高速鐵路大跨度連續梁橋懸臂施工質量控制研究

王建亮

（中電建路橋集團有限公司，北京 100089）

0 引言

懸臂結構澆筑施工法是預應力混凝土橋梁施工中常用的澆筑方式，也稱為掛籃澆筑，可以實現只靠自身構件進行澆筑，無需設置支撐，國內應用懸臂結構澆筑施工法完成了多座高速鐵路大跨度連續梁橋的建設。懸臂澆筑法主要從橋梁上部開始澆筑相應尺寸的梁段，然后通過吊籃前移，向兩端對稱地增加節段，懸臂結構逐步延長，每一段立模后澆筑混凝土節段，再增加外部預應力，循環施工直至澆筑完成，最后邊跨、中跨依次合攏，連接成一個整體，實現連續橋梁的結構體系轉換。懸臂構造橋梁施工法以預應力混凝土連續橋設計的負彎預應力筋為基礎，使跨中正最大彎矩轉化為負最大彎矩。懸澆過程中獨立的T型橋體處于負最大彎矩受力狀態。隨著施工的進行，梁體的受力狀態也會發生各種變化。

盡管懸臂結構具有良好的穩定性和強度，在高速鐵路大跨度連續梁橋施工中被廣泛采用，但不可忽視對懸臂施工的質量控制，否則無法保證高速鐵路大跨度連續梁橋建設質量，無法讓懸臂結構發揮出其最大作用[1]。

1 施工質量影響因素

1.1 結構參數

作為高速鐵路大跨度連續梁橋懸臂結構施工的依據，結構參數直接影響著施工質量，選擇合理的結構參數是施工質量控制首先面對的問題。

1.1.1 截面尺寸

高速鐵路大跨度連續梁橋懸臂結構不同截面的尺寸參數在變化，其物理力學特性不同，對施工要求也不同。施工過程中，如果不重視對截面尺寸的控制，會導致建成橋梁截面尺寸和工程設計的截面尺寸出現一定的誤差。出現這種誤差的橋梁，其物理力學特性必然與設計要求的存在差距，最終影響建設效果。

1.1.2 材料彈性模量

材質的彈性模量較大程度影響著橋梁構件的變形，而且高速鐵路大跨度連續梁橋不同部位對材料的彈性模量要求也不同，施工中必須根據實際要求合理調節材料彈性模量，使之盡可能與設計值一致。

1.1.3 混凝土容重

混凝土的容重決定著橋梁懸臂結構的自重，能夠影響懸臂結構的強度和穩定性，并影響構件的內力分布情況和變形情況。因此，必須要嚴格控制混凝土的容重，必須要嚴格執行混凝土配合比，要對混凝土質量進行認真檢測，保證混凝土的實際容重符合設計要求。

1.2 分析模型

根據橋梁的構造狀況，建立分析模型，采用此方法控制連續梁橋懸臂結構的施工，保證施工質量，讓其能夠滿足設計要求。科學、精確的結構建模至關重要，結構模型分析過程中需貫徹精簡準則，要將結構簡單化，便于施工人員閱讀易懂，并且要設置模型偏差范圍，將偏差控制在合理范圍內。

1.3 立模標高

立模標高決定著混凝土各梁段標高，極大地影響著高速鐵路大跨度連續梁橋懸臂結構施工質量。施工過程中應嚴格控制各個階段的立模高度，確保橋面結構和梁底線形符合設計要求。

1.4 預應力鋼束張拉

預應力鋼束張拉影響著高速鐵路大跨度連續梁橋懸臂結構的內力和位移，是連續梁橋結構施工質量的重要影響因素。施工過程中，施工環境復雜，張拉作業會受到多種因素的影響，可能存在著波紋管道定位誤差等現象。為保障連續梁橋結構施工質量，預應力鋼束張拉應符合以下規定：

（1）在持荷錨固后，量測兩端伸長量之和不得超過計算值的±6%；

（2）全梁斷絲、滑絲數不能大于原設計鋼絲數量的5‰，且一束內斷鋼絲不能多于1絲；

（3）各端鋼絲的回縮量之和，不能超過8mm；

（4）每端夾片外露量不得小于5mm。

根據各故障指示器提供的證據，按照第2.4節步驟利用Matlab計算可得不同區段發生故障的可信度，如表5所示。

1.5 溫度因素

溫度影響著高速鐵路大跨度連續梁橋懸臂結構的應力和線形，有時溫度變化導致的混凝土溫度應力甚至會大于由荷載引起的應力。施工過程中應加強對溫度的監測和控制，要做好降溫措施。指派專人按時定點檢查混凝土內部與環境溫度，同時做好保養。例如拆模維護前用編織布包裹并遮陽，并不斷噴水降溫保養；模具拆卸后及時用雙層的塑膠布料包裹于混凝土表層上，并使包覆物完好無損，且相互銜接整齊；從箱梁內部通入高壓管道并設置灑水龍頭，以高壓水泵不斷地向箱室內噴射水，進行減溫保養。

1.6 施工管理

現場施工管理影響著連續梁橋懸臂施工的質量和進度，完善合理高效的施工管理系統可有效提高施工效率和質量控制的可靠性，是保障高速鐵路大跨度連續梁橋懸臂施工保質保期完成的關鍵。

2 施工質量控制內容

高速鐵路大跨度連續梁橋懸臂結構施工中，根據設計內容完成某一階段主橋梁的施工任務后，應對結構的標高和應力進行監測，并將實測結果與設計值進行誤差分析，明確誤差產生的原因和存在的問題，將其作為下階段施工調整的依據。通過控制方法來解決施工中存在的問題，達到施工質量控制的目的，從而能夠保證施工質量，主要控制內容包括線形控制、應力控制、穩定性控制、安全控制。

2.1 線形控制

由前文分析可知，橋梁線形受到多方面的因素影響，應加強對正在施工的橋梁進行線形監測，并進行偏差調整，以指導下一步施工，保證施工質量[2]。線形控制主要是對各節段模板標高、梁頂標高以及梁體撓度進行控制，懸臂施工線形控制允許誤差范圍如表1所示。

表1 懸臂施工線形控制允許誤差范圍

線形控制中，監測結果的準確性非常重要。為了保證監測結果的精確性，要求各個監測斷面選取合理，監測點布置足夠穩固，避免受到外界的干擾，從而確保測量數據的準確。以0#塊監測為例，可布設4個監測斷面，每個斷面共設有5個測點，各點分別設在箱梁的翼緣板中心、腹層中心線、腹板單元連接的中心線部位，如圖1所示。梁體澆筑過程中，懸臂結構混凝土梁頂高程測量樁可按圖2布置，高程測量樁布置在每一梁段的前部頂面處邊界約0.2m區域內，并在橋梁中央及兩端處共預設了5個觀測樁，樁頂高度高于混凝土頂面處10mm，同時在掛籃前端模板頂面處布置臨時監測點，可在混凝土施工過程中監測掛籃變形情況，為調節混凝土橫橋方向提供依據。

圖1 0#塊觀測點布置圖

圖2 高程測量樁布置示意圖

2.2 應力控制

應力控制同樣也是高速鐵路大跨度連續梁橋懸臂結構施工質量控制中的重要內容，如果缺少合理的內部應力控制措施，將增加結構受到破壞的概率。因此，必須要加強對應力的控制，加強對應力的監測，尤其是對結構內部應力進行監測，需要保證某一階段結構應力符合設計要求后，才能展開后續的施工，根據施工經驗，施工過程中各種荷載作用引起的結構應力值與設計值之間的誤差應控制在±5%。監測過程中如果發結構應力異常，應立即停止施工并查明原因，經處理后方可繼續施工，以保障施工質量。

2.3 穩定控制

除了橋梁構件之外，施工過程中使用的各種輔助結構的穩定性也是穩定控制的重要內容，包括支撐、掛籃等，這些構件的穩定性也必須符合相關規定，才能保證施工的順利進行。

2.4 安全控制

安全控制是高速鐵路大跨度連續梁橋懸臂結構施工最為重要的控制內容，是各項工作開展的基礎，既要確保施工人員的生命安全，也要確保施工安全。安全控制是施工質量控制的核心，是其他三項控制內容的綜合體現，加強對施工安全的控制，也是施工質量和施工進度的重要保障。

3 結束語

高速鐵路大跨度橋梁施工過程較為復雜，對施工的要求較高，且容易受到多方面的影響。因此，對于高速鐵路大跨度橋梁施工環節和施工控制的研究必不可少。本文分析了結構參數（截面尺寸、材料彈性模量和混凝土容重）、計算模型、立模標高、預應力鋼束張拉和施工溫度對懸臂施工質量控制的影響，提出必須從線性控制、應力控制、穩定性控制和安全控制四個方面加強施工質量控制，從而保證高速鐵路橋梁施工的質量。