达到 0.3MPa 的设计压力，待粘结剂基本固化后，继续将临时预应力提高到设计值。临时预应力施加过程中，有少量环氧树脂从拼缝中挤出，应及时清除残余树脂胶，保持外观整洁，不允许粘结剂滴落对周围环境造成影响；临时预应力筋（精轧螺纹钢）的性能、位置、数量、张拉力均须达到设计要求。由于节段梁的拼装是有方向性的，因此，施工时应注意临时张拉设施设置的方向性；临时张拉台座安装前，应对安装处的混凝土表面打磨平整，施工时应确保梁顶板临时张拉台座与梁顶板连接牢固；梁体的顶板、底板临时预应力应在拼接面涂刷粘结剂后，同时张拉，不同部位、不同应力区的张拉力应按设计给定的数据进行。所有临时预应力应在梁体永久预应力张拉完成后才可拆除。

5 预应力张拉材料

  (1) 预应力材料： a 、节段梁预应力全部采用有粘结体内预应力，单端张拉的形式。 b 、体内预应力钢索采用 7 Φ 5 高强度低松弛钢绞线，钢绞线性能应符合 GB ∕ T5224-2003 要求。 c 、采用永久锚固式锚具，应满足《预应力筋用锚具夹具和连接器国家标准》（ GB ／ T14370-2000 ）的要求。

  (2) 钢绞线下料： a 、钢绞线下料长度为结构计算长度、张拉长度和预留长度之和。 b 、采用砂轮切割，严禁使用气割、电弧焊割。 c 、下料时应放样准确，减少下料误差。

  (3) 钢绞线穿束： a 、节段梁吊装前，应进行清孔工作，保证孔道通畅。 b 、张拉前应仔细检查钢绞线、锚具合格后进行张拉。 c 、锚具安放前应清理锚垫板上的灰浆和其它异物，把锚环对准孔道中心套入预应力钢束，锚环各孔预应力筋应互相平行不得交叉。

  (4) 预应力张拉： a 、预应力筋张拉机具设备和仪表应定期标定和保养，千斤顶和压力表应配套标定，配套使用。 b 、梁体混凝土强度必须达到设计要求的强度。 c 、张拉前，为了掌握孔道内预应力的损失，必须委托有资质和能力的单位进行摩阻试验，以确定摩阻系数，指导张拉力的调整。 d 、预应力张拉应以张拉力进行控制，以伸长量进行校核，实际伸长量与理论伸长量差值应符合设计要求或控制在 6% 以内，否则应停止张拉，待查明原因并采取有效措施予以调整后，方可继续张拉。

  (5) 预应力张拉施工监理。预应力张拉施工所有的操作人员均应通过正式的训练，对张拉程序必须熟练，施工时，现场应做好施工原始记录，监理工程师应全过程旁站张拉作业。

  ① 张拉前的监理工作： a 、施加预应力前，应对混凝土进行检查，外观和尺寸均应符合要求，张拉时混凝土强度不应低于设计规定的强度； b 、锚垫板位置正确，孔道内无杂物、水份，孔道顺畅，预应力筋能自由滑动； c 、张拉力和计算伸长量应经监理工程师复核和批准。

  ② 张拉施工监理：预应力筋的张拉顺序应符合设计要求，并且左右对称进行。张拉过程中，应边张拉边量测伸长值，当实际伸长值与理论伸长值相差超过 6% 时，应暂停张拉并查明原因。预应力张拉过程中，如发生下列任何一种情况，张拉设备应进行重新校核： a 、张拉过程中经常出现断丝； b 、千斤顶漏油严重时； c 、油压表指针不回零； d 、调换千斤顶或油压表时。 e 、孔道压浆施工监理

6 水泥浆的要求

  ① 根据设计要求，水泥净浆强度为 45Mpa ，应通过配合比试验确定，并报监理工程师审批；② 水泥浆的水灰比一般为 0.4~0.45 ，当掺加减水剂时可减少到 0.35 ；③ 水泥浆的泌水率不超过 3% ，拌和后 3 小时泌水率控制在 2% 以内， 24 小时后泌水应全部被浆吸回；④ 水泥浆的稠度应控制在 14~18 之间；⑤ 水泥浆中可适量掺入膨胀剂，掺膨胀剂后最大自由膨胀率应小于 10% ；⑥ 水泥浆拌和时间应不小于 2min ，直至获得稠度均匀的水泥浆；⑦ 水泥浆从拌制到压浆，视气温一般间隔时间在 30~45min 内，并应经常搅拌，不得随意加水调整稠度。

  6 ． 1 压浆前的检查

    孔道应冲洗干净，积水应排除，锚具周围的间隙和空洞应填封，以防冒浆。

    压浆前应通过工艺试验，掌握压浆操作方法。

  6 ． 2 压浆时的检查

  ① 压浆应从最低点进入，最高点排气和泌水，压浆宜先压注下层孔道；② 压浆应缓慢、均匀，不得中断，压浆应使用活塞式压浆泵，压浆的最大压力宜控制在 0.5~0.7Mpa ，当孔道较长或采用一次压浆时，最大压力宜为 1Mpa ；③ 采用纯水泥浆时，孔道应从两端各压浆一次，间隔时间一般为 30~45min ；④ 临近孔道压浆应连续进行，一次完成；⑤ 压浆应达到另一端出浆饱和，排气孔排出的浆液和压注的浆液有相同的稠度；⑥ 压浆时每一工作班应制取不少于 3 组试件（ 7.07cm × 7.07cm × 7.07cm ）；

7 封锚施工监理

    封锚时应将梁端的混凝土凿毛后浇筑封锚混凝土，封锚混凝土强度应符合设计要求，长期外露的锚具应采取防锈措施。

8 节段梁拼装测量控制

    节段梁整孔拼装完成后，应对整孔节段进行轴线、标高的测量，掌握其偏差，以便采取措施，对整孔梁进行纠偏。

  （ 1 ）测量控制点的布置： a 、利用节段梁预制时已预埋的高程控制点和中线控制点，亦即“六点坐标”作为整孔节段梁的测量控制点。 b 、在已拼装的节段梁面上，根据设计和预制提供的“六点坐标”复核实际拼装的轴线和标高。

  （ 2 ）轴线控制：节段梁拼装为密贴镶合拼接，每跨的首块节段轴线直接决定整跨梁的轴线精度，因此，必须首先控制好首块节段的轴线精度。当整孔梁的轴线偏差超出设计要求时，利用架桥机的双向千斤顶对整孔梁进行纠偏，直至符合精度要求。

  （ 3 ）高程控制：节段梁预制时，已将预供度调整控制到节段梁预制尺寸中，拼装时，通过调整支座的标高控制首段和末段的高程，直至符合设计要求。

  （ 4 ）整跨节段梁挠度变形测量：每跨节段拼装过程中，应对整跨梁挠度变形进行测量，记录测量数据以供分析，分别为：整跨节段梁拼装完成时；整跨节段梁预应力张拉完成时；架桥机设备卸载后，将转移到下一跨安装。

9 结束语

    广州轨道交通地铁四号线土建第四监理标段上部结构采用上行式和下行式架桥机架设预制混凝土节段箱梁，在技术上可行、经济上合理，机械化程度高。更能体现的是无论跨越农田或河涌都不影响桥梁的架设。而且架设一跨 30~35m 的梁只需 3 天，省时、高效、快捷；预应力混凝土节段拼装架设施工技术已成为当今城市轨道交通工程的主要发展趋势，优秀的设计、施工方案，需要优秀的现场施工者、管理者。同时，更需要严格执法的施工监理。为今后同类桥梁工程的施工监理提供宝贵经验。

参考文献 :

[1] ＪＴＪ 041-2000, 公路桥涵施工技术规范 [ Ｓ ].

[2] ＧＢ / Ｔ 14370-2000, 预应力筋用锚具、夹具和联结器 [ Ｓ ].

--   《中国西部科技.学术》  2007年第5期  --