高速鐵路大跨度預應力混凝土連續梁—拱橋拱腳分段澆筑施工關鍵技術

蘇陵云

(中鐵十二局集團第七工程有限公司, 湖南長沙 410004)

1 工程概況

徐鹽鐵路后馬莊特大橋跨淮徐高速公路(100+200+100) m連續梁-拱橋全長401.8 m，主梁采用單箱雙室、變高度、變截面結構。箱梁頂寬14.2 m，箱梁底寬12 m，0號段中支點處梁高12 m，長度為20 m，懸臂澆筑節段長度為2.75 m、3 m、3.5 m、4 m，全梁共計22個懸臂澆筑節段。

拱腳長度為16 m，高度為6 m，拱腳中跨端與0號段梁段平齊，邊跨端距0號段梁端4 m。掛籃軌道設計長度6.75 m，1號段長度2.75 m，只有2.75 m的掛籃軌道安裝空間，為便于懸臂澆筑2號段，尚需從0號段拱腳部位騰出4 m空間。

2 解決方案

根據設計要求，拱腳原則上不允許與0號塊分開澆筑，若要分開澆筑，則澆筑斷面須設置在與拱軸線垂直的斷面上。

根據掛籃安裝需要的空間，在垂直于拱肋軸線的前提下，在預埋拱肋底部位置確定一個合理的拱腳第一期混凝土分段澆筑面(圖1)，連續梁施工時，只需要先施工第一澆筑區域的拱腳，待1號節段支架現澆完成后，在拱腳未施工部分安裝掛籃，依次澆筑剩下節段。拱腳第二次澆筑區域待連續梁合龍后，再擇時安排施工。

圖1 連續梁-拱橋拱腳分段施工及掛籃安裝示意

3 施工工藝流程及施工方法

3.1 施工工藝流程

連續梁-拱橋拱腳分段澆筑施工工藝流程如圖2。

圖2 拱腳分段澆筑施工工藝流程

3.2 施工方法

3.2.1 拱腳分段澆筑面確定

拱腳分段澆筑面既要滿足不影響鋼管拱整體受力，避開預埋段拱肋安裝，又要兼顧滿足2號段掛籃安裝的要求。

根據實際情況，掛籃軌道安裝總長度為6.75 m，連續梁1號塊長度為2.75 m，則混凝土分段澆筑斷面確定為從0號塊梁端往墩中心4 m(6.75 m-2.75 m)位置。該位置距預埋段拱肋底部10 cm，可避開在施工0號塊時就預埋鋼管拱。分段澆筑面按拱肋軸線垂直方向設置(圖1)。

3.2.2 拱腳施工前的準備工作

拱腳施工前，主要準備以下兩個方面內容。

3.2.2.1 機具、材料準備

要準備的機械設備主要有鑿毛混凝土用的電鎬、電焊機、氧割槍，其它機具與連續梁0號塊施工的機具共用，不需要另外準備。

要準備的材料主要包括：加工好的鋼筋半成品、模板、用于模板加固的背帶、拉桿等。

3.2.2.2 技術交底

拱腳部位鋼筋、管道密集，預埋件錯綜復雜，技術交底的主要目的是讓施工人員明確作業意圖和作業規范。技術交底重點體現在3個方面：

(1)外露于第一次澆筑斷面外的鋼筋接頭間距要滿足35 d或500 mm要求，要準確根據此標準對鋼筋下料長度、安裝順序、傾斜角度、安裝偏差進行交底。

(2)繪制出掛籃軌道、預埋的拱腳預向預應力精軋螺紋鋼、拱腳定位角鋼、掛籃后錨精軋鋼、軌道錨固精軋螺紋鋼、掛籃后鉤座位置等與拱腳預埋鋼筋的位置關系圖，在不影響掛籃預埋件的前提下，提出合理的鋼筋避讓方案。

(3)對拱腳澆筑斷面位置、高程、斷面變化尺寸進行交底，方便測量人員或現場作業人員測量放樣。

3.2.3 封端模板的制做、定位

3.2.3.1 封端模板制做

封端模板采用鋼模，尺寸與拱腳寬度一致。模板面板采用6 mm厚鋼板，背面沿端模長度方向均勻布置4道10#槽鋼次龍骨，其中2道設置于端模兩側邊緣。模板制做完成后，按需要穿過端模的鋼筋設計位置，用氧割切割比鋼筋直徑大5 mm圓孔，便于鋼筋定位和穿入預埋(圖3)。

圖3 封端模板加工示意

3.2.3.2 封端模板定位

封端模板數量為3塊，其中垂直于拱肋軸線的2塊，平行于拱軸線的1塊。封端模板搭設最高高度為3.5 m，傾斜角度為54°，封端模板定位需搭設扣件式鋼管腳手架，搭設扣件式鋼管腳手架的目的在于方便封端模板準確定位并兼做施工作業平臺。腳手架按常規方案搭設，支撐端模板定位處的關鍵橫向水平桿位置必須設置準確，可先用全站儀測量定位后，再安裝橫向水平桿，將封端模板牢固固定在水平桿上(圖4)。

圖4 封端模板定位示意

3.2.4 拱腳鋼筋、預埋件預埋

3.2.4.1 拱腳鋼筋預埋

拱腳預埋鋼筋與梁面交角54°，混凝土澆筑面呈線性變化，各根鋼筋長度不盡相同。施工時要根據技術交底所標示的鋼筋序號和對應的鋼筋長度準確預埋(圖5)。對應編號的鋼筋長度經圖上測量后，再以表格的形式逐根列示，便于作業人員對號入座。

圖5 預埋接茬鋼筋編號標示

拱腳預埋鋼筋要通過封端模板預留孔，按設計角度從外向里穿入0號塊頂板鋼筋之間的空隙，每根鋼筋預埋時，要通過其外露封端模板的長度，推算出其嵌入0號塊頂板的鋼筋長度，以保證符合設計要求。預埋過程中，要長短交錯，注意安裝順序，以保證在拱腳一期下一次施工時，鋼筋的同一斷面接頭率符合50 %規范要求。

3.2.4.2 拱腳預埋件

拱腳處的預埋件復雜，其位置不允許調整，特別是掛籃后錨精軋螺紋鋼、錨固掛籃行走軌道的精軋鋼、拱肋定位角鋼以及后續掛籃施工需要安裝軌道和已經安裝的豎向預應力精軋螺紋鋼筋與拱腳鋼筋位置存在沖突。在施工過程中，部分鋼筋需要適當調整其位置，要提前準備，確定方案。施工時，帶線放樣，標注預埋件位置和影響范圍，以便在鋼筋安裝時，避開各預埋件的干擾。

拱腳鋼筋、預埋件安裝完成后，澆筑連續梁0號塊混凝土。待混凝土強度達到10 MPa后，人工用電鎬將拱腳混凝土與梁混凝土接觸面進行鑿毛處理。鑿毛的范圍以超出拱腳尺寸外1～2 cm為宜，鑿毛面積不小于混凝土接觸面積的75 %。

3.2.5 拱腳剩余鋼筋安裝

拱腳剩余鋼筋主要是連系筋和拱腳箍筋。連系筋按設計要求下料，按設計位置和數量安裝。單個拱腳箍筋在加工時已截斷為3部分(圖6)。其中①、②部分在拱腳鋼筋預埋時已安裝，第③部分在0號段混凝土澆筑后安裝。在安裝第③部位拱腳箍筋時，因受豎向預應力精軋螺紋鋼錨具影響，要注意避讓，保證豎向預應力精軋螺紋鋼筋張拉槽口位置，適當留出足夠的張拉空間，同時要調整好豎向預應力張拉槽口的高低。為防止在混凝土澆筑時，豎向預應力鐵皮管通入張拉槽口進入水泥漿堵塞鐵皮管，需要用棉絮或土工布將豎向預應力槽口密封。

圖6 拱腳箍筋加工示意

3.2.6 拱腳模板安裝及加固

3.2.6.1 外側模加工

(1)外側模選用木模或鋼模均可。木模根據拱腳形狀加工，面板選用15 mm厚橋梁專用竹膠模板，次龍骨選用10 cm×10 cm木方，按20 cm豎向等間距布置，用鐵釘與面板釘牢。主龍骨選用10#槽鋼背靠背為1組按100 cm間距橫向布置，槽鋼之間預留3 cm空間，用來穿入Φ25 mm精軋螺紋鋼拉桿。竹膠板模板面板需要事先根據主龍骨布置位置，用電鉆按100 cm×100 cm間距鉆好拉桿穿入孔。

(2)鋼模在工廠加工，面板選用6 mm鋼板，橫筋、豎筋先用100 mm×6 mm鋼帶，布置間距為40 cm，模板加工成單元板，單塊尺寸1.5 m×2 m，模板與模板之間采用M16螺栓連接。鋼模背帶選用10#槽鋼背靠背為1組按120 cm間距橫向布置，中間預留空間以便于穿入Φ25 mm精軋螺紋鋼拉桿。鋼模板面板需要根據主龍骨布置位置，用氧割切割出100 cm×100 cm間距的拉桿孔。鋼模不需要按拱腳外形加工，只需其高度和長度超出拱腳尺寸范圍即可。

3.2.6.2 外側模安裝及加固

(1)外側模用塔式起重機或汽車吊安裝，人工配合定位,按從下至上的順序依次安裝。底節模板安裝時，要嚴格控制其平面位置和垂直度。平面位置利用吊車，人工配合調整。

(2)安裝第二層模板、第三層模板時，要特別注意模板縫間隙及模板縫錯臺情況。當模板與模板之間不密貼，存在縫隙時，用在模板接觸面貼雙面膠的辦法封堵。當模板與模板之間層在錯臺時，要采取妥善措施消除錯臺。

(3)每安裝好一層模板，檢查合格后，對于鋼模，則要將連接螺栓全部擰緊，待模板安裝完成后，再安裝槽鋼背帶和對拉精軋螺紋鋼筋，擰緊拉桿螺母；對于木模，則同步安裝槽鋼背帶，穿入精軋螺紋鋼拉桿，并擰緊精軋螺紋鋼螺母。精軋螺紋鋼應用PVC套管包裹，便于混凝土澆筑完成抽出。

3.2.7 澆筑混凝土及養護

(1)夏季選擇在氣溫較低的夜間澆筑混凝土，混凝土強度等級與0號段梁體混凝土相同。澆筑前先用砂漿打1～2 cm底，澆筑時水平按30～50 cm分層，準確判斷好振搗時間，保證混凝土振搗密實。混凝土快澆筑至頂面時，因拱腳頂面為斜面，混凝土坍落度不能過大，要控制在140～160 cm，現場要做好混凝土工作性能試驗，否則因流動性太強，導致拱腳頂部無法收面。

(2)混凝土在初凝后終凝前，應噴灑少許養護水，并蓋好塑料薄膜，以防止混凝土面出現干縮裂縫。混凝土終凝后，撤去塑料薄膜，改用土工布覆蓋保濕養護14 d。

3.2.8 拱腳一期混凝土第二次施工時間

拱腳一期混凝土第二次施工時間可選擇在掛籃施工至不影響拱腳施工且預埋拱肋支撐胎架柱可滿足直接直撐在梁面后開始施工，也可選擇在連續梁合龍之后，鋼管拱安裝結構施工之前施工。

4 施工控制要點

(1) 所有用于拱腳實體結構的原材料，須提供質量合格證明文件，并安排專職試驗人員按規范要求抽樣試驗或委托第三方有資質的單位檢測，檢測合格后方可使用。

(2) 預埋鋼筋下料長度要準確，并預留鋼筋接茬長度。加工完成后，對每根鋼筋編號，預埋前要核對編號，確定其位置。預埋時要調整好其傾斜角度，保證鋼筋嵌入梁體的長度，并合理處理其與其它預埋件相沖突的問題。

(3) 梁體混凝土強度達到10 MPa后，對梁面與拱腳接觸面鑿毛，鑿毛范圍要超出接觸面1～2 cm，必要時先用切割機切好鑿毛的邊線，再用電鎬進行鑿毛。鑿毛面積不小于75 %。

(4) 模板設計時，要保證其強度、剛度和穩定性。模板制做時，準確預留好鋼筋穿入孔洞位置。堵頭模板支立時，利用鋼管腳手架，通過測量儀器對其標高、平面位置、傾斜角度準確定位，保證斷面位置嚴格與拱軸線垂直。外側模板安裝時，要保證其垂直度和接縫的嚴密性，并及時用精軋螺紋對拉桿加固。

(5) 混凝土嚴格按照配合比拌制，其坍落度、含氣量、溫度等指標要滿足要求才可運至施工現場。運送至施工現場的混凝土由專職試驗員抽取其坍落度、含氣量、擴展度等指標，并實測其入模溫度，以保證混凝土質量。混凝土振搗時，要派專職技術人員旁站監控，重點控制其分層澆筑厚度、振搗效果，并觀察混凝土的工作性能，及時溝通。混凝土澆筑完成后，要及時收光、抹面、養護。

5 結論

本文對連續梁-拱橋拱腳施工時與掛籃安裝相沖突的情況提出了一種有效的解決方案，有以下三方面顯著優點，適用于其它類似工況下的連續梁-拱橋施工。

5.1 縮短工期

縮短了連續梁-拱橋0號段及拱腳施工時間，為后續在0號段、1號段安裝掛籃創造了較好條件。原設計要求拱腳與0號段同時澆筑，若拱腳不采取分段澆筑措施，則必須要等到拱腳及預埋段拱肋和拱絞全部施工完成后，方可施工。此期間既要施做預埋段拱肋支撐基礎，又要搭設支撐拱肋的胎架柱，至少需要20 d時間。采用此施工技術，不占用關鍵線路時間，剩下部分拱腳和預埋件鋼管拱可在連續梁掛籃施工過程中或連續梁合龍之后擇時施工。

5.2 經濟效益明顯

通過與原施工方案對比，省去了拱腳預埋段拱肋支撐基礎和胎架柱施工工序(圖7)。后續施工時只需在梁面直接搭設胎架柱，而取消拱腳拱肋預埋又有利于整合資源，便于集中組織施工，加強鋼管拱制作、安裝的銜接，具有顯著的經濟效益。

圖7 原施工措施

5.3 節約成本

掛籃可在1號段支架現澆完成后立即安裝，不需要將2號段、3號段(1號段(2.75 m)+2號段(2.75 m)+3號段(2.75 m)=8.25 m>7 m(軌道長度))都搭設支架現澆，不需要占用高速公路，基本省去了與高速公路管理部門溝通協調的程序；不需要進行交通管制，明顯節約了連續搭設支架的成本及與高速公路管理部門協調的時間，縮短了施工工期。

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