重慶雙碑嘉陵江大橋上部結構關鍵施工技術

何樹凱

（重慶建工橋梁工程有限責任公司，重慶 400060）

重慶雙碑嘉陵江大橋上部結構關鍵施工技術

何樹凱

（重慶建工橋梁工程有限責任公司，重慶 400060）

重慶雙碑嘉陵江大橋是重慶主城區“5619”快速路網規劃三橫線的重要組成部分，為高低塔單索面混凝土斜拉橋，由于其獨特的結構設計與周邊復雜的環境給工程建設造成極大的困難。該文針對其工程重難點，從零號塊現澆托架與主梁懸臂施工掛籃設計到引橋移動模架法施工做了詳細介紹，并在常規施工方法的基礎上發散思維，改進創新，專項設計，為類似條件下的工程建設提供一定的參考。

斜拉橋；托架；掛籃；移動模架法

1 工程概況

重慶雙碑嘉陵江大橋工程線路長，地形起伏大，由東引橋、主橋和西引橋組成。主橋為高低塔單索面混凝土斜拉橋，全長644m，橋面全寬28m，最大跨徑330m；西引橋全長1019m，東引橋全長263m，均為預應力現澆箱梁，跨越居民區與軌道交通三號線。

2 工程重難點

2.1 零號節段

主梁無索區零號塊縱向總長25m，混凝土重約2500t，梁底距承臺高度約60m，且承臺平面尺寸遠小于零號節段，常年低于施工水位。主墩零號節段因其獨特的雙向大懸臂、大噸位使得現澆支架設計及施工難度極大。

2.2 主梁懸澆

雙碑特大橋主橋上部主梁為單箱三室斜腹板結構，梁寬32.5m，標準節段長度7m，非標準節段有4m及8m兩種形式，標準節段重量約470t，個別特殊節段重量最重達到708t，混凝土節段超寬、超重，目前國內無論是前支點掛籃還是后支點掛籃，其澆筑重量均未達到這個水平，因此主梁掛籃的設計也十分重要，直接影響大橋的施工質量與成橋線型。

2.3 引橋現澆

西引橋高架橋長度約1km，跨越廠區及居民區，五處跨越詹家溪，一處跨越現有楊雙路，一處跨越軌道交通三號線，施工受拆遷影響，干擾大，條件復雜，施工難度大。

3 零號節段施工

雙碑大橋主橋零號塊非常龐大，縱向長25m，相當于普通斜拉橋的零號塊和1號塊的總長度，無斜拉索設計，形成縱向12.5m的大懸臂，主梁橫向寬32.5m，橫向懸臂達16m，形成了零號塊縱橫雙向大懸臂的特點，再加上零號塊距地面過高，施工難度非常大。

綜上因素，經多次研究決定，將零號塊順橋向劃分為三段（6.3m+12.4m+6.3m），分2次進行施工。中段12.4m采用托架現澆，混凝土數量約749m3，兩邊各6.3m采用掛籃進行施工，混凝土數量約202m3，第二次施工時，設臨時斜拉索，按有索段澆筑剩余部分[1]。

3.1 托架設計

托架采用萬能桿件設計，底部設型鋼牛腿承為主要支撐點，上部設鉸座分攤水平力反力，單點由精軋螺紋對拉，托架上布置單層分配梁與型鋼組焊桁架，其間設10cm厚楔塊，以便脫模及調整標高。

圖1 現澆托架示意圖

3.2 托架安裝

托架由萬能桿件進行現場拼裝，先在地面拼裝成桁架組，再由塔吊移運至牛腿上形成整體。在索塔施工過程中預埋型鋼牛腿，其作用是將托架承受的施工荷載傳遞到塔身，避免支架落地，是整個結構的關鍵部位[2]。為避免預埋牛腿周圍混凝土承受荷載較大而產生局部受損，在預埋牛腿周圍布置適當數量的構造鋼筋網片，以提高該部位的抗壓能力。

3.3 托架預壓

在混凝土澆筑前需對托架作預壓，傳統的預壓方法一般是采用堆載預壓，即在托架上堆放沙袋、水箱等配重。由于托架距地面太高，若采用堆載，費工、費時、費料，故采用預拉方式，利用施工用張拉機具，通過在托架上安裝錨固端，于底部承臺對鋼鉸線進行張拉實現等效預壓，以節約人力物力及時間[3]。

3.4 托架現澆

首次施工零號塊中部12.4m，結合混凝土振搗所用時間和輸送運輸混凝土的能力，將混凝土的初凝時間定為36h左右，將坍落度控制在20～22cm之間。混凝土由下至上分層澆筑，從端部向中間對稱進行，分層厚度約為30cm[4]。

因零號塊體積較大，內部結構復雜，容易發生大體積混凝土開裂的情況，對此，針對結構配筋設置了多層冷卻水管進行溫控，確保混凝土的澆筑質量。

3.5 零號塊第二次混凝土施工

零號塊第二次施工兩端各6.3m，若繼續采用托架現澆，要求托架設計相當龐大，對支承點要求極高，對索塔墩壁受力極為不利，故考慮采用主梁懸臂施工掛籃進行澆筑，由于該節段為無索區，先于上塔柱設置臨時索以提供掛籃前支點作支承，按懸臂節段進行澆筑[5]。先將臨時索上端錨固于主塔1號索管上，下端錨固于掛籃上進行澆筑，臨時索的錨固、張拉、體系轉換與正常掛籃施工相同。當零號塊形成后，將臨時索進行錨固，梁端設置錨固塊混凝土和索管，并在梁端進行張拉。混凝土達到設計強度要求后按要求進行預應力張拉，壓漿封錨后實施體系轉換。

圖2 零號節段二次施工示意

4 主梁懸臂施工

主梁節段超寬、超重以及單索設置已無法變更，且由于雙碑大橋箱梁截面設計要求，對作用于已澆筑箱梁上的荷載進行了限制，導致現有任何形式的掛籃構造都無法滿足如此噸位的節段施工，因此創新性利用前后支點結合的原理，分次澆筑、多次張拉，分攤橋面錨固點支反力，滿足施工需要。

4.1 掛籃設計

根據掛籃設計原則和節段長度劃分，要在施工零號塊第二次時就能形成掛籃，左右兩套掛籃在平面上需交錯布置[6]，兩套外掛籃中心線橫橋向相隔75cm。

圖3 掛籃立體模型

（1）底平臺

底平臺是掛籃的主體結構，由支承模板體系的分配梁、弧形梁及行走滑梁組成，平面上由兩橫梁、六縱梁組成。

（2）上部結構

上部結構采用三角斜拉式，其在混凝土澆筑時要承擔一部分混凝土荷載，并兼作整個掛籃的行走裝置。三角主體中支點支承于已澆塊件前端，后支點通過錨桿錨固于已澆塊件上。

由于箱梁翼板懸臂大，板較薄，為控制翼板處荷載不超過60t，選擇橫向布置預拉結構將翼板處的大部分荷載分配到腹板上，預拉結構由預拉立柱、預拉橫梁和預拉帶組成。

（3）牽索系統

牽索系統作為掛籃與斜拉索之間的聯系，并在懸澆完成后，將斜拉索與掛籃分離，實現索力的轉換，牽索系統由張拉梁、墊塊及連接桿組成，張拉千斤頂固定在張拉墊塊上，墊塊根據弧形梁底部曲線設置。

圖4 掛籃立面示意

（4）懸掛與錨固

掛籃底平臺與上部結構以及已澆箱梁之間的連接由吊桿與錨桿提供，其中底平臺設置8根吊桿以滿足懸掛，上部結構尾端設置4處錨桿以提供掛籃支承。

（5）剪力鍵

為抵抗斜拉索張拉形成的水平分力，掛籃底平臺上需布置剪力鍵。剪力鍵采取可調整的構造，以減少預留孔位置誤差的影響，通過其上的整體澆筑的鋼柱與已澆節段嵌固。

（6）行走系統

上部結構前后支點均設計為船形拖子，在其正下方沿順橋向布置不銹鋼滑道，在軌道上設置反力點利用千斤頂牽引掛籃前行，底平臺則利用懸掛于托輪上行走。由于節段長度較長，掛籃無法一次前移到位，錨箱需中途輪換一次，直至掛籃到達下一節段澆筑位置。

（7）模板系統

模板系統由底模、內模、堵頭模板組成。底模采用8mm鋼板，直接鋪于底平臺分配梁上，為適應箱底折線變化，兩側翼板和中箱模板分開，在翼板模和中箱模接縫處用薄鐵皮搭接，防止漏漿；箱室內模采用組合鋼模組拼，施工時分箱室整體安裝，周轉時拆散后從隔板人孔中運出。

4.2 掛籃安裝

根據掛籃設計與現場情況，采取分部分段進行拼裝，即上部三角主體和底平臺分配梁為單件現場安裝完成，下部弧形梁和內行走梁，在拼裝平臺上組裝后整體吊運安裝到位。當掛籃澆筑完成零號塊第二次澆筑后，對主縱梁進行接長而最后形成掛籃整體。

4.3 荷載試驗

掛籃采用工廠制作，制作成型后先對各構件進行單件試驗，待接長形成完整體系后再做整體荷載試驗，試驗方法同托架。

4.4 掛籃行走

由于掛籃預拉結構上下游為一整體，平面上與斜拉索呈縱橫相交，在行走時先將上部平聯鋼帶和下部橫梁拆卸后才能進行，首先索力調整，進行體系轉換，安裝、檢查行走吊桿、托輪，延長軌道梁并潤滑，然后依次拆除千斤頂、鋼帶、底撐、柱腳、吊桿，進行行走系統復檢，檢查合格后由牽引千斤頂同步牽引前進，后錨（壓）同步倒換，分2次行走到位，而后安裝吊桿，再將底平臺整體提升到設計標高準澆筑混凝土。

4.5 混凝土澆筑

主梁懸臂節段混凝土澆筑方式類似零號塊澆筑，由于BSB20節段混凝土方量約為272m3，節段重708t，在P25號輔助墩頂需設臨時支撐頂升調節系統，配合掛籃進行澆筑，完成體系轉換后，卸落臨時頂升支撐，掛籃主體前移，形成輔助墩永久支撐體系，然后澆筑下一節段。

5 引橋施工

由于引橋跨越廠區及居民區，若采用跨越式落地支架或滿堂式腳手架現澆，需對區域內河道進行改道，措施復雜，難以協調，成本高，進度慢。結合現場實際情況，采用無支架施工技術，即移動模架法施工，對環境影響小，機械化程度高，成本經濟，施工速度快[7]。

5.1 移動模架構造

移動模架系統主要由主梁、前后鼻梁、橫梁、模板系統、推進小車、支撐托架、推進懸掛、中懸掛、前懸掛及平臺走道組成。每一部分都配有相應的液壓或機械驅動系統，依靠縱向推進油缸做縱向前行；通過滑板和不銹鋼軌道依靠橫向推進油缸實現橫移；支撐托架和推進小車通過設備本身來完成轉運和安裝，不需任何輔助設備。

圖5 棧橋立面布置

5.2 施工工藝

（1）移動模架就位，設備檢查，箱梁鋼筋綁扎、拼組內模、澆筑混凝土。

（2）箱梁預應力張拉后，降低移動模架，安裝中墩懸掛、連接吊架及安設千斤頂。

（3）自行支撐架和工作車前行到位，安裝支撐托架。

（4）安裝后推進吊架，放松前吊架，拆除連接螺栓并下放千斤頂，拆除中墩懸掛，依靠前推進工作車上的推進油缸進行縱向推進。

（5）前行到下一跨后，設備作橫向調整，到位后重新連接橫梁，然后提升到設計位置。

5.3 移動模架拼裝

由于24號過渡墩因拆遷原因完成較晚，決定先施工第21跨，然后施工第22跨，直至24號過渡墩完成后，再反向行走，退回第起始跨，施工剩余各跨[8]。因此移動模架在第21跨安裝，其中兩主縱梁和牛腿為一次安裝完成；主橫梁及模架、模板等構件或設施均采用現有塔吊分節分段依次安裝到位；鼻梁則采用大噸位汽車吊進行安裝。

5.4 預壓與調整

移動模架預壓采用傳統堆載預壓，箱梁腹板位置采用加鋼筋與砂袋，其它位置加水箱堆載，堆載順序同混凝土澆筑順序。待支撐變形收斂穩定后，觀測各測點標高，根據每次記錄繪制沉降曲線，最終確定預拱度。移動模架預拱度的調整是施工中重點，第一次澆筑混凝土后，可用墊片調整。

5.5 混凝土澆筑

箱梁混凝土澆筑時由箱梁兩端向跨中對稱分層澆筑，同一斷面混凝土灌注順序為先底板及腹板根部，再腹板至上梗肋處，最后頂板。澆筑時縱向分段水平分層，斜坡形逐層澆筑，分層厚度25～30cm，振搗與澆筑交替進行。

5.6 脫模及前行

每跨混凝土箱梁澆筑完并張拉后，利用頂升油缸落模，使主梁下移帶動模板脫離混凝土面，安裝中墩懸掛托架和后吊架，將主梁用中墩懸掛橫梁和后吊點橫梁固定，同時前鼻梁端的前支撐支撐在墩頂上；牛腿隨小車一同被吊起，通過小車上的橫移油缸將牛腿從墩中移出，脫離墩柱；小車及牛腿掛在主梁上，啟動液壓裝置，帶動牛腿縱移；當兩組牛腿行進到下一橋墩時，將牛腿插入墩中，至此牛腿前行、安裝完畢；這時頂升油缸帶動主梁繼續下落至小車滾輪上，拆除中吊點橫梁，收回前支撐，縱移油缸推動主梁帶動模板縱移至澆筑位置，橫向合模，連接橫梁，上升至澆筑位置，調好模板后，即可準備澆筑下一跨箱梁。

5.7 拆卸

當最后一跨箱梁澆筑完畢后，利用墩梁部施工時的預留孔，在梁頂安裝卷揚機進行拆卸。首先將前后導梁拆除而后將外側模、底模、主梁分節懸掛在箱梁頂面，再按照橫梁、牛腿、推進平車、主梁、模板的順序依次將其拆除。模架拆除時確保起重設施有足夠的安全系數，防止起吊物墜落，發生安全事故或損壞結構物。

圖6 箱梁澆筑

6 結語

雙碑嘉陵江大橋歷時5年，于2013年年底竣工，因其獨特的設計與復雜的現場條件影響給施工造成了諸多困難，本文結合以上難點對關鍵施工技術作了詳細介紹，主要形成如下成果：

（1）零號節段分塊澆筑，結合托架和掛籃進行施工，相比落地支架與托架整體現澆，節約了工期和成本，免受洪水影響，施工安全更有保障。

（2）創新了掛籃設計，首次使用前后支點結合的掛籃結構，解決超大、重、寬主梁節段懸澆難以實現的問題；兩套掛籃錯位設計、階段拼裝，解決零號塊上掛籃安裝尾部重疊的問題。

（3）利用張拉機具，通過在托架上安裝錨固端，于底部承臺對鋼鉸線進行張拉實現等效預壓，相比傳統的堆載預壓，在高空作業省時省料，并能有效的保證預壓目的。

（4）采用移動模架法施工引橋，在較長且跨數較多的條件下施工中更為經濟，機械化程度高，而且有效地縮短了施工時間，避免了橋下復雜環境對施工造成的影響。

[1]顏東煌.斜拉橋合理設計狀態確定與施工控制[D].長沙:湖南大學，2001：19-32.

[2]鞏春領.大跨度斜拉橋施工風險分析與對策研究[D].上海:同濟大學，2006.：23-36.

[3]李維瑞.矮塔斜拉橋施工關鍵技術研究[D].上海:同濟大學，2007：17-25.

[4]朱傳娣.大跨高墩連續剛構橋0號塊托架法施工技術[J].混凝土與水泥制品，2009（08）:21-22.

[5]陳騎彪.前支點掛籃施工0#塊技術[J].公路交通技術，2007（09）:64-67.

[6]方銀明.斜拉橋38.6m寬混凝土主梁掛籃設計及懸澆技術[J].世界橋梁，2011（11）:17-21.

[7]吳麒麟.重慶新牌坊立交移動模架施工技術[J].重慶建筑，2007（02）:6-10.

[8]宮旭黎.移動模架在50m跨徑現澆箱梁中的應用[J].森林工程，2007，19（03）:67-68.

責任編輯：孫蘇，李紅

Key Technology for Superstructure Construction of Jialing River Bridge in Shuangbei,Chongqing

Jialing River Bridge in Shuangbei is a very important part of the highway planning in Chongqing.It is a single plane cable-stayed concrete bridge,whose unique structuraldesign and complicated surrounding environmentpose greatchallenges on its construction.Based on the key and difficult points,zero block cast-in-situ bracketand hanging basketdesign forgirder cantileverconstruction and the movable formwork method for approach bridge are introduced in detail.Moreover,some creative thoughts are also presented for references.

cable-stayed bridge;bracket;hanging basket;movable formwork method

TU997

：A

：1671-9107（2014）03-0049-04

10.3969／j.issn.1671-9107.2014.03.049

2013-10-22

何樹凱（1982-），男，重慶人，碩士，工程師，主要從事橋梁施工。