武漢西四環漢江特大橋合龍段施工控制關鍵技術

陶志力

摘要：武漢西四環漢江特大橋主梁結構形式為雙邊箱“π”形預應力混凝土梁，合龍段施工采用配重法、換重法及夜間澆筑混凝土等確保主梁合龍段成橋后線形，采用剛性骨架對梁體鎖定，增加掛籃合龍段處錨固系統，增加受拉區域鋼筋用量、模板面鋪設透水模板布等防止混凝土結構表面裂紋。通過以上技術措施，確保混凝土箱梁結構無裂紋。

關鍵詞：斜拉橋;混凝土箱梁;超寬橋面;超寬超重掛籃;合龍段施工技術 文獻標識碼：A

中圖分類號：U69 文章編號：1009-2374（2016）04-0097-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.04.049

1 工程概況

武漢西四環線漢江特大橋是武漢四環線上的樞紐，橫跨東西湖區與蔡甸區，雙向八車道高速公路。設計行車速度100km/h。主橋設計為五跨一聯雙塔雙索面預應力混凝土斜拉橋，主跨跨徑360m，橋跨布置為77m+100m+360m+100m+77m。該橋是目前國內同類型橋梁中橋面最寬的斜拉橋。該橋主梁采用雙邊箱形截面，中間無底板，主梁頂面寬43.6m，底面寬44m。主梁頂面設有2.5%的橫坡，中軸線梁高4m，標準梁段長度為6m，橫隔梁標準間距6m，邊跨部分梁段間距4m。橫梁間距與斜拉索索距相對應，為預應力混凝土結構，橫梁厚0.4m。主塔塔身由塔座、下塔柱、上塔柱、塔冠、上橫梁、牛腿等組成。塔柱截面是“H”型，塔柱高為126.1m和130.1m，采用矩形空心截面。每個塔柱布有28對索，全橋共224根，呈扇形布置。斜拉索采用7絲ΦS 15.2熱鍍鋅鋼絞線。根據索力不同分別采用43、55、61、73根四種規格。

本橋型特點是高塔、寬梁、大掛籃。主梁結構形式為雙邊箱“π”形預應力混凝土梁，橫斷面面寬為目前同類橋梁之最，其標準節段重量達到610噸;主梁懸澆采用的牽索掛籃單個自重達300t，橫向寬49m，長17.5m，是目前國內同類型最寬、最重的掛籃。中跨合龍段長度2m，采用掛籃合龍。本橋式布置如圖1所示：

中跨合龍段為雙邊箱“π”形截面，梁長2m，頂面寬43.6m，中軸線梁高4m，頂板厚28cm，底板厚40cm，斜底板厚25cm，腹板厚40cm，縱隔板厚30cm，合龍段鋼筋11.5t，混凝土59.6方。中跨合龍段在主梁底板設置縱向合龍束，預應力為高強度低松弛鋼絞線，鋼絞線單根截面面積，，。

合龍段主梁橫斷面見圖2所示：

2 合龍段施工特點與難點

（1）合龍段主梁為混凝土結構且截面形式復雜、橋面超寬，如何控制箱梁不出現裂紋、如何控制橋面平整度、如何保證混凝土勻質，為施工的重點和難點;（2）考慮溫差影響、橋面臨時荷載變化影響而引起的箱梁標高線形變化，如何保證合龍段線形確保精確合龍，為施工的重點和難點;（3）采用超寬超重掛籃合龍，如何保證掛籃整體剛度是重點。

3 中跨合龍施工關鍵技術

3.1 合龍段掛籃施工技術

掛籃的吊桿系統需預埋準確，南北兩岸在最后一個標準節段（28號節段）澆筑前，提前預埋掛籃吊桿孔。合龍段吊桿預留孔布置見圖3所示：

中跨最后一個標準節段28號塊澆筑完成，且預應力張拉完成后，掛籃前移至合龍段29號塊，利用南岸原有錨固系統提升錨固（距離梁底預留5cm空隙）。因掛籃自重達310t，且“前重后輕”，為提高掛籃在澆筑合龍段混凝土的整體剛度，在掛籃前端（北岸）增加臨時錨固系統，走行到位且錨固后示意圖見圖4所示：

結合考慮前端掛籃自重，北岸新增加的錨固系統預張拉25噸，保證掛籃荷載均勻分布在南北岸梁體上且提高掛籃剛度，確保澆筑合龍段混凝土時掛籃變形控制在允許范圍內。

3.2 合龍段壓重、換重施工

為保證中跨合龍段混凝土澆筑過程中，兩側主梁線形和梁體標高不發生變化，根據合龍段梁體荷載，在合龍口兩側進行臨時壓重、換重準備，布置“壓重水袋”和“換重水袋”。在合龍段南、北兩岸27#、26#塊的上、下游側各布置壓重水袋，總共四個壓重區域，每個區域均布置兩種水袋。第一種壓重水袋布置有以下兩種目的：（1）抵消南岸掛籃在合龍段29#塊的兩岸重心不平衡;（2）增大主梁29#塊合龍段的壓應力儲備。壓重區域長12m、寬8m、平面面積96m2。第二種換重水袋等效29#合龍段混凝土濕重的四分之一（143t/4=35.75t），壓重區域長8m、寬4.81m、平面面積38.5m2，澆筑混凝土時，合龍段混凝土濕重143t按照換重法，對第二種水袋進行壓重水的卸壓。控制卸水重量和澆筑混凝土車數的混凝土等重，注意保證上下游、南北岸同步卸壓。中跨合龍壓重水袋布置見圖5所示：

3.3 合龍段剛性支撐安裝

為了防止環境溫度和日照對新澆筑合龍段混凝土產生破壞，選擇晚上恒溫環境，采用型鋼作為剛性支撐對合龍口進行臨時鎖定。中跨合龍剛性支撐布置圖見圖6所示：

按照要求提前三個節段進行兩岸48小時聯測，測量主塔、主梁三向位移變化（X、Y、Z）值并進行分析，及時對主梁的線形、斷面參數進行修正，南岸掛籃走行至29#塊兩岸錨固后根據測量數據分析，采取主動措施調索、靜載配重、動載配重等方式調整合龍段標高以滿足要求，當兩側梁面標高和梁端截面符合監控及設計要求，選擇夜間溫度穩定時安裝合龍剛性支撐。剛性支撐安裝前，可先將剛性支撐的一側與預埋件焊接，等達到剛性支撐安裝條件時，采用多臺電焊機快速將剛性支撐與另一側預埋件焊接。調整合龍段底模，抄墊密實，進行下一步的鋼筋、模板、混凝土施工。

3.4 合龍段鋼筋、模板、混凝土施工

3.4.1 鋼筋工程。在保證鋼筋原材合格條件下，按照圖紙下料并安裝，在此不詳述。依據本工程橋面超寬以及截面型式特殊性，科研單位計算得出邊箱室頂板受拉力較大，經與設計單位協商增加此受拉區域頂板鋼筋，控制混凝土裂紋產生。見圖7所示：

3.4.2 模板工程。為提高混凝土表面的光澤度和潤滑度，需將模板清理干凈并涂刷模板油，并且減少模板錯臺（具體工藝不詳述），邊箱室頂板受拉區域，鋪設透水模板布，此材料工作原理：澆筑混凝土后，在混凝土內部壓力、模板布的毛細作用以及振搗棒等共同作用下，混凝土中的氣泡以及部分游離水分由混凝土內部向表面遷移，并通過模板布排出。這種技術措施可減少表面混凝土氣泡，使混凝土表面更加致密;混凝土中部分水分排出而水泥顆粒留在混凝土使得表面混凝土水膠比降低，大大提高了混凝土表面的強度、硬度、抗凍性、耐磨性;混凝土中的水通過滲透及毛細作用經透水模板布均勻排出不形成集聚，有效減少砂斑砂線表面缺陷;透水模板布保水作用為混凝土養護提供了良好條件。此技術措施可抵抗區域混凝土拉力而產生裂紋，見圖8所示：

3.4.3 混凝土工程。主梁混凝土強度為C55微膨脹混凝土，加入膨脹劑以防止混凝土收縮引起裂紋，混凝土配合比如下：水泥∶水∶粉煤灰∶河沙∶碎石∶減水劑∶膨脹劑=140∶420∶58∶694∶1059∶6.76∶4.2。為減少混凝土水化熱，需控制混凝土入模溫度以及養護溫度，確保混凝土入模滿足要求（控制混凝土入模溫度不低于5℃，根據合龍段時間，以控制在15℃為宜）。采取措施有：采用泵管包裹;模板外壁包裹海綿橡膠保溫材料（見圖9）;混凝土澆筑完成頂板進行二次收漿后，采用多層覆蓋（塑料薄膜、土工布、彩條布、篷布）保溫（見圖10）;同時內箱室采用加濕器養護。混凝土強度達到2.5MPa前，不得使其承受施工人員、運輸工具等荷載。在合龍段上下游側實心段大體積混凝土內部設置冷卻水管通循環水冷卻。在混凝土養護期內，為了對混凝土內部溫度進行監控，并做好測溫記錄，控制混凝土內部最高溫度不高于75℃、內表溫差不應超過25℃。

3.5 拆除剛性支撐及塔梁臨時固結

夜間恒溫環境澆筑合龍段29#節段混凝土，在養護齡期及強度滿足設計要求后，卸載配重水袋。張拉合龍段預應力，張拉順序為先縱向后橫向，先長束后短束，上下游和兩端同步對稱進行，之后壓漿封錨。拆除合龍段剛性支撐、模板以及掛籃（見圖11）。解除主塔處與主梁臨時固結鋼筋以及臨時固結墊塊，至此完成此斜拉橋主體結構。

4 結語

本橋作為國內同類型斜拉橋橋面最寬的混凝土橋梁，結構形式復雜，如何確保精確合龍、線形流暢以及確保混凝土結構不出現裂紋為合龍技術控制的重點和難點。通過采用換重法和配重法聯合、剛性骨架對梁體鎖定、增加超寬超重掛籃臨時錨固系統等技措施很好控制合龍段線形;通過增加受拉區域鋼筋、受拉區域鋪設透水模板布、完善混凝土配合比、后期養護等技術措施控制梁體不出現裂紋。

超寬預應力混凝土箱梁斜拉橋施工的關鍵技術突破了常規施工方法，攻克了超寬預應力混凝土箱梁施工的技術難題，整個建造過程順利，主梁線形實際狀態與理論狀態基本一致，安全質量進度可控，得到省質監局、業主、監理等外界單位認可。

參考文獻

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（責任編輯：黃銀芳）