CN105625188A - 基于BIM技术的客运专线48m节段梁施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于铁路、公路、市政、城际轨道交通的节段梁施工技术领域，为了解决大跨度梁的施工进度慢、成本高、施工质量难以保证等问题，本发明提供了一种基于BIM技术的客运专线48m节段梁施工方法，采用将梁体分为若干梁节，通过施加预应力将各梁节拼装成桥的施工工艺，梁节的拼装施工过程依次包括梁节的预制、梁节的运输与吊装、预应力穿束、湿接缝施工、预应力张拉、孔道压浆封锚以及支架卸载与体系转换，各施工工序均利用BIM技术进行预先模拟。与传统的施工方法相比，本发明利用BIM技术的三维建模、可视化等功能可有效保证在钢筋绑扎过程中钢筋不存在碰撞以及波纹管预留位置的精度等，具有施工效率高、施工精度高、施工周期短、安全系数高等优点。

Description

基于BIM技术的客运专线48m节段梁施工方法

技术领域

本发明属于铁路、公路、市政、城际轨道交通的节段梁施工技术领域，具体涉及一种基于BIM技术的客运专线48m节段梁施工方法。

背景技术

节段梁的施工目前主要有两种方式，一种是采用预先整体预制，再利用架桥机等设备依次安装到位的方式，该方式适合桥墩跨度比较小的情况，跨度较大时，节段梁过长，预制过程可能出现应力集中等问题，且节段梁过长，对转运和吊装设备要求较高，增加了施工成本，同时在安装时不便于调整，影响最终的安装对接质量，存在安全隐患。另一种施工方式是由两端向中间现浇筑的方式，该方法一定程度上解决了大跨度节段梁的运输吊装问题，但因为浇筑成型的梁体无法移动调整，对现场的浇筑施工质量要求较高。

发明内容

本发明为了解决大跨度梁的施工进度慢、成本高、施工质量难以保证等问题，提供了一种基于BIM技术的客运专线48m节段梁施工方法。

一种基于BIM技术的客运专线48m节段梁施工方法，采用将梁体分为若干梁节，通过施加预应力将各梁节拼装成桥的施工工艺，梁节的拼装施工过程依次包括梁节的预制、梁节的运输与吊装、预应力穿束、湿接缝施工、预应力张拉、孔道压浆封锚以及支架卸载与体系转换，各施工工序均利用BIM技术进行预先模拟。

所述梁节的具体拼装施过程为：

梁节的预制：利用Navisworks对节段梁的梁节数量和拼装顺序进行施工模拟，通过梁节拼装模拟确定由两端向中间施工的最佳方案；

梁节的运输与吊装：利用运梁小车将各梁节运至桥位处，然后按上步确定的方案将各梁节依顺序布置在架桥机上，再由架桥机自身起重设备吊至墩顶处，摆入各节段相应预设位置；

预应力穿束：各梁节准确就位后，利用各梁节上的预应力孔道以及安装于孔道内的波纹管穿装钢绞线，钢绞线沿箱梁纵向方向通长穿装；

湿接缝施工：首先对各湿接缝处相邻梁节的钢筋进行连接和绑扎，采用对拉方式对内模加固后进行混凝土浇筑施工，使各梁节连接成箱梁段；

预应力张拉：待湿接缝处的砼强度及弹性模量达到设计要求后，利用张拉设备对箱梁两端的钢绞线进行张拉锚固，箱梁上拱使箱梁重量由原架桥机钢纵梁承受转为箱梁自承；

孔道压浆封锚：包括孔道压浆和梁端封锚，当预应力钢束张拉完成后，对预应力孔道进行管道真空辅助压浆；孔道压浆完成凝固并合格后，对箱梁体两端进行封锚作业，封锚混凝土与箱梁体连接为一体；

支架卸载与体系转换：张拉过程中分批次松开架桥机与箱梁之间的支撑吊杆，使架桥机逐渐卸载，最终箱梁荷载全部由墩顶处的支座承担，完成由架桥机到箱梁自身的承载体系转换，完成该节段梁的架设施工，重复上述步骤继续下一阶段梁的施工。

所述梁节的吊装就位过程中，同时对各梁节的拼装偏差进行线性控制，控制过程按竖向调整→横向调整→纵向调整→竖向调整→横向调整→纵向调整的次序反复循环进行，控制偏差项目包括箱梁全长、箱梁跨度、箱梁高、梁段纵向中线位置偏差、相邻梁节中心线偏差、梁节垂直度、相邻梁节高差、跨中梁段高程和相邻梁节间预应力孔道位置偏差。

所述预应力穿束后，预应力钢绞线外露部分采用防雨套袋保护。

所述湿接缝采用对称浇筑方式，依次从箱梁两端向中间进行浇筑。

所述各湿接缝的灌注顺序依次为底板、两侧腹板和顶板。

所述预应力张拉过程采用一端锚固、一端张拉的方式，张拉时采用两侧对称同步张拉的方法，以控制张拉力为主、伸长量为辅的双控法进行。

所述孔道压浆在预应力钢束张拉完成后的48h内进行。

所述支架卸载工序在张拉进行至50%时开始进行。

在完成最后一跨节段梁的架设后，对架桥机进行拆卸，架桥机的拆卸流程依次包括拆卸节段支撑横梁，拆卸起重天车，拆卸前、后支腿，拆卸前导梁及横联，拆卸后导梁、主梁及横联以及拆卸托架台车。

与传统的施工方法相比，本发明具有如下有益效果：

1、传统节段梁施工在按图施工时，会发生钢筋碰撞问题，而本发明通过对节段梁钢筋建模后，运行碰撞检查查找碰撞点，进而对节段梁钢筋图纸进行优化，保证了在钢筋绑扎过程中钢筋不存在碰撞，同时也提高了施工效率；

2、节段梁梁节预制过程中，传统方法的波纹管定位基于二维图纸不易理解，波纹管位置稍有误差在钢绞线穿束工序中就会发生无法穿束的问题，本发明通过BIM技术的三维可视化，将波纹管与钢筋笼的位置关系通过三维模型显示，并对钢筋班组进行交底，不但易于理解而且三维模型的空间唯一性也保证了波纹管预留位置的精度，进而也保证了钢绞线穿束工序；

3、传统施工无法很好地预测危险源与安全隐患，而本发明可以提前进行工序模拟、场地模拟，提前对可能存在的危险源进行排查，保证了施工安全进行；

4、相比于传统的节段梁施工，本发明所述基于BIM技术的节段梁施工方法可以提高节段梁的施工效率，保证节段梁的施工质量，在一定程度上也缩短了施工工期。

本发明所述施工方法与传统施工方法的具体对比效果如下表所示：

由此可知，本发明采用BIM技术在施工中过孔时间大大缩短（每孔节省2天），安全系数加大，保证了施工的进度与安全，直接经济效益约53万元。在钢筋施工过程中，经过对钢筋帮扎的施工工序进行调整，缩短了施工工期（每孔节省1.5天），保证了施工质量，直接经济效益约100万元。在梁节调整过程中，发明了《节段梁梁节调整标高测定用辅助器具》，缩短了梁节调整的时间（每孔节省0.5天），提高了梁节调整的精度，直接经济效益约10万元。在模板加固中经过对支架法和对拉筋法进行试验和对比，采用对拉筋的工艺方法不仅缩短了施工工期（每孔节省0.5天），而且保证了混凝土外观质量，直接经济效益约30万元。梁节预制过程中采用定型钢模板，缩短了工期，保证了梁节预制的质量、预应力孔道和外接钢筋的位置，直接经济效益约37万元。合计直接经济效益约230万元，经济效益显著。

附图说明

图1为本发明的施工流程图；

图2为梁节序号排列图；

图3为墩顶测量示意图；

图4为六点法点位布置图；

图5为混凝土浇筑顺序图；

图6为钢绞线布置图；

图7为架桥机的拆卸流程图；

图中：1-湿接缝、2-底板、3-腹板、4-顶板。

具体实施方式

本发明所述的基于BIM技术的客运专线48m节段梁施工方法是将梁体分为如图2所示的11个节段（即梁节），在工厂预制好各节段后运至桥位利用移动支架架桥机进行组拼，通过施加预应力将节段整体拼装成桥的施工工艺，移动支架造桥机是预制节段在墩顶拼装的载体，当进行节段拼装时，将造桥机移位至需要拼装的梁体墩跨间，再把从预制场运来的预制节段吊运并支撑在造桥机上，调整线形和拱度，穿钢绞线后进行湿接缝施工，最后张拉预应力，完成体系转换，造桥机移位到下一孔位，继续拼装施工。总之，节段拼装工法是采用“化整为零”后“集零为整”的一种工法。

本发明又将BIM技术的三维可视化、碰撞检查、虚拟施工、材料精确提取等特点在施工现场引入，对工程质量、进度、成本进行严格把控。

施工过程如图1所示，依次包括梁节的预制、梁节的运输与吊装、预应力穿束、湿接缝施工、预应力张拉、孔道压浆封锚以及支架卸载与体系转换，同时在梁节吊装就位过程中进行线性控制。其中，1号和11号梁节就位前，浇筑支座并用螺栓将支座与1号、11号节段梁底连接牢固。

结合图1所示的施工流程图，对图2所示的48m节段梁的具体施工过程作进一步说明。

1、准备工作

将二维图纸转换成三维模型，并将图纸中相关信息添加到相应的三维模型，创建节段梁钢筋、预应力管道、造桥机、混凝土构件、模板等信息模型，建立BIM族库及模型。创建BIM模型后，对信息模型进行利用，包括虚拟施工、碰撞检查、材料提取等，在施工现场中优化工序，减少碰撞，材料精确管控。

同时，做架桥前的现场准备工作：1）测量两桥墩间距离和高差，支承垫石位置及高度；2）检查并复核桥墩的纵、横向中心线；3）检查支承垫石上锚栓孔位置及深度；4）摆正支座位置；5）检查支架上龙门吊机安全使用性能。

2、梁段的运输

由运梁小车经施工便道将预制好的单段梁节运至施工孔跨桥下位置，再由造桥机自身起重设备吊至桥上，摆入各节段相应位置。或用运梁车由运梁通道将单段梁节运至两桥中间路基上，再经已架设完成的45孔简支梁运至造桥机尾部，由造桥机自身起重设备吊至桥上，摆入各节段相应位置。

3、梁段的吊装

对桁架和造桥机等关键部件进行检查。梁段提升至指定部位后，将天车移动至墩顶位置，调整混凝土节段梁的位置，确保湿接缝混凝土浇筑时天车位置与梁节调整时位置一致，对主梁挠度影响最少。

3.1）利用Navisworks对节段梁的拼装数量和顺序进行施工模拟，确定梁节数量为11段（图2所示），通过梁节拼装模拟确定最佳方案，确定现场施工中按1→11→10→2→9→3→8→7→6→5→4的顺序将预制节段（梁节）布置在架桥机上，支撑在调节支撑上。其中，结合天车起重曲线，通过模拟考虑到端部、变截面节段梁体自重大，采用起重天车在主梁中部提梁，标准段在前导梁部位提梁。

3.2）墩顶复核无误后，利用全站仪将支座中心线放样、弹出控制线，如图3所示。

3.3）对1号和11号两个端部梁节已安装好的支座下钢板进行分中、划线，就位时对应支座垫石轴线、标高控制点，此过程一定要控制准确；在预制梁运至桥下后，对1号段、11号段进行支座的安装，采用天车起吊，叉车配合的方式安装支座。

3.4）利用已就位的两个端部节段（1、11号梁节）作为控制基准，离翼板边缘3-5cm处，分别牵引一根直径2mm的钢丝绳。

3.5）2-10号节段就位时，纵向以上述钢丝绳作为基准，按顺序吊装、就位。

3.6）所有梁段全部就位后，将起重天车停放于墩顶位置，对梁面标高进行复核，为避免发生梁段左右倾斜的现象，采用六点控制法，点位布置如图4所示。

3.7）对桥面标高复核有误的节段，利用起重天车将梁段重新吊起，通过调节每片梁段下方相对应的4个支撑旋杆，直至桥面标高达到设计要求，此过程中，需注意梁段的纵、横向平面位置，避免二次调节。

3.8）将天车停放于墩顶位置，再次复核，各项参数无误后，进入下道工序施工。节段块就位是一个反复调整，逐渐趋近的过程，故在施工中按竖向调整→横向调整→纵向调整→竖向调整→横向调整→纵向调整的次序反复循环调整，直至达到设计要求，节段拼装偏差记录如下表所示：

纵向两端的1号梁段、11号梁段预埋螺栓对正支座预留孔，考虑预应力张拉后及后期徐变引起梁跨收缩，梁段在摆放时，纵向按设计梁长放出28mm，作为收缩预留量，梁段间距按60cm间距布置；竖向按二次抛物线设置反拱度。由于每一个梁段均放在四个螺旋支撑上，并且每个支承点都有三个自由度，这三个自由度相互制约，调整其中一个必将影响其余两个，所以梁段调位是一个反复调整、逐渐趋近的过程，故在施工中按纵向调整→横向调整→竖向调整→纵向调整→横向调整→竖向调整的次序反复循环调整，直至达到设计要求。

4、线形控制

4.1）拼装节段梁中线定位

以本跨两桥墩上的架梁十字线为中轴线，梁段全部安放完成后，在梁体腹内及梁顶面穿钢丝线进行指向，反复检查并确保两钢丝线与桥墩轴线相重合，钢丝线一端挂重锤，确保有足够的张力。然后将本跨所有的预制梁段的中心与钢丝线调整重合，并在纵向上考虑预留压缩量。预留压缩量设置于活动支座端，预先让活动支座上板往梁长正误差方向预偏预留压缩量值。

4.2）预拼节段预拱度的设置

按照设计要求设置预拱度，二次抛物线方程公式为y=ax²+b，抛物线的开口向上。测量点为梁底板的拼缝位置，以跨中为中心，首先计算出每个节段底板湿接缝位置的挠度，预拱度的设置分两步进行，在湿接缝浇筑前的预拱度是精调梁段的依据，实测值与理论推算值误差控制在2mm内。另一部分拱度是浇筑湿接缝的过程中，由于荷载的增加，移动支架的下挠度继续增加，以达到设计预拱度的要求。同时要求同一梁段的同一端保持水平，不发生平面扭转。预设挠度观测点必须根据在预制场标识的4高程测量点进行观测及预设。

4.3）建立调梁理论数据表

根据桥梁设计线形，综合考虑纵坡、预设反拱、支座预偏量、湿接缝浇筑前后支架挠度变化及梁高偏差等因素，并注意高程测量点和调整点（千斤顶调整钢棒位置）位置偏差带来的数据变化，完善《调梁数据表》。

4.4）节段精调

在本跨梁段全部梁段吊运至移动支架上后，开始进行定位精调工作，此时移动支架的荷载（除了湿接缝）已全部到位，桥机的挠度稳定。移动支架上门吊需处于静止状态，已放置好的端头两个节段中线上架设经纬仪或激光指向仪作为中线控制。测量各节段腹板顶位置各点位的高程，并根据《梁跨拼装高程测量、调整数据表》计算得各梁段高程调整值。

梁段线形调整是个反复的过程，所有梁段调整完毕后必须进行复核测量，直至最后一次测量结果反映梁段线形控制符合容许误差方可停止调梁工作。另外，在梁段调整完毕后，需检查底板、腹板、翼缘板的外缘是否平顺，如果存在明显错台，需找出原因，并进行局部梁段的调整。

在利用BIM技术进行梁节调整过程中发现，由于梁节左右两侧高差过大容易使得调平后中线发生偏移的现象。因纵向、横向（平转）、高程调整相互影响，梁段如果粗放质量较高，相互影响小，因此粗调梁工作务必提前到下放梁段的时候进行，即在下梁过程中就控制好纵向、横向（平转）和钢棒的外漏尺寸，特别是梁节左右的高程偏差值，这不仅能节省调梁的时间，也能大大提高线形质量。

4.5）梁体线形观测

调整梁段结束，实测梁段顶面的4个观测点，并查检活动支座端预留压缩量。填写梁体线形跟踪观测记录表。浇筑完湿接缝后再观测第二次，一期张拉结束后观测第三次，二期张拉结束观测第四次，1个月后、3个月后、6个月后、12个月后分别观测第五次至第八次。依次记入梁体线形跟踪观测记录表。

4.6）支座预偏量

根据预应力张拉后压缩以及后期徐变引起的梁跨收缩，活动支座必须预留压缩量。在利用BIM技术进行模拟支座安装过程中发现，支座上下螺栓孔位相对尺寸无法同时安装支座上、下螺栓，经过研究决定支座安装采用叉车分为上、下板分开安装。

5、支座浇筑

架梁前复核支承垫石的标高、位置、尺寸，支座锚栓孔位置、深度、十字线，跨度等是否满足要求。凿毛支座就位部位的支承垫石表面、清除预留锚栓孔中的杂物，安装灌浆用模板，并用水将支承垫石表面浸湿，灌浆用模板采用钢模板，底面设一层4mm厚橡胶防漏条，通过打膨胀螺栓设锚栓联结固定在支承垫石顶面。考虑梁体张拉压缩，活动支座错动量应计及支座预偏量28mm。

天车吊装1号节段、11号节段就位前，将支座用螺栓与1号节段梁底连接牢固，上支座板与梁底预埋钢板之间不得留有间隙。支座与1号节段、11号节段梁底连接牢固后，吊装1号节段、11号节段就位。将端头梁节落在临时支撑千斤顶上通过千斤顶调整梁体标高。支座就位后，在支座底板与桥墩支承垫石顶面之间应留有25mm的空隙，以便灌注无收缩高强度灌注材料。在各节段梁体线形，中线及标高调整完毕后且湿接缝浇注前，采用重力灌浆方式灌注支座下部及锚栓孔处空隙。

6、预应力穿束

预制梁段高程调整完毕后连接所用湿接缝内波纹管，对波纹管接缝进行密封处理，绑扎湿接缝内普通钢筋并对湿接缝两端的梁段表面进行清理、洗刷、灌注湿接缝混凝土并对预应力管道及时进行清孔以防发生堵孔现象。波纹管单根下料长度为0.6m，满足伸入预制梁段不少于0.2m的要求，采用中间对接，用胶带包裹方法。采用人工穿束，钢绞线穿好后，将插在孔道内的波纹管拉出，连通孔道，两头用砂浆密封，然后检查所有波纹管有无损坏，如有及时更换。

钢绞线的下料穿束属常规工艺，请按相关工法施工。需要注意的是，穿束后预应力钢绞线外露部分的保护：采用定制防雨套袋保护，套袋与锚垫板口密封严实，防止雨水流入，造成钢绞线生锈。

7、湿接缝施工

梁段从预制场移至造桥机上之前，将梁段的湿接缝端面砼充分凿毛，外伸钢筋理顺调直，各种构造筋放在所在位置，波纹管插入预留孔道内。

7.1）钢筋加工

每孔48m节段梁有2个2号梁段，8个4号梁段。其中N3钢筋为了方便施工，在4.984m的位置截断（注意预弯），节断的位置离弯头500mm,保证同一截面25%的接头个数（接头间距1000mm）焊接长度250mm。

7.2）钢筋连接和绑扎

安装钢筋时，钢筋的位置和混凝土保护层的厚度要符合设计要求。梁段钢筋整体绑扎，先进行底板和腹板钢筋的绑扎，然后进行桥面板钢筋的绑扎，当梁体钢筋与预应力钢筋相碰时，可以适当调整梁体钢筋和进行适当的弯折。最小净保护层为40mm，绑丝尾端不得伸入保护层内。

在钢筋搭接部分的中心及两端共三处，在钢筋的交叉点处，采用0.7-2.0mm的铁丝，按逐点改变绕丝方向（8字形）的方式交错绑扎，或按双对角线（十字形）方式绑扎。要求每搭必绑，不得间隔绑扎。

在利用BIM技术进行钢筋安装模拟过程中，发现腹板箍筋N3钢筋在梁节吊装后无法进行安装，需要提前安装N3钢筋并且为了方便施工，在4.984m的位置留接头（注意预弯），接头设单面搭接焊缝，搭接长度200mm,厚度6mm，宽度14mm。其余钢筋的搭接均采用绑扎的连接方式。N3与N1钢筋要搭接焊成一个整体。

搭接焊时，采用2点固定。定位焊缝应搭接端部20mm以上。焊接时，应在搭接钢筋的一端引弧，并在搭接钢筋端头上收弧，弧坑应填满。焊接完成的接头应逐个进行检查，用小锤敲击接头时，钢筋发出与基本钢材相同的清脆声音，焊缝表面应平顺，无缺口、裂纹和较大的金属焊瘤。在利用BIN技术进行模拟过程中，发现腹板箍筋N3钢筋在焊接过程中，由于焊接的高温容易刺破包裹钢绞线的波纹管道而造成水泥浆渗漏，需要调整施工工序，先进行钢筋焊接后穿钢绞线，安装波纹管。

7.3）模板加工

内模加固方案，对拉和顶撑进行比选时，利用BIM技术进行模拟计算，发现顶撑容易发生模板活动，混凝土发生侧漏，影响混凝土外观质量，而对拉加固方式对混凝土形成对拉力，相对稳定，所以决定用对拉加固方式。

内模采用竹胶板模板，底模和侧模采用钢模板，模板周边贴上5mm厚的薄海绵条以防止漏浆，底模设顶杆固定在节段梁底板上，内模、侧模设对拉杆，模板骨架连接于节段梁上。立模的顺序依次为底模、侧模和内模。底模由钢支架支承，使其与梁底密贴；外侧模和内侧模用对拉螺杆拉紧与梁段密贴。

7.4）模板施工

模板由人工分片吊装，顶部标高不小于设计标高，两侧面模板与内模间以对拉拉杆紧固，拉杆外套PVC管，以利外抽。模板安装完毕后。应对其平面位置、顶面标高、接点联系及纵横向稳定性进行检查，签认后方可浇注混凝土。

砼施工完成后，待砼强度达到30MPa，且其表面棱角不因拆模而受损时，方可拆除。拆除时不得损伤模板表面。连接扣件、螺丝等要收好。拆模按立模顺序逆向进行，不得损伤砼，并减少模板破损，当模板与砼脱离后，方可拆卸、吊运模板。

7.5）混凝土施工

由于所有的荷载均由造桥机支撑，随着灌注的进行，支架必将产生一定的挠度变形，如灌注次序不当且随着砼的凝固将影响到整孔梁的线形。湿接缝要对称灌注，依次从两端向中间进行。整孔梁体湿接缝一次灌注完毕。每一个湿接缝的灌注顺序依次为底板、两侧腹板和顶板。湿接缝砼采用输送泵灌注。砼强度达到设计强度60%时拆除模板。养生以自然养生为主。

7.5.1）混凝土浇筑

每孔48m节段梁有2个2号梁段,每段C50混凝土10.1m3，8个4号梁段,每段C50混凝土6.8m3，混凝土浇筑采用集中拌合，混凝土罐车运输，汽车泵车浇筑。

砼采用分层连续灌注，一次成型，分层厚度宜为30cm左右，浇筑时采用水平分层的方法，先后两层混凝土的间隔小于30min，整孔箱梁浇筑时间不超过6h，以防出现施工冷缝。每层厚度不大于捣固棒作用部分长度的1.25倍。

在桥下梁体跨中布置1台汽车泵车，浇筑人员指挥汽车泵车使混凝土倒入合理准确的位置，保证布料准确均匀，汽车泵车输送管路出口不与模板和钢筋直接接触。混凝土的浇筑采用连续浇筑一次成型，两侧混凝土同步对称浇筑。浇筑总的原则为“先腹板底中部及底板两侧、再腹板顶部及底板中部、最后顶板”，，即按图5中的①②③④⑤顺序浇筑，采用水平分层、连续浇筑、一次灌成的方式，从箱梁一端向另一端两侧腹板混凝土等高往复浇筑的顺序。

从高处向模板内倾卸混凝土时，其自由倾落高度一般不宜超过2m，以不发生离析为度。否则应通过串筒、溜管或振动管、槽等设施卸落混凝土。砼用罐车运至现场后测定坍落度、含气量的指标，坍落度偏差不得大于±20mm,合格后方可使用，浇注采用砼泵车施工。在顶板混凝土浇筑完成后，应采用《湿混凝土拉毛器》，按要求对桥面底座板处混凝土面进行拉毛处理，拉毛深度为1～2mm。

7.5.2）混凝土养生

梁体混凝土养护采用自然养护。桥梁浇筑后至拆模前用养生膜和土工布包裹。夏季气温高昼夜温差小，采用自然养护，桥梁浇筑后桥面及时采用布包海绵垫蓄水，篷布苫盖。梁体拆模后梁体浇水养护。

8、预应力张拉

预应力钢束的张拉一般分两阶段进行，张拉时湿接缝的强度和龄期请遵照设计文件的有关规定，强度和弹性模量达到设计要求。纵向预应力张拉也作为支架卸载的一个过程。

8.1）钢绞线下料

钢绞线下料场地保证平坦，采用无齿锯切断，长度误差控制在±5mm内。穿束后预应力钢绞线外露部分的保护，采用定制防雨套袋保护，套袋与锚垫板口密封严实，防止雨水流入，造成钢绞线生锈。

8.2）张拉

张拉在湿接头砼强度及弹性模量达到设计要求进行。张拉设备在使用前和使用过程中，按规范要求进行标定，取得张拉力和油压表的关系曲线。钢绞线下料在造桥机前导梁上进行，切割使用砂轮切割机切割。张拉采用两侧对称同步张拉（有两台张拉千斤顶同时工作），以控制张拉力为主、伸长量为辅的双控法进行。张拉顺序为初始应力做标记→0→0.1倍张拉应力→测量伸长量→持荷5分钟→锚固。预应力钢束采取单端锚固，当一端锚固后，另一端拉至设计值持荷5分钟后锚固。箱梁在第一阶段预应力钢束张拉前，梁的全部重量多支点弹性支承在造桥机纵梁上，每个梁段梁底的四个角上对称放置四台丝杠，用作梁底高程调整。当预应力钢束开始张拉后，箱梁上拱，部分自重转为由梁体自身承受，同时造桥机纵梁反弹，上托力发生变化，随着预应力钢束逐步张拉，箱梁自承能力越来越大，最后梁的重量由原造桥机钢纵梁承受转为箱梁承受，为防止上托力过大而顶裂梁体，在张拉过程中要及时调低支撑丝杆的高度，以减少造桥机的上托力。

预施应力时，每次同时对称张拉两侧腹板的对应钢绞线束，两侧两个千斤顶同时进行张拉，并以张拉力为控制，以伸长值为校核，钢绞线的布置如图6所示。每端实际伸长值与理论伸长值误差控制在6%以下。张拉顺序如下表所示：先腹板束，后底板束，由里向外，左右对称，同步进行。

当湿接缝强度达到设计强度值的100%时，且期龄不小于10天后进行张拉。张拉工艺流程：张拉初始应力做标记→0→0.1σk（作伸长值标记、测工具锚夹片外露量）→σk（静停持荷5分钟）→回油到0锚固（测总回缩量、测工作锚夹片外露量）。

9、孔道压浆封锚

9.1）孔道压浆

当预应力钢束张拉后，对预应力孔道及时进行压浆。预应力筋终张拉完成后，在48h内进行管道真空辅助压浆。

压浆用水泥为强度等级不低于42.5级的低碱普通硅酸盐水泥，水胶比0.33，且不泌水，流动度14～22s，抗压强度不小于50MPa,压入管道的水泥浆体积收缩率小于2%，初凝时间大于4h，终凝时间小于24h，压浆时浆体温度不超过35℃。水泥浆掺入预应力压浆剂（包括高效减水剂、微膨胀剂），不掺入氯化物或其他对预应力筋有腐蚀作用的外加剂。

清除孔道内杂物和积水，用砂浆对锚头进行封堵，防止在压浆过程中造成漏浆。用真空泵抽吸预应力孔道内的空气，使孔道压力稳定在-0.06～-0.10MPa的真空度，然后由一端压入浆体，当另一端喷出的浆体与进浆口浓度相同时，关闭出浆口，继续压浆，当压力达到0.5～0.6MPa时，关闭进浆口，且持压2min。待浆体初凝不流动时拆卸浆阀，以确保孔道内浆体饱满密实。

9.2）梁端封锚

孔道压浆完毕，经检查无不饱满情况，浆体已凝固后，及时进行梁体封锚作业。为保证混凝土结合良好，检查锚穴混凝土表面凿毛情况。浇筑封锚混凝土之前，先将锚垫板表面和封闭锚头的砂浆铲除干净，对锚板与锚垫板之间的交接缝用聚氨酯防水涂料进行防水处理，同时检查确认无漏压的管道后，浇筑封锚混凝土。防水处理后利用安装于锚垫板螺栓孔的短钢筋，与设计锚穴钢筋网片绑扎在一起，保证封锚混凝土与梁体连为一体。

封锚采用无收缩混凝土，混凝土要加强捣固，要求混凝土密实，无蜂窝麻面，与梁端面平齐，封锚混凝土及时抹面压光，封锚后混凝土面与梁体混凝土的错台不超过2mm。评定混凝土28d强度及检验混凝土实际强度试件：每天从拌制封锚混凝土（不超过5m3）中随机取样。制作3组试件，其中2组（σ未知法）为28d标养；1组随梁养护。

加强养护，充分保持混凝土湿润，防止封锚混凝土与梁体之间产生裂纹。在梁端悬挂一块麻布或草帘，对混凝土进行洒水养护7d。

9.3）防水处理

封锚混凝土养护结束后，采用聚氨酯防水涂料对封锚混凝土与梁体混凝土接缝处进行防水处理。

10、支架卸载-体系转换

箱梁在第一阶段预应力钢束张拉前，梁的全部重量多支点弹性支承在移动支架主梁上。每个梁段由4个支点（吊点）承受，用作高程的调整。当预应力钢束开始张拉后，随着张拉的进行，部分自重将转为由梁体自身承受，同时移动支架承受的梁段重量将逐渐减轻，主梁反弹上托力发生变化。随着预应力钢束逐步张拉，箱梁自承能力越来越大，最后梁的重量由移动支架主梁承受转为箱梁承受。为防止上托力过大而顶裂梁体，在张拉过程中要及时调整支撑或吊点，以减少移动支架的上托力。

在第一批纵向预应力张拉之前，梁段和湿接缝及钢绞线的重量通过吊杆或支点传递给移动支架承担，张拉过程中应分批次松吊杆，逐步将箱梁荷载传递到支座上，待一期张拉完成（按设计规定），吊杆全部松掉，箱梁荷载全部由支座承担，完成体系转换。

预应力张拉、支架卸载和体系转换过程需结合设计资料、移动支架的刚度等，制定分步张拉、卸载的详细过程及工艺。

通过BIM技术的体系转换模拟，总结出张拉完成50%时，要对造桥机进行卸载，否则梁体的梁面混凝土会发生张拉拉力裂纹影响混凝土质量。

11、架桥机的拆卸

在完成最后一跨架设后需对TP48造桥机进行拆卸，拆卸跨度为49.6m，墩高为10m。拆卸场地要求：最后一孔桥墩之间不小于40m宽的路面硬化。在安装桥墩的两边，需要汽车吊占位，需要25m×50m的路面硬化以供汽车吊占位使用，总共需要的路面硬化面积为120m×55m，粱面需清理。

其施工流程如图7所示，依次包括拆卸节段支撑横梁，拆卸起重天车，拆卸前、后支腿，拆卸前导梁及横联，拆卸后导梁、主梁及横联以及拆卸托架台车。

架设桥墩最后一孔的梁跨时，预留2处湿接缝的翼缘后浇，即图2中所示的1号段与2号段间的湿接缝，10号段与11号段的湿接缝。

拆卸节段支撑横梁：用起重天车的电动葫芦整体起吊节段支撑横梁，下放至地面后用1台75t的吊机起吊到粱面运梁车上。

拆卸起重天车：用1台75t汽车吊起吊拆卸起重天车各部件（大车走行、金属结构、卷扬机、起重小车车架等部分）起吊至梁面运梁车上。

拆卸前后支腿：用1台75t汽车吊起吊前后支腿，起吊到粱面上的运车上

拆卸前导梁及横联：用1台220t的汽车吊整体起吊前导梁至粱面运梁车上。

拆卸主梁、后导梁及横联：采用顶推法用1台220t的吊机拆卸主箱梁节段3、节段4，然后用2台220t的吊机整体拆卸后导梁、主箱梁节段1、节段2。

整机向前纵移14m，然后用1台220t的汽车吊拆卸主箱梁节段4，起吊至粱面运梁车上。

整机继续向前纵移14m，然后用1台220t的汽车吊拆卸主箱梁节段3，起吊至粱面运梁车上。

用2台220t的汽车吊整体抬吊主梁节段1、节段2及后导梁（钢丝绳从预留湿接缝缺口处下放），抬吊至梁面。

拆卸托架台车：用1台75t的汽车吊整体起吊托架至梁面运梁车。

所述吊机的选用原则为：

吊机工作半径9m，抬吊高度约22m（墩高10m，砼梁高4.6m，主梁高3.6m，钩头距离3m）。单边后导梁、主梁节段1、节段2重约120t，单边吊机需抬吊60t。

根据以上参数，查看附图1可知吊机工作幅度9m，主臂伸长27m，吊机可吊重73t＞60t，所以可以选用2台220t的汽车吊整体抬吊后导梁、主箱梁节段1、节段2。

Claims (10)

1.一种基于BIM技术的客运专线48m节段梁施工方法，其特征在于：采用将梁体分为若干梁节，通过施加预应力将各梁节拼装成桥的施工工艺，梁节的拼装施工过程依次包括梁节的预制、梁节的运输与吊装、预应力穿束、湿接缝施工、预应力张拉、孔道压浆封锚以及支架卸载与体系转换，各施工工序均利用BIM技术进行预先模拟。

2.根据权利要求1所述的基于BIM技术的客运专线48m节段梁施工方法，其特征在于，所述梁节的具体拼装施过程为：

梁节的预制：利用Navisworks对节段梁的梁节数量和拼装顺序进行施工模拟，通过梁节拼装模拟确定由两端向中间施工的最佳方案；

梁节的运输与吊装：利用运梁小车将各梁节运至桥位处，然后按上步确定的方案将各梁节依顺序布置在架桥机上，再由架桥机自身起重设备吊至墩顶处，摆入各节段相应预设位置；

预应力穿束：各梁节准确就位后，利用各梁节上的预应力孔道以及安装于孔道内的波纹管穿装钢绞线，钢绞线沿箱梁纵向方向通长穿装；

湿接缝施工：首先对各湿接缝处相邻梁节的钢筋进行连接和绑扎，采用对拉方式对内模加固后进行混凝土浇筑施工，使各梁节连接成箱梁段；

预应力张拉：待湿接缝处的砼强度及弹性模量达到设计要求后，利用张拉设备对箱梁两端的钢绞线进行张拉锚固，箱梁上拱使箱梁重量由原架桥机钢纵梁承受转为箱梁自承；

孔道压浆封锚：包括孔道压浆和梁端封锚，当预应力钢束张拉完成后，对预应力孔道进行管道真空辅助压浆；孔道压浆完成凝固并合格后，对箱梁体两端进行封锚作业，封锚混凝土与箱梁体连接为一体；

支架卸载与体系转换：张拉过程中分批次松开架桥机与箱梁之间的支撑吊杆，使架桥机逐渐卸载，最终箱梁荷载全部由墩顶处的支座承担，完成由架桥机到箱梁自身的承载体系转换，完成该节段梁的架设施工，重复上述步骤继续下一阶段梁的施工。

3.根据权利要求2所述的基于BIM技术的客运专线48m节段梁施工方法，其特征在于：所述梁节的吊装就位过程中，同时对各梁节的拼装偏差进行线性控制，控制过程按竖向调整→横向调整→纵向调整→竖向调整→横向调整→纵向调整的次序反复循环进行，控制偏差项目包括箱梁全长、箱梁跨度、箱梁高、梁段纵向中线位置偏差、相邻梁节中心线偏差、梁节垂直度、相邻梁节高差、跨中梁段高程和相邻梁节间预应力孔道位置偏差。

4.根据权利要求2所述的基于BIM技术的客运专线48m节段梁施工方法，其特征在于：所述预应力穿束后，预应力钢绞线外露部分采用防雨套袋保护。

5.根据权利要求2所述的基于BIM技术的客运专线48m节段梁施工方法，其特征在于：所述湿接缝采用对称浇筑方式，依次从箱梁两端向中间进行浇筑。

6.根据权利要求5所述的基于BIM技术的客运专线48m节段梁施工方法，其特征在于：所述各湿接缝的灌注顺序依次为底板、两侧腹板和顶板。

7.根据权利要求2所述的基于BIM技术的客运专线48m节段梁施工方法，其特征在于：所述预应力张拉过程采用一端锚固、一端张拉的方式，张拉时采用两侧对称同步张拉的方法，以控制张拉力为主、伸长量为辅的双控法进行。

8.根据权利要求2所述的基于BIM技术的客运专线48m节段梁施工方法，其特征在于：所述孔道压浆在预应力钢束张拉完成后的48h内进行。

9.根据权利要求2所述的基于BIM技术的客运专线48m节段梁施工方法，其特征在于：所述支架卸载工序在张拉进行到50%时开始进行。

10.根据权利要求9所述的基于BIM技术的客运专线48m节段梁施工方法，其特征在于：在完成最后一跨节段梁的架设后，对架桥机进行拆卸，架桥机的拆卸流程依次包括拆卸节段支撑横梁，拆卸起重天车，拆卸前、后支腿，拆卸前导梁及横联，拆卸后导梁、主梁及横联以及拆卸托架台车。