變截面連續梁掛籃懸臂澆筑與大節段支架現澆施工技術分析

李 強 , 嚴 軍

(中國水利水電第十工程局有限公司，四川 成都 610072)

1 概 述

掛籃懸臂澆筑法施工是指在橋梁墩臺施工完成后依靠支架、模板等臨時結構澆筑0號塊，在此基礎上，待0號塊混凝土強度達到所要求的強度后，對稱進行兩端T構節段的施工，每個節段先后完成掛籃移動、節段澆筑及預應力筋張拉、錨固，然后移動掛籃，進行下一節段的施工，直到邊跨和跨中合龍[1]。掛籃懸臂澆筑法具有很大的優越性，可以不受橋下地形、河流和通航及防洪要求的影響，并能很好地適應梁段截面的變化，節省了工程成本；但在施工過程中，對其施工技術提出了更高的要求，必須加強施工控制和監測。

大節段支架現澆法施工是指將連續梁多節段合并為一大節段，在橋位處搭設支架并將梁段施工過程中的所有工序均轉至支架上進行，待混凝土達到所要求的強度后拆模，待橋梁預應力及附屬工序完成后拆除支架[2]。大節段支架現澆法施工較掛籃懸臂澆筑法極大地節省了工期，同時其工藝成熟簡單，成本較低，非常適用于橋墩較低的中、小跨徑連續梁施工。隨著鋼構架構件的標準化，支架現澆法施工在長大跨徑橋梁中亦有使用。

通過一個工程實例及多個項目案例分析了兩種施工方案在實際施工過程中的選擇。

2 工程實例

2.1 工程概述

中老鐵路朋松楠松河特大橋連續梁為單線預應力混凝土連續梁，梁體跨老撾國道13號公路，連續梁計算跨度為(32.6+48+32.55)m。梁體為單箱單室、變高度、變截面連續梁,梁體全長112.9 m,中跨中部11 m梁段和邊跨端部13.95 m梁段為等高梁段,梁高2.5 m;中墩處4 m范圍內梁高3.8 m,其余梁段梁底下緣按二次拋物線Y=2.5+1.3×x2/16.52 m變化,其中以6號或20號截面頂板頂為原點,x=0～16.5 m。連續梁頂板寬7.6 m，箱底寬3.2 m。連續梁整體布置情況見圖1，連續箱梁橫斷面見圖2。

圖1 連續梁整體布置圖

圖2 連續箱梁橫斷面圖

2.2 兩種方案的主要施工要點

2.2.1 采用大節段支架現澆法的施工要點

(1)地基處理。采用大節段支架現澆法施工一般選用地勢較為平坦的地面，施工前應對施工地點的地基基底進行承載力、剛度、強度、穩定性等檢測，以此作為選定整體支架數量及間距的依據。當地基條件不滿足設計要求時，應對地基進行處理。同時，基面應滿足排水要求，杜絕水泡地基而影響到地基承載力。

(2)支架的搭設與預壓。支架的搭設與預壓是采用大節段支架現澆施工法的關鍵。在鐵路及公路支架搭設過程中，一般以承插式支架為主，碗扣式腳手架也有應用，而普通扣件式腳手架正在逐漸被淘汰，支架的鋼管一般采用φ48 mm×3.5 mm的標準件鋼管。預壓的目的是消除支架及地基的非彈性變形，同時檢測支架系統的穩定性，保證梁體的線型及澆筑質量。

(3)模板安裝。完成支架的搭設與預壓工作后，對相應的模板進行安裝。現澆梁的模板通常使用大塊鋼制模板，亦可采用竹膠板拼接模板。對于支架的特殊部位需要特殊定制，其模板應嚴絲合縫，平整度好，不能出現漏漿情況，剛度能夠滿足施工所需。模板應具有一定的強度和穩定性，可以承受在澆筑過程中出現的強烈震動。模板安裝過程中，需要對模板的拼接縫隙、模板尺寸、整體平整度、接口位置等進行嚴格檢查，避免出現尺寸誤差。

2.2.2 掛籃懸臂澆筑法的施工要點

(1)0號塊的施工及掛籃拼裝。由于0號塊結構復雜，預埋件、鋼筋、預應力束及孔道、錨具密集交錯，混凝土數量大，混凝土振搗困難，容易產生空洞，必須精心施工。0號塊一般采用墩頂托架，當條件滿足時亦可搭設支架施工。掛籃在加工現場試拼檢測合格后，將各部件運至施工現場正式在主墩墩頂0號塊上拼裝；拼裝完畢，對掛籃加載進行預壓以充分消除掛籃產生的非彈性變形；懸臂澆筑施工過程中，將掛籃的彈性變形量納入梁段施工預拱度計算中。

(2)線性監控。梁體線形控制是懸澆法施工的關鍵技術，線形控制主要包括三個部分：各節段的標高控制、中線控制、斷面尺寸控制；應委托專業機構進行線形監控并提供技術咨詢服務。在大跨度預應力混凝土箱梁懸臂澆筑過程中，隨著箱梁的延伸，其結構自重將逐步施加于已澆筑的節段上，使其撓度逐漸增大而變化。因此，在各節段施工時需要有一定的施工預拱度(監測單位提供各梁段的預拱值)。但在實際施工過程中，影響撓度的因素較多，主要有箱梁自重、掛籃變形、施加預應力大小、施工荷載、混凝土收縮徐變、預應力損失、溫度變化等。撓度控制將影響到合龍的精度和成橋線形，對其必須進行精確的計算和嚴格的控制。

(3)懸澆段施工。掛籃預壓施工完畢，根據預壓結果重新調整模板的高度，進行箱梁底、腹板鋼筋的綁扎，安裝內模、再安裝箱梁頂板鋼筋、放置預埋件和布置預留孔。凡與掛籃施工有關的預埋件和預留孔在布置時應確保其位置精度，以便于掛籃的安裝。最后，整個模板形成以下體系：底平臺座落在前下橫梁和后下橫梁的工字鋼上，前下橫梁、后下橫梁通過吊桿分別掛在前上橫梁和已澆筑的0號塊段箱梁上；外模系統通過吊桿掛在前上橫梁和已澆筑的0號塊箱梁上；內、外模系統由對拉螺桿拉住；梁體混凝土等級為C55，懸臂段的最大澆筑方量為1號梁段的30.2 m3，待混凝土強度達到95%、彈性模量達到100%、齡期不少于5 d時進行預應力筋的張拉。

(4)合龍段施工。

a.合龍段的混凝土澆筑應在全天中氣溫最低時完成;低溫合龍時，用麻袋或苫布覆蓋并加強接頭混凝土的保溫和養護，使混凝土在早期硬結過程中始終處于升溫受壓狀態。

b.合龍段混凝土的選擇:對于合龍段的混凝土，要求其早強、采用微膨脹混凝土，澆筑時認真振搗和養生，及時張拉預應力筋，防止合龍段混凝土產生裂縫[3]。

c.合龍段的鎖定必須迅速、對稱地進行。先將剛性支撐的一端與梁端部預埋鐵件焊接，再將剛性支撐的另一端與梁連接，預應力束也應隨之快速張拉。在合龍段鎖定后，立即釋放一側的固定約束，讓梁的一端在合龍段鎖定的連接下能沿支座自由收縮[4]。

2.3 實例對比分析

對兩種施工方法的施工工藝流程、工期對比、成本分析、環境適應性幾個方面進行了對比分析。

(1)大節段支架現澆法施工。采用大節段支架現澆法施工時，連續梁整體采用滿堂支架現澆施工，分三次澆筑成形，跨公路采用鋼管柱加工字鋼分配梁搭設門洞，確保了施工期間交通的正常通行，其中第一節段兩個大T構體均為50.5 m，第二節段為梁端段，為4.95 m，第三節段為合龍段，為2 m。施工流程為：先搭設整體滿堂支架及門洞，然后依次立模澆筑第一節段，第二節段，第三節段。其施工流程見圖3。

圖3 大節段支架現澆法施工流程圖

(2)掛籃懸臂澆筑法施工。采用掛籃懸臂澆筑法施工時，連續梁0號塊采用支架法施工，一次澆筑成形；1-4號對稱懸灌梁段采用菱形掛籃懸臂施工；邊跨非對稱5號懸灌梁段采用掛籃施工，同時按設計要求在中跨跨中采用堆砌砂袋施加配重，邊跨端頭7號梁段采用支架法整體一次澆筑。中跨及邊跨合龍段采用吊架施工，吊架底籃及模板采用掛籃的相應部件。其施工工藝流程見圖4。

圖4 掛籃懸臂澆筑法施工流程圖

(3)工期對比。采用兩種施工方法的具體工期對比情況見表1、2。

表1 掛籃懸臂澆筑法表

表2 大節段支架現澆法表

由上述圖表可以明顯地看出：該橋采用掛籃懸臂澆筑法施工0號塊施工用時較長，節段循環工藝較為復雜；而采用大節段支架現澆法施工較掛籃懸臂澆筑法施工能有效節省工期，單項工程工期縮短至原方案的71%。

(4)主要施工成本分析。采用兩種施工方法的主要施工成本對比情況見表3。

表3 兩種施工方法成本對比表

由上述圖表可以明顯地看出：采用掛籃懸臂澆筑法施工時，主要施工成本為兩套菱形掛籃；當采用大節段支架現澆法施工時，主要施工成本為支架及門洞搭設所用的鋼材消耗。其余機械臺班及人工消耗兩者區別不大。由此可以得出以下結論：該橋采用大節段支架現澆法施工較掛籃懸臂澆筑法施工能有效節省成本，單項工程施工成本節約達24%。

(4)當地環境適應性分析。案例中，與當地環境的適應性主要體現在連續梁跨越城市主干道的施工組織方面。案例中，連續梁全長為112.9 m(32+48+32)，為單線預應力混凝土連續梁，斜交30°上跨13號公路。鑒于13號公路是老撾聯通南北的主要交通干線，也是旅游城市萬榮的主干道。連續梁跨路段為萬榮市區，往來旅客及車輛眾多，而梁下凈空僅5 m，現場公路兩側均為民房，不具備改路施工的條件，也不具備掛籃施工安全凈空的要求。在現場實際施工過程中，如果采用掛籃施工需首先對掛籃進行改裝作業，加裝安全設施或直接搭設安全門洞，施工邊際成本將直線增加。然而，采用大節段支架現澆法施工時，可直接將門洞搭設入支架內，故施工成本的增加有限。

因此，案例中項目施工方在綜合考慮各方面因素后，最終決定采用大節段支架現澆法施工該連續梁，最終取得了圓滿成功。

3 兩種方案使用條件分析

表4就連續梁掛籃懸澆與大節段支架現澆兩種施工方法在兩個典型鐵路與公路橋梁項目上的應用情況進行了對比。

表4 中老鐵路主要連續梁型采用的施工方法對比表

(1)中老鐵路主要連續梁型采用的施工方法對比。

(2)渝廣高速公路主要連續梁型采用的施工方法對比。

從表4、5可以看出：在中老鐵路項目主要連續梁型施工過程中，大節段支架現澆法施工占50%；在渝廣高速公路項目主要連續梁型施工過程中，大節段支架現澆法施工占100%。由此可以得出以下認識：無論公路或者鐵路，在連續梁型選擇施工方法的過程中，對于地勢較為平坦、沒有河流干擾的條件，大節段支架現澆法施工被廣泛使用。

表5 渝廣高速公路主要連續梁型采用的施工方法對比表

4 結 語

詳細對比分析了中老鐵路朋松楠松河特大橋連續梁采用掛籃懸澆與大節段支架現澆兩種施工方法的區別，同時對兩個典型的鐵路與公路橋梁中兩種施工方法的應用情況進行了對比并得出以下結論：

(1)無論是采用掛籃懸澆法施工，還是采用大節段支架現澆法施工，在當前鐵路與公路橋梁施工中均為成熟且簡便的施工方法。

(2)在跨徑流、特殊地基段、梁下凈空不滿足既有路通車要求等條件下，可以優先考慮采用掛籃懸澆法施工。同時，在施工過程中，可以考慮梁下搭設支架安全門洞、梁端搭設支架臨時支撐等方案配合掛籃懸澆施工[5]。

(3)當橋位支架凈高在15 m以內、連續梁主跨在60 m以內且橋位地形滿足施工條件，可以優先考慮采用大節段支架現澆法施工。當橋位支架凈高20 m以上、或連續梁主跨60 m以上，可以優先考慮采用掛籃懸澆法施工。

(4)當橋梁設計為異型、彎橋、雙拱、超寬等特殊形態的連續梁型時，需采用節段支架現澆法施工。

(5)在工期緊張或施工成本受限、但施工場地滿足要求的條件下，可以采用大節段支架現澆法施工。但如果橋位支架凈高過高或連續梁主跨較大時，掛籃懸澆法施工的工期及施工成本比大節段支架現澆法施工更優。