波形鋼腹板連續剛構橋異步平行工法應用研究

陳明海 張坤球

摘要：文章結合沙坪飛龍大橋施工案例，分析異步平行工法在波形鋼腹板連續剛構橋上的應用策略。該工法不僅能顯著優化橋梁結構，充分地利用工作面進行施工，工期短，而且能減少人力、物力、財力的投入，有效提高勞動生產率，確保波形鋼腹板PC箱梁橋施工質量和水平全面提升。

關鍵詞：異步平行工法；波形鋼腹板；連續剛構橋；應用

中圖分類號：U445.4A140463

0引言

異步平行工法是對國外Rap.con/RW工藝的一種改進，與傳統施工工藝相比，采用了波形鋼腹板作為掛籃的主要承重梁，同時將掛籃的頂、底板錯位施工，使掛籃結構簡單、施工面多、施工速度快。波形鋼腹板 PC復合梁橋合理地結合鋼、混凝土，提高結構的穩定性、強度和材料利用率，其具有重量輕、便于搬運、縮短施工時間、提高工作效率等優點。采用波形鋼腹板進行大跨度連續梁、連續剛構橋的施工，能很好地解決目前許多大跨度連續梁橋、連續剛構橋容易發生的腹板開裂、縱向下撓等問題。

1工程概況

飛龍大橋位于廣西南寧市橫州市新福鎮石排村西北約1.5 km處，橋梁跨越郁江。該橋全長為940 m，采用波形鋼腹板預應力連續剛構橋結構。其中，主橋為100 m+2×185 m+100 m波形鋼腹板預應力連續剛構，全長570 m。

該橋主跨上部箱梁全斷面采用單箱單室箱梁布置，頂寬13 m，箱底寬7 m，懸臂長3 m。箱梁頂底板及根部腹板內襯混凝土采用C60混凝土，頂板厚0.3～0.8 m，底板厚0.3～1.5 m。腹板采用1800型Q420qDNH耐候鋼波形鋼板，鋼板厚度由跨中至箱梁根部逐漸加厚，為14～28 mm。

邊跨箱梁設置4道鋼筋混凝土橫隔板，中跨箱梁設置8道鋼筋混凝土橫隔板，橫隔板厚度為0.5 m。箱梁采用雙向預應力體系，包括頂底板縱向預應力束、頂板橫向預應力束及縱向體外預應力索。

2異步平行工法施工特點

2.1波形鋼腹板自承重

基于波形鋼腹板連續剛構橋梁工程中波形鋼腹板安裝可先于頂底板混凝土施工特點，飛龍大橋主梁懸臂施工充分利用波形鋼腹板的承載能力，將波形鋼腹板作為掛籃的承重梁（需加設臨時支撐結構，以保證未澆筑頂底板節段波形鋼腹板的剛度與整體穩定性），采用異步吊架掛籃懸臂澆筑方式施工。通過對傳統RW異步澆筑法（如圖1所示）進行創新，改變傳統塔吊架掛籃的吊裝方式，采用雙限位限重智能吊機實現大跨徑波形鋼腹板及物料吊裝。該智能吊機可與吊架掛籃組合使用來滿足懸臂段施工需要，可實現N-1段頂板、N段底板和N+1段波形鋼腹板同時施工作業（如圖2所示）。

2.2異步平行工法施工工序

利用頂板和底板異步的吊架掛籃實現N-1節段、N節段、N+1節段三個施工節段不同工作面同時施工。在進行N-1節段頂板、N節段底板的鋼筋綁扎與混凝土施工的同時，可進行N+1號節段波形鋼腹板安裝焊接，且可保證三個節段施工互不干擾。N-1段、N段和N+1指懸臂施工過程中所劃分的1#～19#混凝體懸澆節段，其中第N段為吊架掛籃與智能吊機所在節段，第N-1節段指N節段的前一節段，N+1節段指N節段的后一節段。

2.3行走系統

掛籃充分利用波形鋼腹板結構形式，將波形鋼腹板頂端雙PBL剪力鍵作為前移軌道。

懸臂施工過程利用液壓千斤頂進行頂推實現掛籃行走。為保證掛籃吊機行走不發生傾覆，在吊機底座與波形鋼腹板連接支點位置設計反扣形式，同時設置插銷保證掛籃連接穩固。

2.4塔吊設置

異步法掛籃施工過程中，智能吊機與掛籃結構相互配合進行施工，主要用于波形鋼腹板及物料吊裝工作。吊機設置如圖3～4所示。全回轉智能吊機主要由起升機構、變幅機構、吊臂、立柱結構、底盤結構、旗桿支撐、吊鉤、回轉機構、電氣系統、立柱錨定系統、后錨定系統等組成，總重22.7 t（含吊機底盤）。

3施工流程

波形鋼腹板連續剛構施工的工藝流程如下：支架安裝→段澆筑混凝土→段長拉預應力鋼筋→掛籃就位→標準分段對稱澆筑→縱向鋼筋張拉→壓漿→封錨→邊跨合龍→中跨合龍施工。

4施工工藝和控制技術

4.1建造前的準備

懸臂掛籃桁車由專門廠家生產。為檢測懸臂施工桁架的計算變形，消除第一次吊裝后產生的非彈性變形，需要在現場進行懸臂施工吊車的地面加載試驗。同時，在懸臂施工桁架完成后，選擇一對懸臂施工桁架進行現場的壓力測試。

4.2支架加載預壓

支架預壓方法是采用預壓塊或噸袋，按梁的幾何尺寸進行預壓，預壓機由左右對稱均勻堆載。應在荷載作用下設置觀測點，觀察支撐的彈性變形情況［1］。觀察點的數量是在垂直方向上每隔2 m設置1個，即每4 m2左右1個觀察點。觀察節點分別為：加載前、加載12 h、加載24 h、加載48 h、加載完畢。

4.3區塊模板的設計

模板的設計：模具分為底模、側模、內模和端模。底模為6 mm厚的鋼板，縱筋為∠75-6角鋼，橫筋為槽鋼，底模的安裝要考慮到橋體的縱向斜度，并根據永久和臨時橋墩的位置關系和垂直斜率對模板進行分段。側模由6 mm厚的鋼板制成，縱筋為8-8，橫筋為∠80-8角鋼，模板支架由槽鋼焊接而成。支架和側模由螺釘固定，間隔大致為0.8 m/m，側模具由25 mm精軋帶鋼拉桿對拉，在每個支架的上部設有一根，支架的下部支撐在橫橋向的托梁上。外模具的下邊緣和下模具的邊緣和側面模具之間用M18螺栓固定，螺栓之間的間隔≤25 cm。隔板和內模由于塊梁的橫斷面變化較大，模板的通用性較差，故采用木質模板，用48 mm鋼管腳手架支撐，鋼管支撐于基板墊塊上，橫、縱向及豎向間距均為60 cm，鋼管兩端連接用對撐螺桿將組合鋼模具頂緊；中間隔板采用組合鋼模具，對拉螺栓進行加強。內模具底部的安裝是在預應力壓漿管的設計部位事先進行鉆孔，并在安裝內模時對壓漿孔進行防護，安裝后用膠布將管周間隙封閉［2］。為了便于混凝土的澆筑和振搗，在箱體的內側模中預留了施工用的振動和觀測窗口，在混凝土澆筑到預留位置時根據規定將鋼筋進行密封。端模有一根鋼筋和一根預應力管，必須精確定位。要用木頭做模板，便于拆卸。

4.4波形鋼腹板安裝

波形鋼腹板吊裝到設計標高時，利用手拉葫蘆將波形鋼腹板調整至安裝位置，采用普通螺栓進行臨時固定后施焊。安裝時應注意波形鋼腹板與上一節段波形鋼腹板的安裝位置，波形鋼腹板安裝時采用交替安裝的方式進行連接。

4.5波形鋼腹板定位

波形鋼腹板初步安裝后，根據監控單位所給的波形鋼腹板安裝位置的設計標高，利用全站儀、水準儀等測量儀器進行波形鋼腹板精確定位，邊調整邊進行螺栓連接。通過對波形鋼腹板水平位置及軸線調整，待波形鋼腹板橫向和縱向位置滿足施工設計要求時，將波形鋼腹板所有M20普通連接螺栓進行連接緊固。波形鋼腹安裝就位后對波形鋼腹板位置進行測量，焊接前應對波形鋼腹板位置進行復核。

4.6波形鋼腹板焊接

波形鋼腹板精確定位后進行波形鋼腹板焊接。波形鋼腹板的焊接嚴格按照波形鋼腹板焊接工藝評定進行焊接。為避免大風及雨水對波形鋼腹板焊接的影響，波形鋼腹板焊接需采用封閉式焊接，未采取相關防風防雨措施時，不允許進行波形鋼腹板焊接作業。

在波形鋼腹板精確定位后，對已安裝波形鋼腹板豎向焊縫進行焊接。焊接過程中采用CO2保護焊焊接工藝，且焊接工人需進行工藝考核后方可上崗作業。焊接前需對波形鋼腹板焊接部位進行打磨，確保焊接位置無銹跡，保證焊接質量，并對焊接過程中的搭設防護罩進行焊接保護，防止因環境因素（雨水、潮濕、大風天氣）對焊接質量造成影響。

由于波形鋼腹板高度較高，無法在底板處對波形鋼腹板進行焊接，因此設計螺栓安裝與焊接爬梯以滿足波形鋼腹板豎向焊縫以及安裝螺栓施工需求。爬梯采用角鋼與鋼筋焊接而成，焊接時應保證爬梯強度與便利性。

波形鋼腹板安裝完成后，銷孔與鋼筋設計圖中貫穿鋼筋位置有偏差時可適當調整鋼筋位置，但不得剪斷鋼筋；所有貼角焊縫應減少斷弧和接頭，且接頭處需進行打磨處理，焊縫應盡快連續焊接完成，且焊縫質量技術要求符合現行國家標準；所有波形鋼腹板與翼緣板、托底鋼板之間均采用全熔透焊縫進行連接。

焊接前及時做好焊接位置表面清理工作。注意安裝時的裝配間隙，按照工藝評定相關內容選擇焊接工藝參數，特別是焊接電流值，采用適當手法和角度，以保證焊縫成型均勻一致。施焊后，應及時仔細檢查焊接區域的焊接情況和焊接接頭的組裝質量。

4.7波形鋼的防腐處理

為了避免雨水從鋼腹板和上、下混凝土結合部滲入腐蝕鋼腹板、底板和鋼腹板的內壁和內壁之間，在收面時設有向外的泄水坡，同時在接頭位置設置止水帶［3］。

4.8鋼筋綁扎

在進行圖紙審核后繪制工藝圖，同一種鋼筋按照先長后短的原則進行下料，然后用彎曲機械進行加工，并與大樣圖進行對比。鋼筋集中在鋼筋棚內，然后就地進行綁扎，梁段采用整體綁扎。在普通鋼筋碰撞預應力鋼筋時可以將普通鋼筋切斷，但必須采用等強加固。在各梁預留孔內增加相應的環形鋼筋，可在橋面泄水孔位置適當地移動鋼筋，并增加斜拉式鋼筋以加固。為了保證腹板、頂板和底板鋼筋的正確定位，加強架空鋼筋的布置，可以采取增加架設鋼筋等方法（見圖5）。

4.9塊體的灌漿與養護

混凝土異步法施工時，先澆筑底板混凝土再澆筑頂板混凝土。底板混凝土澆筑時由低到高進行澆筑，頂板澆筑時由外側向內側澆筑。澆筑過程應保證T構兩端澆筑方量相差不大，且必須保證混凝土在初凝前完成頂、底板混凝土的澆筑?；炷翝仓┕ね戤吅?，在初凝前完成收面工作，底板表面采用人工收成光面，頂板收面應及時進行修整、抹平，待定漿后再抹第二遍并壓光或拉毛。梁體頂板混凝土終凝后采用土工布覆蓋灑水養護，其他部位灑水濕潤后覆蓋塑料薄膜。同時，在梁體安裝噴淋系統，根據天氣溫度智能噴灑，保證相對濕度＞60%，自然養護≥14 d。拆除內模后，在箱梁內澆水后用塑料布封閉梁端端口，保證鄰近節段施工完成前相對濕度＞90%。養護期間要做好混凝土測溫及養護記錄，填寫好測溫養護記錄表。

4.10預應力結構

在箱梁混凝土澆筑完成后，在混凝土強度達到100%的情況下進行張拉。張拉采用應力控制和實際伸長控制。懸臂施工中的控制：在施工中通過對每一節段底模的立模高度進行控制，對其進行施工，其標高的計算公式為：箱梁節段底模高度=箱梁設計標高+設計預拱度（由設計方理論計算）+懸臂施工桁車變形（分底、頂模變形）；合龍段的控制標準為：龍口兩端標高≤20 mm，箱梁成橋設計高度≤L/5 000。

5結語

異步平行工法在波形鋼腹板連續剛構橋上的應用及改進是本次飛龍大橋實際運用的重要內容，該工法不但可以縮短施工時間，還可以拓寬作業面，降低掛籃的重量，提高波形鋼腹板連續剛構橋的施工便利性和經濟性，具有很好的推廣價值。經過嚴格的工藝控制，飛龍大橋波紋鋼腹板的施工合格率為100%，達到了預期的效果，為以后的工程建設提供了寶貴的實踐經驗。

參考文獻

［1］ 林夢凱，史軍乾.曲線波形腹板鋼箱-混凝土組合梁扭轉振動頻率分析［J］.蘭州交通大學學報，2022（1）：1-7.

［2］邱耀.連續剛構橋零號塊施工技術［J］.廊坊師范學院學報（自然科學版），2014（1）：76-80.

［3］葛國庫，劉正軍.波形鋼腹板PC結合梁施工桁車懸臂關鍵技術［J］.山西建筑，2011（13）：102-103.

基金項目：交通運輸部交通運輸行業重點科技項目“基于永臨結合的波形鋼腹板組合梁橋智能快速施工關鍵技術研究與應用”（編號：2022-ZD7-127）

作者簡介：陳明海（1990—），工程師，主要從事道橋施工工作。