鐵路客運專線現澆混凝土連續梁施工技術研究

季連晉

摘要：本文以某城市跨四環路60+128+60m連續梁采用了掛籃懸澆法施工為例，并對菱型掛籃的設計、施工和施工監控等關鍵技術進行了分析研討，同時對該技術進行總結整理形成了一條比較成熟的工法，為我國大跨度連續梁施工積累技術經驗。

Abstract： In this paper， it has taken a construction of the suspending pouring with hanging basket of 60+128+60m continuous beam across the 4th ring road in a city as the example， analyzes and discusses the key technologies such as rhombic hanging basket design， construction and monitoring. Meanwhile， summarize this technology to form a more mature method to accumulate technology experience for our large span continuous beam construction.

關鍵詞：鐵路客運專線；現澆混凝土；連續梁施工技術

Key words： railway passenger line；cast-in-situ concrete；continuous beam construction technology

中圖分類號：U445.57 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）01-0102-04

0 引言

隨著我國鐵路軌道交通客運專線的發展，跨道路連續梁越來越多，施工中為保證城市道路的正常通車運行，需廣泛采用懸臂澆筑混凝土連續梁施工技術，即籃懸澆施工技術。本文以某城市跨四環路60+128+60m連續梁采用了掛籃懸澆法施工，并對菱型掛籃的設計、施工和施工監控等關鍵技術進行了分析研討，形成一套規范可行的工法，為我國大跨度連續梁施工積累技術經驗。

1 現澆混凝土連續梁工程工藝原理

混凝土連續梁懸臂澆筑法是把橋體沿橋梁軸線分成2～5m若干階段，從橋墩附近開始應用懸臂掛籃（或活動腳手架）懸掛在已澆注的梁段上，進行主梁懸臂澆筑的一種施工方法。掛籃是一個能沿梁頂滑動或滾動的承重構架，其錨固懸掛在已經施工梁段上，在掛籃上可進行下一梁段的模板、鋼筋、預應力管道的安設，混凝土灌注和預應力張拉，灌漿等作業。完成一個階段的循環后，掛籃即可前移并固定，進行下一階段的懸灌，如此循環直至懸臂灌注完成。該工法的工藝原理及施工流程如下：

1.1 工藝原理 連續梁鋼筋、混凝土、模板荷載通過吊帶吊掛在已澆段梁部及主桁前端上橫梁上。主桁前支點支承于已澆梁的頂面，后支點通過豎向筋錨住以平衡不平衡力矩。掛籃走行時，主桁通過后勾板倒扣于走道梁上，走道梁通過與梁頂板內預埋的精扎螺紋鋼提供反力及不平衡彎矩。模板通過吊環吊掛在內外導梁上滾動，內外導梁通過倒鏈提供反力向前走行。

1.2 施工內容 混凝土連續梁使用掛籃懸臂施工的主要工作內容包括：在墩頂澆筑起步梁段（0#塊）；在起步梁段上拼裝懸灌掛籃并依次分段懸澆梁段（如圖1所示）；邊跨、中跨合龍。

1.3 施工流程 掛籃懸澆混凝土連續梁工程通用施工流程如圖2所示。在具體施工項目中，可根據現場條件進行略微調整，以適應實際工況。

2 工程概況

我國南部某橋梁工程為三跨一聯連續梁，其上部結構使用的是（40+70+40m）的鋼筋混凝土連續箱梁，以懸臂澆筑方式施工，懸灌梁長3.5m，合攏段長2m，邊跨現澆段長度為4.6m。在該橋梁中，其設置有橫向、豎向以及縱向三種預應力。

2.1 臨時支座施工 在懸臂梁施工中，永久性制作存在不能夠對施工中產生的不平衡力矩進行承受的情況。在施工過程中，其采用臨時支座承受的力矩以及力，臨時支座在墩頂位置以對稱方式進行布置，在不同主墩墩頂設置4個，其平面尺寸為0.6*0.8m，同永久性支座相比要高出2mm。錨固鋼筋方面，使用的為30mm螺紋鋼，在每個臨時墩設置36根鋼筋，其長度為3.761m。

2.2 鋼筋施工 該項工作要嚴格按照設計圖紙開展工作，對于縱向非預應力鋼筋，要以單面方式進行焊接，保證深入階段鋼筋在同一截面的數量都能夠符合要求。對于鋼筋保護層厚度，需要在35mm以內，且綁扎鐵絲的尾端避免深入到保護層當中。對該梁屬于三項預應力體系，管道以及鋼筋具有較為密集的特點，在普通鋼筋以及鋼絞線等具有沖突情況時，則需要對其進行適當的調整，即先調整普通鋼筋、后精軋螺紋鋼，之后才是預應力鋼筋，并在整個過程中保證預應力管道位置能夠具有固定的特征。在實際綁扎工作開展中，需要對不同預埋件以及波紋管位置加強控制，如果在施工中其同梁體產生沖突，則可以適當調整普通鋼筋。如果防崩鋼同波紋管間相距抵觸，則需要對鋼筋的安裝以及加工角度進行適當調整，保證在張拉時高估強度能夠滿足要求，且具有較好的安全水平。對于所有梁體，其預留孔位置都具有相應的環狀鋼筋，并在泄水孔位置做好井字形鋼筋的設置。

2.3 混凝土施工 對于0#塊混凝土，需要使用泵車按照兩端對稱的方式澆筑，保證兩端不平衡重需要在8噸以內。澆筑工作中，需要按照從兩邊向中間的方式分層澆筑，即先進行底板以及腹板的澆筑，之后是隔板以及頂板，都使用汽車泵送入模方式澆筑。為了避免在振搗過程中因對波紋管造成撞擊導致漏漿情況發生，則需要在澆筑活動開展前做好塑料襯管的插入，并在混凝土材料初凝之后通過塑料布以及土工布的應用做好覆蓋與養護，以此避免其表面出現裂縫。

2.4 合攏段施工

2.4.1 現澆支架合龍 合龍段處于相對穩定的支架上，相對變形和受力較小，對合龍段的受力是有利的。邊跨支架現澆段一般設計為直線段，因此合攏段的位置宜布置在直線段上（如圖3所示），以使構造簡單，施工方便。

合龍在兩個懸臂端之間，一般采用懸臂澆筑的掛籃澆筑合龍段或設計一套吊架澆筑合龍段。在該項工作中，如何對已有的支架以及掛籃進行利用是關鍵。在充分聯系設計要求以及施工區域實際情況的基礎上，要通過落地支架配合邊跨掛籃底模為支撐的方式開展工作，并對10*10cm的方木進行鋪設，在形成支架平臺的基礎上開展相關施工活動。在完成邊跨9#段施工后，則需要對兩幅掛籃的底模操作平臺以及前端張拉平臺進行拆除，對邊跨底模的后吊帶以及前吊桿進行調節，并保證其余模型、拉桿以及吊桿等都能夠保持不動。同時，由于掛籃側模吊掛系統需要向邊跨方向移動，在移動之前，則需要及時拆除三角形主桁架，將現澆段縱向工字鋼可能對系統底模部分產生影響的部分進行割除。

2.4.2 合攏撐架安裝與拆除 在每個合攏段，都需要對4道工字鋼進行設置作為合攏撐架，在對9#段混凝土以及邊跨現澆段進行澆筑之前，需要內箱底板下以及腹板上方底板位置對鋼筋以及后鋼板進行預埋，并在鎖定時將完成安裝的雙40梁體預埋鋼板以及工字鋼進行焊接鎖定，以此對因溫度升高使懸臂伸長產生的壓應力進行承受，并對部分縱向預應力束穿過，通過預應力的應用對溫度降低兩端縮短產生的拉力進行抵消。對于合攏撐架來說，其作用就是對合攏段的兩端梁體進行支撐以及連接，在保證合攏段具有較好凈空特征的基礎上避免合攏段兩端梁體在澆筑活動開展中、在混凝土還沒有達到設計強度前就發生錯動現象，并能夠因此抵抗因梁體問題升高而在合攏段當中產生壓應力。

在正式合攏的3天之前，需要安排專門工作人員對晝夜氣溫變化進行觀測，在對合攏口長度、軸線變化以及高程進行觀測的基礎上對長度、軸線以及高程建的關系進行確定，以此實現最佳合攏施工時間的把握。一般來說，其時間需要選擇在對混凝土進行澆筑之前，在焊接鎖定過程中，需要保證環境具有較為穩定的特征。在施工完成后，經過測量工程軸線偏差以及梁體標高等條件都能夠對合攏工作的精度要求進行滿足，為了保證焊接工作開展的對稱性以及快速性，則需要事前做好梁端預埋鋼板同剛性支撐端鋼板的焊接，并使用4臺焊機同時對4個合攏撐架進行焊接，以此避免因時間方面存在的差異導致應力以及梁體變化情況的發生。對于臨時剛性連接，要選擇同時撐拉的方式，以此在將兩端連接成同一整體的基礎上通過對拉力以及壓力承受裝置的設置實現合攏段混凝土的較好保護。

2.4.3 加設換重 對于合攏段換重，通過水箱注水的方式進行處理。在對合攏段混凝土進行澆筑時，根據澆筑數量以及速度情況，需要一邊進行混凝土的澆筑一邊放水，在整個過程中保證澆筑速度同放水速度能夠具有一致性的特征。其原則，即保證在同一時間段內，所澆筑的混凝土重量需要同放出水具有同等的重量，且兩者重量差在5噸以內。在對混凝土進行澆筑之前，要先在水箱上做好水位標記，以此更好地便于放水量的計算與控制。通過水箱放水方式的應用，則能夠使合攏段兩端懸臂在整個混凝土澆筑工作中都具有一致的受力特征，并保證兩端懸臂在施工當中具有同等的高差，且不會發生變化。此外，要避免因施工原因使結構因此才產生一定的附加應力對施工產生影響。

2.4.4 混凝土澆筑 在正式對合攏段混凝土進行澆筑之前，需要將現場多余的機具進行及時移除，以此保證合攏口兩端具有平衡的施工荷載。在對混凝土澆筑后、合攏鋼束張拉之前，要做好施工荷載的控制，避免因此導致不平衡變化情況的發生。對于混凝土材料來說，由于其自身抗拉能力較低、抗壓能力強，為了避免因溫度變化使梁體收縮、進而破壞合攏段混凝土，就需要在當天氣溫最低、且溫差變化最小的時間段進行澆筑。澆筑方式方面，合攏段混凝土需要按照左右對稱、水平分層的方式完成澆筑，并將其中對適量的膨脹劑進行摻加，以此避免混凝土收縮情況的發生，并保證其具有良好的流動性以及和易性。混凝土澆筑完成后立即進行保濕養護，特別是面板等大面積混凝土澆注后，立即用塑料薄膜嚴密覆蓋。養護可采用灑水養護，及時覆蓋麻袋等以保證混凝土表面濕潤。養護期間，混凝土內部溫度最大不得超過65℃，芯部與表層、表層與環境之間的溫差不得超過20℃，當超限時，采用灑水、通風等措施降溫，降溫速度控制在10℃/h內。養護時間不小于14天。

3 懸臂施工線性控制

3.1 線性控制目標 在不同施工階段，要根據狀態相應理論值同實測值的差異做好影響參數的誤差識別，并根據已完成施工梁端的影響參數做好結果的識別，而對于沒有施工的節段，則需要同樣做好誤差預測工作。之后，在對影響參數誤差對成橋標高產生的影響進行計算，在此基礎上做好不同節段標高調整值的獲得。

監控要求方面，對于施工監控這項工作來說，其開展的目的即是做好成橋目標的控制，對施工過程當中對成橋目標參數誤差可能產生的影響進行修正，以此保證在成橋完成后，橋的線性以及結構受力情況能夠對設計要求進行滿足。對此，在實際施工控制工作開展中，則需要按照線性控制為主、應力控制為輔的方式開展工作。該種方式的原因，即對于懸臂施工梁段來說，其為靜定結構，在合攏過程中，如果不對其進行額外壓重的施加，在成橋完成后，內力狀態則可能存在較大的偏移。對此，就需要在整個施工過程中保證線性方面能夠對施工設計進行滿足，并在施工中做好標高控制，以此保證合攏的順利開展。

3.2 線性要求 對于線性控制這項工作來說，其工作目標就是對主梁每一段的橫向偏移以及豎向撓度進行控制。如果其偏差較大，則需要通過誤差分析方式的應用做好調整方式的確定，以此為后續階段的精確施工做好準備。對于主梁線性控制的工作目標來說，其是保證主梁的局部平順性以及整體標高能夠滿足施工要求，并保證在成橋后主梁標高能夠對上述要求進行滿足。其次，要保證主梁理論橋軸線偏差以及實際橋軸線偏差也能夠對設計要求進行滿足。

3.3 調控策略 對于主梁線性調整工作來說，其最為直接的手段是及時對主梁的立模標高進行調整，如果理論值同應力實測值之間具有較大的偏差，則需要在找到原因之后及時做好調整。一般來說，要通過對預應力張拉進行調整、額外壓重方式的應用實現誤差調整。

3.4 撓度觀測 對于連續梁掛籃懸臂來說，其每個梁端分為三個階段，即混凝土澆筑后、預應力張拉后以及掛籃就位之后，由專門的監控該小組做好已經施工箱梁的觀測。在該過程中，通過工作人員對實測數據的分析以及計算，則能夠在對下節段立模標高進行確定的情況下使懸臂施工狀態能夠同設計狀態相接近。而為了對溫度方面的影響進行減少，則需要在日出之前進行觀測。

4 竣工驗收

工后組織各部門進行了嚴格的質量驗收。從表1所示驗收結果來看，懸臂梁段、合攏段、支架以及混凝土澆筑這幾個關鍵部分的技術參數基本符合設計要求，說明現澆連續梁施工對技術指標和工程質量的控制非常得力，達到了預期的施工效果。

5 效益分析

5.1 社會效益 ①懸澆施工時，在掛籃底部設置全封閉的薄鐵皮防護，側面采用密目鐵絲網防護，形成一道嚴密的保護屏障，做到了不掉一塊碎石，不掉一塊焊渣的目標，確保了四環路的絕對安全。②掛籃懸澆法施工，確保了跨四環路連續梁安全、保質、按期地完成，并在施工期間保證了四環路的正常通車運行。

5.2 經濟效益 ①為加快施工進度，創造性地在有中隔板的地段加入可滑移的內導梁及可拆卸的頂模拖架，使頂板鋼筋與腹板鋼筋綁扎可以同時進行，大大縮短了工期，降低了人工費。②在邊跨現澆段施工時，一改支架現澆的傳統方法，采用在墩身上搭設支撐，并與掛籃相結合，節約了大量的支架及模板，節約成本10萬元，創造了顯著的經濟效益。

6 結論

從前文的竣工驗收結果及社會效益和經濟效益的分析來看，連續梁懸梁掛籃澆筑施工達到了預期要求，合攏段施工、臨時支架施工、混凝土施工以及線性控制等工序中總結的工法和技術措施規范可行，為同類工程提供了一套具有實踐性的工法。另外，在具體施工中對混凝土養護關系到梁體成型質量，對此筆者重點提示：混凝土養護期間，應對梁體結構進行溫度監控，定時測定混凝土芯部溫度、表層溫度和環境的氣溫、相對濕度、風速等參數，并根據混凝土溫度和環境參數的變化情況及時調整養護，嚴格控制混凝土的內外溫差，以確保工程質量達標。

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