节段箱梁预制施工技术方案

节段箱梁预制施工技术方案

1 节段梁预制场工程概况

1.1 地理位置

图1 预制梁场平面布置图

1.2场地布置及生产能力

该梁场主要承担全线高架1292榀节段梁的预制任务，预制场主要划分为五大功能区：制梁区、存梁区、钢筋加工区、挡板加工区、办公区。

场区内主要设施包括制梁台座8个，存梁台座6个，节段梁预制厂棚（含4台10t天车、8个钢筋加工胎具、8套预制模板）2个，钢筋加工棚1个，5t、10t、50t龙门吊各1台。

计划每个台座3天生产1榀梁，8个制梁台座每个月可生产80榀，架设一孔30m(共12榀)的节段梁需要5天。一月需要72榀节段梁，预制进度能满足架设需要，存梁台座高峰期最多可存放144榀梁，满足2个月的架设需求。按照业主总工期进度要求，节段梁预制计划于2016年4月15开始首件预制，4月底正

式批量预制，至2017年11月21日全部预制完成，总工期585天。

2 主要功能区介绍

2.1 钢筋绑扎台座

钢筋绑扎台座设在每个节段梁预制厂棚的两端，根据工程进度和预制台座的数量，共设置4个钢筋绑扎台，每个绑扎台座包含2套绑扎台，节段梁钢筋在绑扎台座上绑扎成整体骨架。绑扎完毕后，再借助10吨龙门吊天车整体吊放入模。钢筋绑扎台座由□50方管、[10槽钢、□30方钢构成。梁体边线定位用[10，台架竖向、横向支撑用□50方管，底板和顶板钢筋的横向分配梁用□50方管，围栏用□30方管。详见图2：

图2钢筋绑扎台座

图3 钢筋绑扎台和模板相对位置平面图

在钢筋台座搭设过程中，对顶板和底板平面尺寸、对角线及相互间的高差均要进行认真的计算和复核，以确保尺寸精确（以上尺寸为扣除钢筋净保护层的尺寸）。

钢筋绑扎台在进行钢筋笼绑扎时，应根据每孔梁在直线段或者曲线段的分段参考设计图纸依次进行钢筋笼的绑扎。

2.2 制梁台座

制梁厂棚内共设置8个台座进行节段梁的生产，台座制梁系统主要由内模停放处（固定端模）、现浇梁段、匹配梁段、底模小车及滑道五大块组成，制梁台座设计平面图及模型见图4。

内模停放处

现浇梁段

匹配梁段

底模小车

图4制梁台座设计平面图及效果模型

2.3 存梁台座

存梁台座采用C35混凝土整体底板浇筑，顶部设置50cm×60cm×30cm的垫石，每个存梁台座设72个垫石，按工期计划要求存梁区存梁2层，两层存梁可达144片。

2.4测量塔

测量塔是短线匹配法预制线型控制的主要设施，必须满足“精度高，变形小、无明显沉降”的条件要求。场地内共布置8个测量塔，以满足进度和精度要求。

3 主要设备配置

根据施工生产需要，节段梁预制场内配置的大型设备主要有：

（1）5吨龙门1台，主要用于挡板的预制及后期吊装（图5）。

（2）10吨龙门1台，主要用于卸钢材及加工钢筋半成品（图6）。

（3）10吨天车4台，主要用于钢筋骨架入模、混凝土浇筑及小型构件转运；

（4）50吨龙门吊1台，主要用于箱梁梁段吊运(图7)；

（5）另外还配备了一系列相应的配套机械设备。

图5 5吨龙门吊

图6 10吨龙门吊

图7 50吨龙门吊4 施工用电及养护用水

节段梁预制场施工用电由设在项目驻地生活区的1台630KVA箱式变压器提供，在梁场设置1个Ⅰ级配电柜，再根据需要下设Ⅱ级配电柜和若干个Ⅲ级配电柜。施工用电从Ⅲ级配电柜接入。龙门吊设备均采用Ⅱ级配电柜集中供电。

节段梁预制养护用水主要采用自来水，禁止使用污水，以免影响混凝土的养护效果及梁体的外观质量。

图8 630KVA箱式变压器

5 节段箱梁预制施工方案

5.1短线匹配法预制施工工艺

根据箱梁的结构型式及桥梁的线形特点，箱梁梁段选用短线匹配法进行预制，即：在预制场设置多个台座，各台座同时作业，所有梁段都在预制台座上进行浇筑。

浇筑时，除每跨梁段预制起始梁段采用一端固定端模，一端活动端模进行浇筑外，其余梁段则采用一端为固定端模，另一端为已浇的前一梁段做匹配梁段进行浇注，确保了相邻梁段匹配接缝的拼接精度，当新浇梁段初步养生、拆模后，匹配梁段即运走存放，而把新浇梁段转移到该位置上作为新匹配梁段，完成下一箱梁梁段的预制，并依此循环完成整跨梁段的预制。

5.2箱梁预制施工测量

首先以测量塔为基准在预制台座上建立施工测量控制基线及横纵向控制基准点（均设于固定端模上，并经常校核），然后在测量塔上的测量控制点采用全

站仪、精密水准仪以及经鉴定的钢尺控制测量预制梁段端线、横纵轴线以及几何尺寸，精确控制预制梁段平面位置及高程。

每个预制梁段需要不断的调整和校正，因后一梁段安装的线型控制是依赖于前一梁段接缝线形控制的，故施工测量必须非常精确，测量的微小差错可能对最后拼装完成的结构产生很大影响。底模设置为可调整形式，以适应桥面竖曲线和预制梁段预拱度变化。

为满足设计要求的几何尺寸及线形，在每个梁段上设立控制测点，这些控制点用作每个匹配梁段的定位以及决定每个刚浇筑好梁段的实际浇筑位置，每个梁段布置六个控制测点。测量塔测量控制点及测量塔测量校核控制点的基础采用桩基，确保其稳定性。

箱梁预制施工测量控制平面布置示意图9，图中黑色小圆点为梁段预制、拼装控制测点（用刻有十字丝的圆钢或螺丝头制作，梁段混凝土浇筑完成后，但未初凝前埋设），图中小红点为固定端模校核点。

施工测量计算采用专业的控制软件，平曲线段以及竖曲线段箱梁采取分段计算，首先将大桥采用的绝对坐标转换成预制台座相对坐标，建立相对坐标系，以便于预制箱梁放样，严密计算曲线要素以及每个预制梁段六个控制测点三维坐标（相对坐标及挠度值），精密控制预制箱梁线形及轴线。在预制梁段上标出梁号、中轴线以及横轴线。现场测量控制点布置见图10、11。

图9箱梁预制施工测量控制平面布置示意图

图10现场测量控制点布置图

图11测量控制塔布置立面图

5.3总体预制顺序

根据图纸设计的预制、拼装原理及顺序，梁段预制时，按照现场实际架设顺序进行预制施工，主要从每个桥墩一端向另一端按拼装顺序进行预制。

5.4预制施工的总体操作程序

箱梁梁段预制施工的总体操作程序如下（以一跨为例）：

（1）立模、测量调整定位模板、吊装钢筋骨架、浇筑起始梁段。

（2）拆除起始梁段模板（侧模﹑内模及移动端模），将起始梁段编号后运走

堆存。

（3）立模、测量调整定位模板、吊装钢筋骨架、浇筑下一梁段（以下称y

1梁段）。

（4）拆除y

1梁段模板（侧模﹑内模及移动端模），将y

1

梁段移出作匹配梁，

立模、吊装钢筋骨架、浇筑下一梁段（以下称y

2

梁段）混凝土。

（5）拆除y

2梁段模板，将y

2

梁段与y

1

梁段分离，y

1

编号后运走堆存。

（6）将y

2

梁段移出至匹配位置作匹配梁，同时进行养护。

（7）立模、测量调整定位模板、吊装钢筋骨架、浇筑下一梁段y

3

混凝土。

（8）拆除y

3梁段模板，将y

3

梁段与y

2

梁段分离，y

2

编号后运走堆存。

（9）按以上步骤完成该跨的预制。

（10）按以上程序完成所有跨的梁段预制,墩顶块与每跨起始梁段施工程序相同。

5.5标准梁段预制程序及安全操作规程

标准梁段预制的程序（一个循环）示意见图12。

图12标准梁段预制程序（一个循环）6 预制施工工艺流程

短线法预制箱梁的主要施工工艺流程见图13。

预制每跨度初始段 （两侧采用钢模、前后两端采用

移动初始块作为匹配梁段

固定端模和匹配梁段测量、

底模和侧模调整、固定、合浇筑前的钢筋、模板、

预埋件验收

第三方检查

内模就位 钢筋笼吊装

第三方检查

浇筑混凝土

第三方检查

养护

混凝土现场 内部检测

拆除模板

匹配梁段转运存放

新浇筑梁段作为匹配梁段

模板验收

进入下一循环

图13 短线法预制箱梁施工工艺流程图

7主要施工方法

7.1模板工程

与预制台座相匹配，箱梁梁段预制共投入8套模板系统进行施工，模板全部为钢模。为了方便操作，模板系统配置了液压千斤顶与顶伸螺杆装置。钢模板系统委托专业厂家设计、制造。模板系统包括底模、侧模、固定端模和内模，其总体结构型式示意见图14。

图14 模板系统图

模板的安装顺序为：底模安装、侧模安装、（吊入钢筋骨架）、内模安装。由于固定端模的位置是固定的，每次模板安装时，测量校核其平面位置、水平度及垂直度即可。墩顶块和每跨起始梁段预制时，两端均需端模（固定端模和移动端模），其他梁段的端模为固定端模和匹配梁段的端面。

模板脱模剂选用专用脱模剂。

7.1.1端模

待浇梁段的端模包括固定端模和匹配梁段的匹配面（墩顶块和每跨起始梁段除外）。

（1）固定端模

固定端模由δ10mm钢板做面板，加劲后与固定在地面的支撑锚固支架连接。

固定端模上设有剪力键，由于预制梁段所处位置不同，剪力键数量也会出现差异。因此对需要更换的部分剪力键设计为螺栓固定，便于拆卸。其余部分则采用焊接固定。

在整个模板系统中，固定端模的精度要求最高，安装固定端模时必须注意以下几点：

1）端模模面与待浇梁段中轴线垂直，且在竖向保持铅直。

2）端模上翼缘要进行标高检测，确保其水平度。

3）端模支撑必须牢固，模板自身具有足够的刚度。

中线控制：在固定端模上顶面及内腔的下底面各设一个轴线控制点，测量时，要求该两个控制点与两测量塔之间的测量基线重合。

垂直度控制：测量上、下两个中线控制点至测量基点（测量仪器架设点）的水平距离，并调整使其距离相等，确保竖向中轴线垂直（水平距离相等）。测量对称设置在固定端模翼缘板两侧的标高兼平面位置控制点至测量基点的距离并调整使其相等，确保固定端模与待浇梁段中轴线成90°（水平距离相等）。

水平度控制：测量对称设置在固定端模翼缘板两侧的2个标高兼平面位置控制点的相对标高，控制固定端模顶面水平度。

固定端模就位后，在剪力键与固定端模接缝处、固定端模与侧模接缝处用玻璃胶将其接缝找平，防止浇筑完毕拆模后剪力键处出现毛糙的现象，影响剪力效果和梁体外形。在内模与端模接缝处安装橡胶胶条并贴海绵双面贴，厚度应使得内模撑起后，胶条和海绵双面贴处于弹性收缩状态。

固定端模板见图15。

图15 固定端模板

（2）匹配梁段的定位

匹配梁段定位是短线匹配梁施工中的重要一环，其定位步骤如下：

1）测量人员根据新浇梁段测量的数据以及新浇梁段与匹配梁段相互位置关系，通过专业程序计算出下一梁段预制时新浇梁段作为匹配梁段所应处的位置。

2）测量人员提供匹配梁段匹配面与固定端模的位置距离。

3）现场施工技术人员根据测量人员提供的数据，对匹配梁段实行初步定位。

4）测量人员观测匹配梁段，指挥人员操作底模小车油压千斤顶进行纵、横向及水平标高精确定位。

5）定位后旋下底模上的四个螺旋撑脚，并使其受力，卸落底模小车上的千斤顶，完成受力支点的转换。

6）复测匹配梁段控制点坐标，并输入数据至监控程序，精度达到要求并通过误差校核则合拢侧模，如达不到要求，则顶升千斤顶重新定位。

7）匹配梁端模就位后，在接缝处贴止水带或海绵双面贴严格控制接缝处的严密程度，防止浇筑完毕拆模后剪力键处出现毛糙的现象，影响剪力效果和梁体外形。

7.1.2底模及底模小车

底模面板采用δ10mm厚钢板，纵、横向设加劲肋。每个预制台座配备两套底模（分别用于匹配梁段和待浇梁段），它们之间相互换位，移出时采用底模小车，移进时采用制梁厂棚内10t天车吊装。底模小车安装有竖、横向各4台液压

千斤顶，可用于底模和匹配梁段的三维位置调整。底模板和底模小车见图16、17。

图16底模和底模小车

图17 底模小车

7.1.3侧模

侧模采用δ8mm厚的优质钢板，配纵、横向肋，通过钢结构支架进行支撑，支架上设螺旋调节系统，可进行水平和竖向调整。

侧模通过支架支撑上的螺旋调节装置进行移动及调位，调位完成后，顶口和底部通过对拉杆对拉。侧模支架栓接在台座基础的预埋件上。

侧模在安装过程中需注意以下几点：

（1）侧模就位后通过精轧螺纹钢筋与预制台座台座板可靠连接。

（2）侧模与底圆弧段与直线段相接处的加工精度一定要确保，以保证该处过渡平顺，接缝严密。

（3）侧模与固定端模及匹配梁间的拼缝要严密，与匹配梁接缝间应设置止浆装置。

侧模板见图18。

图18侧模板

7.1.4内模

内模由δ6mm钢板制成，设加劲肋。为了适应各梁段内腔尺寸的变化及方便装拆操作，内模设计成小块的组合模板，组合模板分为标准块和异型块，根据各梁段预制需要进行组合。内模主要由顶板底模、腹板内侧模及角模组成，各模板之间采用螺栓连接，由可调撑杆支撑。整个内模系统固定在滑梁上，可由液压系统完成竖直方向伸缩及横向开启、闭合，并通过专用台车移动，利用卷扬机牵引。内模和内模支架见图19、20、21。

图19内模及内模支架（一）

图20内模及内模支架（二）

图21内模及内模支架（三）

在端模、底模及侧模调校到位后，用龙门吊吊入钢筋骨架并定位。利用内模台车将内模移入钢筋骨架内腔（利用卷扬机牵引），用安装在滑梁上的液压系统将内模展开形成箱梁预制内模，再调节可调撑杆支撑、固定内模。

7.1.5模板拆除

（1）模板拆除

节段梁必须在混凝土抗压强度达17Mpa后方可拆模，到达设计强度的70%后方可挪动、搬运。模板拆除顺序为：内模拆除→外侧模拆除→匹配梁段移开→新浇梁段移到匹配梁位置。

利用内模系统的液压设备收缩内模，用卷扬机牵引内模台车将内模系统移出。松开侧模顶口及底口的对拉螺杆以及侧模与预制台座间的精轧螺纹锚固钢筋，调节侧模桁架支撑上的螺旋调节装置使侧模同时产生水平和竖向位移将侧模与混凝土分离。

松开匹配段底模与新浇段底模之间的螺栓，利用底模系统上的液压千斤顶将匹配段支撑住，再松开底模上的4根顶伸螺杆使其悬空，匹配梁的重量由千斤顶承受，然后利用卷扬机牵引将匹配梁段与新浇梁段的分离，匹配梁完成匹配功能后，进行匹配梁同条件试块的测试，当达到设计强度70%时即可吊走，移梁过程中，底模小车不得撤离，吊开后方可撤走。

将匹配梁段吊开后，再将底模小车移至新浇梁段下，按移出匹配梁同样的方式将新浇梁段移到匹配梁位置作为下一梁段预制的匹配梁。

模板组件（可拆卸部分）拆除后，须立即将其清理干净并涂抹专用脱模剂，然后吊运至模板堆场内分类整齐堆放，减小模板堆放期间的变形。

（2）模板拆除注意事项：

①模板拆除注意成品保护，严禁野蛮施工造成混凝土缺损。

②操作底模小车上的千斤顶使匹配梁与新浇梁脱开时，必须点动操作，避免造成剪力键损坏。

③拆除后不用的模板应立即清理干净后分类整齐堆放于模板堆场，不得随处乱放。

7.2钢筋工程

钢筋加工及安装的工艺流程：钢筋下料→钢筋调直→钢筋弯曲→底板底层钢筋绑扎→腹板箍筋绑扎→安装底板波纹管、底板钢筋骨架吊环和底板预埋管件定位架→底板顶层绑扎→顶板底层钢筋绑扎→安装顶板钢筋骨架吊环和顶板预埋管件定位架→顶板顶层钢筋→垫块绑扎→波纹管堵头安装→质量检查→钢筋骨架吊装→钢筋骨架入模→保护层检查。

7.2.1钢筋下料

节段梁形式共分为11种，具体为25m节段梁标准节段B、过渡节段G、梁端节段D；27.5m节段梁标准节段B、过渡节段G1、过渡节段G2、梁端节段D； 30m 节段梁标准节段B、过渡节段G1、过渡节段G2、梁端节段D。其中所有形式的标准节段B和梁端节段D的钢筋下料长度是一致的，且27.5m和30m过渡节段G1、过渡节段G2的钢筋下料长度一致，具体钢筋下料长度详见以下各钢筋明细表。

表1 25m、27.5m、30m标准节段B钢筋明细表