澳凼三桥连续梁悬拼法施工.docx
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澳凼三桥连续梁悬拼法施工
澳门—凼仔第三跨海大桥
预应力连续梁悬拼法施工工艺
撰写人：
复核人：
审核人：
中铁大桥局澳凼三桥项目经理部
二○○三年六月
目录
一、工程概况
二、块件预制
（一）预制场地的选择
（二）块件的预制方法
三、块件装船运输
（一）块件吊离制梁台座前的准备工作
（二）块件整修
（三）块件的装船及浮运
四、悬拼吊架及作业程序
（一）悬拼吊架
（二）块件拼装作业程序
五、块件拼装的接缝处理及预施应力
（一）湿接缝
（二）环氧树脂接缝
（三）预施应力及体系转换
（四）胶接缝的预施应力过程中出现的问题及处理方法
六、块件拼装位置的控制
七、悬拼施工中的几个问题
一、工程概况
该桥上部结构形式为：
从澳门侧为（5×60）+（2×60）+（110+180+110）+（9×60）+（7×60＋45）=1825m，其中正桥110+180+110=400m为预应力混凝土斜拉桥，除南引桥S16~S17号墩跨为45m跨外，引桥其余跨均为60m的预应力砼等高连续箱梁，北引桥1~N2为2×60m异形段箱梁，连接A、B匝道。
匝道A为（4×22.6）＋（4×22.6）＋（4×22.6）=271.2m连续等高箱梁；匝道B为（3×22.6）+（3×22.6）+（3×22.6）＋（26.6＋37＋22.6）＋（3×22.6）+（3×22.6）=519.6m混凝土箱梁。
采用悬拼法施工的梁段从主桥1#墩至S14#墩，共34跨，28个“T”构，它们是主桥2、3号墩“T”构和引桥S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S10、S11、S12、S13号墩“T”构。
主桥每个“T”构的拼装块件数为48块，即每个悬臂端24块；引桥每个“T”构的拼装块件数为12块，即每个悬臂端6块。
全桥共悬拼480个块段，其中1#—4#墩为向下的圆曲线，4#—S4#墩为5%的下坡，S4#—S6#墩为向上的圆曲线，S6#—S14#墩为平坡。
预制梁块长有2m、3m、4m三种，梁体宽度主桥为15.90m，引桥为12.95m。
各种块件的数量如下：
块段
0#块（现浇）
2m
3m
4m
合龙段
直线段
数量
主桥
4
48
8
136
6
4
引桥
24
——
——
288
28
6
二、施工方法
一个“T”构悬拼施工的工艺流程如下：
浇注0#块砼
提升1#块节段、调整就位
张拉0#和1#块之间的临时预应力筋
安装另一悬臂端吊架
前移吊架
1#块上永久预应力束张拉、压浆
拆除临时张拉钢筋
悬拼2#块节段
在0#块上安装一个吊架
0.5m湿接缝立模、扎筋、浇砼
2#块提升对位
块件拼接，张拉临时钢筋
块件对接面涂环氧树脂胶
2#块上永久预应力束张拉、压浆
主要分为：
箱梁0#块施工、块件预制、装船运输、拼装等三个工序，其中块件预制包含块件的横、竖向预应力筋的张拉及其管道压浆。
拼装包括起吊、涂胶、定位、穿预应力钢束、张拉纵竖向预应力钢束、钢筋及其孔道压浆等。
现将施工工艺分别介绍如下。
一、块件存放
块件预制方法祥见《箱梁预制施工组织设计》，这里对梁段起吊和存放做几点补充。
块件吊离制梁台座前应做好以下准备工作：
1.块件编号：
统一用红油漆在箱梁腹板外侧标示，并用箭头指向块件拼装时的悬臂端，编号格式为：
***
2.横、竖向预应力筋张拉压浆：
在砼强度达设计强度的80%时，张拉横向和竖向预应力筋，压浆可以在块件吊离制梁台座后进行，但不宜超过张拉后3天。
3.用红油漆在相邻块件的两个腹板内侧作三角形的对接标志，以便于悬拼时的对位。
4.在块段顶板的前后两端放出箱梁中心线，用红油漆标示，在悬拼时作为调整块件标高和纵轴线的测量控制点。
5.箱梁底部的挑梁在存梁台座上立模浇注。
二、块件装船运输
（一）块件装船运输前的准备工作
1.用钢丝刷、粗砂纸等工具把胶拼面上的隔离剂（石灰水）清除干净，然后用压力水冲洗，并使胶拼面干燥。
2.对湿接缝截面进行凿毛处理。
3用通孔器检查孔道是否阻塞变形，并进行处理。
4.检查各锚头垫板是否与孔道垂直，否则，在锚头垫板上加焊楔行垫板纠正。
5.检查梁体是否有蜂窝、麻面、缺棱掉角等缺陷并进行修补。
6.安装腹板内侧的临时张拉结构。
（二）块件的装船及浮运
块件的运输过程是：
在下河栈桥与存梁台座间铺设运梁轨道→利用梁场的200t龙门吊机把存梁台座上的块件吊放到轨道上的运梁台车上→运梁台车利用自身动力将块件运至下河栈桥的天车下方→栈桥上天车运送块件下河装船。
本桥箱梁预制块件的最大重量为163.3t，梁高为6m，块件长度分4m、3m、2m三种。
由于块件高度较大，且桥址位于海区风大浪高，为了保证浮运过程中的稳定，在块件装船后必须对块件采取固定措施（见附图1）。
浮运梁块的船只为2只载重量400t的铁驳，每只铁驳配两只60t的拖船，两只铁驳分别独立浮运一个梁块。
三、悬拼吊架及作业程序
（一）悬拼吊点
1.吊架构造
吊架为分离式，每个吊架净吊重量为180t。
吊架由主桁架及连接系、锚固系统、操纵系统、提升系统、纵向调节系统、吊架滑移系统等6大部分组成，其主要性能参数如下：
DQP180节段悬拼提梁机主要性能参数
1
节段长度
（2m、3m）4m
2
最大起重量
180t（含吊具等）
3
架桥机走行速度
0～0.5m/min
4
吊点平移范围
0～500mm
5
起升速度
约0.8m/min
6
起升高度
30m
7
前支点最大压力之和
约302t（以净起重170t计）
8
后支点最大拉力之和
约85m（以净起重170t计）
9
整机自重
约37t
10
架桥机总功率
小于40KW
11
外形尺寸（长*宽*高）
9m*12m*6m
当拼装3#块及以后的块件时，即将双悬臂吊机拆开改装为两个独立的吊架，如图3所示。
悬拼吊架由纵向主桁架、横向起重扁担、平衡重及锚固装置、起重机构、走移机构、吊篮工作平台等部分组成。
吊架用万能杆件和型钢拼装，其最大起重量为500KN。
（1）纵向主桁架：
是吊架的主要承重部分，桁架用万能杆件和[30槽钢拼制而成，共四片桁架，各片之间设横向联结系连成整体。
（2）横向起重扁担：
由I55和[30以及∠100组拼而成，其上安装一组苏式定滑轮组，用于起吊梁块，该扁担通过两个10t的倒链，可以在主桁上顺桥向来回滑动。
（3）平衡重及锚固装置：
其目的是保持主桁架的平衡，防止吊架倾覆翻转。
拼装1#~2#块件，不设平衡重，而用8根φ35的锚固杆，将主桁架锚固在0#块的竖向预应力粗筋上，拼装3#~11#块件时，双悬臂吊架分成两个单悬臂吊架，每个单悬臂吊架分别采用1个浇满水的、重量为23t的浮箱作为平衡重，还分别用4根φ35的锚筋将主桁架锚固于已拼好梁块的竖向预应力筋上，防止吊架倾覆。
（4）起重机构：
每个吊点由2个苏式五轮滑车组组成，用一台7.5t卷扬机带动。
（5）走移机构：
吊架整体纵移采用两组8米长的钢轨作下滑道，主桁底部设上滑道，上下滑道间涂黄油，用两台10t倒链拖动，横向起重扁担的走行，采用扁担直接在主桁上滑移（涂黄油），由两台10t倒链拖动。
（6）吊篮工作平台：
供穿束、张拉、压浆人员工作之用。
它悬挂在主桁架的前端。
2.吊架拼装与改装
吊架的拼装程序如下：
（1）将吊架分成对称的两组（每组各2片），并在岸上分别预拼好。
（2）在0#块顶部按设计位置布置纵向主桁架的四个支点。
（3）将两组主桁架浮运至墩下，每组主桁架重约20t左右，合用两台水上TMK吊机将其吊上0#块顶部，两组主桁架就位后，立即拼装横向联结系。
（4）吊架锚固于0#块顶部，并在其上安装横向起重扁担。
（5）安装电动卷扬机（2台7.5t卷扬机）和滑车组。
（6）安装吊篮工作平台。
经上述安装后的吊架即可进行悬拼工作了。
每侧拼完2#块后，将吊架进行如下改装：
（1）起重扁担内移至支点附近，并设置好平衡重。
（2）在主桁架底部设置滑道，并涂上黄油，准备好拖拉主桁架的倒链（10t倒链）。
（3）沿主桁架中部拆开分离。
这时吊架改装成了两个独立的悬臂吊架，用于分别吊装两侧的块件（3~11块）。
3、吊架的移动
块件拼装及预施应力后，在拼装下一块件前，吊架需进行前移，具体步骤如下：
（1）将起重扁担内移至支点附近并松开锚固杆。
（2）用50t千斤顶将吊架稍稍顶起，将下滑道前移2.5m或3.5m。
（3）吊架前移采用2台10吨的手拉倒链，在下滑道前端设置反力点，倒链连接于反力点与主桁架前支点的牵引鼻之间。
（4）收紧倒链，实现吊架前移。
（5）吊架定位对中。
（6）安装限位装置，固定锚杆，并前移起重扁担，准备下一块件的拼装。
（二）块件拼装作业程序
1.湿接缝块件拼装作业程序
（1）驳船浮运1#块至桥下预定位置，并将驳船靠泊稳定。
（2）挂好吊点后，两侧块件同时起吊，块件吊离驳船20cm左右后即可停止提升，检查起重设备是否工作正常，当确认一切安全可靠后即可撤走驳船，将块件继续提升至拼装高度。
（3）移动横向起重扁担，使1#块与0#块靠拢，初步进行定位检查，检查缝宽（设计为20cm），核对孔道对接情况，发现问题及时处理。
（4）正式定位后，焊接湿接缝定位撑块，并安装湿接缝制孔胶管、钢筋、模板等。
（5）张拉临时束后，浇注湿接缝砼。
（6）待砼强度达到40号后，进行全面预施应力。
2.胶接缝块件拼装作业程序
除1#块外，其余块件接缝均为胶接缝，拼装作业程序如下：
（1）、
（2）同湿接缝拼装。
（3）将块件起吊至拼装高度进行试拼，初步定位，检查块件的标高，中线以及孔道接头并进行处理。
（4）将块件移开，在接缝面涂环氧树脂。
（5）块件靠拢，正式定位。
（6）张拉临时束（吨位为设计吨位的60%），保温12~24小时后，进行正式预应力张拉。
一、块件拼装的接缝处理及预施应力
（一）湿接缝
本桥悬拼“T”构中，仅在0#块与1#块之间设置了缝宽为20厘米的湿接缝，其作用是便于1#块的拼装定位，保证现浇0#块与预制1#块之间的接缝密贴。
湿接缝砼标号与梁体砼标号相同（50号），并掺入膨胀剂以消除砼收缩裂缝，保证接缝质量。
（二）环氧树脂胶接缝
1.胶接缝的作用及影响胶接缝强度的因素：
①提高悬拼块件间接缝的抗剪能力，改善接缝处的应力传递。
②使接缝能承受拉力，提高抗裂性。
③增强悬臂的的整体性等。
胶接缝的强度除和选用的胶结材料及其配合比有关外，还和胶接缝的施工操作工艺有密切关系。
例如：
非活性稀释剂用量过多，胶接缝施加压力不足（小于2kg/cm2），胶接面处理不佳（油脂未除去，胶合面潮湿），硬化温度不合适，作业时间超过规定等等，均能引起胶接缝强度降低，因此选择适当材料、严格施工工艺是保证胶接缝质量的关键。
2.树脂胶的材料
施工中采用的环氧树脂的材料主要是由环氧树脂粘结剂、增塑剂、稀释剂、硬化剂以及填充料等材料组成。
①环氧树脂粘结剂：
采用6101低分子量树脂。
②硬化剂：
根据施工操作时所需的硬化时间，选用了在常温硬化的简苯二胺。
③增塑剂：
环氧树脂硬化以后，其性能较脆，为增加胶结材料的塑性，提高其抗冲击、抗弯及抗拉性能，选用二丁脂作增塑剂。
④稀释剂：
在常温条件下，可降低粘度，浸润胶合剂表面，提高粘结力，增加体积容量和填充料含量，以及便于涂抹与延长使用时间。
本桥选用活性稀释剂501#（环氧丙烷丁基醚），施工中还采用了非活性稀释剂丙酮来吸附涂胶面的水分。
⑤填充料：
是改善胶结料的机械物理性能，满足操作要求的掺合料，施工选用了便于调整施工稠度，控制胶层厚度，提高胶缝弹性模量的水泥作为填充料，所用水泥须干燥无水，并用900孔/平方厘米的筛子过筛。
⑥辅助材料：
由于环氧树脂胶结料不溶于水，因此对工具的洗刷采用丙酮或二丁脂。
3.环氧树脂胶结料的配方
环氧树脂胶结料的配方，是根据胶接缝所要求的物理力学性能，以及拼装时的环境温度和所要求的操作时间而选定的。
本桥在经过几十种配方试验后，选择了低温配方和高温配方各一种，如下表所示：
环氧树脂胶结料的低温配方（0~10℃）
6101
涂料A-1
稀释剂501
增塑剂A-2
低温固化剂YH-82
滑石粉
525#水泥
工作时间（h）
67
33
10
3.3
30
8
25
4
环氧树脂胶结料的高温配方（20~35℃）
6101
二丁脂
简苯二胺
525#水泥
工作时间（h）
100
20
30
220
4
其中水泥用量，可根据施工时胶合面的不同施工温度进行适当调整，其调整数据以涂胶厚度不超过1毫米，在涂胶时间内不产生下淌为宜，其它材料的用量均不得随意更改。
4.胶接缝施工工艺
（1）准备工作
①检查入库材料的牌号、性能是否和经试验选定的材料相符。
②挑选身体健康的人员组成胶接缝施工专业队，进行施工工艺交底。
③清除箱梁胶接面的油污和石灰层（预制箱梁块时，为便于脱模，在匹配面上涂上了石灰水），并使胶接面保持干燥。
④准备好口径350mm～400mm和口径200mm的容器以及毛刷若干，以供调制和涂刷树脂胶时操作人员使用。
⑤准备防雨措施，以防天气变化影响施工质量。
⑥冬季施工，备好保温设备。
（2）拌胶程序及注意事项
①拌胶程序
先将环氧树脂与二丁脂，501#与简苯二胺，分两个容器分别拌合，其中简苯二胺需先捣碎成粉末后，再加上501#稀释剂，加热至55～60℃，搅拌稀释均匀，并使水分和气泡逸出，然后倒入前者的容器，混合搅拌，最后加水泥继续搅拌均匀为止。
②注意事项
a.严格按拌合顺序逐一称量，不准随意变动配合比。
b.拌料要均匀，加料时应边拌边加料，搅拌速度要快，搅拌时间不得少于10分钟。
c.搅拌时不得有杂物、水分进入，阳光不得直接照射。
d.在块件初步定位，各项涂胶准备工作就绪后，方可加入固化剂，以便在规定时间内操作完毕（一般为30分钟），防止硬化。
e.每次拌合的胶结料均应做好各项记录，制作试件，试件要在与实物处于相同的条件下进行养护，以供试验检查。
f.各种容器使用后及时檫洗干净。
③涂胶工艺及注意事项
为保证在硬化前对胶接缝施加0.2Mpa的压力，因此要求涂胶操作在预定时间内完成（30分钟），同时涂胶、预施应力等各项工作必须密切配合。
涂胶工艺及注意事项如下：
a.人员组织：
按两个接缝同时涂胶组织，根据接缝面积，涂胶厚度、硬化时间以及每人每小时能完成的涂胶面积来确定涂胶人数。
当涂胶厚度为1毫米时，每人每小时能完成2.0平方米左右。
b.操作时，先由下而上挂胶，在左右铺平，最后自上而下刮平。
涂胶厚度控制为1毫米。
c.胶结料在使用过程中，要继续搅拌，以保持均匀。
d.树脂胶涂好后，在接缝面的预应力孔道上帖一块厚10mm的环行海绵垫（普通海绵），以保证预应力孔道的密封，防止孔道压浆时串浆、漏浆。
e.根据试验得知，环氧树脂胶粘料涂抹以后，需对胶缝施加0.2Mpa的压力，并且还要求在比较稳定的温度下进行硬化，特别是初始养护的温差必须严格控制。
本桥在悬拼施工中，由于气温较低，我们采用了草带加蓬布覆盖的保温措施，使砼表面保持在特定的温度范围，其温度变化幅度控制在±5～10℃。
f.胶缝加压后被挤出的胶粘料要及时刮干净以免污染箱梁，影响外观。
（三）预施应力及体系转换
1.压胶束临时张拉。
根据施工工艺要求，胶拼面树脂胶要求在一定的压力下进行硬化，因此需临时张拉压胶束，每个胶拼面选用6束，其中顶板4束，腹板各一束，并与胶拼面竖轴对称，每束张拉力300KN。
2.全面张拉。
待环氧树脂胶强度达到设计强度后，（一般为24小时），张拉全部静定钢丝束，临时张拉的压胶束也松解重新张拉至设计吨位。
张拉原则：
先长后短，先边后中，先上后下，交错的原则进行。
张拉质量采取应力、伸长量双控制，张拉采用分级张拉。
其加载顺序如下：
0→初应力（10%σk并划线作记号）→105%σk（持荷5分钟后，测量伸长率）→σk→顶锚塞→油缸回零（测回缩量）→回油退楔。
其中σk=1200Mpa，每束钢丝束的设计张拉力为565KN，分级张拉，每级5Mpa。
3.竖向预应力张拉竖向预应力筋在箱梁预制时已安装在块件内，块件在拼装完毕后即可直接进行张拉。
张拉顺序如下：
0→初应力（10%σk并划线作记号）→σk（持荷2分钟，测量伸长量）→拧紧螺帽进行锚固→卸载。
其中σk=477Mpa，每根钢筋设计张拉力为234KN，竖向预应力筋张拉时没有进行分级加载，均属直接张拉至设计吨位。
4.合龙段设置内支撑并预施应力。
根据设计图纸的要求，在合龙段内设置钢支撑。
钢支撑位置如下图所示。
安装钢支撑要求在当天气温最低时进行，支撑装好后，按设计规定张拉合龙段临时束，然后进行合龙段钢筋、砼的施工。
待砼强度达到设计强度的80%时，张拉合龙段预应力钢丝束并进行体系转换。
合龙由边孔向中孔对称进行，永久固定支座设在12#墩上。
（四）胶接缝在预施应力过程中出现的问题及处理方法
廖家沟大桥箱梁悬拼在预施应力过程中，出现了胶接缝下缘开口的现象，这是由于在预施应力时，箱梁截面下缘出现拉应力所致。
处理办法：
（1）在箱梁底板部位用两台10t倒链拉住，抵抗预施应力时在下缘所产生的拉应力，效果良好。
（2）在箱梁底板部位有预应力孔道9通过束孔道）的截面，采用增加两道底板临时束的办法，效果良好。
临时束的张拉吨位为设计吨位的60%。
由于箱梁拼接面的腹板部位设有剪力键，因此在预施应力时，梁块没出现向上滑移的现象。
二、块件拼装位置的控制
块件拼装时，必须按设计线型控制各块件末端的底面和顶面标高及桥轴向位置。
本桥箱梁块件的标高控制以梁块末端底面标高作为控制对象（其中1#块需控制前后两端的底板标高）。
梁块的顶板和底板两端设置骑马线，即梁块的中轴线，是梁块吊离制梁台座前统一设置的，悬拼中，用以控制桥中线。
本桥的箱梁悬拼中，标高和中线的变化难以控制，往往出现上翘和侧弯的现象，一般在拼至3#块以后，标高就是呈现偏高的趋势，且中线也偏离理论位置。
当初，我们采用2～3mm厚的石棉垫块来进行调整，但效果较差，后来就干脆采用了垫铁板设置小湿接缝的办法来进行调整，通过几何计算来决定该截面上下左右的缝隙宽度，使被调整的梁块朝有利方向扭转一定角度，将标高和中线的偏差逐步调整过来。
小湿接缝的施工方法与1#块、0#块之间的湿接缝施工方法相同，但因小湿接缝的宽度较小（一般5厘米左右），缝内无法浇注砼，只能浇高标号砂浆（掺膨胀剂），砂浆标号为65号，力学性能满足设计要求。
各“T”构的设缝位置如下所述：
下行道：
10#墩“T”构，4#块与5#块之间设缝（调标高、中线）。
11#墩“T”构，6#块与7#块之间设缝（调标高、中线）。
12#墩“T”构，6#块与7#块之间设缝（调标高、中线）。
13#墩“T”构，仅扬州岸5#块与6#块之间设缝（调标高、中线）。
上行道：
10#墩“T”构，7#块与8#块之间设缝（调标高、中线）。
11#墩“T”构，7#块与8#块之间设缝（调标高、中线）。
12#墩“T”构，5#块与6#块之间、7#块与8#块之间设缝（调标高、中线）。
13#墩“T”构，6#块与7#块之间设缝（调标高、中线）。
三、悬拼施工中的几个问题
（一）由于缺乏经验，箱梁块在预制时没有很好的在梁块上设置标高测量标志，因此在悬拼中控制标高时，只能以梁块底板的底面为基础，不可避免地造成了较大的偏差。
（二）为调整悬臂端的标高和中线误差而设置的施接缝，由于缝较窄，在往里浇砂浆时，不可避免地出现了密实度不均匀地现象，因而对截面受力有一定影响。
（三）在进行预应力孔道压浆时，拼接面处仍出现了串浆漏浆现象，但在悬臂完毕后，对压浆不密实地孔作了补浆处理。
（四）从设计地角度来看，箱梁悬臂拼装的施工方法是有其优越性的，但从施工方面来讲，要保证良好的接缝质量和密实的孔道压浆质量，难度很大，而且梁部的结构线形也不好掌握。
悬拼中的有关标高数据及有关附图见后面的附录。
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