連續梁橋懸臂澆筑施工技術

陳永森

(廣西桂通工程咨詢有限公司，廣西 南寧 530028)

0 引言

隨著我國交通基礎設施建設的快速發展，社會對于作為交通咽喉的橋梁工程也提出了越來越高的要求：橋梁不僅需要具備基本的通行功能，同時還需要符合環境美化和景觀要求。對于橋梁的通行功能而言，結構、材料和施工工藝均會對于橋梁性能產生較大的影響[1-2]。鑒于整體效果好、施工效率高的特點，連續梁橋在跨越山澗和河流的橋梁工程中得到了較為廣泛的應用。對于連續梁橋尤其是預應力連續梁橋的設計和施工，懸臂澆筑方法是當前跨越河流、山澗和道路的橋梁中優先選擇的施工方式。懸臂澆筑，即將整體橋梁劃分為不同長度的階段，采用掛籃進行對稱施工。鑒于連續梁橋對稱施工，對施工穩定性和后期合龍段施工精度的要求較高，因此需要在懸臂澆筑過程中對立模標高有具體的要求、控制和調整，否則容易造成連續梁橋在成橋時的線形和內力不符合設計線形要求[3-4]。當前對于連續梁橋的懸臂澆筑方法，缺乏系統的研究和探索，僅憑借經驗和簡單的計算，很難滿足當前快速發展的交通行業對于橋梁線形和受力合理性的要求。

本文結合灌陽(永安關)至全州(鳳凰)高速公路塘屋嶺特大橋施工情況，主要介紹分析了連續梁橋的懸臂澆筑施工工藝，通過施工工藝流程和測量兩方面的控制保證施工質量，并對其質量控制措施進行闡述。

1 工程概況

塘屋嶺特大橋位于桂林市灌陽縣塘屋嶺村境內，跨越兩山之間的山麓平原地帶。橋梁全長為784.08 m，起訖里程樁號為K24+057.42～K24+841.50。主橋為(92+2×172+92)m預應力混凝土連續梁結構，主墩墩身為單肢式鋼筋混凝土空心薄壁墩，墩身高103 m，每片墩縱向寬10 m，主橋結構如圖1所示。

圖1 主跨示意圖

根據圖1可知，在懸臂施工T構時，為了抵消梁段兩端因施工的不平衡荷載引起的傾覆力矩，在墩身設置臨時支撐，通過φ32精軋螺紋鋼筋將箱梁和承臺進行對拉，滿足結構對稱施工的平衡要求，使得結構標高滿足設計要求，后期合龍滿足精度和成橋受力合理性的要求。

2 連續梁橋懸臂澆筑施工工藝

連續梁橋的懸臂澆筑施工是一個較為系統的工程，不僅包括0#塊的澆筑施工，同時還包括掛籃懸臂澆筑和后期合龍段的施工。

2.1 掛籃懸臂澆筑工藝流程

對于連續梁橋的懸臂澆筑施工，具體施工工藝流程如圖2所示。

圖2 掛籃懸臂澆筑施工流程圖

2.2 端部0#塊施工

鑒于0#塊是連續梁橋施工的第一步，同時0#塊的施工精度對于整體橋梁的施工控制產生較大影響，因此對于0#塊需要嚴格按照工藝要求施工。

2.2.1 準備工作

本工程0#塊的總長度為12.0 m，豎向預應力筋為φ32精軋螺紋鋼筋，根據受力和設計要求，采用間距為50 cm進行設置，每組3根，主要布置在箱梁邊腹板和中腹板位置。

在預應力筋設置完畢后，下一步較為重要的就是臨時固結措施。鑒于工程中橋墩為剛性墩，因此采用拉壓形式即可以施工：在0#塊施加向下的預應力，同時在成臺上設置支撐，為了確保主梁的穩

定性和臨時支座受力均勻，0#塊固結措施盡量保持對稱布置。具體如圖3所示：

(a)截面圖

(b)立面圖

2.2.2 臨時支座安裝

在臨時固結措施完成之后、模板安裝之前，為了主梁受力均勻合理，需要在墩頂設置臨時支座。根據施工要求和后期體系轉換要求，臨時支座采用硫磺混凝土分兩次澆筑，首次為墊石混凝土澆筑，二次為支座混凝土澆筑，澆筑和養護達到設計要求后，通過預埋鋼筋進行固定施工，按照楔形模板標高，澆筑硫磺混凝土直至標高超過設計永久支座5 cm，這是為了在懸臂施工過程中避免永久性支座參與主梁受力[5]。

2.2.3 托架結構及模板安裝

在臨時固結措施和臨時支座安裝完畢后，需要將臨時墩位置作為臨時聯結系構件設置托架，托架支撐主要包括臨時墩、鋼管柱和工字鋼，采取順橋向進行布置，起到對整體支架的支撐作用。

在托架結構完成之后，即可進行模板的安裝。0#塊模板包括內模和外模兩部分，其中內模頂部采用鋼模板，側模為竹膠板，外模則全部采用鋼模板。

2.2.4 混凝土澆注

在0#塊澆筑之前，需要留置預留孔，便于后期掛籃拼裝。對于0#塊混凝土的澆筑，采用分層、均勻和對稱的方式。鑒于本工程0#塊體積較大，分兩次進行澆筑。第一次澆筑至腹板受力較為簡單的中間靠上1.0 m位置，第二次則對于剩余部分進行澆筑施工，同時在二次澆筑前需要對接縫進行處理。在混凝土澆筑養護達到設計強度的90%以后，則需要進行預應力束的張拉，在張拉完畢后即可進行下一步的掛籃施工。

2.3 掛籃施工

對于掛籃施工，不僅包括掛籃的安裝，掛籃預壓也是掛籃施工中不可缺少的一部分。

2.3.1 掛籃安裝

在掛籃安裝之前，需要對掛籃進行試拼裝，并采取水箱加水的方式進行承壓試驗。掛籃安裝首先安裝主桁梁，然后安裝錨固系統，錨固系統由錨固桁梁、錨桿和蹬筋三部分組成，主梁尾部通過錨固連接器錨固于豎向預應力蹬筋上。主要結構完成后，需要安裝主梁、立柱和平聯，在調整三角桁片之后，安裝桁架前、中和上橫梁，最后進行吊帶和底欄的安裝。安裝完畢之后，需要通過吊帶提升設備調整平臺標高，全面檢查掛籃安裝質量。本工程采用三角形掛籃，如下頁圖4所示。

(a)立面圖

(b)斷面圖

2.3.2 掛籃預壓

鑒于掛籃施工跨越道路或河流，對于成橋后線性和受力合理性均有較大影響，因此在施工中應嚴格控制掛籃的變形，需要在安裝完畢后進行預壓。本工程橋墩預埋螺栓采用預應力筋進行預壓，荷載分別為20%、50%、80%、100%和120%，然后進行卸載[6]。在分級加載和卸載過程中，對于掛籃關鍵系數進行記錄，本工程掛籃控制參數如表1所示。

表1 掛籃控制參數表

2.4 掛籃懸臂施工

在掛籃安裝完成并進行預壓調整后，要進行外側和翼板模板鋼筋的安裝：首先安裝底層鋼筋、腹板鋼筋和頂板鋼筋，然后安裝腹板豎向、縱向和頂板縱向、橫向波紋管和預應力鋼束，在所有檢查完畢并安裝標高測量點之后進行混凝土澆筑。為了懸臂兩端的受力平衡和穩定，混凝土澆筑應該從兩端對稱進行。對混凝土進行養護，在達到設計強度的90%后，對縱向預應力鋼束進行兩端對稱張拉，而后進行壓漿處理。

為了后續施工的精度和成橋后的受力合理性，在混凝土預應力鋼束張拉前后進行標高的測量，如果發生的偏移量較大，則需要分析清楚原因才能進行下一步的施工；同時在混凝土澆筑過程中實時監測橋墩偏移量，避免因偏移量過大影響施工安全和穩定性，發現偏移量應及時采取針對性措施進行處理[7]。

2.5 掛籃移機

在混凝土澆筑完畢，預應力張拉和壓漿施工作業完成后，需要將掛籃移機到下一梁段，具體施工過程如下：

(1)拆除豎向精軋螺紋鋼錨固措施；

(2)安裝手拉葫蘆并進行張拉移動；

(3)在前后保險打開后，利用手拉葫蘆移動掛籃至下一梁段；

(4)掛籃就位后，安裝后錨固精軋螺紋鋼；

(5)收緊掛籃吊桿，并進行底板標高測量。

在上述掛籃移機完成后，可以進行內外側模板和底部模板的安裝，在測量和調整后，即可進行混凝土的澆筑施工。

2.6 合龍段施工

從循環掛籃移機、混凝土澆筑和預應力張拉過程，直至合龍段施工，對于本工程而言，首先進行邊跨合龍段的施工，接著進行中跨合龍段施工[5-6]。施工關鍵流程如下所示：

2.6.1 勁性骨架安裝

對于連續梁橋，本工程選擇首先進行邊跨的合龍，在合龍段施工中，勁性骨架的安裝較為重要，決定合龍的順利完成和后期成橋階段的線性和受力合理性。進行骨架安裝截面圖如圖5所示。

根據圖5可知，為了將兩側已經完成的梁段澆筑成一個整體，需要根據設計和合龍段聯測標高要求，分別在面板和底板位置設置剛性支撐架，并采用40a槽鋼進行連接固定，為了盡量減少溫差對于支撐架的影響，選擇在夜間溫度最低時進行焊接施工，同時焊接需要在兩側對稱進行，整體焊接操作時間不得超過3 h。

2.6.2 合龍段施工

在剛性支撐架和配重水箱安裝完畢后，需要進行合龍段的施工。為了保證澆筑過程中的受力合理性，在混凝土澆筑過程中應逐漸卸載配重。在合龍段混凝土強度達到設計強度的90%以上時，即可拆除頂拉裝置，并進行邊跨合龍束的張拉，而后拆除臨時支座，固定支座開始承受荷載作用。

邊跨合龍之后，需要進行中跨合龍段施工。具體施工工藝與邊跨合龍束類似。為了防止合龍段混凝土因為溫差或收縮產生裂縫，混凝土澆筑之前可張拉部分預應力束。合龍段施工盡量選擇在氣溫最低時；養護混凝土達到設計強度后，則進行縱向預應力鋼束的張拉施工，最終完成體系轉換。

3 施工質量控制

對于連續梁橋，施工質量的好壞決定著成橋后的線性和受力合理性，因此需要對施工控制測量和施工工藝進行控制，保證施工質量。

3.1 施工控制測量

掛籃懸臂澆筑過程中，由于自重作用箱梁產生向下位移，張拉的預應力鋼束又會產生負彎矩，產生向上的位移。同時混凝土屬于時間依存性材料，結構容易發生非線性的變形，因此結構在復雜的施工環境下的標高測量顯得尤為重要[6]。鑒于施工環境變化較為復雜，應對懸臂澆筑段混凝土進行如下工況的測量：

(1)掛籃移機就位后、模板調整完畢后的梁段標高測量；

(2)混凝土澆筑后控制測量；

(3)張拉縱向預應力鋼束后的控制測量。

鑒于連續梁橋的懸臂施工過程對于標高的控制要求較高，因此標高測量成為連續梁橋施工質量控制的關鍵因素，這是指導后期施工的主要依據，也是控制橋梁成橋線性和受力合理性的關鍵因素[7]。對于監控測量主要包括以下因素：

(1)主梁標高測量；

(2)主梁軸線平面坐標測量；

(3)每一節標高、軸線監控測量。

3.2 施工工藝流程控制[8]

連續梁橋的懸臂澆筑施工，需要嚴格按照施工流程進行：

(1)每次掛籃移機就位后，對箱梁底模進行標高測量，出現偏差后應在后續梁段進行適當糾正。

(2)各梁段混凝土施工應監測梁體撓度和應力，及時分析、掌握梁體彈性和非彈性變形，為后續施工提供技術支持。

(3)梁段澆筑完畢后，要放樣中線，布置標高點；對張拉后梁段的上翹值和扭曲值進行設計值和實測值的對比分析。

(4)控制混凝土質量，保證坍落度在12～14 cm之間，盡量采取一次性澆筑施工完畢。

(5)嚴格控制縱向預應力鋼束的張拉?；炷翉姸冗_到設計強度的90%以上才可以進行張拉。張拉時應首先張拉腹板連續束，然后是頂板連續束和橫向預應力鋼束；在張拉過程中采取兩端對稱張拉的方式張拉，采取雙控因素：伸長量誤差保持在±6%之間，并做好張拉數據的記錄。

4 結語

對于連續梁橋的施工，掛籃懸臂施工是當前應用較為廣泛的施工選擇。通過本工程連續梁橋的懸臂澆筑施工，本文對大跨徑連續梁橋的施工工藝和質量控制進行了系統的分析和介紹：

(1)從掛籃懸臂澆筑施工流程開始，分別介紹了0#塊施工、掛籃施工和移機、混凝土澆筑和合龍段的施工。

(2)分別從施工控制測量和工藝流程方面介紹連續梁橋的施工質量控制措施。

通過本工程的實施，對于今后同類工程的施工和質量控制提供工程和理論經驗借鑒。

[1]鄭 淵，李 帥，龔權華.施工監控在連續梁懸臂澆筑中的應用[J].工業c，2016(58)：198-199.

[2]陳 兵.懸臂澆筑法在大跨預應力混凝土連續梁橋施工中的應用[J].西部交通科技，2017(8)：62-65.

[3]蔣志強，曾燕玲.懸澆連續梁墩梁臨時固結技術的驗算與應用[J].西部交通科技，2013(5)：64-69.

[4]張萬軍.懸臂澆筑大跨度預應力混凝土連續梁橋施工控制的研究[J].價值工程，2016(26)：204-206.

[5]陳 華.大節段連續梁掛籃懸臂施工技術[J].西部交通科技，2014(11)：53-57，83.

[6]劉 旭.連續梁橋懸臂澆筑施工設計及工藝[J].工程技術：引文版，2016(11)：106.

[7]劉 斌.連續梁橋懸臂施工澆筑中撓度控制探討[J].科技創新與應用，2017(6)：240.

[8]吳 迪.連續梁懸臂澆筑施工技術及控制要點分析[J].科技經濟導刊，2017(7)：55.