铁路高架桥箱梁节段预制胶拼施工关键技术

文/ 中铁大桥局集团有限公司  耿树成

0 引言

节段预制胶拼建桥施工技术是将建造过程提前统一到工厂化生产，可大大缩短工程施工时间，有利于质量控制。在我国公路、市政领域节段预制胶拼技术应用较多，近年来国内铁路行业也进行了一些试点，取得了一定的科研成果。孟加拉国帕德玛大桥铁路连接线项目是“一带一路”建设的重点工程。

1  工程概况

帕德玛大桥铁路连接线位于孟加拉国中西部，是孟加拉国东、西部客货运输交流的又一条主通道，新建铁路正线全长168.6km。线路起于既有达卡站，经马瓦、通过在建的帕德玛大桥、邦嘎至杰索尔。在跨越布里甘加河一级航道设V1高架桥，里程Ch.7+175—Ch.23+950，全长16 775m，包括498孔38m跨度简支箱梁、12孔34m跨度简支箱梁和15孔101.5m简支钢桁梁。衔接帕德玛大桥北铁路引桥设V2高架桥，里程Ch.41+463—Ch.44+052，全长2 589m，包括64孔38m跨度简支箱梁和4孔34m跨度简支箱梁。衔接帕德玛大桥南铁路引桥设V3高架桥，里程Ch.50+733—Ch.54+764，全长4 031m，包括95孔38m跨度简支箱梁和12孔34m跨度简支箱梁。主线为单线铁路，无砟轨道桥面，轨距1 676mm，设计客车行车速度120km/h，货车行车速度80km/h。

混凝土简支箱梁桥采用节段预制胶拼、曲梁曲做工艺，设体内预应力束，梁体为C50混凝土。38m跨箱梁分12个节段，布置为(D+C1+B+A1+4A+A1+B+C2+D)；34m跨箱梁分11个节段，相较于38m跨箱梁少1个A型节段；3座高架桥共8 192个节段，墩顶D型节段最重，混凝土20.1m3。梁跨布置及跨中断面如图1，2所示。

图1梁跨布置

图2跨中典型断面

2  施工难点与特点

1)全线34m和38m跨度简支箱梁共685孔，8 192个预制节段，制、运、架数量多。

2)3座高架桥呈独立构筑物，相距较远，材料、设备相互间转运困难。

3)V1高架桥CH.16+450处设置高架车站，4线布置，施工复杂。

4)采用无砟轨道桥面，节段梁桥面运输困难，运、架工效低。

3  预制梁场布置

?? 预制梁场选择

对于数量多、运输工效要求高的结构来说，现场建设制梁场是最好选择，可有效实现工期目标和成本控制。预制梁场的选择全面考虑供梁范围、运输距离、线路情况、材料供应、地形地貌等因素。

3座高架桥相互独立，每座高架桥单独建立预制梁场为最优选择。V1高架桥预制梁场设置在Ch.11+500处，V2高架桥预制梁场设置在Ch.42+600处，V3高架桥预制梁场设置在Ch.52+400处，分别预制所属高架桥的箱梁节段。

?? 预制梁场布置

综合经济性和环保等方面因素，节段梁选用短线法预制，预制梁场按行列式布置，每行内按使用功能划为钢筋加工区、钢筋绑扎区、预制生产区、节段整修区和存梁区；每行内布置4台20t门式起重机用于钢筋、模板、混凝土施工，配置1台覆盖制、存梁区的80t门式起重机用于预制场内节段梁移动。制梁台座总数量按每日预制节段数量和占用单个制梁台座时间计算确定。墩顶D型节段与通用预制台座按占用单个制梁台座时间和节段数量计算确定，两者比例按1∶3配置。存梁台座数量按每日预制节段数量和占用单个存梁台座时间计算确定。

按上述原则，V1预制梁场按2行设置，每行内布置10个预制台座、90个双层存梁台座；V2预制梁场按1行设置，12个预制台座，108个双层存梁台座；V3预制梁场按1行设置，15个预制台座，135个双层存梁台座；门式起重机按相应比例配置。每个预制梁场均设置强制式混凝土搅拌站。对每个预制梁场的制、运、架平衡分析，预制梁场设置可使三者间达到有效平衡。

4  节段梁预制技术

短线法匹配预制即利用已浇筑好的节段作为下一浇筑节段一端模板，结合面匹配制造，固定端模作为另一端的模板，循环预制。

?? 基础预压

预制台座选用钢管打入桩和钢筋混凝土扩大基础，基础施工后按1.5倍节段重进行预压，3d的累计沉降量＜3mm时停止预压。

?? 制梁顺序

墩顶D型节段设专用台座预制，单跨内其余10个节段由通用台座预制。首先预制2号节段（C1型），将2号节段后移到匹配位置预制3号节段（B型），依次循环预制完11号节段（C2型），2号节段移至专用台座上匹配预制墩顶1号节段（D型），11号节段移至专用台座匹配预制12号节段（D型）。单孔38m跨简支箱梁预制顺序如图3所示，34m跨简支箱梁预制顺序与之相似。

图3  38m跨简支梁预制顺序

?? 制梁技术

节段梁预制包括模板制安、钢筋制安、混凝土浇筑和养护、存梁4道关键技术。

5  节段梁架设技术

?? 节段运输

高架桥采用无砟轨道桥面，桥梁中线两侧各1.1m范围内预埋4道闭合轨道连接钢筋，其中V1高架桥被跨水系的4座钢桁梁桥分隔为5段。综合对比分析地面运梁、存梁的方式，运、架整体工效更高，优势显著。

对已完成施工的梁跨，场地平整、碾压处理，按3点存放地基承载力标准值≥150kPa指标控制，摆放混凝土支撑块体。运梁车选用载重能力为80t的轮胎式低平板运输车，存梁场内的节段梁满足存梁龄期后，80t门式起重机起吊装车通过施工通道运抵对应梁跨，用150t履带式起重机将预制节段摆放于支撑块体上。

?? 架设技术

架桥机和支架相结合逐跨拼装的施工方法，投入设备少、各自的优势和工效充分发挥，是最优选择，经济性显著。

●架梁方法

架桥机用于沿主线连续孔跨架梁作业。架桥机选用LG75型，全长85.2m，重365t，两幅主桁中心距4.2m。可架设34m跨和38m跨箱梁，承载力为6 500kN， 天车起吊能力为75t，满足最大纵横坡±4%和最小平曲线半径500m的作业要求。

用架桥机起重天车逐块将节段吊起，用ф32精轧螺纹钢筋悬挂于架桥机主桁架上。1孔梁的所有节段均要悬挂，消除架桥机的弹性和非弹性变形，悬挂时相邻节段错开，支座预先安装于墩顶D型节段上一并悬挂，架桥机架梁立面布置如图4所示。

图4架桥机架梁立面布置

支架主要用于V1高架桥车站区间并行4线架梁作业。架设拼装支架由基础、支撑立柱、桩顶可调高度装置、柱顶横向分配梁、纵向滑道和可调高度钢垫块组成。支架模块化设计，可实现快速组拼、拆除、转运。配置门式起重机或履带式起重机用于节段梁提升和拼装。

下部结构施工后，平整场地，光轮压路机碾压平整，地基承载力按标准值≥150kPa的指标控制，组拼各模块，调整支架总体高度，将纵梁用螺栓连接成整体。纵梁顶铺不锈钢板，每个可调高垫块顶铺高压石棉板，底垫MGE滑板组成摩擦副，适应梁体张拉时纵向变形。门式起重机或履带式起重机逐节段起吊，4点支撑于纵梁顶钢垫块上。摆放时第1和第2个节段间距约40cm，其他相邻节段间距约10cm，支架顶可摆放11个节段，消除支架的弹性和非弹性变形，12号节段起吊后直接拼装。1孔梁架设后横向拖拉移位，快速开始相邻孔位架梁作业。支架架梁立面布置如图5所示。

图5支架架梁立面布置

●拼装技术

节段梁拼装主要包括首节段定位、节段胶拼、预应力张拉、孔道压浆和支座安装5道关键技术。

6  线形监控

线形监控分为在预制梁场内节段短线法匹配预制和桥位处现场拼装2个施工阶段。

预制阶段线形控制主要集中体现在箱梁模板精度控制和匹配节段精确定位2个环节。节段在预制过程中，匹配节段的控制坐标作为几何监控的依据，通过匹配节段的坐标调整实现预期的预制线形。如果预制时存在偏差，通过误差分析将节段线形制造误差通过后续匹配予以修正。预制阶段运用局部坐标系统双塔测量技术进行控制。

拼装线形理论数据是节段拼装过程中线形控制的目标值。节段梁在梁场预制后，将根据预制阶段实际施工测量数据计算得到的实际预制线形，并将预制阶段控制点实际采集坐标转换为架设阶段整体工程坐标系统安装坐标，拼装时根据安装线形的6点测量三维坐标精确定位节段梁，若与目标线形有差别，采取相应的调整措施纠正。

7 结语

孟加拉国帕德玛大桥铁路连接线节段梁预制拼装数量多、建设规划宏大，经对比优选，每座高架桥单独布设预制梁场、预制和架设关键技术的应用，整体施工组织合理，工厂化预制和机械化拼装，预制拼装质量可靠，建造效率大幅度提高，施工安全得到有效保障。