小曲線半徑段連續剛構施工技術研究

霍新杰

（中交一公局西北工程有限公司，西安 710000）

1 工程概況

G213 策克至磨憨公路樂都至化隆段公路工程，設計斜溝5號特大橋橋梁全長1 380 m，主橋下部結構采用80∶1 變截面薄壁空心墩，最大墩高為91 m；上部結構采用兩聯43 m+5×80 m+43 m 連續剛構，左右幅各12 個T 構。最小平曲線半徑400 m，最大縱坡3.9%，連續超高橫坡4%。 左幅位于加寬段范圍，頂板寬度由12.18 m 變化至13.368 m；右幅箱梁頂板等寬12 m。

橋址區地形條件復雜，位于兩山一溝間，地形起伏較大，溝壑發育，通過螺旋曲線展現。 同時，項目區域屬內陸高寒氣候區，冰凍期長，日照溫差較大，多風少雨、干燥寒冷，工點海拔達到3 000 m，每年有效施工期僅為6 個月。

小曲線半徑連續剛構施工在懸臂澆筑階段， 兩懸臂端存在向曲線內側產生扭曲變形的影響，施工線形控制難度大，加上日照溫差、風速變化的影響，對現場測量精度要求更高。

2 小曲線半徑連續剛構施工需要解決的問題

1）由于作業面最大高度達到96 m，0#塊施工作業平臺搭設屬于高空作業，吊裝工序多，施工安全風險高。

2）連續剛構超高橫坡為4%，為達到掛籃行走穩定性的要求，需根據掛籃兩片主桁設計中心間距對橫坡進行調整，保證掛籃行走時兩側主桁處于同一標高，確保行走穩定。

3）加寬段的連續剛構受橋面橫坡及寬度影響，為達到翼緣板端部最小厚度要求，需對翼緣板寬度和底部線形進行調整。

4）橋址區日照溫差大，常年多風，溫度和風速對結構位移和現場測量精度影響較大。

5）多跨連續剛構橋每聯需分4 次合龍，施工工藝復雜，占用時間較長。

3 墩頂0#塊施工

由于受現場作業高度影響， 承臺頂至墩頂0#塊高度達到91 m，現場施工承重平臺只能選擇托架進行。 由于在91 m 高空中作業，施工平臺很難搭建，所以，要求托架的拼裝工藝不能過于煩瑣，應避免較多的組合或拼組工序。

1）托架按照組裝形式分為焊接式和裝配式，目前采用最多的形式是裝配式托架。 裝配式托架由預埋件、鋼牛腿、三角托架、卸落裝置、承重分配梁和作業平臺組成。 為方便拼裝，簡化高空作業工序，確定受力三角托架為整體式，由型鋼直接在地面上采用銷軸拼裝組合而成， 這樣可以避免在高空中過多地拼組桿件，可一次性進行吊裝。

2）托架與墩身預埋牛腿為銷軸連接，連接操作方便，避免了傳統的焊接連接工藝需要在高空中耗費大量的作業時間，降低安全風險和作業人員的工作強度。

3）卸落裝置采用卸落鋼塊，卸落塊由4 組上、下、左、右墊塊組成， 通過左、 右墊塊內設的高強精軋螺紋鋼進行高度調節，調節操作方便，同時，卸落鋼塊可根據0#塊底板橫坡進行坡度設置，與承重分配梁間貼合緊密，安全性更高。

4）承重分配梁可以采用掛籃前下橫梁和后下橫梁的型鋼，在0#塊施工完成后可轉至掛籃施工。采用這種方式不僅可以節省工程成本，而且便于掛籃拼裝，減少了吊裝次數[1]。

4 懸臂澆筑施工掛籃的設計

1）連續剛構頂面橫坡為4%，為保證掛籃行走穩定性要求，可采取調整下墊梁和支座高度， 以保證掛籃行走時兩側主桁處于同一標高。 如果只在采取墊梁上進行標高調整，可能會由于軌道錨固精軋螺紋鋼外伸長度較大，存在軌道失穩的風險；如果只在支座上進行標高調整， 掛籃行走時會存在支座脫軌的風險。

2）掛籃兩片主桁設計中心間距為6.25 m，按照4%橫坡計算，兩側軌道高差為25 cm。軌道墊梁一側采用雙20b 槽鋼，一側采用雙32b 槽鋼，墊梁頂面及底面采用10 mm 加勁板組焊，實現單側調整高度為14 cm。單側前后支座與主桁節點箱間增設高度11 cm 剛性調節塊， 與支座節點箱間通過連接鋼板螺栓連接。

3）在保證掛籃下部操作空間和掛籃整體穩定性的要求下，采用低吊點菱形掛籃，即可將菱形掛籃主桁前上橫梁位置降低，在保證作業空間的條件下，降低了前吊點，縮短了前吊桿長度， 這樣由吊桿變形引起的質量影響就小， 同時重心降低，行走穩定性更高[2]。

5 連續剛構模板的設計

1）左幅位于加寬段范圍，箱梁頂板寬度由12.18 m 漸變至13.368 m，頂板寬度漸變由箱梁中心線兩側翼緣板對稱等寬調整。 曲線段橋面變寬連續剛構橋受橋面橫坡及頂面寬度的影響，為保證翼緣板端部最小厚度要求，翼緣板底部線形發生改變，模板轉動1.95°，翼緣板下降54 mm。

2）考慮到模板的通用周轉性，模板頂板寬度均按照左幅最大寬度制作，且在模板加工時設置可調節翼緣板端頭板，以及在翼緣板底部設置調節絲桿， 保證翼緣板線形及斷面尺寸可調節，滿足設計要求。

3）翼緣板底部面板采用整體加工，在翼緣板漸變處模板邊部鋼帶加工成25°三角豁口，用于適用調整翼緣板底部高度調整。

4）模板外部橫橋向主背肋在翼緣板高度調整處間斷設置。 翼緣板底部主背肋與模板外側桁架水平桿間應通過3 個調節絲桿連接，背肋和桁架上焊接的耳板通過鋼銷連接，方便安裝拆除。

5）在進行翼緣板底部標高調整時，應拆除翼緣板下部內側2 個調節絲桿，只保留外部調節絲桿，旋轉調節絲桿，調整翼緣板底部標高。

6 小曲線半徑掛籃行走的控制

1）連續剛構位于半徑為400 m 圓曲線上，施工中采用以直代曲的方式。 為保證掛籃行走至設計軸線位置，軌道采用分段設計，使同一條軌道的前后段形成一定的夾角，然后再采用軌道連接器連接，掛籃行走時，利用軌道與支座間的間隙實現掛籃的整體轉彎。

2）行走采用兩個千斤頂進行頂拉施工。 先同步頂推掛籃左右兩片主桁，使掛籃整體前移至2 個軌道接頭的位置處，再采用內、外弧側不同步行走的方法來實現掛籃的整體轉彎，即外弧側掛籃行走快于內弧側掛籃行走， 以達到掛籃在軌道上適應軌道的夾角，完成掛籃的整體轉彎。

7 施工線形的控制研究

對于小曲線半徑連續剛構橋， 除了考慮懸臂端在結構自重、預應力、施工荷載引起的線形變化外，還需考慮受結構受曲線結構的影響，懸臂澆筑階段有向曲線內側發生轉的可能，造成線形發生變化。

為使合龍后的線形符合設計規范要求， 應對各懸臂澆筑節段的撓度和軸線進行監測， 同時對不同時段溫差變化對結構變形的影響進行量測，獲取結構變形影響的變化規律，在施工過程中及時進行修正和調整有關參數， 為下節模板安裝提供數據預報，從而實現線形控制。

在開展連續剛構橋施工中的線性控制工作時，應結合橋梁工程項目實況，測定線形控制相關參數，計算連續剛構橋梁施工預偏度。（1）通過掛籃荷載試驗，測定施工過程中掛籃變形值。（2）測定掛籃自重、施工設備等施工過程中的臨時荷載，以及混凝土彈性模量、重度等結構參數，為建模仿真分析提供數據。（3）分別測定施工中橋梁的混凝土收縮徐變以及溫度變化引起的變形，然后按照掌握的所有參數進行分析，計算預偏度[3]。

8 施工線形監測方法和數據分析

監測過程劃分為混凝土澆筑前、混凝土澆筑后、預應力張拉后、掛籃行走后4 個階段進行監測，以此確定掛籃變形、預應力、施工荷載等對結構線形的影響。

在監測過程中， 日照溫差和混凝土收縮徐變造成的影響是相互疊加的， 因此， 監測分為同日按一定時間間隔連續監測，以及連續對每日的固定時間點進行監測，以此分析溫差對測量儀器精度的影響、 日照溫差產生的疲勞變形和混凝土收縮徐變變形。

1）通過對固定點一日不同時段的連續監測，獲取位移量顯著增大的溫度場和風力場， 施工測量盡可能避免在該時段進行。 通過對時間、溫度場、風力場監測數據及測量數據對比，發現早晨無論是風力和溫度都變化較小，相對穩定，對于掛籃的校核、測量精度的影響都是最小；中午和下午溫度變化快，風速較高且強風次數多， 對于掛籃的固定和測量精度的影響較大，因此，選擇溫度變化速率較小、3 級風以下的時段監測，線形控制精度能大幅提升。

2）通過連續對每日的固定時間點進行監測，可以獲取在一定時間內受混凝土收縮徐變、梁段自重、預應力和溫度變化影響產生的線形變化規律。 在實際對每梁段平面位置的監測中，可以發現箱梁受混凝土徐變、自重和風力溫度的影響，會使梁體向曲線內側產生一定的偏移，最大偏移量為1 cm。通過整體對掛籃中心向橋梁外側預偏移1 cm， 確保橋梁的軸向偏位均在規范允許范圍之內[4]。

9 合龍段施工

合龍施工是連續剛構體系轉換的重要環節， 它對保證成橋質量至關重要。 合龍前，將兩懸臂端臨時連接，保持相對固定， 以防止合龍混凝土在早期因為梁體混凝土的熱脹冷縮開裂。 多跨連續剛構按照設計的合龍順序為：先邊跨→次邊跨→解除連續梁墩頂臨時固結，完成體系轉換→次中跨（施加頂推力）→中跨（施加頂推力），形成連續剛構。

合龍施工工序復雜，需要在不同階段穿插其他施工作業。完成體系轉換時，臨時固結墩可以采用繩鋸切割，切割面應平順，對結構擾動小，且施工速度較快。

頂推力施加的作用點為腹板與頂、底板的交接位置，由于頂推力施加位置的限制，合龍段鋼筋無法進行綁扎，可以采用調整頂推力施加位置，在頂、底板焊接型鋼反力架，采用此種方式時可以同步進行鋼筋綁扎。 頂推力施工時，應采用智能千斤頂同步施加，確保均衡、對稱。

10 結語

本文對小曲線半徑連續剛構施工技術開展研究。 在工程案例中通過采取裝配式托架， 降低了作業強度， 提高了安全性；通過在掛籃主桁架下部增設調節塊的方式調整橋面4%橫坡，提高了掛籃使用的穩定性；軌道采用分段設計，鋪設時使同一條軌道的前后段形成一定的夾角，采用內、外弧側不同步行走的方法來實現掛籃的整體轉彎， 確保了掛籃行走至既定位置；通過對連續剛構懸臂澆筑自由端在日照溫差、風速作用下的變形和位移研究，掌握了連續剛構橋的變形規律，從而實現了連續剛構施工平面線形及撓度控制。