復雜條件下大跨度連續梁拱橋高效施工技術研究

冉 鵬， 李 曉 理， 王 仲 兵

(中國水利水電第七工程局有限公司 第一分局，四川 彭山 620860)

1 概 述

深茂鐵路國道325特大橋原設計為(40+3×56+40)m 連續梁，因孔跨無法滿足高速公路擴建要求，后變更為(64.95+136+64.95)m連續梁-鋼管混凝土拱(L=265.9 m)雙線鐵路橋，上跨開陽高速公路那龍互通立交A、B、C匝道。設計變更完成后，組合梁的開工工期已滯后12個月。鑒于常規施工方案為先梁后拱，0#塊及邊跨支架現澆，其他節段采用掛籃懸灌澆筑。拱肋采用工廠加工、現場拼裝的方式施工，然后灌注C55高性能微膨脹混凝土。橋梁的結構形式頻繁轉換，工藝復雜多變，工期緊，導致現場安全和協調難度突出。

針對上述實際情況，項目部技術人員對原施工方案進行了調整，針對大節段支架現澆結合掛籃懸臂施工技術、采用隱性反拉預壓技術替換常規堆載預壓方案、鋼管拱施工與鋪架平行作業施工技術等在該橋的研究應用，極大地提升了施工進度。筆者介紹了所使用的施工技術。

2 針對連續梁拱橋采取的有效施工方法

2.1 支架現澆+掛籃懸臂施工技術

因該橋變更完成后開工工期已滯后近1年時間，根據分析得知：常規的全掛籃懸臂澆筑施工方案因其節段較多而無法滿足鋪架工期要求；而全支架現澆施工方案受地形限制及施工成本增加影響在現場亦難以實施，上述兩種施工方案均不能滿足現場工期及成本要求。為滿足工期，合理控制成本，結合現場實際情況，項目部技術人員研究了一種針對大跨度連續梁的“大節段支架現澆+掛籃懸臂施工方法”(圖1)[1]。

圖1 大節段支架現澆結合掛籃懸臂施工工序圖

該施工方法具有的主要特點[2]：

(1)純掛籃懸臂現澆施工無法滿足施工工期要求，純支架法無法滿足現場地形限制，而該工法既能保證工期，又能跨越現場不利地形。

(2)根據現場地形，在地勢平坦、地基承載力較好、無不利地形等區域調整邊跨和中跨部分懸臂現澆段為支架現澆段。

(3)在地形不利(跨河流、石油管道、高速公路、溝壑等)區域采用掛籃懸臂現澆。

(4) 該技術可以在掛籃懸臂現澆段施工的同時施工支架現澆段，實現多工作面的平行作業，進而提高了施工進度。

(5) 該工法的實施，需要設計單位對預應力結構進行必要的調整，以滿足現場分段張拉的要求。

(6) 該工法增加了一個合龍段，對線性監控要求較高。

(7) 該技術與傳統的全掛籃懸臂現澆法相比，減少了梁段的分節，使整個梁體混凝土連接的更好，梁體線型更美觀。

2.2 隱性反拉預壓施工技術

鑒于該工程0#塊支架需堆載預壓1 871 t，現場若采用傳統預壓塊堆載預壓存在以下問題：(1)材料浪費嚴重；(2)現場計算出碼放的高度最高約為7 m，安全風險極高；(3)工期較長；(4)預壓塊不規則，預壓重量偏差較大且堆載時容易導致支架受力不均勻。

為解決上述問題，通過在施工主墩承臺時在主墩承臺上預埋鋼絞線，支架搭設完成后在支架上設置張拉平臺并將預埋的鋼絞線另一端接長至張拉平臺上，采用液壓千斤頂同步張拉鋼絞線的方法對支架進行反拉預壓。用該隱性反拉預壓技術替代傳統的堆載預壓(圖2)，能夠達到加快施工進度、保證施工質量的目的。

圖2 隱性反拉預壓施工流程圖(單側示意)

該項技術的原理：在支架上張拉平臺上分級張拉預埋在承臺里的鋼絞線，對支架進行反向張拉預壓。張拉原則：先中間，后邊緣、前后左右對稱分階段施加張拉力。荷載按照0→20%→80%→100%分級加載，每級加載完畢持荷30 min后觀測標高[3]。

當加載至100%后，宜每6 h測量一次變形值。預壓荷載持續時間以托架變形穩定為原則確定，當最后兩次沉落量觀測平均值之差不大于2 mm時即可終止預壓。實際觀測顯示：加載至100%后6 h內變形值較大，12 h后基本穩定，因此，保持100%荷載24 h即可開始卸載。

該方法與傳統的顯性堆載預壓方法相比，有效地降低了安全風險且預壓過程中支架受力均勻，預壓力精度控制精準，從而能更好地保證支架系統的穩定性，同時降低了施工難度，單個0#塊工期縮短約10 d。

2.3 鋼管拱施工與鋪架平行作業施工技術

按照國內目前正常的鋼管拱安裝施工工藝，需在鋼管拱安裝、灌注完成、吊桿初張拉(即梁拱受力體系基本成型)后方可進行鋪架作業。但因現場鋼管拱安裝工期與鋪架作業工期沖突，需在連續梁-拱受力體系未成型的情況下進行鋪軌作業，過軌時，主梁承受的總荷載達2 700 t，嚴重影響到主梁梁體的結構穩定性。

為了保證鋪架工期和鋼管拱安裝工期，通過在連續梁中跨跨中部位加裝臨時支墩，臨時減少連續梁凈跨、同時優化鋼管拱支架(采用獨立格構架)、減輕支架重量等措施改變了傳統的施工工序，實現了在梁-拱體系未成型前鋼管拱的安裝與鋪架平行作業(圖3)。

圖3 鋼管拱與鋪架平行作業示意圖

該項技術的原理[4]：

(1)在連續梁中跨跨中部位加裝臨時支墩，臨時減少了連續梁凈跨，有效避免了鋪架作業對梁體的影響。

(2)鋼管拱的安裝采取獨立格構架法施工工法，獨立格構架預留空間大，能夠滿足鋪架作業車輛通行時所需的空間。

(3)該項技術改變了傳統的施工方法[5]，實現了在梁-拱體系未成型前鋼管拱安裝與鋪架能平行作業，保障了全線的鋪架工期。

3 結 語

國道325特大橋連續梁拱橋結構體系頻繁轉換，工藝復雜多變，施工工期緊張，安全風險突出。通過研究應用 “大節段支架現澆結合掛籃懸臂施工”“隱性反拉預壓”“鋼管拱施工與鋪架平行作業”等技術，極大地提升了工作效率，降低了施工難度，實現了多工作面的平行作業，有效解決了工期緊張的問題，效果明顯，所取得的經驗值得類似工程借鑒參考。