關于三渡水大橋連續梁施工技術的研究

董全忠

中鐵十二局集團第三工程有限公司 山西 太原 030024

1 項目概況

三渡水大橋采用分離式斷面設計，橋位地處低緩丘陵地段，跨山間洼地地方路，地勢起伏較大。橋位區地面標高約182.3～228.1m，跨228省道。三渡水大橋的上部分結構設計采用預應力砼小箱梁、T構箱梁[1]。 跨徑組合左幅為：2×25+2×75m，橋長207.8m；右幅：2×25+2×75+25m，橋長230.6m。

2 施工方案的確定與主要工藝過程

2.1 施工方案確定

針對該工程工期、質量、安全等因素要求， 施工方案確定為：

箱梁縱向劃分為2個墩頂梁段、36個懸臂澆筑梁段。墩頂梁段長12m，懸臂澆筑梁段數及梁段長度從中墩至跨中布置分別為7×3.5m以及11×4.0m，過渡墩現澆段長度為3.92m。最大懸臂長度71m，最大懸臂澆筑段重量約176.5t。其施工順序為：墩頂梁段施工→懸臂澆筑梁端施工→過渡墩現澆段施工→附屬工程→成橋[2]。

2.2 主梁施工

（1）墩頂梁段施工

墩頂梁段長度12m，采用托架進行澆筑施工。托架的設計在滿足強度和剛度要求后進行安裝，并進行預壓消除非彈性變形，預壓重量大于其承擔重量的1.2倍。該梁段混凝土采用連續澆筑一次成型，并對人孔、預應力管道和鋼筋密集部位應加強振搗，以保證混凝土的密實性。由于在進行墩頂梁段施工時其環境溫度較高，因此采取循環水降低混凝土入模溫度等措施，并在外部采取遮陽措施。由于墩頂橫梁、腹板、頂底板較厚，施工時應采取溫控措施并加強養護，以防止水化熱對混凝土的不利影響。為保證墩身與箱梁連接的整體性，墩身預留2～3m高，與墩頂塊底板一起澆筑，為防止因墩身和墩頂梁段澆筑的齡期差而產生裂縫，施工過程中將墩頂梁段與墩身齡期差控制在20天以內。

（2）懸臂澆筑梁段施工

對于懸臂澆筑梁段，三渡水大橋采用掛籃對稱懸臂技術進行澆筑。在對掛籃進行拼裝和相關實驗后，基于結構簡單、輕質安全、行走方便以及保證剛度的設計原則下，其設計的最大承載力大于1.1倍最大梁段重，其自重加上施工荷載控制在900kN以內。掛籃最終采用無平衡重桁架式結構，其組成部分包括：軍用梁、后錨固系統、走道系統、前后吊帶系統、底模以及側模。在懸澆掛籃安裝過后立即進行預壓測試，記錄其彈性形變曲線，以避免非彈性變形造成的不利影響[3]。

在懸臂段進行澆筑施工時，為了保證掛籃拼裝等工序的順利進行，采用對懸臂根部節段與墩頂塊段同時澆筑的方式，并采用三角托架支撐其荷載。同時，在橋墩內部設置預埋件，支撐托架進行施工，并在澆筑初期將掛籃承重梁聯結，隨澆筑過程逐漸分離，逐段推進。由于懸臂段澆筑施工過程中橋墩與梁體始終保持固結的狀態，使橋墩承受不對稱的荷載，使T型箱梁內出現負彎矩，因此在三渡水大橋懸臂段施工時在上緣采用逐段施加預應力的方法，確保其與已施工完成的梁段結合為一體。

3 施工難點總結

（1）橋梁跨度大，懸臂段澆筑困難。

（2）主梁位于半徑為1866 m 的圓曲線及坡度為-3%的下坡地段， 線形控制難度增大。

（3）懸臂合攏段施工設計要求在溫度為10℃～ 18℃的范圍之內，但由于施工工期要求，施工時溫度達遠高于18℃，對施工質量容易造成較大影響。

（4）橫隔板體量較大，水泥水化熱難以釋放，容易產生溫度裂縫[4]。

4 關鍵技術及相應對策

針對上述施工難點，本工程項目關鍵技術集中在梁體的線性控制、懸臂澆筑時掛籃控制、大體積混凝土溫度控制以及懸臂合攏段降溫這四個方面上。

4.1 線形控制

三渡水大橋連續主梁位于曲線下坡地段， 其梁底平段間以2.0次拋物線連接。針對此項目情況之下，對懸臂澆筑段梁端撓度和主梁中軸線橫向偏差的控制，以達到符合橋面線形的設計，其技術難度較大。

針對此問題，參考有關文獻[5]，本工程采取了施工→測量→分析→報告→施工的循環控制方法來進行施工。在每一節未澆筑段施工前，利用Midas軟件對相應構建進行數值仿真計算，并根據結果進行適當的施工參數調整，建立模型。在數值仿真計算中，主要針對該節段撓度值、應力和溫度參數、掛籃彈性變形和恒荷載進行分析和計算。

在相應施工段中，布置觀測點以觀測其撓度值，具體位置為該施工段前段5cm處腹板處。除此之外，在混凝土澆筑施工和預應力張拉施工過程之前和之后進行標高檢測，記錄各個觀測點撓度曲線變化過程。在考慮溫度對撓度測量的影響之后，檢測時間定為每日早上7點前和晚上6點后。

針對應力和溫度，也布置一系列觀測點，具體位置為梁前端1.5m頂板和底板處，應力及溫度利用4只SZZX-A150型振弦式傳感器進行測量，分別內埋于梁前端1.5m處的頂板和底板。另外，在距承臺頂及梁底1m處的橋墩表面布置布置4 只SZZX-B150型振弦式傳感器， 用來監測懸臂段施工期間橋墩穩定性和平衡性。

利用觀測數據和數值仿真，有效解決了三渡水大橋線性控制的難題。

4.2 掛籃控制

在懸臂段澆筑施工中，需要對掛籃的空間位置如移位進行控制。如果掛籃在位移過程中位移量或者相鄰兩掛籃距橋墩中心距離相差較大，將導致T型箱梁受力的不平衡，進一步造成預測立模標高與實際情況不符，從而增大梁體線形控制的難度，并且會造成安全隱患。針對此問題，三渡水大橋在施工中采取了如下措施：

（1）在道梁上標記位移量，以確保掛籃走形的同步。

（2）使用角鋼焊接在外滑梁端部以限制掛籃位移，并設置倒鏈控制掛籃反向走行。另外，對箱梁底板上預留的后吊帶孔和底板后托梁上預留的吊帶孔進行對齊操作，已達到控制掛籃走形的目的。

（3）每12小時安排專人觀察掛籃走行情況，確保掛籃走形鉤板螺栓、底模與外滑梁之間的連接牢固。

在使用掛籃之前，為監測掛籃施工質量、消除非彈性變形和測定相關數據，對掛籃采用千斤頂模擬外部荷載進行了加載實驗。由于單只掛籃中間桁架承受載荷相對于其他位置最大，所以重點對中間桁架進行加載實驗。其具體操作過程為，首先將主桁架背向擱置，在其后節點位置采用6條Ф32mm精軋螺紋鋼進行錨固，隨后采用2臺YCW60千斤頂同步加載置于前節點位置的32mm精軋螺紋鋼，觀測其前后節點撓度值，測量工具為鋼尺。

4.3 大體積混凝土溫度控制

考慮到三渡水大橋橫隔板體量大，并且其截面面積較大，在水泥水化過程中釋放的水化熱聚集在橫隔板內部，造成較大的外部和內部的溫度差。水泥水化過程中釋放的水化熱所產生的溫度變化與砼收縮的共同作用，會產生較大的溫度應力和收縮應力，需要采取一定的施工措施以防止上述現象對混凝土產生不利影響。 因此，在進行相應施工時，嚴格控制混凝土的入模溫度在25℃左右，在配置混凝土時采取對碎石灑水，和采用冷水配置來減低混凝土的入模溫度。同時為了監控混凝土內部的溫度與表面溫度的變化，在橫隔板內部設置4個測溫點，采用MHY-27975混凝土埋入式溫度計測量混凝土中心的溫度與下表面100mm處表面溫度。在養護過程中，采用冷卻水的循環方法使混凝土減少內外溫差，并嚴格保證混凝土表面的濕潤程度。

5 結束語

目前，我國在橋梁施工技術的研究和實踐中取得了較好的成果，但是連續連梁施工技術的相應研究和實踐相對較少。合理確定施工方案，采用正確的施工工藝，利用工程現場實際檢測與計算機軟件的數值仿真相結合的方法，并采取相應的措施控制掛籃走行以及相應構件的環境溫度，可以有效解決連續連梁施工過程中的線形控制、掛籃控制、大體積混凝土溫度控制以及合攏段溫度控制的相應難點。因此，本文的研究內容對后續相似工程具有極其現實的指導和借鑒意義。