淺析魏家灣跨同三高速公路特大橋懸臂澆筑連續梁施工過程監控技術

武磊

中國水利水電第八工程局有限公司 湖南 長沙 410000

前言

魏家灣跨同三高速公路特大橋結構形式為三跨連續梁拱組合結構，主梁施工方法采用節段懸臂澆筑，存在多次體系轉換，施工過程復雜、影響其安全、質量因素較多。為使施工能滿足設計要求，確保施工安全并最終達到設計的理想狀態，在施工過程中需對各節段標高進行預先調整，即應根據施工過程、合龍順序等進行預拱度設置，并在懸臂澆筑過程中對結構線形進行適時觀測、調整，對保證橋梁結構最終線形平順并符合設計要求、內力分布合理以及確保節段施工安全是十分必要的。

1 工程概況

魏家灣跨同三高速公路特大橋結構形式48+100+48m預應力混凝土連續梁拱橋組合結構，主梁采用單箱雙室變截面箱型截面，梁高按二次拋物線變化，箱梁施工方法采用懸臂對稱澆筑，由于0#塊頂部拱座存在，影響了掛藍安裝有效長度，因此現場0#塊、1#塊、2#塊均采用墩旁鋼管支架澆筑，其他節段采用掛藍懸臂澆筑，懸臂澆筑節段共9個，合龍順序為：先邊跨合龍、最終中跨合龍[1]。

2 監控控制方法

連續梁拱懸臂澆筑施工過程控制流程為“施工—結構分析—測量—誤差分析—參數調整—預報”。施工單位應根據設計圖紙、施工方案、施工工期、施工臨時荷載、外部條件及變化等實際情況，以設計參數為控制目標，通過計算分析，提前預報施工階段各節段的立模標高（預拱度）、已施工節段高程、控制截面應力，以指導施工；在施工中，須全過程跟蹤，動態調整，以滿足設計要求。施工過程控制主要包括兩項內容：一是根據實際計算立模標高；二是根據實際確定立模標高所需的預拱度。

2.1 結構計算

根據設計文件及施工工藝流程，整個施工循環分為若干受力階段，每個受力階段按空掛籃就位、澆筑節段混凝土、張拉縱向預應力筋3個工況來計算。

2.2 監控內容

（1）懸臂澆筑主梁節段標高測定。用精密水準儀測量，在澆筑完每個主梁節段的端部翼板、腹板頂設置3個測點，進行標高測量，測試時間選在一天中溫度變化最小的時候，即一般在每天清晨太陽未出來前進行，以減小陽光照射對測試數據的影響。

（2）懸臂澆筑主梁軸線位置測定。施工過程中，用全站儀測量連續梁主梁軸線位置偏差，及時動態修正各立模節段軸線。

（3）懸臂澆筑主梁測試工況。①掛藍立模時的標高測量；②混凝土澆筑完后豎向變形測量；③張拉完縱向預應力鋼筋后豎向變形測量。

（4）拱肋軸線、空間位置測量。除采用精密水準儀測量拱肋節段接頭處高程外，還可采用在節段接頭處安裝棱鏡測量坐標方式，控制拱肋的軸線和高程[2]。

3 主梁施工結構計算

主梁節段施工監控關鍵工序為：掛籃前移定位、節段混凝土澆筑、主梁預應力筋張拉。

3.1 復核設計參數

在連續梁主梁節段施工前，需對相關設計參數進行復核計算，主要包括主梁標高計算、主梁控制截面應力計算、立模標高計算等，以此得到各施工工況、成橋狀態下的控制數據，最后與設計參數復核，無誤后作為魏家灣跨同三高速公路特大橋連續梁拱懸臂澆筑施工控制理論值。

3.2 監控流程

首先，以設計文件要求為基礎，以滿足設計成橋線形為目的，計算連續梁節段施工各項參數，模擬全過程施工，計算下一節段施工標高理論值。其次，按照理論值進行連續梁下一階段施工，并測量現澆節段各點標高實際值。然后，將理論值與實際值對比，若誤差大于規范或設計允許值，修正理論值計算參數；若誤差在允許范圍內，則不進行修正，計算下一節段施工標高理論值。不斷重復以上步驟，知道連續梁主梁合龍。

3.3 確定各節段立模標高

主梁線形控制取決于主梁底膜標高是否按照設計參數施工，即預拱度設置是否符合設計要求。影響預拱度確定的主要因素包括已成梁段在自重、掛籃重量、下一節段澆筑混凝土重量、連續梁中的預應力、施工溫度、荷載、掛藍自身結構變形、混凝土收縮徐變等。

3.4 裸拱安裝高程、空間位置控制

按設計要求，拱肋安裝不設預拱度，因此，在安裝裸拱拱肋時，主要是控制裸拱高程及空間位置和設計是否符合[3]。

4 監控實施細則

4.1 變形

（1）測試儀器。水準儀、全站儀。

（2）測點布置。為測試方便，在待澆節段端部距節段端部10cm左右埋置三根鋼筋，每個鋼筋伸出梁頂面2cm左右，埋入混凝土內5cm左右，并和主筋焊接在一起，變形測點橫截面布置示意見下圖。

變形測點橫截面布置示意

在變形測量時，由施工單位進行軸線、標高、橫向偏位的測量，并將測試數據報監控單位；

4.2 應力

結構控制截面上應力測試儀器擬選用弦式傳感器，該種傳感器能適應室外長期監測需要，應用較廣。鋼弦傳感器是一種間接測量儀器，測試原理是將兩端固定鋼弦的實測頻率，代入標準鋼弦頻率-應變關系曲線，得到混凝土應變實際值，再根據混凝土彈性模量換算出混凝土應力實際值。

傳感器測點布置，按要求固定在主筋上，測試導線引至混凝土表面。每個T構箱梁上部總共布置2個應力測試斷面，分別布置在0號塊和1號塊接縫附近，每個截面布置2個傳感器[4]。

5 監控具體流程

在主梁節段懸臂施工過程中，監控關鍵控制步驟有：

①按照預報的預拱度，結合掛藍自身預拱度，確定掛藍立模標高，對節段施工標高進行實測定位；②根據設計圖紙完成鋼筋綁扎、模板架立；③節段混凝土澆筑前，測量已經施工各段高程、軸線，復測掛藍高程，監控小組測量各測點應力；④澆筑混凝土；⑤混凝土澆筑完成后測量已施工完成的各段高程、軸線，測量本段端部底部、頂部高程，建立梁頂測點與梁底標高的關系曲線，監控小組進行各測點應力；⑥對剛施工的節段尺寸進行檢查，并和設計值對比；⑦張拉縱向預應力鋼束后，測量懸臂端前三個測點高程、軸線；⑧掛藍推至下一節段；⑨監控小組針對測試結果，對新一段立模標高進行預報，并交施工單位執行。

6 結束語

魏家灣跨同三高速公路特大橋是新建青島至連云港鐵路工程中的重難點工程，是全線唯一一座連續梁拱結構橋梁，技術難度大，成橋線形控制難度高；主梁跨越同三高速公路，車輛流量大，安全風險高。主梁施工對過程控制要求較高，加強施工過程監控，既有利于保障施工安全，又有利于成橋理想線形的控制。通過此次連續梁拱施工過程監控技術的應用，有效地指導了全過程施工，達到了較好的效果。