連續梁懸臂施工工藝及施工方法

姚會濤

(中鐵十八局集團第一工程有限公司，河北涿州072750)

1 工程簡介

石武客專鐵路SWQZ-8標的確山特大橋位于駐馬店境內，全橋長3 421.055 m，中心里程為DK934+653.10，其中DK934+272.700～DK934+410.220段(40#墩～43#墩)之間為(40+56+40)m連續梁，跨越三里河，河與線路夾角為90°，河寬100 m。

本橋為雙線客運專線鐵路橋，設計最高運行速度350 km/m，正線線間距為5.0 m，梁全長137.5 m，計算跨度為(40+56+40)m，中支點處梁高4.35 m。梁體為單箱單室、變高度、變截面結構，主橋截面為預應力混凝土變截面連續箱梁截面，箱梁頂寬12.0 m，箱梁底寬6.7 m。

2 適用范圍和特點

懸臂澆筑法適用于高墩、大跨徑的連續梁、連續剛構，孔下不受通航、通行的限制，其特點是無須建立落地支架，無須大型起重及運輸機具，主要施工設備是掛籃。

掛籃是懸澆施工的主要設備，可在已經張拉錨固并與墩身連成整體的梁體上移動，每段綁扎鋼筋、立模、澆筑混凝土、縱向預應力張拉都在掛籃內進行。完成本段施工后，掛籃對稱向前各移動一節段。

3 掛籃分類和組成

掛籃是懸澆箱梁的主要設備，它是沿著軌道行走的活動腳手架及模板支架。就國內外現有的掛籃按結構形式可分為桁架式、三角斜拉帶式、預應力束斜拉式、斜拉自錨式；按行走方式可分為滑移式和滾動式；按平衡方式可分為壓重式和自錨式。

掛籃由承重系統、底模系統、側模系統、走行系統和錨固系統五大部分組成(見表1、圖1)。

4 施工工藝流程

懸臂澆筑施工工藝流程：養生、等強→預應力束制作→穿預應力束→張拉機具檢驗→張拉→壓漿→掛籃滑移→模板測量控制→綁扎底板鋼筋和安裝預應力管道→綁扎腹板鋼筋和預應力管道→立內模、端?！鷺烁呖刂啤壴敯邃摻罴邦A應力管道→掛籃預留孔→灌注梁段混凝土并制作試驗塊→線型控制→墩頂梁段施工完畢→循環N次

表1 掛籃組成

4.1 0#梁段施工

根據箱梁截面的情況確定混凝土是一次澆筑還是分次澆筑，一次澆筑時，應在頂板中部留一窗口，使混凝土由窗口進入箱內，分布到底模上。當箱梁較高時，應用減速漏斗向下傳送混凝土，采用二次澆筑時，先安裝底模、側模及底板、側板的普通鋼筋、預應力筋，待澆筑第一次混凝土后，再安裝內模及頂板普通鋼筋及預應力筋。

由于0#塊結構復雜，預埋件、鋼筋、各向預應力鋼束及其孔道、錨具密集交錯，梁面有橫坡度，根據本橋結構形式及高度，混凝土分兩次澆筑，施工程序為：

0#梁段的施工順序為：托架安裝→安裝支座(施工臨時錨固支座)→安裝底?！A壓→分片吊裝0#段外模、安裝底板和腹板鋼筋→安裝腹板預應力波紋管及豎向預應力鋼筋→安裝內模板→綁扎頂板鋼筋和橫向預應力筋→安裝縱向預應力管道→搭設混凝土灌注工作平臺→灌注混凝土→混凝土養生→拆?！A應力筋張拉及孔道壓漿→底模拆除

4.2 支架布置

支架施工滿足以下要求：

支架有足夠的強度、剛度和穩定性的要求；有簡便可行的脫模措施；預壓重量大于澆筑混凝土的重量；支架地基承載力必須滿足要求，基礎可采用明挖擴大基礎、鋼管樁基礎或鉆孔樁基礎；根據混凝土及支架產生的彈性和非彈性變形，設置預留量；支架底有完好的排水系統。

圖1 掛籃安裝示意

(1)0#梁段的支架布置：主要由外側鋼管支架和內側焊接在主墩、臨時支墩的剛性牛腿組成。鋼管根部焊接在承臺頂部的預埋件上，并采用剪刀撐進行整體加固。

(2)設置墩頂梁段與橋墩臨時固結裝置(臨時支座)。

臨時固結目的：保證連續梁施工過程中永久支座不承受荷載的壓力；抵消在連續梁澆筑過程中兩側的不平衡重，保證合龍前連續梁T構的整體安全；確保連續梁在溫度徐變及預應力張拉時自由變形。對于連續箱梁，梁與墩未固結在一起，施工時，兩側懸澆施工難以保持絕對平衡，必須在施工中采取臨時固結措施，使梁具有抗彎能力。

臨時固結一般采用在支座兩側臨時加預應力筋，梁和墩頂之間澆筑臨時混凝土墊塊。將梁固結在橋墩上，使梁具有一定的抗彎能力。在條件成熟時，再采用靜態破碎方法，解除固結。

對準支座中心線與墊石中心線，用專用鋼楔塊楔入支座四角，找平支座底面調整到設計標高。用鋼楔塊楔入支座四角，找平支座，并將支座底面調整到設計標高，在支座底面與支承墊石之間應留有20～30 mm空隙，安裝灌注用的模板。仔細檢查支座中心位置及標高后，用無收縮高強度灌注材料灌漿。

(3)為保證支架結構的安全，采用大型有限元程序對支架結構進行計算，完成支架的檢算。

(4)支架的預壓。試驗方法就是模擬該孔混凝土梁的現澆過程，進行實際加載，以驗證并得出其承載能力。因為其荷載是順序逐加的，且觀測時間(或卸載時間)長達24 h，所以當完成120%荷載加載時，4 h之后需要觀測一次，12 h之后需要觀測一次。

4.3 安裝模板

(1)掛籃模板作為0#梁梁段的外模板，外模采用定型鋼模板，模板加工完成后，運輸至現場。根據現場實際情況，該橋采用的模板縱向按三段進行劃分，在施工場地內拼裝成4.4 m+5 m+4.4 m的整體形式，后在箱梁澆筑過程中周轉使用。

(2)鋼筋綁扎以及預應力管道的安裝。

每個0#梁段非預應力鋼筋，在地面進行加工，并由塔吊吊裝至模板頂部的施工操作平臺，人工進行現場綁扎。搭設腳手架并按程序綁扎鋼筋，縱向預應力管道用定位置網片進行固定。

定位網片安裝與鋼筋綁扎順序：加工鋼筋吊裝骨架→制作鋼筋堆放平臺→墩頂測量放線→吊裝鋼筋→順序綁扎底板鋼筋→綁橫隔板鋼筋→綁扎腹板鋼筋→安裝豎向波紋管和預應力筋、安裝縱向波紋管→立內模板→綁扎頂板底層鋼筋→安裝縱向、橫向波紋管→綁扎頂板頂層鋼筋

4.4 掛籃施工工作程序

(1)混凝土養護達到設計強度的90%后，拆除內模板，進行縱向、豎向預應力筋的張拉；每個梁段豎向預應力筋張拉完畢后，開始安裝掛籃走行滑道，安裝完畢按實測表的要求的檢查項目進行逐一對照檢查。

(2)脫模時先解除掛籃后錨裝置，模板的前后吊桿(帶)每次下放的高度要控制在3 cm左右，以免落模時對掛籃的沖擊過大帶來不安全因素；然后放松掛籃后錨及模板的前后吊桿(帶)落模。

(3)倒鏈將底模后橫梁掛于外模走行梁上，并拆除底模后吊帶。

(4)安裝掛籃走行牽引倒鏈或千斤頂，在滑道側面畫出每格10 cm的刻度線，畫線長度等于掛籃下一施工梁段的長度，用以控制同側左、右兩只掛籃和T構前后兩對掛籃的走行速度。

(5)對稱牽引掛籃向前走行至設計預定位置。

(6)鎖定掛籃主桁架后錨，然后鎖定后底橫梁吊帶。

(7)底模和外模板初步定位，此次定位底模中心位置須準確，底模標高宜略低于設計高程，混凝土施工前再按照監控單位提供的控制標高進行調整。

(8)模板打磨，清除水泥漿等雜物，涂脫模劑。

5 合龍段的施工

(1)中間合龍段混凝土一段采用吊架最后澆筑，合龍澆筑前應及早調整兩端懸澆梁段的中線及標高。合龍混凝土澆筑前要安裝合龍段的勁性骨架和張拉臨時束，確保合龍段混凝土強度未達到設計強度前不變形。并在合龍段兩側加壓，隨著合龍段混凝土的澆筑逐步減壓，保持合龍段混凝土澆筑過程中荷載平衡。

(2)為減少溫度變化對合龍段混凝土產生拉應力，混凝土澆筑時間應選擇一天最低氣溫時澆筑，混凝土強度達到設計要求強度后，按順序對稱的進行張拉、壓漿。

(3)在張拉壓漿完成后及時的解除臨時固結措施，使梁體落于永久支座上，將各墩臨時支座反力轉移到永久支座上，將梁體轉換成連續梁體系。

5.1 合龍段施工方法

(1)邊跨合龍段采用支架或吊架施工：靠近橋臺部位的梁段混凝土，一般采用支架現澆或采用在墩臺旁設臨時支柱，安裝吊籃并進行澆筑。當這一部分較短時，也可用吊架澆筑。

(2)跨中合龍段可利用掛籃進行施工或吊架施工，支架施工要求可參照前相關內容。

(3)合龍順序必須滿足設計要求。合龍前要調整中線和高程，連續梁將合龍一側的臨時固定支座釋放，同時將兩懸臂端間距離按設計合龍溫度及預施應力后彈性壓縮換算后進行約束鎖定。

(4)混凝土澆筑前合龍口兩端懸臂預加壓重符合設計要求，同時符合線性控制流程并于混凝土澆筑過程中逐步撤除。

(5)合龍段混凝土施工選擇在一天中溫度最低的時間進行。混凝土強度宜提高一級?；炷良訌婐B護，將合龍梁段及兩懸臂端部進行覆蓋降低日照溫差影響。

(6)混凝土澆筑前將合龍口單側梁墩的臨時固結約束解除，合龍梁段混凝土強度達到設計要求時及時進行預應力筋張拉。

(7)支座反力調整滿足設計要求。

5.2 合龍程序

5.2.1 次邊跨合龍程序

次邊跨合龍施工順序：前移次邊跨掛籃在距合龍相鄰段梁端1 m各配置1/2合龍段混凝土重量的配重(水箱或沙袋)，同時T構另一端配置平衡配重按設計要求設置體外支撐與體內約束，鎖定相鄰梁段。邊拆除中墩臨時支座邊澆筑次邊跨合龍段混凝土，同時邊卸載同等重量的平衡重混凝土等強張拉次邊跨第一批合龍鋼束拆除中墩墩旁支架繼續澆筑邊跨節段并張拉預應力筋。

5.2.2 邊跨合龍程序

邊跨合龍施工順序：前移邊跨掛籃在距合龍相鄰段梁端1 m各配置1/2合龍段混凝土重量的配重(水箱或沙袋)，同時T構另一端配置平衡配重按設計要求設置體外支撐與體內約束，鎖定相鄰梁段，邊澆筑邊跨合龍段混凝土，同時邊卸載同等重量的平衡重混凝土等強張拉邊跨第一批合龍鋼束張拉邊跨第二批合龍鋼束拆除邊跨、次邊跨掛籃、配重、現澆支架。

5.2.3 中跨合龍程序

中跨合龍施工順序：拆除一個中跨掛籃，前移另一個中跨掛籃在距合龍相鄰段梁端1 m各配置1/2合龍段混凝土重量的配重水箱，同時T構另一端配置平衡配重水箱按設計要求設置體外支撐與體內約束，并按設計要求進行預頂開梁后鎖定邊澆筑中跨合龍段混凝土，邊卸載同等重量的平衡重-混凝土等強張拉中跨第一批鋼束對稱張拉次邊跨第三批鋼束和中跨第二批鋼束拆除中跨掛籃、配重。

5.3 合龍段施工注意事項

合龍段施工是連續剛構施工的關鍵。為確保合龍段的施工質量擬采取以下特殊措施。

(1)為保證灌注質量，選擇在一天中溫度最低的時間段內灌注混凝土。

(2)灌注混凝土前在合龍段相鄰梁上設置剛性支撐并先期張拉四束臨時鋼絞線將合龍段鎖定，防止由于溫度變化引起的梁體伸縮而壓壞或拉裂新澆混凝土。支撐的設置和預應力張拉值根據當時的溫度經計算確定。合龍段混凝土達90%強度、混凝土齡期不少于6 d后，拆除臨時支座，放松臨時鋼絞線重新張拉至設計張拉力。

(3)為防止出現由于新澆混凝土自身收縮而引起的裂紋，應在混凝土中加入適量的鋁粉做微膨脹劑。

(4)為盡快提高合龍段混凝土早期強度，除加入適量早強劑外，將合龍段混凝土強度提高一個等級。

(5)加強養護。在合龍段所在的全跨范圍內的頂板上鋪草袋灑水降溫。

6 施工撓度的控制及觀測

(1)懸澆施工梁體由于受自重、溫度、外荷載等因素影響會產生撓度，混凝土自身的收縮、徐變等因素也會使箱梁產生標高變化，這種變化隨著跨度的加大而增加。為了使成橋后的橋面線型達到或接近設計曲線，必須在懸臂澆筑時進行 標高控制，在施工中對已澆或準備澆筑的箱梁各工序進行撓度、溫度等觀察，并以此隨時調整懸澆段的立模標高。

(2)立模標高控制值=箱梁頂面設計標高+設計施工預拱度+掛籃自重及澆筑混凝土后的變形值±日照溫差修正值。設計施工預拱值需進行修正，由于設計狀態和實際施工狀態的差異，為了達到設計的理論線型，必須通過實際測量資料的積累和分析，找出各階段的撓度變化規律，以修正各項計算參數，使計算狀態基本吻合實際。掛籃的變形值也要通過掛籃試壓以及施工前幾段產生的實際撓度數據進行修正?；炷恋氖湛s可用折合降低溫度的方法處理。對于張拉值的修理，通過錨下應力損失理論公式以及實際觀測值比較后決定。為盡量減小日照溫差的影響，宜選擇溫度梯度較小的時候進行觀察。另外，平衡力矩、施工荷載對混凝土標高也有影響，若兩端荷載不一樣，必然會產生一頭低一頭高的現象。施工中力求平衡施工，消除該項影響。同時在計算控制也考慮該項內容。

(3)測點布置：在橋軸線及上、下腹板的中心軸線組成三條縱軸線，每段的前沿和三條縱軸的交叉點設置為測點。在0#塊上設置臨時水準點，觀測時間在掛籃就位、混凝土澆筑前、混凝土澆筑后、張拉后幾個階段都進行觀察，對溫度觀測及應力的觀測根據需要進行。

7 結束語

在石武客運專線鐵路的確山特大橋施工中，連續梁懸臂施工取得了很好的效果，由于施工工序多，質量控制難度大，因此，連續梁懸臂施工質量檢測就顯得格外重要。經過施工單位的精心組織、操作和管理，以及監理的嚴格把關，連續梁懸臂施工工藝取得了很好的效果，對今后大跨度連續梁的施工具有廣泛的應用價值和具有一定的指導意義。

[1] 向中富.橋梁施工控制技術[M].北京：人民交通出版社,2001

[2] 劉吉士,閻洪河,李文琪.公路橋涵施工技術規范實施手冊[M].北京：人民交通出版社,2001