預制裝配化橋梁墩梁一體化架設施工技術

唐為群

山西路橋建設集團有限公司公路工程總承包分公司 山西太原 030006

一體化架設施工技術能夠實現橋梁上部結構、下部結構的同步安裝，在很大程度上提升了橋梁項目施工效率，而且實現了橋梁項目建設的機械化作業。與此同時，橋梁各預制構件都采用梁上運輸方式，施工占據的面積比較小，關于沿線路面的運輸要求也較少，有效解決了城市橋梁項目建設難題。一體化架設技術無需使用履帶吊，控制了設備數量，減小了成本投入。本文結合城市立交橋項目，重點研究了預制裝配化墩梁一體化架設技術。

1 項目背景

此城市立交橋是多路交匯大型樞紐工程，是城市主干線網絡體系中的關鍵節點，也是實現城市各區交通流轉換的核心設施。本文選擇城市立交橋A1、B2匝道橋的直線段為預制裝配化施工試點項目，其中A1匝道橋的長度為440m，橋跨徑是4×40m+4×40m+3×40m；B2匝道橋的長度是360m，橋跨徑是3×40m+3×40m+3×40m?；炷林髁涸O計的是單箱單室結構，橋面的寬度是9.5m，節段梁的標準節段長度是3.0m，其中梁段的最大重量接近是80t，詳見圖1所示。A1、B2匝道采用的預制墩柱是獨柱墩（屬于花瓶式）與雙柱墩，柱墩的最大墩高度為12m，最大重量接近是89t?？紤]到預制墩、節段梁的施工采用履帶吊或是架橋機，需要配置大量的設備及技術人員，占地面積較大，同時對既有交通與環境造成較大影響，所以通過綜合分析、研究提出了墩梁一體化架設技術，同步架設預制墩柱和節段梁。

圖1 立交橋匝道結構

2 墩梁架設方案對比分析

2.1 “架橋機”+“履帶吊”

預制墩柱基本選擇的是“履帶吊”架設方式，待預制墩柱吊裝完成之后，從墩頂處設置架橋機實現節段梁的有效架設，同時墩頂快的架設應采用履帶吊實施輔助安裝[1]。此施工方案中需要利用履帶吊實施墩柱和墩頂塊安裝，控制工期是節段梁安裝工效。此項目中某一跨節段梁的架橋機安裝工期是7d，詳見表1所示。

表1 “架橋機”+“履帶吊”施工方案工效

2.2 一體化架橋機

自主研發一體化架橋機，能夠實現預制墩柱、節段梁架設。其是以普通架橋機為依托增設一跨，利用承臺或是路面前支腿進行預制墩柱架設，從而完成墩梁一體化架設。與此同時，一體化架橋機能夠實現預制墩柱和節段梁的同步化安裝，其中控制工期是安裝節段梁工效。此項目中某一跨節段梁的安裝工期是7d，詳見表2所示。

表2 一體化架橋機施工方案工效

2.3 施工方案對比

通過對上述方案進行對比分析，其中一體化架橋機方案優勢比較突出：①預制墩柱與節段梁能夠同步進行安裝，顯著提升了工效；②各預制構件采用的是梁上運輸方式，不會占用道路空間；③從普通架橋機中增設支腿（數量是1條），不需要采用履帶吊，控制了設備數量以及成本投入。所以綜合對比后確定選擇一體化架橋機進行預制墩柱與節段梁架設施工。

此項目中的一體化架橋機包含主梁、前支腿、中支腿、后支腿、吊具、起重天車以及電氣系統等。從本質上分析，一體化架橋機使用的是全跨懸掛拼裝技術方式，喂梁選擇的是底部喂梁或者是尾部喂梁，適用于橋跨不超過40m，吊裝重量不超過800t，縱坡不超過4.0%，橫坡不超過3.0%，曲線半徑大于500m。

主梁設計的是三角形斷面桁架，確定的中心距是6.5m，總體長度是89.3m，腹桿與弦桿以銷軸方式進行連接，從而為儲存與運輸創造便利條件。在架橋機實施架梁與過跨階段，其中主梁的縱坡是25，而橫坡則要調平[2]。

前支腿設計的是“橫梁+伸縮套（一共為3層）”結構，以插銷方式固定，通過環鏈葫蘆進行驅動式伸縮，從底部建立支撐梁，然后和承臺進行錨固處理。前支腿的伸縮高度接近是16m，最短達到2.5m，適用于架梁、過跨施工。此一體化架橋機的前支腿作用為：①為墩柱、墩頂架設提供前支撐點；②為整機過跨倒腿提供前支撐點。

中支腿與前支腿設計一樣，其是架橋機的關鍵執行部件，以頂升油缸方式進行支撐，形成達到1000mm，能夠完成整體卸載，同時設計了縱推與橫移油缸，配置了智能監控功能。此一體化架橋機的中支腿作用：承載梁與架橋機重量，實現架橋機前移過跨的有效驅動，實現整機姿態的調整，利用起重天車調運完成前移、后移。

后支腿設計的是“伸縮套+橫梁一體式”結構，配置了調節油缸（其行程達到800mm），上部安裝滑板，在過跨階段主要支撐主梁滑行10m，然后講錨固進行拆除且懸空隨主梁前行，同時采用了自行走電機驅動[3]。此一體化架橋機的后支腿作用：①為架橋機倒運階段中支腿提供支撐；②為架橋機縱移走行階段提供后支點。

起重天車包含前天車（其重量是120t）與后天車（其重量為100t）。為了能夠在特殊環境條件下符合架橋機的使用要求，起重天車需要安裝自動保護裝置，比如卷揚機、超載保護設備以及上、下限位裝置等。

吊具采用的是全旋轉式吊具，以油缸方式進行縱坡與橫坡調整（范圍是±4%）。吊具通過無線遙控方式實現控制，操作技術人員能夠在拼裝梁面的范圍之內實施作業。吊掛包含了專用墩頂塊吊掛與通用普通節段梁吊掛，其中墩頂塊設計8個吊點，而普通節段梁設計了4個吊點，從主梁上以高強螺紋鋼方式懸掛節段梁。

液壓系統包含泵站、油缸以及管路等。整機一共配置了5套液壓系統泵站。

電氣系統包含電氣柜、電氣房以及遙控器。其中核心操作為遙控器。此外，電氣系統配置了安全監控系統，能夠實現整機數據信息的實時監測，例如天車的行程、油缸壓力、起升高度以及風速等，當出現異常情況后能夠立即報警，從而使操作技術人員第一時間發現與處理故障[4]。

3 一體化架設施工技術

結合城市立交橋項目實際情況，一體化架橋機首先需要實施B2匝道橋作業，待施工完成后退回路基，以橫移方式過幅變線，然后架設A1匝道橋墩柱和節段梁。

3.1 架橋機安裝

此項目中一體化架橋機的安裝作業選擇的是低位拼裝方式。從B2匝道的路面上進行中支腿（數量是2套）拼裝，然后吊運到指定位置并實施錨固處理；從地面上完成主梁節段的組合拼裝，把主梁節段（一共是4個）通過拼裝成為一體，通過汽車吊（重量級別為80t，數量是2臺）把主梁（數量是2根）以整體式吊裝到中支腿位置，同時利用縱移油缸完成鎖定；通過汽車吊實現余下部分的有序安裝，以及進行前支腿與后支腿安裝，同時根據規定要求進行起重天車安裝，最后實現液壓設備和電氣系統等相關參數調試[5]。

3.2 標準跨施工

待架橋機安裝結束之后，需要縱向移動至架梁處，然后就能夠實施標準跨的墩梁一體化架設，具體流程如下：①通過架橋機實現上一跨的節段梁架設，利用前起重天車進行后中支腿吊運，然后安裝于前墩頂塊之上；②后起重天車前移到前墩位置，和前起重天車一起作為配重。同時進行中支腿縱推油缸，使主梁朝著施工方向前移10m；③將后置退和梁面的錨固實施拆除處理，然后收起油缸并處于懸空狀態。同時進行中支腿縱推油缸，使主梁朝著施工方向前移15m，把起重天車移動到中墩的中支腿位置作為上方配重，緊接著過跨到前支腿實現后支撐，按照要求實施錨固處理；④起重天車移動到架橋機尾部吊運超前墩柱，前起重天車吊裝點以鋼絲繩卸扣方式和墩柱進行有效連接，而后起重天車吊裝點以吊板方式與墩柱緊密連接；⑤通過起重天車將超前墩柱吊運到架橋機前跨位置，將起重天車落鉤使墩柱平穩落地，緊接著接觸后起重天車吊鉤，而前起重天車吊升墩柱翻轉方向以及縱向移動，一直到墩柱起吊處于豎直狀態[6]；⑥利用前起重天車將墩柱吊起，然后實施對位安裝，待墩柱承臺條件符合要求之后，通過前起重天車實施墩頂塊精準對位安裝；⑦通過后起重天車將節段梁進行吊掛，然后張拉臨時應力，以及進行濕接縫澆筑作業，最后張拉永久預應力，實現節段梁的架設施工。當一聯拼裝施工結束之后，需要實施體外預應力張拉與壓漿，實現體系有效轉換，最后完成橋面體系與相關附屬設施的施工。

3.3 首末跨施工

相較于標準跨施工而言，首末跨施工與其不同的一點是中支腿需要從路基臨時基礎上進行錨固，以實現橋臺的有效保護。

3.4 邊跨施工

相較于標準跨施工而言，邊跨施工與其不同的一點是邊墩安裝結束之后，緊接著就要進行墩旁托架安裝，以實現邊墩頂塊的有效固定[7]。與此同時，前支腿底部應建立支撐基礎，以確保支腿承載力滿足設計規定基本要求。

3.5 架橋機后退

從本質上分析，掐架橋后退就是指架橋機前進流程的反轉，具體如下：①架橋機實現最后節段梁架設施工；②把后支腿移動到架橋機主梁的尾部，同時起重天車移至后中支腿位置進行配重；③通過中支腿推動主梁朝后過跨10m；④起重天車移動到前中支腿位置進行配重，同時利用中支腿推動主梁朝后過跨15m，完成后支腿和梁面有效支撐、錨固；⑤通過中支腿推動主梁朝后過跨至指定區域后停止，同時和后中支腿進行相鎖定[8]；⑥通過起重天車將前中支腿吊運到后中支腿的后方進行安裝錨固；⑦重復操作“①至⑥”，直至架橋機推到設計指定位置。

4 結語

文章結合城市立交橋項目實際情況，首先對比分析了墩梁架設方案，然后綜合研究了預制裝配化墩梁一體化架設施工技術，主要包含了架橋機安裝、標準跨施工、首末跨施工、邊跨施工以及架橋機后退等。實踐表明，此城市立交橋項目采用的預制裝配化墩梁一體化架設技術合理、可行，有效保證了立交橋施工質量及安全，也為后續類似項目施工提供了借鑒。