深谷公路橋超大跨徑連續鋼構梁施工技術

孫陳鋒

摘要：在我國云貴川地區，公路橋梁需要跨越眾多深谷，為節約投資，降低施工風險，大跨徑的連續剛構梁應運而生，不但解決了施工難題，還提高了我國的基建水準。本案為四川省雅礱江兩河口水電站庫區復建縣道X037線普巴絨特大橋（100+180+100）m預應力混凝土連續剛構施工，重點介紹了連續剛構的高墩頂0#塊托梁設計、預壓、施工，剛構澆筑;掛籃施工懸臂段;邊跨直線段施工;邊、中跨合攏段施工以及梁段體系轉換。對各施工階段的施工工藝流程和技術要求進行詳細說明，還對連續剛構梁體的施工監測、施工誤差分析及后續施工狀態預測關鍵技術進行了闡述。

Abstract： In Yunnan， Guizhou and Sichuan area of China， highway bridges need to cross many deep valleys. In order to save investment and reduce construction risks， long-span continuous rigid frame beams have emerged， which not only solves the construction problems， but also improves the infrastructure level in China. Based on the case of the continuous rigid frame construction of the pre-stressed concrete of the Pubarong Bridge （100+180+100） m of the X037 line of the rebuilding county road of the Lianghekou Hydropower Station in Yalong River， Sichuan Province， this paper mainly introduces the design， preloading， construction and rigid pouring of the high-rise top 0# block joist in continuous rigid frame; the cantilever section of the hanging basket construction; the construction of the side-span straight section; the construction of the side and middle spans and the transformation of the beam section system. The construction process and technical requirements of each construction stage are described in detail. The key technologies of construction monitoring， construction error analysis and subsequent construction state prediction of continuous rigid frame beam are also described.

關鍵詞：公路;超大跨徑;連續鋼構;施工技術

Key words： highway;super large span;continuous steel structure;construction technology

中圖分類號：U445 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2019）13-0084-05

1 ?工程概況

四川省雅礱江兩河口水電站庫區復建縣道X037線普巴絨特大橋（100+180+100）m預應力混凝土連續剛構起止里程K30+136～DK30+524.8，全長388.8m，梁體C60混凝土合計6831.4m3。橋梁全部位于直線上，設計坡度為3‰，本橋跨越曲入溝，橋中心線與溝谷中心線交角64°，橋址地貌屬高中山河谷地貌，地勢較為陡峭，呈“V”型溝谷，地勢起伏較大。橋位段河道順直，河寬約28m，深約0.8m。調查范圍內最高點標高2972m（溝谷兩側山坡），最低點標高2691m（曲入溝溝谷谷底），相對高差281m。下部結構為樁柱式臺、樁基礎+承臺+薄壁空心墩，2座薄壁空心墩分別高達103m、106m。

2 ?連續剛構尺寸及技術要求

連續剛構箱梁為單箱單室、直腹板、變截面、高度結構，最小合攏段梁高4m，中支點處梁高11m，梁高按1.7次拋物線變化。箱梁頂板寬度9m。底板寬6m，翼板懸臂長1.5m。

箱梁腹板厚在墩頂范圍內為120cm，自箱梁根部至跨中則有80cm、65cm、50cm三種，漸變方式為直線漸變。底板厚度按1.7次拋物線由跨中0.32m變化至箱梁根部1.5m。

主梁共91個梁段，其中0#梁段13m，邊跨直線段長8.68m，合攏段梁長2m，一般梁段分成3m、3.5m、4.5m，最大懸臂澆筑塊215.5噸。懸澆節段頂板厚度30cm，腹板厚度80～50cm，底板厚度112.1～32cm，截面梁高1037.5～400cm。

梁段為大部分為兩向預應力體系，局部為三向預應力體系。鋼束采用高強、低松弛鋼絞線，由直徑？準15.2編制成束。張拉控制應力為1395MPa，腹板、頂板、中跨底板縱向預應力束WC01～WC18、TC01～TC17、ZT01～ZT12為19？準15.2，采用OVM15-19大噸位錨固體系;腹板、頂板、中跨邊跨頂板合攏束WC19～WC22、TC18～TC19、DT01、DT02、TT01、TT02為17？準15.2，采用OVM15-17大噸位錨固體系;邊跨底板縱向預應力鋼束BT01～BT07為15？準15.2，采用OVM15-15大噸位錨固體系。

由于墩高谷深，0#梁段采用托架施工，邊跨直線現澆段采用？準630螺旋管組合碗扣式腳手架搭設支架法施工，1#～21#段采用菱形掛籃懸灌施工。

3 ?連續剛構施工技術

3.1 施工工序安排

①0#塊托架拼裝及托架預壓檢測;②0#塊澆筑施工;③拼裝掛籃及掛籃預壓;④掛籃懸臂澆筑1#塊→21#塊;⑤邊跨直線段支架現澆施工;⑥邊、中跨合攏段施工;⑦拆除臨時支座，完成梁跨體系轉換。

3.2 0#塊托架拼裝及托架預壓檢測

3.2.1 托架構造

本橋1、2號墩墩身混凝土澆筑至墩身倒角，墩身外側順橋向每側布置3道Ι32a工字鋼作為主梁，其上雙拼[10槽鋼桁架。墩內設置4道Ι32a工字鋼縱梁，以Ι32a工字鋼作為分配梁，搭設Φ48鋼管支架，鋪設10×10cm縱橫向方木，底模采用15mm竹膠板。

托架縱梁水平力通過精軋螺紋鋼對拉解決。托架應有足夠的強度、剛度及穩定性。托架結構設計見圖1。

3.2.2 托架預壓及檢測

①預壓方法。0#段托架預壓采用堆載預壓，預壓荷載取0#段混凝土總重+模板、施工機具總荷載的120%。分級按60%、100%、120%加載。②觀測方法。在搭設好的托架平面位置上，沿線路中線，在墩中、兩側懸臂端頭各斷面分別布置3個測量點。在加載前先測量一次，收集起始數值，每加載一個荷載階段需要靜停1小時觀測取值，全部加載完畢，每3h測量取值一次，第三級預壓24h且變形觀測穩定后開始卸載，相應進行降載階段彈性變形值觀測。依據收集的測量值繪制（時間-下沉量）關系曲線。曲線圖滿足設計要求方可進行下道工序。③卸載。卸載時要與加載順序相反，后加載的先卸，先加載的后卸。

3.3 0#塊澆筑施工

施工流程為：托架預壓完成→安裝調平底模板→吊裝外側模板→制作安裝底板鋼筋及腹板鋼筋→布設豎向預應力管道→布設縱向預應力管道→內模板裝置→制作安裝頂板鋼筋→布設頂板縱向預應力管道→搭設工作平臺→混凝土澆筑→混凝土養生→拆?！╊A應力鋼絞線束→預應力張拉→壓漿→封錨。

3.3.1 模板施工

將0#段底模布置在托架上，調平模板平整度，模板下層底梁采用10×10cm方木，用頂托調節標高細部標高。模板的標高應考慮預留支架沉降量及彈性變形，按要求設置預拱度。外側模板及內模采用組合鋼模板，以螺栓定位，對拉固定。

3.3.2 鋼筋和預應力波紋管道安裝

①鋼筋的制安。

1）梁體鋼筋在集中加工廠制作加工成各型號配件，運送吊裝到施工面，鋼筋安裝順序為先底板及腹板，再頂板;當鋼筋與預應力管道、體系錨固筋相碰時，適當調整梁段鋼筋。2）橋面頂板預埋件和鋼筋較多，防撞護欄的預埋筋，通風孔、泄水孔，檢查孔的加強筋，以及掛籃走行錨固預留孔洞鋼筋，都應綁扎牢固;所有預埋件位置要準確。

②波紋管安裝。

1）管道按設計位置用定位筋固定，若波紋管道與梁段鋼筋位置共位時，要保證波紋管位置不動，微調鋼筋位置。定位筋可根據需要進行加密。在安裝錨具及配件時，要確保位置準確，波紋管和喇叭管平順銜接，做到密封不漏漿。在各條預埋波紋管的最高處布置排氣管，在壓漿能利于排氣，保證壓漿質量。2）波紋管道安裝一般露出梁端混凝土10cm左右，需要連接時，則用長度為30cm的套管套住兩端接頭，用寬膠帶對接縫20m長度范圍內進行密封，以防漏漿。

3.3.3 混凝土施工

①混凝土澆筑施工。

混凝土采用項目拌合站集中供應，強度為C60混凝土，嚴格控制攪拌時間，并且要根據骨料的含水率變化及時調整施工配合比，保證混凝土的和易性及其他性能指標。

由于是高墩澆筑混凝土，因此混凝土運送至工地后，采用高壓混凝土輸送泵進行垂直輸送至工作面。由于腹板混凝土施工人員無法進行部分死角的搗固作業，為克服這一困難，在腹板內模處每隔2m開一進人孔和搗固孔，待混凝土灌筑到該處后再將鋼筋按綁焊要求焊接，將模板孔洞封嚴。

②混凝土的養護。

梁面采取覆蓋灑水養護，以無紡土工布覆蓋保持梁面潮濕，梁體側面及梁底沿縱向各布設兩根PVC管，PVC管間隔約50cm打設直徑1mm細孔噴水養護，養護期間不少于7d。同時要測量混凝土的內外溫度，控制溫差不能超過15℃。

梁段端頭混凝土拉毛處理，并灑水潤濕，保證混凝土的粘合度。人工鑿毛時混凝土強度不低于2.5MPa，當采用機械鑿毛時混凝土強度不低于10MPa。

3.3.4 預應力張拉及壓漿

縱向預應力張拉分梁段一次張拉完成。在混凝土強度達到設計要求的90%以上，并且保證有7d齡期后方可進行縱向張拉。張拉時必須按規定順序進行?？v向預應力張拉采用兩端張拉，并且左右對稱進行。預應力要油表讀數為主，預應力筋伸長量為輔的雙控校核。進行完縱向張拉后，豎、橫向張拉應滯后一個施工梁段進行，橫、豎向預應力張拉采用單端張拉，豎向張拉要左右對稱，橫向張拉端要與錨固端交錯設置。

壓漿的水泥砂漿標號要滿足設計要求，同時要控制初凝時間。壓漿時采用真空輔助壓漿工藝，分別從曲線孔道和豎向孔道從最低點壓漿孔壓入，在最高點的排氣孔排氣，別外還要注意先壓下層孔道?？刂茐毫Π丛O計要求進行。并要控制壓漿時的外界溫度。

3.4 掛籃懸澆1#塊→21#塊節段

掛籃逐段澆筑的工藝流程為：對0#塊的高程和軸線進行量測，符合要求后安裝支架→拼裝掛籃→掛籃預壓→澆筑梁段混凝土→掛籃前移→掛籃調整錨定→澆筑下一梁段→依次完成各段澆筑→合攏段施工→拆除掛籃。

3.4.1 掛籃結構

根據施工要求，掛籃主桁架為菱形。適于在0#塊澆注完畢情況下進行安裝。掛籃主要由主菱形構架系統、行走與錨定系統、吊桿、底托系統、模板系統等系統組成。掛籃示意圖見圖2。

3.4.2 掛籃預壓

①預壓參數。

預壓荷載取值=最大節段箱梁混凝土重量×1.2+動力附加荷載+掛籃自重+施工機具及人群荷載。本方案掛籃預壓時掛籃端頭按一半的總荷載分配，且采用千斤頂張拉方案，故千斤頂預壓荷載取值為：（荷載組合總值-掛籃自重）×0.25。

如圖3所示，預壓千斤頂張拉方案操作時，將兩臺拼裝好的掛籃主構架后支點對拼起來，將對應的前鼻梁穿入（張拉鋼絞線，用錨具將鋼絞線錨固在其中一個鼻梁上，另一端鼻梁作為張拉端。使用千斤頂對掛籃分級加載預壓。按照荷載的50%、80%、100%、120%逐級加載，檢查掛籃各桿件焊縫情況，同時記錄荷載逐級加載位移數據。

本掛籃依據實際計算的預壓荷載加載程序為：

0→50%（持荷1h/37.61t）→80%（持荷1h/60.2t）→100%（持荷1h/75.22t）→120%（持荷24h/90.3）→卸載

掛籃變形測量必須同時滿足非彈性變形、彈性變形、前吊帶彈性變形允許要求。

3.4.3 梁段懸臂施工

①單段施工工序。

0#節段施工完畢后按構件編號及總裝圖拼裝掛籃，拼裝程序：走行系統桁架錨固系統底模板內外模。

連續梁段懸灌段施工工序流程為：掛籃前移就位→調平底?！跹b側?！庸ぐ惭b底板和腹板鋼筋→布設豎向預應力筋及管道→布設縱向預應力管道→內模就位→安裝堵頭模板→安裝頂板鋼筋→搭設混凝土施工作業平臺→灌筑混凝土→清孔、養生、穿束→張拉→壓漿封錨。

②梁體懸灌循環施工工序。

梁體懸灌循環施工工工序流程為：上段混凝土施工→拆除堵頭模、鑿毛→安置、錨固走行軌道→掛好前行倒鏈→松前吊倒鏈、精扎螺紋鋼→松內、外模→張拉、壓漿→松掉后錨→操作前行倒鏈走行掛籃→布置體系標高、調整到位→安裝鋼筋及預應力管道→澆筑混凝土→下一號段。

3.5 邊跨現澆段施工

3.5.1 支架構造

主橋連續箱梁兩端的邊跨直線段長度為8.68m，根據實際情況，采用支架法施工，在現場將場地整平后，澆筑20cm厚C20混凝土硬化層，兼做找平層意圖。在混凝土硬化層四周做好排水措施后，采用？準630螺旋管組合碗扣式腳手架搭設，支架下部15m采用3排×3列布置？準630螺旋管，間距2m×2.75m。在螺旋管樁頂搭設雙拼40a工字鋼縱梁，上設40a工字鋼橫梁設作平臺，進行碗口式腳手架搭設。本碗扣式腳手架底板間距采用60×60×60cm的做法，在箱梁腹板位置調整為30cm×30cm×60cm間距，保證施工安全，見圖4。

3.5.2 預留孔道、預埋件

提前預留預埋邊跨合攏段勁性骨架、掛籃模板錨固的預留管道和錨固件。

邊跨現澆梁段施工安排與懸臂澆筑梁段相協調，基本在同時完成，后進行合攏段施工。在邊跨合攏梁段施工完畢之后，才能拆除支架。

3.6 合攏段施工

3.6.1 連續剛構合攏段施工工藝

①此連續剛構有三處合攏段，中跨1個，邊跨直線段2個。合攏順序是先進行邊跨合攏，再進行中跨合攏，合攏段混凝土的澆筑時間應選擇在當天最低溫度時候。②邊跨合攏采用掛籃改裝成吊架，其施工順序如為拆除掛籃→吊架布置→安裝底模和內?！摻钪瓢病贾猛饽！炷翝仓鷱埨㈠^固縱向應力筋。③中跨合攏段施工工藝流程是：拆除掛籃→加設平衡水箱→支立合攏段支撐和模板→綁扎鋼筋、安裝管道、立內?！愉撝巍鷱埨R時預應力筋→搭設灌注平臺澆筑混凝土→預應力束張拉→壓漿→拆模。

3.6.2 邊跨合攏段施工

合攏段采用吊架法施工，吊架搭設時，上層鋪設縱向I20工字鋼做分配梁，再橫向鋪設12cm×12cm方木，鋪設間距為30cm，最后在方木頂上鋪設底模，底模標高要調整到位。

吊架搭設完成后同樣需要荷載預壓，現場使用砂袋加載。消除支架沉降量和彈性變形。為便于拆模，需要在縱梁和橫梁間設置砂箱。

3.6.3 中跨合攏段施工

中跨合攏段施工前，先拆除其是一組掛籃，用掛籃的滑行梁和橫梁組合成吊架體系進行施工。將配重水箱放置在指定位置，調整水箱配重重量，使合攏段標高差值在允許范圍內，再進行合攏段立模、鋼筋、混凝土施工。

需要注意的是合攏段的混凝土澆筑選擇在一天中氣溫最低且穩定的時段內施工。

3.7 拆除臨時支座，完成梁跨體系轉換。

在合龍段縱向連續預應力筋張拉達到設計要求后，壓漿封錨，拆除臨時固結系統，完成連續梁的梁跨體系轉換工作。

4 ?連續剛構施工控制要點

懸臂施工由于已成結構具有不可調整性，施工中擬按照預測控制法的原理從施工監測（包括結構變形與預應力監測）、施工誤差分析以及后續施工狀態預測三方面進行施工控制。

①結構變形與預應力監測利用以往的監測經驗，在梁體內埋入IG120電阻應變片，采用UCAM-70A-10型數據采集儀（探頭與儀器間采集3芯屏蔽電纜線傳輸信號）在混凝土澆筑、預應力的施加、合攏等各主要工序施工中實行監測，將測出的數據與設計的各工況對比，作為下步施工的依據。

②施工誤差分析以及后續施工狀態預測在本橋施工中采取的控制有：

理論立模標高的計算：利用行業內線性控制軟件，根據梁段的劃分和施工順序，歸集相關數據，把影響標高、撓度變化的數據分析出來，輸入控制軟件，通過計算機分析混凝土的彈性要素和結構尺寸，就可以運算得到每一節段的精確標高。

測量控制：從2#節段端部開始，在每個斷面在頂板上分別在中線、腹板兩側100厘米處設置3個觀測點，通過測量各節段端部標高變化值，測量時段為澆筑混凝土前;混凝土澆筑完畢;張拉完成后。將計算結果和測量結果匯總，通過各個階段比較，分析整理出產生誤差的原因，及時跟進修正計算參數，為后序施工提供出更高精度的立?？刂茦烁?。

③箱梁施工各步驟中加載和卸載均應逐步均穩進行。加強主梁變形檢查，保證平衡施工。

④箱梁施工期間要注重氣象、水文工作，及時掌握氣候情況，做好施工預防措施。

5 ?施工期間的安全注意要點

①本橋計劃安裝塔吊2臺，每個墩身分別在墩身同側設置。墩身施工時，由于墩身較高，為保證人員上下的安全必須采用工業電梯，電梯設置在橋墩的另一側，為確保電梯的運行穩定性，在墩身每10m相應位置設置預埋件與電梯固定在墩身上。②掛籃施工時在側面和底面滿鋪安全防護網，將掛籃全封閉施工。要確保梁體及掛籃的穩定，并采取相應的穩定措施。③高空作業人員要經過嚴格體檢，并且具備高空作業的身體適應條件。④施工時，要密切注意天氣的變化，大風大雨時要停止作業，施工期間要布置避雷裝置。

6 ?方案效果分析

本案為川西高原地區深谷超高墩、超大跨徑連續剛構施工技術。通對各個工藝的要求控制以及一系列的觀測措施、分析理念，科學施工，較高質量并確保安全地完成了相應任務?？蔀槲覈瀑F川地區高大公路橋施工提供施工參考。

參考文獻：

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