預應力混凝土變截面連續梁施工技術探討

徐士見

(江蘇隆泰工程咨詢監理有限公司，江蘇 連云港 222000)

0 引言

路橋工程施工行業是建筑業的重要組成部分，對維持社會生產、流通、分配、消費各環節正常運轉以及保障國民經濟持續快速健康發展、改善人民生活水平和促進現代化建設具有十分重要的作用。在路橋工程施工中，預應力變截面連續梁橋梁施工技術得到了廣泛應用，此類工程的施工難度較為復雜，各環節都需要加強重視并控制好施工細節，才能保證工程的總體施工質量。文章以通海大橋為例，對該工程的施工技術進行總結探討，以期為相關工程的施工提供參考。

1 工程概況

通海大橋(主橋為52 m+90 m+52m三跨)位于江蘇省宿遷市沭陽縣高墟鎮，橋梁跨越宿連航道，該航道最高通航水位為3.53 m，最低通航水位為1.24 m，現狀為VI級航道，規劃為內河IV級航道，水面寬為70 m。

該橋梁工程主橋為預應力變截面連續梁，單箱單室截面，箱梁的底部寬度為6.5 m，兩側的翼緣板懸臂長度為2.75 m，總體寬度為12 m。箱梁0#塊節段總長度為11 m，利用托架現澆法澆筑，兩側共設置10個懸澆節段，各懸澆節段的長度主要由2種形式，包括3 m×3.5 m，以及7 m×4.0 m，均采用掛籃懸臂澆筑工藝，懸臂澆筑梁段的最大節段其重量可達125 t，主橋共設置有3個合攏段，包括1處中跨合攏段，以及2處邊跨合攏段，合攏段的長度約為2 m，邊跨現澆段的長度為6 m，通過支架進行澆筑。

2 預應力混凝土變截面連續梁施工技術的應用

2.1 臨時錨固支撐體系

該工程的臨時錨固支撐結構為外固結體系，由800 mm支撐鋼管和內部2根JL32 mm精軋螺紋鋼筋所構成，在鋼管中灌注C30的混凝土。JL32 mm精軋螺紋鋼筋穿入50 mm波紋管內下部置入承臺內，上部直達到0#塊頂板，0#塊砼澆筑完成后設置導梁及張拉精軋螺紋鋼筋形成臨時錨固支撐體系。臨時錨固支撐體系是箱梁懸臂施工中的主要受力構件，當箱梁兩懸臂偶爾出現不對稱荷載作用時，臨時支撐體系是保證本橋施工安全度及懸臂傾覆穩定的重要措施，支撐鋼管的根數、位置及預應力束數量是根據施工安全度及施工傾覆穩定計算而定，并參與施工期結構受力。支撐鋼管的尺寸、規格由施工單位自行選擇，但必須保證支撐體系的強度和剛度。

2.2 0#塊梁段施工

0#塊是連續梁施工的第一步，0#塊梁段施工澆筑可用托架法或支架法。該工程采用的0#塊為預埋托架現澆形式，具體分為托架及底模2個主要部分。托架體系由墩身兩側各預埋牛腿與承臺之上的鋼護筒，以及雙拼40a的鋼槽共同構成。底模部分包括竹膠板和方木，其分配量通過10根18a的工字鋼固定住底模，且在分配梁下方設置28a的工字鋼用于調節墊梁，并于調節墊梁、托架之間設置雙拼40a的工字鋼，共3根作為橫梁。托架法或支架法應通過設計及計算過程以符合0#塊梁段的施工要求并與橋梁設計相吻合。

托架或支架搭設完成后要進行施工驗收，檢查托架或支架設計圖的一致性及各部位安裝是否符合規范要求；托架或支架軸線、標高調整到設計位置后進行支架預壓，托架預壓后消除其非彈性變形并對其進行準確測量，為0#塊底模預拱度設置提供依據；托架預壓荷載應考慮托架范圍內施工荷載。本工程連續梁托架范圍內單側混凝土體積為71.1 m3，鋼筋混凝土自重計算為184.8 t，外側鋼模計算荷載為8.9 t，內模及施工人員機具荷載按5 t考慮，預壓按最大施工荷載1.1倍考慮，計算連續梁托架單側需要預壓荷載為218.6 t。托架預壓荷載全部加載完畢后靜載24 h，最后2次沉降量觀測符合要求后，即可終止預壓卸除預壓荷載。預壓完成后進行模板及鋼筋綁扎施工。

0#塊的混凝土灌注是本環節施工重點之一，澆筑時除了要按照對稱澆筑的原則，還應由懸臂端向根部進行，以減少交界面的收束縮裂紋。澆筑順序依次為箱梁底板、腹板至頂板、翼板砼、按分段水平分層澆筑砼，每層砼厚 20～35 cm。為防止澆筑腹板時砼從底板處上翻，底板砼澆筑后在其頂面加鋪模板并進行反壓。底板與腹板連接倒角處振搗較困難，容易出現蜂窩麻面現象，振搗時必須格外注意。為保證澆筑砼質量，應一次澆筑成功，并在初始澆筑的砼終凝前完成，以免箱梁底板接縫處產生微裂紋。嚴格控制砼的坍落度和配合比，根據溫度變化進行調整，并摻用適量的減水、緩凝劑。嚴格控制砼倒入模的高度，用小型串筒伸入到梁體底部澆筑，振搗采用φ50 mm插入式振搗器均勻振搗，在澆筑完成后覆蓋灑水養護不少于7 d。預應力張拉應嚴格按照設計及規范要求進行，本工程設計要求混凝土齡期達到7 d、強度及彈性模量達到設計值的 90%時，方可進行該梁段預應力鋼束張拉。預應力鋼束張拉應按設計順序、張拉控制應力進行，預應力張拉順序可按縱向預應力張拉—橫向預應力張拉—掛籃前移—前一塊件豎向預應力張拉—5～7 d后復張拉前一塊件豎向預應力。預應力張拉、千斤頂與油泵壓力表應按有關規定配套及定期標定，張拉人員應持證上崗，認真做好張拉記錄。橫梁預應力在強度及彈模達到設計值90%時進行張拉，并在初次張拉后5～7 d 內進行復張拉。豎向預應力復張拉完成后應及時管道灌漿、封錨，頂、底板合龍束應按先長束，后短束以對稱均衡原則進行張拉。

2.3 掛籃系統

在上述0#塊環節施工完成后，開始著手掛籃施工，掛籃應根據橋梁施工圖要求及梁段重等進行掛籃設計，懸臂掛籃按構造形式可分為桁架式(平行弦、菱形掛籃、弓弦式)、斜拉式、型鋼式及混合式4種，施工單位可根據實際情況選擇構造形式。

該工程采用菱形掛籃，掛籃由主桁、底籃、懸吊系統、后錨、行走系統及模板系統等組成。在掛籃安裝好后，對掛籃進行預壓，根據現場施工條件和實際情況，采用預制塊預壓法分級加載。分級加載次數和加載量盡量與梁段實際接近，每級加載完成后停頓2 h再加下一級，逐級記錄壓重荷載與掛籃前端變形情況，繪制荷載與掛籃變形曲線。選取1#塊(懸澆最重節段)重量的120%作為預壓重量。

掛籃荷載預壓試驗的目的如下。①在掛籃正式使用前，通過對掛籃加載消除掛籃的非彈性變形。②實測掛籃的彈性變形，與理論值進行比較，為計算掛籃立模標高提供依據。③通過預壓驗證掛籃設計及安全性能是否滿足施工要求。在進行掛籃荷載試驗前，須對掛籃進行全面檢查，檢查內容主要包括：掛籃所有栓接點情況；螺栓是否有遺漏；螺帽(含墊圈)是否都已安裝、擰緊到位；掛籃主桁架是否已調成水平(通過前支點抄墊和后錨蹬筋張拉調節)；掛籃后錨系統是否都已安裝到位，螺栓是否已緊固。

滿載持荷72 h后觀測數據與滿載到位時各點對應數據，相差小于3 mm，視為已經穩定，進行卸載。加載和卸載均按照兩只掛籃同步進行，卸載的順序按照壓載的反順序進行并作好觀測記錄，卸載完成后，對預壓期間獲得的數據進行分析。觀測各測點的標高，計算各測點的彈性和非彈性變形值，并繪出荷載-變形曲線。

2.4 掛籃懸澆施工

掛籃系統安裝并預壓完成后，調整好模板高程，平面位置等進行鋼筋及預應力管道安裝、砼澆筑等施工具體同0#塊梁段施工，澆筑過程中應嚴密監視模板與掛籃變形情況，發現問題及時處理。

2.5 掛籃行走

在每一梁段混凝土澆筑及預應力張拉完畢后，掛籃將移至下一梁段位置進行施工，直到懸臂澆筑梁段施工完畢。掛籃前移時工作步驟如下。①當前梁段預應力張拉、壓漿完成后，進行脫模。②掛籃后支點進行錨固轉換，將上拔力轉給后錨反壓輪。③拆除底模后錨桿，將后托梁、外側模通過倒鏈懸掛于外滑梁上。④在已澆筑好的梁段上鋪軌道墊梁，軌道須鋪設平穩、高差一致，控制好軌道間距，掛籃前支點力較大，采用不少于 4 根軌道墊梁，使其均勻分布于梁面并與原有鋼枕梁頂面保持水平。⑤掛籃行走時，保證結構穩定；掛籃移動必須勻速、平移、同步，采取劃線吊垂球的方法，隨時掌握行走過程中掛籃中線與箱梁軸線的偏差，如有偏差，使用千斤頂逐漸糾正；底模、外側模、主桁系統及內模同時向前移動，直至下一澆筑位置。⑥掛籃就位后，進行錨固轉換，將上拔力由行走錨固轉給主桁后錨桿。

2.6 連續梁邊跨支架現澆段施工

該工程連續梁邊跨段采用的是落地式滿堂支架，搭設支架前先安裝底托，在底托安裝完成后再安裝滿堂支架。支架的總寬度在橋梁水平面投影寬度以內，混合橋墩有效形成一個穩固的支撐體系，并在鋼管架上鋪設方木，以及設置底模、立外模等。在搭設支架結構之前，考慮當地水系比較豐富，基礎較軟，在搭設滿堂支架之前一定要先處理好地基，設置排水溝以減少地基的水分，另外還須鋪設一層混凝土基層，在這一基層上搭設滿堂支架。

為保證滿堂支架體系的施工效果，應從以下幾個方面控制好施工細節。①滿堂支架的主體施工嚴格按照設計尺寸、位置來進行拼裝施工。支架和橋墩相連的位置做好連接固定，支架中各鋼管建通過橫桿、斜桿、捆扎鋼筋等充分連接固定，從而有效保證其穩固性。②在支架鋼管架上設置可調頂托，可調節模板高度以控制底模高程符合設計要求。③本工程總體較為平坦，為滿堂支架施工帶來了便利，但也偶有存在一定坡度的輕快，坡度可能導致偏心，為應對此類問題影響施工質量，對有坡度的位置可焊接小型鋼筋或鋼墊板來調整坡度，從而避免偏心問題。④在滿堂支架施工完成之后，對安全質量開展全面的驗收檢查，包括安裝尺寸、位置等。

2.7 合攏施工

2.7.1 合攏施工的順序

合攏施工需要按照設計及規范的施工順序進行，首先，于邊跨合攏作業的位置設置臨時支架結構體系，之后進行模板部分的安裝，待模板安裝結束后，進行合攏部分的骨架結構、鋼筋等安裝，隨后進行內模、側模等方面的安裝；其次，進行對接合攏端、混凝土澆筑以及預應力鋼束的張拉等；最后，將各臨時結構、掛籃以及滿堂支架等逐一拆卸。

2.7.2 邊跨合攏段施工

在施工邊跨現澆段和懸澆節段時預埋好臨時鎖定鋼結構中的角鋼等，臨時鎖定結構按又撐又拉的原則進行設計，臨時鎖定結構角鋼預埋時充分估計施工誤差，留足預埋件之間的間距，且同一合攏段后施工的一個懸臂端預埋時其橫、豎向相對應箱梁的位置應與先施工的一個懸臂端保持一致，盡量使合攏時預埋槽鋼在同一直線上。合攏時間宜選在日照溫差小的陰天或選擇一天中氣溫最低時，且梁體溫度均勻時進行鎖定，鎖定前在邊跨與中跨塊段采用水箱對稱加載預壓，水箱距離梁端1 m，水箱預壓重量為對應合攏段混凝土重量的一半，鎖定結束后，立即澆筑邊跨合攏段混凝土。在澆筑混凝土過程中，一邊澆筑一邊放水卸載，保持混凝土加載速度與水箱卸載速度平衡，待強度達到設計強度的90%且齡期不小于7 d后，張拉預應力束后封錨、壓漿，完成邊跨合攏。

2.7.3 中跨段合攏施工

合攏前，解除主墩處的臨時固結，拆除邊跨支架和掛籃及勁性骨架，中跨合攏段利用掛籃將底模、外側模系統進行前移并用精軋螺紋鋼反吊在兩側梁體上。中跨合攏段采用水箱配重法施工，施工前在合攏口兩端向兩側各1 m位置布置水箱，加載重量根據加載位置、1/2合攏段重量及合攏口實際情況等來綜合確定。選擇日氣溫較低、溫度變化幅度較小時鎖定合攏口并澆筑合攏段混凝土。合攏口的鎖定，應迅速、對稱進行，先將外剛性支撐一端與梁端部預埋件焊接，然后迅速將外剛性支撐另一端與梁連接。砼強度達到設計強度90%后張拉中跨合攏束，拆除中跨外剛性撐，完成體系轉換。至此完成連續梁施工。

3 結語

本文以通海大橋工程實例，對預應力混凝土變截面連續梁施工技術展開探討，著重論述了各施工重點環節。此類工程首先從0#塊為起點，之后進行掛籃、懸澆、合攏等一系列施工工序，且連續梁邊跨需要設置滿堂支架結構，形成穩定的支撐體系，有效把控各工序施工，保證整體施工質量。本工程采用上述施工方案，在工期內如期完成施工，各分項質量的驗收合格率達100%，優良率達98.5%，取得了理想的施工效果，可供同類工程予以參考。