大跨度变截面箱梁分区分段匹配工厂化预制施工工法.pdf

1、大跨度变截面箱梁分区分段匹配工厂化预制施工工法 大跨度变截面箱梁分区分段匹配工厂化预制施工工法 1、前 言 1、前 言 港珠澳大桥跨越珠江口伶仃洋海域，是连接香港特别行政区、广东省珠海市、澳门特别行政区的大型跨海通道，是国家高速公路网规划中珠江三角洲地区环线的组成部分和跨越伶仃洋海域的关键性工程。港珠澳大桥香港段接线海中桥梁工程西起自粤港分界线，起点里程 K4+200，东止于观景山隧道，终点里程 K13+500，全长约 9300m，上部结构全部采用短线匹配预制安装工艺。其中主桥通航孔桥 180m跨变截面连续刚构桥箱梁采用短线匹配预制，刷新了该工艺在更大跨度、更高梁段、更复杂变截面梁段预制的世界

2、纪录。节段短线匹配法预制在美、欧、日本、东南亚及我国香港等地应用较为广泛，如香港昂船洲大桥、T9 号干线、孟加拉帕克西大桥、美国胜利桥等。在我国大陆地区应用较少，仅苏通长江公路大桥、厦门集美大桥、上海祟启大桥、南京四桥、嘉绍大桥、厦漳跨海大桥等工程项目采用该项技术。这些项目中，国外孟加拉帕克西大桥梁高达到 7m，但其为直腹板、折线底板，且线性为直线无超高；国内除集美大桥最大跨度为 100m 外，其余均为 75m 以内，而集美大桥结构线形变化相对简单，平曲线半径较大，不存在缓和曲线段，箱梁断面未有扭转现象。国内外采用短线匹配预制工艺已建桥梁预制难度均较小。而港珠澳大桥香港段 180m 跨变截面连

3、续刚构箱梁单跨分为 50 个节段，墩顶到跨中梁高 10m4m,底宽 5m7m，梁宽 17m19m。梁段高差 6m，底宽差 2m，翼缘变宽 2米，且 ML12ML14 联变截面梁段还处于超高缓和曲线上，顶板、底板四角点处在三维扭曲面内，腹板内外侧随高度均有不同程度的扭曲位移变化。表 1-1 国内外采用短线法预制、拼装工程曲线段参数对照表 表 1-1 国内外采用短线法预制、拼装工程曲线段参数对照表 工程项目桥梁参数及曲线段参数备注港珠澳大桥香港接线高架桥桥梁最大跨度 180m,最大梁高 4.0-10m,缓和曲线半径为 513m,平面扭转最大高差达 27mm。在建厦漳跨海大桥跨度 70m，梁高 3.

4、8m,圆曲线半径 1690m。建成苏通长江公路大桥跨度 75m，梁高 4.0m,圆曲线半径 5300m,无超高缓和曲线 建成厦门集美大桥跨度 100m,梁高 3.6-6.2m,圆曲线半径 3000m，无超高缓和曲线 建成上海祟启大桥跨度 55m,梁高 3.0m,圆曲线半径 5500m,无超高缓和曲线 建成南京四桥跨度 54m,梁高 3.0m,圆曲线半径 2000m,缓和曲线长 304.2m，横坡值从 2%到-3%，采用整跨拼装,建成嘉绍大桥桥梁跨度 70m,梁高 4.0m，圆曲线半径 8500m 建成美国胜利桥跨度 135m,变截面，梁高 3.26.4m，斜腹板 建成孟加拉贾木纳大桥跨度 12

5、8m，变截面，梁高 3.26.5m，斜腹板 建成香港昂船洲大桥跨度 79m，等截面，斜腹板 建成孟加拉帕克西大桥跨度 109.5m，变截面，梁高 3.57m，直腹板 建成中交第二航务工程局以港珠澳大桥香港接线高架桥上部结构箱梁短线匹配预制施工为施工平台，开展了大跨度变截面箱梁分区分段匹配工厂化预制施工技术研究，经过实践和总结，形成成套施工技术，特编制本工法，供类似工程借鉴，同时进一步拓宽了短线匹配预制方法在大跨度、变截面、复杂箱梁的应用范畴，推动行业科技进步作用巨大，社会和经济效益显著，应用前景广阔。本工法关键技术“大跨径变截面曲线梁工厂化预制技术研究”于 2017 年通过湖北省科技厅组织的科

6、技成果鉴定，总体达到国际领先水平。其技术先进，实用性强，有利于工程安全、质量、进度的管理和控制，成功应用于港珠澳大桥香港接线高架桥工程、虎门二桥 S3 标、秀山大桥 X-SG-1 标段等工程项目，预制产品得到了国外安装承包商的高度评价，并取得短线匹配预制箱梁的临时张拉方法、短线匹配法预制箱梁可调式钢筋笼绑扎胎架的方法、湿接面成型方法、无测量塔的箱梁预制节段的预制安装方法等 4 项具有自主知识产权的专利，以及无测量塔短线匹配法施工控制系统 1 项软件著作权。2、工法特点 2、工法特点 2.0.1 项目预制桥梁最大跨度达 180m，最高节段高度达 10m，全为变截面箱梁，刷新了短线匹配预制的应用记

7、录。本工法以 180m跨变截面连续刚构桥为代表，编制大跨度变截面箱梁分区分段匹配工厂化预制施工工法，进一步完善短线匹配预制工艺、拓宽短线匹配预制的应用范畴。2.0.2 针对大跨度变截面箱梁具有节段数量多、节段尺寸变化幅度大的特点，通过研究，提出适用于大跨度变截面箱梁预制的多台座“分区分段”短线匹配预制工艺。通过优化箱梁节段划分，合理预估箱梁预制工效，每套模板预制数榀箱梁，多套模板形成流水作业。相对单套模板顺序预制，该工艺可以有效减少模板数量，提高模板利用率，保证施工质量，同时降低安全风险。2.0.3 大跨度变截面箱梁高度达 10 米，长度 2.5 米，高长比达 4：1，高程偏差 1mm，缝宽变

8、化4mm，线性控制敏感度高。传统的测量塔三维坐标线形控制技术易受地基沉降、温差、风向等因素影响，难以满足精度要求。经研究，自主研发了无测量塔梁段匹配的几何量测线形控制技术，提出了扭转控制指标，解决了大跨、梁高、较大高长比箱梁短线匹配节段预制精度控制难题。2.0.4 大跨度变截面箱梁具有结构尺寸多样、节段高、单根钢筋重、配筋率高、整体吊装易变形、高空绑扎安全风险高等结构特点，普通定型钢筋绑扎台座成型技术难以满足需求。通过研究，设计和发明了一种分离式可调钢筋绑扎胎架，通过设计专用腹板胎架，用于水平绑扎腹板主筋，以控制高大腹板钢筋定位尺寸并降低安全风险。通过销轴式可调节楔形支架系统，实现了一个胎架可

9、以适应多种梁段轮廓和内腔尺寸变化。该技术的应用，大幅度提高大跨度变截面箱梁钢筋绑扎效率和保护层控制精度，确保了施工安全。2.0.5 大跨度变截面箱梁节段预制模板需频繁调整以适应梁高、底宽（异形变宽）、腹板厚度等箱梁内腔、外轮廓线的几何尺寸。通过研究设计了自动化液压模板系统，实现模板快速高效调节，以适应变截面箱梁尺寸变化；设计液压油缸与可调撑杆相结合方式调整模板刚度来适应小半径曲线梁段扭转要求；通过增设抗倾覆抗滑移系统，解决了高大变截面梁段转运、浇筑过程中抗倾覆和抗滑移安全风险；通过设计底模三维调节液压系统，解决了高大梁段对调位高精度要求。2.0.6 提出了一系列高强度混凝土质量控制措施，系统总

10、结高大箱梁混凝土浇筑技术,确保高大箱梁混凝土质量及浇筑质量满足设计及规范要求。2.0.7 大跨度变截面箱梁越高、底板宽度越小、箱梁越短、底板斜度越大，箱梁在两个方向的稳定性都较差，且存梁台座无法通用。为解决箱梁堆存及海上运输的稳定性问题，设计了专用存梁台座并制定一系列抗滑移和抗倾覆措施，确保了箱梁移运和存梁安全。3、适用范围 3、适用范围 适用于城市高架、跨江（海）连续梁桥及刚构桥中大跨度、变截面、小曲线半径节段梁预制施工。对工程规模较小或桥跨数量较少的项目，应综合考虑大型设备投效比率与其它工艺相比选采用。4、工艺原理 4、工艺原理 大跨度变截面箱梁工厂化预制基于短线匹配基本原理，总体工艺采用

11、“分区分段”匹配预制，设计和发明分离式可调钢筋绑扎胎架及自动化液压模板系统，以适应梁段数量多、高度大、节段尺寸多样且变化幅度大、单根钢筋重、高空施工安全风险高等结构特点，从而有效减少模板数量，提高模板利用率，大幅提高大跨度变截面箱梁钢筋绑扎效率和保护层控制精度，保证施工质量，同时降低安全风险。自主研发了无测量塔的梁段匹配几何量测线形控制技术，提出了扭转控制指标，解决了大跨、梁高、较大高长比箱梁短线匹配节段预制精度控制难题。系统总结高大箱梁混凝土浇筑技术,设计了专用存梁台座和制定一系列抗滑移和抗倾覆措施，确保高大箱梁混凝土浇筑质量，以及箱梁移运和堆存安全。5、工艺流程及操作要点 5、工艺流程及操

12、作要点 5.1 工艺流程及施工要点工艺流程及施工要点 大跨度变截面箱梁截面尺寸渐变且结构设计复杂，施工中需对钢筋绑扎台座及吊装设计、模板系统设计、几何线形控制、浇筑工艺、梁段存放及转运等多项施工工艺进行完善及发明创新，其工艺流程及施工要点如下：图 5.1-1 施工工艺流程图 图 5.1-1 施工工艺流程图 5.2 大跨度变截面箱梁“分区分段”匹配预制总体工艺大跨度变截面箱梁“分区分段”匹配预制总体工艺 针对变截面梁段数量多，节段尺寸变化幅度大特点，大跨度变截面箱梁预制最终比选采用“分区分段”预制方案，即将同一跨箱梁分成若干区段分在多套模板内流水匹配预制，每套模板预制几榀箱梁，多套模板共同匹配预

13、制完成整跨箱梁。因此，单套模板仅需考虑几种梁段尺寸和变化，大大减少了模板设计难度和数量，提高了预制效率。一套模板预制的箱梁数量，应综合考虑箱梁的长度、宽度、以及高度变化范围，同时确保模板施工周期相匹配，避免预制模板间发生等待匹配梁时间。香港段 180m跨半跨 25 榀箱梁分段及截面尺寸如下：图 5.2-1 箱梁分段及截面尺寸图 图 5.2-1 箱梁分段及截面尺寸图 根据工期、梁段尺寸（长度，顶、底板厚度）及预制工效，考虑配置 2 条生产线，每条生产线配置 6 套模板，各模板“分区分段”预制数量及参数如下：表 5.2-1 分区段预制参数表 表 5.2-1 分区段预制参数表 台座编号 1#2#3#

14、4#5#6#箱梁类型 CH1-CH6 CH1-CH6 CH7-CH10CH11-CH16-CH20-箱梁数量 3 3 4 5 4 6 箱梁长度2.5 2.5 3 3.52 3.52/3.4 4.44 箱梁高度8.17-10 8.17-10 6.78-5.24-4.44-5.0 4.0-4.3 预制工效17 17 17 16.5 17 17 5.3 生产线布置生产线布置 根据短线匹配预制施工流水作业顺序，生产线依次布置钢筋配料区、绑扎区、预制区、修饰台座、存放台座、出梁码头；为确保箱梁预制精度和存放安全，预制台座和存梁台座需严格控制基础不均匀沉降。根据香港段地基条件，轨道梁、预制台座及存梁台座基

15、础均设计采用 PHC 桩和钢筋混凝土主方式。图 5.3-1 长跨生产线布置图 图 5.3-1 长跨生产线布置图 图 5.3-2 长跨预制台座布置图 图 5.3-2 长跨预制台座布置图 5.4 钢筋工程钢筋工程 5.4.1 分离式可调钢筋绑扎胎架简介 大跨度变截面箱梁梁高、梁宽、顶底板厚度、腹板厚度、内腔尺寸逐榀变化，变截面斜腹板主筋每根下料尺寸均不同，单根主筋高且重，需逐根采用设备吊装绑扎，定位及保护层精度控制困难，施工效率极低，常规整体固定胎架无法适应。通过研究，设计发明分离式可调钢筋绑扎胎架可适应大跨度变截面箱梁尺寸变化及腹板主筋绑扎精度控制及效率问题。分离式可调钢筋绑扎胎架特点如下：1）

16、可分离：腹板架与主胎架可分离，但又作为主胎架的一部分。腹板架可单独放在地面水平绑扎腹板筋，翻身后吊入主胎架，由设置的主胎架的卡槽定位，采用螺栓和插销与之快速连成一体；2）可调节：分别设置调节变化块、增高定位块、调节滑块及组装式活动块，以适应变截面箱梁不同部位结构尺寸变化调节，满足钢筋定位及保护层精度要求，分离式可调钢筋绑扎胎架如下图：图 5.4-1 主体胎架 图 5.4-2 分离腹板绑扎架图 5.4-1 主体胎架 图 5.4-2 分离腹板绑扎架 5.4.2 钢筋配料及绑扎 变截面箱梁断面尺寸频繁变化，每榀箱梁钢筋下料尺寸亦差异较大，需根据设计图纸及规范，逐榀编制配料表。钢筋配料应严格按照配料表

17、加工，弯曲角度、弯曲半径及变截面钢筋尺寸等影响保护层精度的部位应抽样检查。钢筋配料表如下：图 5.4-3 钢筋配料表 图 5.4-3 钢筋配料表 分离式可调钢筋绑扎胎架施工方法：钢筋绑扎前，应按照箱梁节段尺寸，调整好滑块、卡槽及变化块位置，验收合格后，方可进行钢筋绑扎工作。绑扎时，先在分离式腹板胎架上水平绑扎腹板主筋，然后利用龙门吊将腹板胎架和主筋整体翻身吊入主胎架上，调位后绑扎顶、底板钢筋和安装管件。具体次序为：腹板钢筋绑扎腹板钢筋翻转吊入胎架底板钢筋绑扎顶板（翼缘）钢筋绑扎。图 5.4-4 腹板钢筋水平绑扎图 图 5.4-5 腹板钢筋架翻身、调整角度图 5.4-4 腹板钢筋水平绑扎图 图

18、5.4-5 腹板钢筋架翻身、调整角度 腹板调节变化底板调节变化组装式活动内腔调节滑图 5.4-6 腹板钢筋吊入主胎架图 5.4-7 绑扎底板、顶板钢筋图 5.4-6 腹板钢筋吊入主胎架图 5.4-7 绑扎底板、顶板钢筋 钢筋笼扎丝按照梅花型绑扎，根据表面等级分别采用不锈钢扎丝和镀锌扎丝，扎丝直径均为0.8mm，长度为 40cm和 50cm两种，所有扎丝头应朝向钢筋内侧。5.4.3 钢筋笼吊装 大跨度变截面箱梁钢筋笼具有不对称性、高且重易发生变形的特点，钢筋笼吊装需采用专用吊具和链条多点起吊方式，吊点设置花篮螺栓，保证各点均匀受力及钢筋笼水平。图 5.4-8 钢筋笼起吊 图 5.4-8 钢筋笼起

19、吊 5.4.4 钢筋笼保护层控制 钢筋保护层使用预制砂浆垫块，箱梁内表面为 4cm 垫块，外表面为 5cm 垫块。垫块按梅花型布置，底板与腹板交接处适当加密。垫块表面洁净，无污染，颜色与结构混凝土一致，强度不低于箱梁节段预制混凝土强度。5.4.5、预应力管道定位 大跨度变截面箱梁预应力管道密集，钢筋配筋率高，钢筋骨架在绑扎时，在主筋上拉尺做点，放样标记出管道及预埋件位置，以便调整钢筋位置进行避让。预应力管道使用钢筋焊接成网片支架按照图纸管道坐标定位，并用扎丝与定位支架绑扎牢固。图 5.4-9 顶板及底板波纹管定位架（CH07）示意图 图 5.4-9 顶板及底板波纹管定位架（CH07）示意图 5

20、.5 模板工程模板工程 5.5.1 自动化液压模板简介 自动化液压模板系统分为固定端模及支架、活动端模（匹配梁）、外侧模及支架、内模及移动支架、底模及底模台车、匹配限位支架、液压系统等几部分组成。其总体结构型式见下图：图 5.5-1 模板总结构图 图 5.5-1 模板总结构图 1）端模：为适应变截面箱梁断面变化，将端模设计为上部标准块和下部变化块两部分，采用其中标准块焊接固定于端模架，通过更换下部变化块适应每榀梁段相应梁高及梁底宽等端面尺寸。图 5.5-2 端模变化块 图 5.5-2 端模变化块 2）中央分隔带/管线槽模板设计：该部位模板设计与外侧模断开，以便模板安拆时解除对外侧模的约束。图

21、5.5-3 中央分隔带/管线槽模板 图 5.5-3 中央分隔带/管线槽模板 3）外侧模：采用外侧模包底模的方式，通过底模高度调整适应外侧模尺寸，并采用油缸张合，以适应变截面尺寸和减少劳动强度。图 5.5-4 外侧模图 5.5-4 外侧模 4）底模：由于变截面箱梁底板存在一定的斜度，且每种型号箱梁的斜度、高度都不一致，通过异形变化块、增高架和丝杆铰接座调整底模高度及斜度。图 5.5-5 底模及底模变化块 图 5.5-5 底模及底模变化块 5）内模：通过内模腹板高度来调整内模高度，更换顶板变化块来适应内腔空间变化。在腹板和顶板各设置一块调节块模板来适应内腔尺寸变化；图 5.5-6 内模 图 5.5

22、-6 内模 6）底模台车：设置三向千斤顶来实现匹配梁调位。匹配时，根据测量数据先采用旋转及横移油缸调整箱梁平面位置，再由竖向油缸调整高程，完成对匹配箱梁三维姿态控制。图 5.5-7 底模台车 图 5.5-7 底模台车 5.5.2 模板工程 前一榀箱梁移出模板后，进行下榀箱梁模板施工，施工顺序为：更换变化块模板清理外侧模安装内模进入安装模板加固达到拆模强度后拆除内、外模。1）模板打磨清理 前一榀榀匹配梁分离吊离后，移出模板内已浇箱梁，更换端模、内模、底模等变化块，并对模板进行打磨清理，涂刷隔离剂及脱模剂。打磨清理包括：a、内模由卷扬机拖至端模架处的打磨平台，对内模进行打磨清理，涂刷脱模剂；b、侧

23、模因高度较高，使用专用平台进行清理及涂刷脱模剂。内模清理平台 图 5.5-8 内模打磨平台示意图图 5.5-8 内模打磨平台示意图 图 5.5-9 外模打磨平台示意图图 5.5-9 外模打磨平台示意图 2）模板安装 模板清理完成并验收后，对模板系统进行安装，依次安装外侧模、内模板、对拉螺杆等，其施工顺序如下：a.更换固定端模变化块和底模活动块及增高架，并安装就位；b.箱梁匹配调位后，安装外侧模。利用外模架斜腿设置的油缸及水平丝杠将外侧模圆弧段贴合混凝土面，再旋转底部竖向丝杆顶升翼缘模板合拢；c.安装两侧翼缘模板，将中央分隔带侧翼缘模板绕翼缘根部销轴位置旋转，将管线槽模板绕其与外模架连接的销轴处

24、旋转，使模板贴合至端模及匹配梁；d.待完成内腔管件后，启动卷扬机系统，牵引内模台车，带动内模整体移入箱梁内腔。启动内模台车液压系统，同步伸长 4 支水平油缸，并升高 4 支机械千斤顶，使得腹板模和上角模贴合混凝土面，拆除顶板活动块模板与顶板模板间的连接螺栓；启动内模台车液压系统，同步伸长 4 支顶升油缸，使得顶板模板贴合混凝土面，安装连接螺栓及撑杆。e.安装下角模与腹板活动块模间的连接螺栓，完善撑杆系统；f.本模板系统侧面共设置 33 对拉螺杆，顶面设置 4 道拉杆，模板安装完成后，应检查拉杆全部按要求安装设置。3）模板拆除 当浇注砼达到拆模强度后，对模板系统进行拆模，拆模顺序与安装相反，依次

25、拆除对拉螺杆、内模板、外侧模等。图 5.5-10 合模状态示意图图 5.5-10 合模状态示意图 图 5.5-11 拆模状态示意图 图 5.5-11 拆模状态示意图 5.5.3 箱梁分离 高大箱梁，底部为斜面，梁段分离时极易发生倾覆或滑移，安全风险极高，分离时采用龙门吊和精轧螺纹钢拉杆辅助分离。图 5.5-12 龙门吊辅助分离示意图图 5.5-12 龙门吊辅助分离示意图 图 5.5-13 拉杆辅助箱梁移位示意图图 5.5-13 拉杆辅助箱梁移位示意图 5.6 混凝土工程混凝土工程 5.6.1 混凝土浇筑 箱梁混凝土由设于厂内的搅拌站供应混凝土，通过专用混凝土运输车运输至前场，采用龙门吊+集料斗

26、的方式供料。箱梁浇筑顺序为：底板腹板底板顶板(含翼板)。底板混凝土浇筑采用溜槽辅助混凝土输送。底板混凝土浇筑分层高度不得大于 450mm，底板混凝土分二个阶段浇筑完成，第一次浇筑至底板顶面 20cm，然后浇筑腹板混凝土直至倒角处腹板以上450mm处，再次浇筑底板未浇筑完部分。底板应预先放置压模，以防止底板混凝土翻浆的情况。由于大跨度箱梁腹板较高，浇注混凝土时需要在腹板顶面位置安装下料孔和串筒，以保证混凝土不因高度而发生离析等其他品质变化。腹板混凝土每层浇筑高度不大于 450mm，腹板浇筑过程中，应均匀布料，及时振捣，避免因分层导致混凝土色差，分层混凝土经插入式振捣器振捣 完成后，开启高频振捣器

27、辅助振捣，辅助气泡排出，增加混凝土表面密实度和耐久性。图 5.6-1 浇筑顺序示意图 图 5.6-1 浇筑顺序示意图 5.6.2 梁段养护 新浇注梁段移至匹配区，并在匹配区进行养护。梁段顶面采用洒水并覆盖土工布方式养护，外腹板表面使用洒水方式养护，内腔面喷洒养护剂养护，养护 3-5 天，确保梁段表面无裂缝。5.7 箱梁存放箱梁存放 大跨度变截面箱梁梁长和底宽变化幅度较大，存梁台座无法像普通箱梁一样布置为通用台座。类似模板分区段方式，对于大跨度变截面箱梁存放亦考虑分区段存放，即将大跨度梁段分为几种尺寸规格，每种规格梁段考虑设置一种通用可调整台座，即一种规格的的存梁台座仅存放几种类型的箱梁，以减少

28、箱梁尺寸变化对存梁台座适应性要求。根据工期及出运计划，计算各类型箱梁存放数量合理配置存梁台座数量及规格。180m 跨预制箱梁根据箱梁高度、底板宽度等因素，分为 6 种规格的存梁台座，各台座适应存梁梁段规格及数量如下表：表 5.7-1 存梁台座适应类型及堆存数量表 表 5.7-1 存梁台座适应类型及堆存数量表 台座规台座规1 2 3 4 5 6 适应存适应存CH1 CH2/CP CH3 CH1/CH4/CH5CH2/CH4/CH5CH3/CH4/CH5 存放数存放数10 8 7 10 8-10 7-10 图 5.7-1 存梁区布置图 图 5.7-1 存梁区布置图 在节段完成匹配任务后，即可转运至

29、存放区堆存，梁段采用专用吊具吊装，存放注意事项：1）为避免地基不均匀沉降导致梁段发生扭曲变形，梁段采用三点支撑方式。2）由于变截面箱梁最大梁高达 10m，且底板是倾斜的，需要按照箱梁底部的斜度，制作不同高度的混凝土斜支墩，采用混凝土支墩+硬扎木+纱布（增加摩擦力）的方式支撑。3）变截面箱梁梁高越大梁长越小，高长比最大 4:1，需采用抗滑支撑和吊带绑扎系固措施防止斜梁发生滑移、倾覆，确保存梁安全。图 5.7-2 箱梁捆绑加固示意图 图 5.7-2 箱梁捆绑加固示意图 CH071号墩3号墩混凝土支墩杂木垫板AA 图 5.7-3 箱梁存放支垫示意图 图 5.7-3 箱梁存放支垫示意图 5.8 几何量

30、测线性控制技术几何量测线性控制技术 针对大跨度变截面且处于空间扭曲状态下的箱梁节段预制，传统的测量塔三维坐标控制方法受地基沉降、温差、风向等因素，误差较大，无法满足精度要求，为了适应本工程要求，通过研发，发明提出了一种新的几何量测线形控制技术。5.8.1 几何量测线形控制技术原理 传统方式是通过全站仪测量埋件三维坐标和轴线偏位来调整和控制梁段姿态，而无测量塔几何量测线形控制技术是将三维坐标转换为平面几何尺寸利用精密水准仪、鉴定钢尺测量预埋件相对高程及几何尺寸，精确控制预制节段平面位置及高程。1）三维坐标转化为平面几何尺寸,采用鉴定钢尺测量来确定轴线偏位；2）利用精密电子水准仪测量控制梁段相对高

31、程；3）增加扭转指标控制梁段扭转。图 5.8.1-1 几何量测线性控制原理 图 5.8.1-1 几何量测线性控制原理 5.8.2 建立数据库及控制软件开发 考虑伸缩、徐变、安装工艺等影响，通过桥梁成桥姿态计算预制线形数据，再通过局部坐标系转化得出预制线形控制数据库。由于数据量浩大及分析精度要求高,需建立专用的施工控制系统开控制和修正线形误差。二航局研究开发了无测量塔短线匹配法施工控制系统，填补了国内短线预制拼装桥梁施工控制软件的空白，达到国际同类软件控制精度水平。1）输入系统：桥梁基本信息输入、梁段分割信息输入、节段预制信息输入等；2）处理系统：以中心数据库为核心，包含预制数据分析、线形预测、

32、误差调整等模块；3）特殊功能：增加扭转控制、数据自检复核及智能修正功能，提高控制精度。图 5.8.2-1 线性控制系统 图 5.8.2-1 线性控制系统 5.8.3 几何量测线形控制技术操作流程 无测量塔几何线形控制技术具体实施方式是通过拉尺采集 4 个测点组成的各边长度控制平面线形和通过精密水准仪采集 4 个测点相对高程控制竖向线形。无测量塔几何量测线性控制分测量匹配、复测和采集数据等三个步骤。图 5.8.3-1 水准仪高程量测 图 5.8.3-1 水准仪高程量测 图 5.8.3-2 水鉴定钢尺平面丈量 图 5.8.3-2 水鉴定钢尺平面丈量 图 5.8.3-3 扭转控制指标 图 5.8.3

33、-3 扭转控制指标 5.8.4 无测量塔几何线形控制技术控制精度 在施工过程中要先采集已预制的梁段三维控制坐标，将数据输入专用的短线匹配测量控制软件计算、分析、预测线形，并计算出下一榀梁预制时匹配梁段的测量调整数据。该方法特点线形不产生误差累计，做到了动态控制线形，便于在一个台座内高精度模拟拼装控制线形。线形控制指标控制与误差修正要求如下：1）线形控制精度：高程2mm;长度2mm，扭转控制指标0.070mm/2）通过调整匹配梁控制相邻梁段间的相对线形；3）预制误差在下一梁段预制时修正，误差不积累。6、材料与设备 6、材料与设备 6.1 材料材料 大跨径变截面箱梁除钢筋、混凝土等主材外，其余主要

34、施工材料见表 6.1：表 6.1 主要施工材料表 表 6.1 主要施工材料表 序号 材料名称 规格型号单位 数量 备注 1 充气胶囊 115/85m/榀 140 重复使用 2 脱模剂 kg/榀 6 3 洗洁精 kg/榀 2.4 4 双飞粉 kg/榀 1.6 5 双面胶 m/榀 50 6 泡沫 30*10 m/榀 50 7 焊条 金桥 kg/榀 5 8 扎丝 kg/榀 10 9 粘胶带 卷/榀 2 10 土工布 m2/年 1600 6.2 机械设备机械设备 大跨径变截面箱梁预制每条生产线施工机械设备见表 6.2：表 6.1 主要机械设备表 表 6.1 主要机械设备表 编号 设备名称 规格型号单位

35、 数量 备注 1 龙门吊 250T 台 1 2 龙门吊 25T 台 2 3 箱变 500KVA 台 1 4 发电机 400KW 台 1 备用 5 汽车吊 25T 台 1 6 平板车 9m 台 1 7 装载机 ZL50 台 1 8 搅拌站 HZS120 台 1 9 罐车 8m3 台 2 10 卷扬机 3t 台 3 7、质量控制 7、质量控制 本工程按香港地区施工执行标准进行施工：1）Employer Requirements-ER14_All 2）General Specification for Civil Engineering Works(Volume 1 of 2 2006 editio

36、n)3）QSPSCTM 4）建立健全质量管理体系，完善各项质量管理制度，牢固树立“产品质量合格率 100，顾客满意”的思想；5）所有进场原材料均按现行试验规范检验，严格执行“先检验，合格才使用”的制度；6）定期对预制台座进行沉降观测；7）加强对模板系统的日常维护和保护，提高成品质量；8）实行工序试验和首件制总结制度。每道新工序开始前，进行工艺性或性能试验，以对施工参数进行验证；9）每个分项工程首件制完成后，及时进行总结，以改进施工方法，提高工程施工质量；10）严格工序管理，实行工班“交接制度”和“三检制度”；11）狠抓质量岗位责任制，将每道工序进行质量目标分解，并落实至具体操作人员身上。8、安

37、全措施 8、安全措施 在短线法箱梁节段预制施工中，应严格遵守桥梁施工安全技术规程的有关规定，加强人员安全教育，加强设备检查，使起重吊装及高空作业等危险源的安全得到全可控。8.1 安全教育安全教育 1）建立健全各项安全管理制度，成立以项目经理为首的安全领导小组，进行安全预护和安全事故的救治；2）严格实行安全岗位责任制，制定每个工序的安全责任人，监督和纠正本工序存在的不安全作业和隐患；3）实行专职、兼职安全员共同管理；4）对工人开展三级安全教育，进行岗前培训，特种作业必须持证上岗；5）在台风期与当地气象部门配合，作好台风防患和应急预案。8.2 起重安全起重安全 1）箱梁节段模板均为大块钢模板，更换

38、频繁，应特别注意模板安拆起重安全。2）箱梁重量大，转运频繁，起吊作业必须有专人指挥。3）定期对箱梁吊具结构焊缝进行外观检查和探伤检测，定期对箱梁精轧螺纹钢吊杆和精轧螺母进行更换。4）钢筋半成品转运时，严格按照要求采用两点吊。长跨高粱腹板钢筋吊入主胎架前，应将钢筋与腹板架、变化块与腹板架固定，放置起吊后坠落。5）所有起重吊装钢丝绳、铁链等工索具，应定期检查，发现破损立即更换。6）对龙门吊进行定机定人，对设备进行日检、周检、月检，并做好相关记录。7）龙门吊吊梁行走过程中，两侧轨道必须有人员跟随，检查轨道是否有障碍物。8）安装吊杆螺母时，起重工必须紧密配合，斜体应有专人扶稳。9）长跨高粱分离时，应将

39、现浇梁与端模架设置拉杆，匹配梁由龙门吊辅助，才容许箱梁分离。8.3 高空作业高空作业 1）箱梁在台座预制施工时，必须在匹配梁及固定端模周边设置安全栏杆，更换匹配梁后及时恢复。2）安装内模撑杆、上螺栓时，应有可靠的操作平台，且操作过程中系挂安全带。3）钢筋笼入模安装腹板预留孔时，作业人员必须系挂安全带，放置高空坠落。4）箱梁修饰区域，确保修饰架完善无损坏，禁止在修饰架上堆存杂物，修饰过程中，注意临边防护。9、环保措施 9、环保措施 9.1 控制扬尘污染控制扬尘污染 1）砼搅拌站所用砂石料适当洒水降尘，灌装水泥要确保输送管道密封不泄漏，搅拌机要盖好盖子。2）生产、生活区道路要定期清扫，洒水降尘。3

40、）根据施工场地整体规划，生产及生活区周边进行适当绿化，种植抗粉尘树种（乔木）如、女贞子、柏树等，树距 3米。4）施工过程中受大气污染最为严重的是施工人员，对于施工人员，我们采取防护和劳动保护措施，减轻其危害。如搅拌站人员戴防尘口罩。9.2 水污染的防治措施水污染的防治措施 1）施工机械运转中产生的油污水，采取隔油池等措施处理，不得超标排放。2）其他生产污水，须进行过滤沉淀后排放。3）养护水通过预制厂排水沟排放至指定区域。4）试验时所用试剂专人管理，未用完的试剂要妥善保管，并做好使用记录。5）生产用油料必须严格保管，油库派专人管理，防止油料泄漏污染环境。10、效益分析 10、效益分析 大跨径变截

41、面短线匹配箱梁预制拼装技术的应用，有效减少现场施工作业内容，降低了航道阻水率及施工需求高度；减少了对自然保护区的环境影响，大大节约工程工期、减小成本开支。确保了港珠澳大桥香港接线段 180m跨变截面箱梁保质、保量，按工期要求圆满预制完成，得到了业主及监理单位的一致好评，引起了国内外桥梁技术专家的高度关注。研究形成的大跨度变截面箱梁节段预制施工成套技术，在港珠澳大桥香港接线段主通航孔 180m跨变截面连续刚构桥的成功应用，刷新了短线匹配预制方法在更大跨度，更高梁段的变截面梁桥的应用范围。并且，进一步拓宽该工艺在空间曲线箱梁及小半径曲线桥梁中的三维扭曲梁桥的应用范畴；为大跨度预应力混凝土连续梁桥及

42、连续刚构桥施工提供了另一种新的施工工艺，为大跨度梁桥规划、设计、施工提供了更广阔的工艺选择空间；同时，也为今后其它类似项目在施工方案选择、施工过程控制及施工管理提供了宝贵经验。11、应用实例 11、应用实例 11.1 港珠澳大桥香港接线高架桥港珠澳大桥香港接线高架桥 港珠澳大桥香港段在世界范围内首次将短线匹配预制工艺应用于大跨径变截面箱梁桥中。在项目策划及实施过程中，通过不断摸索和深入研究，解决了大跨径变截面节段梁预制过程中的钢筋绑扎、模板高精度预制及高效自动化、转运堆存、线形控制等技术难题，形成了完整的施工工法。目前，全部 1528 榀大跨径变截面梁段已基本预制完成，混凝土施工质量良好，梁段

43、尺寸控制精准，达到预期目的，得到香港路政署、奥雅纳工程顾问有限公司及总包方联合体的高度认可。该施工工艺中的钢筋工程、模板工程和混凝土工程均有特色与创新，为大跨度预应力混凝土连续箱梁施工提供了除传统挂篮悬浇之外的另一种崭新施工工艺，促进我国桥梁短线匹配预制拼装工艺走向成熟。11.2 虎门二桥虎门二桥 S3 项目标箱梁预制项目标箱梁预制 虎门二桥骝东互通主线桥、西引桥、中引桥、海鸥岛互通主线桥、东引桥上部结构施工采用节段箱梁预制拼装施工工艺，共计 3659 榀，最大重量 166t，为单箱双室斜腹板预应力混凝土箱梁。虎门二桥 S3 标在箱梁预制施工过程中借鉴了本研究成果，采用了几何量测线性控制技术及

44、自动化液压模板系统，箱梁预制实施过程中应用效果显著，大幅提高了箱梁预制工效和预制精度，减少了模板投入数量，降低了安全风险，取得了较大的经济效益。11.3 秀山大桥秀山大桥 X-SG-1 标段箱梁预制标段箱梁预制 秀山大桥为浙江省重点工程，东起由公司承建的宫山隧道工程，西至秀山岛小欢喜码头，是岱山至舟山本疏港公路工程承前启后的一环，全长 3063 米。其中秀山侧引桥为 1740 米连续箱梁，总长 680 米，副通航孔桥为 6 跨连续钢构变截面箱梁，全长 774 米，最大跨径 153 米，节段梁最高达 9.2 米，梁宽 11.75 米，纵向长 3 米。全桥采用短线匹配预制安装工艺施工。箱梁预制施工过程借鉴了本研究成果，采用了大跨度“分区分段”预制技术，应用效果显著，大幅提高了箱梁预制工效和预制精度，减少了模板投入数量，降低了安全风险，取得了较大的经济效益。