超長多跨十字連續梁施工關鍵技術研究

袁 江

（中鐵上海工程局集團第三工程有限公司，安徽 合肥 230000）

在現代橋梁工程建設中，連續梁已經得到了越來越廣泛的應用。預應力混凝土連續梁橋由于施工方法靈活、跨越能力大、結構剛度大、適應性強、抗地震能力強、造型美觀等等特點，目前在世界各國已得到廣泛應用。預應力混凝土連續梁橋的施工方法甚多，有滿堂支架法施工、裝配式整體施工、頂推法施工、懸臂法施工等。隨著連續梁的總體長度的增長，連續梁的施工將面臨著諸多的問題。長聯多跨十字交叉連續梁橋墩與梁結點既有橫向預應力又有縱向預應力，空間受力復雜，施工期間設計體系轉換，稍有不慎極易造成結點處出現裂縫，影響全橋施工的安全質量，因此十分有必要針對上述問題展開長聯多跨十字連續梁施工關鍵技術研究。本文以太倉特大橋28#～36#墩（8×32）m十字連續梁為工程背景，對超長多跨十字連續梁的滿堂支架法施工技術、門式十字連續梁施工工藝以及超長預應力索施工研究［1］。

1 項目背景

本文依托的工程是太倉特大橋，位于江蘇省太倉市境內。NYJZQ-10標里程范圍為DK257+052.760-DK281+120.487，橋址區主要為農田旱地、村鎮等，地勢較為平緩，路網發達，水塘及排水灌溉溝渠較多，水系發達。全橋主要跨越墻石路、規劃江南路、太倉（滬通場）至徐行下行聯絡線，S339鄭和東路等。

（8×32）m有砟軌道十字預應力混凝土連續梁采用滿堂支架法施工，十字連續梁梁體采用單箱單室、等高度、等截面結構，梁端頂板及腹板向內側逐步加厚，底板逐步向內側、外側加厚。標準設計梁寬12.2m，梁全長253.54m，中支點處橫梁高為2.6m，跨中梁高2.6m，邊支座中心至梁端0.75m。梁端底寬5.3m，梁頂板厚度34-69cm，腹板厚度50-90cm，底板厚度30-60cm。在端支點、中支點共設9個橫隔板，隔板設有進人洞，供檢查人員通過。梁兩側腹板上設置直徑為100mm的通風孔，通風孔兩排布置，分別距梁頂0.8m和梁底1.8m，間距2m，太倉特大橋立面、平面布置圖見圖1所示。

十字預應力混凝土連續梁作為新建江蘇南沿江城際鐵路為數不多的特大橋，屬于項目全線施工的控制性重難點工程，其重要性不言可喻。其不同于一般連續梁橋，采用滿堂支架方法施工、又是長聯多跨連續梁橋，面臨著橋梁線型控制、超長束預應力張拉及其壓漿質量控制難題；墩頂十字交叉部分結點受力復雜，又面臨著長聯多跨十字交叉連續梁施工難題；鋼絞線的長度較長，重量大，尤其針對長聯多跨連續箱梁，整根鋼絞線的長度接近300m，穿束、張拉、壓漿難度大；十字預應力混凝土連續梁橋梁結構龐大而復雜，傳統施工可能會因安排疏忽錯失細節質量把控。因此十分有必要針對上述問題展開超長多跨十字連續梁施工關鍵技術研究［2］。

圖1 太倉特大橋立面、平面布置圖

2 超長多跨十字連續梁滿堂支架施工技術

太倉特大橋28#～36#墩（8×32）m十字連續梁采用支架現澆法進行整體澆筑，二次成型。連續梁采用承插型盤扣式鋼管支架現澆施工，盤扣支架搭設區域地面地基在承臺基坑和泥漿池處理完成后，將原地面下挖50cm，摻入6%石灰拌合壓實，進行土質改良，上面鋪設不低于0.6m厚的磚渣，地基承載力滿足設計要求后及時在其表面澆筑C20混凝土，厚度20cm。

支架采用承插型盤扣式鋼管支架，根據荷載分布，支架順橋向立桿間距60cm，水平桿標準步距150cm，頂底部調節采用100cm，水平方向每6個標準步距（9m）設一道水平剪刀撐，分別為第一層、第七層、第十二層共設3道；支架橫橋向立桿間距分為兩種：a、標準斷面：2×120cm+4×60cm+2×120cm+4×60cm+2×120cm，b、橫梁斷面：n×60cm（n根據橫梁長度調整）；架體豎向斜桿滿布設置［3］。

支架上下設可調節頂、底托，頂托上設I16工字鋼縱梁，底、腹板縱梁上設10×10cm方木橫梁，中到中間距20cm，翼板上方木中到中間距30cm，橫梁上1.8cm厚竹膠板底模。腹板處設水平設3道拉桿，拉桿采用φ20圓鋼，間距60×60cm。支座及其與梁體連接的預埋件安裝在底模安裝前完成，鋼筋、鋼絞線在加工場集中加工，運輸至梁底，由汽車吊配合人工搬運，在模內綁扎成型。鋼絞線采用先穿法。

連續梁采用盤扣式滿堂支架原位現澆施工。支架體系結構自下而上由硬化后混凝土地面、盤扣式滿堂支架、方木縱梁、方木橫梁、底模、側模及支撐等構成。支架現澆連續梁施工工藝流程見圖2。

圖2 支架現澆連續梁施工工藝流程圖

3 門式十字箱梁施工工藝

超長連續箱梁采用滿堂支架施工方法，采用一次澆筑成型則易因混凝土收縮過大造成混凝土開裂，僅采用“從兩側向中部”的施工順序又會造成中部節段金屬波紋管易破損，橋梁通長的預應力束穿束施工不易等問題。超長連續箱梁采用滿堂支架施工方法應當考慮梁體跨度、梁體收縮量和施工工期等因素靈活分段施工。因此建議采用滿堂支架施工的超長連續箱梁根據橋梁實際情況把全橋分為3段或4段來靈活施工，這樣可以大大降低產生上述問題的風險，并且縮短了施工周期，加快了建設項目的施工進度，可獲得較好的技術經濟效益［4］。

針對長聯多跨十字交叉連續梁交叉結點施工期受力情況復雜，進行科研攻關，結合現場施工實際情況，提出符合橋梁受力情況的施工方法，長聯多跨十字交叉連續梁滿堂支架分段施工方法，橋梁沿跨度方向分為A、B、C三段或者A、B、C、D四段，再按照一定的順序現澆施工。具體按照梁體跨度、梁體收縮量和施工工期來分段。本方法能夠大幅度減小混凝土收縮，降低了因混凝土收縮導致開裂的風險，便于超長預應力束穿束，節省支架和模板用量，保證工程質量的同時加快了施工進度，縮短了施工周期，應用于實際工程中可獲得較好的技術經濟效益。

超長連續箱梁滿堂支架分段施工方法，對于100～250m左右的梁體，建議分為3段施工。B段位于中間，長度為30～85m，AC段等長。B段的兩端頭應位于零彎矩附近；對于250～350m左右的梁體，建議分為4段施工。B、C段位于中間，AC段較長，BD段較短。B、C兩段的兩端頭應位于零彎矩附近。超長連續箱梁滿堂支架分3段、4段施工方法示意圖分別為圖3、圖4所示。

上述方案中，所述的超長連續箱梁滿堂支架分段施工方法，對于分為3段施工，其施工流程為：

1）地基處理，搭設B段滿堂支架，并預壓；2）安裝B段模板，綁扎B段鋼筋，安裝B段波紋管及預應力，澆筑B段混凝土，養生并張拉B段預應力；3）拆除B段支架和模板（注：兩端懸臂段不拆除）；4）搭設A、C段滿堂支架，并預壓；5）安裝A、C段模板，綁扎A、C段鋼筋，安裝A、C段波紋管和預應力，同時安裝A、B、C段通長預應力，澆筑A、C段混凝土，養生并張拉A、C段預應力和A、B、C段通長預應力；6）完成橋面和其他附屬設施的施工，拆除所有支架，成橋。

上述方案中，所述的超長連續箱梁滿堂支架分段施工方法，對于分為4段施工，其施工流程為：

1）地基處理，搭設A、C段滿堂支架，并預壓；2）安裝A、C段模板，綁扎A、C段鋼筋，安裝A、C段波紋管和預應力，澆筑A、C段混凝土，養生并張拉A、C段預應力：3）拆除A、C支架和模板（注：兩端懸臂段不拆除）4）搭設B、D段滿堂支架，并預壓；5）安裝B、D段模板，綁B、D段鋼筋，安裝B、D段波紋管和預應力，同時安裝A、B、C、D段通長預應力，澆筑B、D段混凝土，養生并張拉B、D段預應力和A、B、C、D段通長預應力；6）完成橋面和其他附屬設施的施工，拆除所有支架，成橋。

圖3 分3段施工方法示意圖

圖4 分4段施工方法示意圖

本文提供一種超長連續箱梁滿堂支架分段施工方法，該方法能夠大幅度減小混凝土收縮，降低了因混凝土收縮導致開裂的風險，既能保護各施工節段金屬波紋管，又便于超長預應力束穿束作業，保證工程質量的同時加快了施工進度，縮短了施工周期，可獲得較好的技術、經濟效益。

4 超長預應力索施工技術

預應力混凝土連續梁橋具有節省材料、伸縮縫少、變形和緩、剛度大、行車平穩、養護簡便等優點，因此在近代橋梁建筑中已得到越來越多的應用。修建大跨度鋼筋混凝土結構修建愈發普及。為了緩解混凝土拉力不足，增加橋梁的拉力，在橋梁施工的過程中需要使用預應力結構和鋼絞線，將鋼絞線沿著橋梁的長度方向貫穿，通過鋼絞線來增加橋梁的拉力［5］。

4.1 波紋管安裝

1）預應力管道采用金屬波紋管，采用厚度0.3mm的鍍鋅鋼帶制作，其制造質量應滿足要求，應具有良好的強度，以使其保持形狀不變，防止在搬運和澆筑混凝土過程中的變形及損壞。

2）預應力管道安裝前應對波紋管進行仔細的外觀檢查，對有破裂及變形部分應截除，波紋管直徑、強度都要符合設計要求，并滿足壓漿工藝的要求。

3）定位網的制作及安裝

①定位網功能是確保制孔器管道精確定位，應嚴格按設計圖布置，設計未作要求時應按規范規定設置。②波紋管安裝前，直線段按設計規定的50cm、曲線段30cm的間距計算各束預應力的中心位置，依此編制各斷面預應力管道的定位坐標，按坐標設置定位網。③定位網與主筋骨架固定，采用Ф10mm鋼筋焊接成井字形框架，定位網鋼筋不但位置正確而且要以電焊焊牢。④定位網應按設計圖的要求，在定型胎具上精確制造。⑤定位網安裝要求任何方向的偏差不大于6mm，定位網孔應大于管道外徑2～3mm，或按設計規定的尺寸施工，不允許負公差。⑥定位網孔內側鋼筋上不得有尖刺，以免損傷預埋管道管壁。

4.2 管道安裝

1）縱向預應力筋頂板、底板采用內徑φ100mm，腹板采用內徑φ110mm的金屬波紋管制孔。因梁的孔道較長且帶有弧度，采用兩根波紋管接頭，從兩端穿入，中間連接段采用稍大直徑的同材質波紋管，連接時，接頭不應發生角度轉動，在混凝土澆筑時管道不能發生轉動或移位，并應纏裹緊密防止水泥漿的滲入。為了嚴格保證管線形，直、曲線部分定位管道距離為60cm［6］。

2）預應力錨頭下的錨墊板在預埋時需與預埋管道垂直。波紋管直接插入與其配套的錨墊板喇叭管內，波紋管端頭不能超過錨墊板壓漿孔的內孔，為防止滲漿，應將錨墊板內波紋管端口用土工布塞實，膠帶纏繞封堵牢固。

3）波紋管的直徑與預應力根數相配套，波紋管的埋置長度按設計要求下料。

4）保證管道暢通的措施

嚴格按照管道坐標尺寸進行安裝。保證管道通暢，以減少摩阻損失。鋼筋綁扎和管道安裝完成后，對所有管道定位鋼筋均應采用點焊成形。波紋管安裝過程中，應避免反復彎折，防止管道破損，同時還應采用臨時遮擋的方式防止電焊火花燒傷波紋管。波紋管安裝后檢查其位置、線形是否符合設計要求、波紋管的固定是否牢靠，接頭是否完好，壁管有無破損等。

4.3 預應力安裝

1）鋼絞線的下料，①雙端張拉鋼絞線的下料長度=孔道的實際長度+1600mm（千斤頂高度×2+工具錨厚度×2+工作錨厚度×2+限位板的有效高度×2+200mm）；單端張拉鋼絞線的下料長度=孔道的實際長度+1000mm（千斤頂高度+工具錨厚度+工作錨厚度+限位板的有效高度+200mm）。鋼絞線下料允許誤差：±10mm。②鋼絞線放線前，首先查對該批鋼絞線是否經檢驗，未經檢驗和檢驗不合格的鋼絞線不得投入使用。③下料時將鋼絞線放入預先做好的下料槽內，保證鋼絞線的平直，然后測量長度后采用砂輪切斷機切斷下料，切斷前端頭先用扎絲綁扎。④采用現場下料時，下料場地必須進行架空，鋼絞線架離地面10cm。

2）鋼絞線的編束，切割后的鋼絞線應進行梳理，保證平直，然后用扎絲每隔1.5m綁扎一道編束，其扎絲頭應向內部伸入鋼絞線空隙，編束后應在鋼絞線束兩端掛上長度及編號標志、使用部位標識牌，并分類存放，且應下墊離地，防止生銹。

3）鋼絞線的安裝，下料好的鋼絞線運輸時，保持2～3m有1人，兩端鋼絞線懸空不大于0.75m。在進行鋼絞線穿束前，應首先檢查孔道，保持孔道暢通。核對管道位置鋼絞線束標識牌是否對應，保證鋼絞線束伸出梁端長度基本相同，允許偏差為3cm。將編束好的鋼絞線束吊裝至下孔的支架上整束穿入孔道內。安裝采用人工配合穿束機穿束，穿束順序為：由上向下，由內向外進行，穿鋼絞線時，用力均勻徐徐穿入。

4.4 預應力張拉

預施應力分階段一次張拉完成，縱向預應力應在梁段混凝土達到設計值100%，彈模達到設計值100%后進行，且必須保證張拉時混凝土齡期不少于10天。在梁體張拉前，應出具合格強度報告，根據試驗室下達作業計劃通知檢查試驗報告單，確認梁體混凝土強度達到設計要求方可進行張拉。鋼束張拉時，應避免滑絲、斷絲現象，當出現滑時，其總量不得大于預應力筋總數的5‰，且不應位于結構的同一側，每一束滑絲、斷絲的數量不得超過一根，否則應更換鋼束。縱向預應力鋼絞線張拉順序按設計圖紙規定的束號及順序均勻進行張拉。

4.5 超長束壓漿

預應力筋張拉驗收合格后，進行管道壓漿工藝施工。壓的漿作用：包裹保護預應力筋防止銹蝕、保證預應力筋與梁體混凝土的有效粘結，以控制超載時裂縫的間距與寬度并減輕梁端錨具的負荷狀況、增強梁體強度，減少收縮徐變引起的預應力損失。

1）攪拌工藝

①攪拌前，先清洗施工設備。清洗后設備內無殘渣、積水，檢查出漿口過濾網。在壓漿料攪拌完成進入儲料罐時，須經過空格不大于3mm×3mm的過濾網過濾。②漿體攪拌操作順序為：首先加入實際拌和用量的80%～90%的水，然后打開攪拌機，并均勻加入全部壓漿劑，邊加入邊攪拌，然后均勻加入全部水泥。粉料全部加入后繼續攪拌2min；然后加入剩余的10%-20%的拌和用水，繼續攪拌2min。③待攪拌均勻后，現場進行出機流動度試驗，每10盤進行一次檢測，其流動度在規定的范圍內，通過過濾網進入儲料管。漿體在儲料池中繼續攪拌，防止漿體凝固，保證流動性。

2）壓漿工藝

壓漿采用真空輔助壓漿工藝。

①鋼絞線穿束完成后，應采用手持砂輪機切除多余的鋼絞線，保留3～4cm，錨板、夾片、外露鋼絞線用聚氨酯防水涂料進行防水處理。壓漿前，應清除孔道內的雜物及積水，疏通錨墊板壓漿孔，保證壓漿孔與孔道連接通暢；安裝球閥、引出管、接頭等并檢查，確保施工順利進行。②壓漿前，打開壓漿泵，使漿體從壓漿泵嘴中排出少許，從而將壓漿管路中的空氣、水和稀漿排出。當排出的漿體流動度和攪拌池中的流動度一致時，開始正式壓漿。③壓漿的最大壓力不超過0.6MPa。壓漿充盈度達到孔道另一端飽滿并與排氣孔排出與規定流動度相同的漿體為止。關閉出漿口后，保持不小于0.5MPa且不少于3min的穩壓期。④進行壓力補漿時，讓管道內水-漿懸浮液自由地從出口端流出。再次泵漿，直到出口端有勻質漿體流出，然后0.5MPa壓力下保壓5min。此過程重復1～2次。壓漿完成后從應檢查壓漿密實情況，如有空洞，立即補壓，以保證孔道無空洞。⑤壓漿前對管道進行抽真空，使管內真空度維持在-0.06MPa～-0.08MPa之間。真空度穩定后，即可開始連續不間斷壓漿。⑥壓漿順序應從下至上，同一管道壓漿應連續不間斷。從漿體攪拌到壓入孔道時間不超過40min。⑦壓漿過程中，對壓漿進行記錄。記錄內容為：配合比、壓漿材料、攪拌時間、壓漿日期、出機流動度、漿體溫度、漿體環境溫度、保壓壓力及時間、真空度、現場壓漿負責人及監理工程師等。壓漿試件的取樣、批量、養護、試驗、評定符合表8.11.7-1。試件注明制作日期和梁號。每孔梁制作3組40mm×40mm×160mm標養試件，進行抗壓強度和抗折強度試驗。⑧漿體性能指標檢測取樣位置為壓漿時梁體出漿端漿體［7］。

5 結語

本文結合具體工程實例，對連續梁滿堂支架施工控制技術、門式十字箱梁施工工藝以及超長預應力索施工技術進行了論述。滿堂支架施工是很重要的基礎性施工工藝環節，施工過程中要對地基的處理，支架體系設計，支架搭拆，支架預壓等工序給予高度的重視，嚴格按照有關規范和要求施工，確保施工質量和施工安全。分節段施工方法能夠大幅度減小混凝土收縮，降低了因混凝土收縮導致開裂的風險，既能保護各施工節段金屬波紋管，又便于超長預應力束穿束作業，保證工程質量的同時加快了施工進度，縮短了施工周期，可獲得較好的技術經濟效益，對指導今后同類大跨徑橋梁的設計與施工具有較大現實的意義。