大跨徑連續(xù)剛構橋梁施工技術分析

劉 斐 （中鐵建大橋工程局集團西北工程有限公司，寧夏回族自治區(qū) 銀川 750001）

1 工程概況

陳家堡子大橋設計時速100km/h，采用雙向四車道，橋面全寬26.00m，單幅寬12.75m。 主橋橋跨布置為68.5m＋125.0m＋68.5m，采用預應力混凝土連續(xù)剛構。主橋箱梁為三向預應力結構，采用單箱單室截面[1]。箱梁頂板寬12.750m、底板寬7.000m、翼緣板懸臂長2.875m，箱梁頂板預設橫坡、底板水平。箱梁根部梁高7.80m，跨中梁高3.00m，箱梁高度遵循1.8次拋物線變化[2]。主橋變截面預應力混凝土箱梁采用C55混凝土。

本橋梁段劃分為0#塊（墩頂現(xiàn)澆段）、1#～16#段（懸臂澆筑段）、17#段（合龍段）和18#段（邊跨直線段）。

圖1 大橋立面及梁段劃分圖

2 大跨徑連續(xù)剛構橋施工技術

2.1 懸澆梁段施工

2.1.1 掛籃系統(tǒng)

本橋采用掛籃懸臂澆筑法施工，考慮到預應力混凝土連續(xù)剛構橋梁結構的特殊性，對掛籃本身也提出了較高要求。掛籃與懸澆梁段混凝土的質量比不宜大于0.5，最大變形（包括吊帶變形的總和）應不大于20mm 且能夠在曲線上行走，同時滿足橋面橫坡變化的需要。掛籃模板系統(tǒng)需要靈活調整用以滿足標高、腹板高度、頂?shù)装鍔A角的變化[3]。掛籃進場后，需要對照結構部件清單清點掛籃構配件并進行檢驗，合格后使用。在墩頂0#塊預應力施工完成后，拆除側模，進行箱梁箱室內、頂面清理工作，在0#梁段頂面上組拼掛籃。0#梁段頂面清理工作完成后，進行掛籃滑軌測量放線工作，定位出兩端主桁架的位置，依據(jù)放樣結果進行滑軌調坡、調平，安裝滑軌并錨固，隨后安裝主桁架和后錨。掛籃底模系統(tǒng)由前下橫梁、后下橫梁、縱梁、底模組成，前下橫梁設置6 根吊帶，錨固于前上橫梁，后下橫梁設置有4 根吊帶，錨固在箱梁已澆筑梁段底板[4]。前、后下橫梁采用400mm×200mm 工字鋼雙拼，底模縱梁采用HN300×200 型鋼。底模縱梁通過焊接與前、后下橫梁分別固定，內模和外模兩側各設置2 根外滑梁，滑梁均使用Φ32mm 的精軋螺紋鋼筋作為吊帶，前上橫梁吊帶由Φ32mm 精軋鋼筋和180mm×40mm鋼板組成。

掛籃組拼完成后，全面檢查安裝質量并對掛籃進行預壓加載試驗，采取分級加載方式，在加載過程中保持平緩、穩(wěn)定。按照30%→70%→100%→120%進行加載，每一級荷載施加完成后等待相關測量數(shù)據(jù)，待掛籃標高變化穩(wěn)定時（2mm/24h）進行下一級加載，最后一級加載持荷時間不少于48h。每一級加載過程中記錄加載值和對應階段的形變值。當最終測量數(shù)據(jù)與設計規(guī)范要求的數(shù)據(jù)近似或一致時，說明掛籃的強度、剛度及穩(wěn)定性均滿足設計、規(guī)范要求。掛籃預壓是橋梁懸臂澆筑施工的關鍵，在施工前應對施工中可能出現(xiàn)的最不利工況進行模擬，同時應考慮掛籃前移、澆筑混凝土等最不利工況時的安全系數(shù)。通過預壓加載試驗可以消除掛籃的非彈性變形并得到掛籃的彈性變形值，為后續(xù)的懸臂梁段施工提供立模標高的數(shù)據(jù)支撐，同時驗證了掛籃穩(wěn)定性與安全性，保障后續(xù)施工。

在掛籃滑軌上設置反力架及液壓千斤頂油缸，通過銷軸與主桁后支點反力座連接，利用千斤頂推動主桁使整個掛籃前移。

2.1.2 混凝土施工

在各項隱蔽工程驗收合格后方可澆筑混凝土。混凝土澆筑按照先底板、后腹板、最后頂板及翼板的順序，前后左右對稱進行[5]。預應力張拉端、錨固端是連續(xù)剛構懸臂施工的關鍵區(qū)域，錨下鋼筋布置緊密。為保證此處混凝土質量，混凝土入模下料時需要在錨固端處緩慢進行，下料的同時需要用Φ30 振動棒對錨下混凝土振搗密實，也要注意過振和工人操作不當引起的錨板、管道移位或破損等質量隱患。澆筑箱梁頂板翼板混凝土時，嚴格控制頂面標高。可以選擇在頂板腹板鋼筋骨架上安裝Φ16 高程控制筋，在Φ16 鋼筋上粘貼紅色膠帶（下口為準）作為梁頂控制標高，用刮杠找平。收漿后抹平，人工二次抹面，確保高程和平整度符合設計規(guī)范要求。梁頂表面處理時拉線找坡并壓實。在混凝土初凝前拉毛，拉毛要求均勻順直，防止梁面混凝土開裂[6]。混凝土澆筑完成后，頂板采用土工布和塑料薄膜覆蓋，安排專人灑水，以保持混凝土表面濕潤。

2.1.3 預應力施工

采用智能張拉設備張拉鋼絞線，以伸長量、張拉應力雙控法控制施工質量。張拉前檢查千斤頂、錨環(huán)、傳力筒、穿束管道，確保“四軸同心”。預應力張拉工序嚴格遵循設計與規(guī)范要求，對伸長量不滿足設計要求的需分析原因，依據(jù)分析結果查看鋼絞線有無滑絲、斷絲情況，并做好張拉記錄[7]。

孔道壓漿采用大循環(huán)智能壓漿工藝。按設備操作規(guī)程連接相應預應力管道，依次開啟出漿、返漿、兩端球閥，調整出漿、返漿調壓閥，調整至設計壓漿壓力。壓漿應均勻、緩慢、連續(xù)地進行。當進出口和返漿口壓力一致且返漿口流出濃漿時，可關閉出漿調節(jié)閥，維持孔道壓力≥0.5MPa 并保持3min，手動關閉兩端球閥并結束壓漿。封端混凝土澆筑前，復檢管道壓漿質量，確保無漏漿現(xiàn)象后清理承壓板、錨環(huán)處灰漿，混凝土養(yǎng)生結束后，在新舊混凝土接縫處按設計規(guī)范要求涂刷聚氨酯防水涂料[8-10]。橫向預應力系統(tǒng)，錨外的頂板鋼筋應根據(jù)現(xiàn)場施工情況移動、調整間距、彎折或斷開，如果橫向預應力錨固端周邊鋼筋選擇斷開處理，應將鋼筋在張拉槽口內預留搭接長度，待橫向預應力施工完成后，用同直徑鋼筋搭接焊后方可封錨。

2.2 合龍段施工

大跨徑連續(xù)剛構橋梁的合龍段施工會受到溫度、應力和施工工藝等因素的影響。為保證全橋合龍后的工程質量，合龍時間一般選擇當天氣溫最低且穩(wěn)定的時段。本橋使用多跨同時鎖定合龍施工技術。

2.2.1 合龍段模板配置

合龍前先進行掛籃內模系統(tǒng)拆除。邊跨合龍段，掛籃外側模板及主桁架停在16#節(jié)段不動，利用掛籃底縱梁和邊跨直線段底縱梁做底模支撐，外側模板采用木膠板+方木+鋼管架支撐（鋼管架支立于掛籃主梁及托架主梁上）。中跨合龍段，跨中掛籃整體停在16#節(jié)段不動，利用兩側掛籃底縱梁做底模支撐，外側模板采用木膠板+方木+鋼管架支撐（鋼管架支立在掛籃主梁上）。

圖2 中跨合龍示意圖

2.2.2 合龍口臨時鎖定

合龍口兩側懸臂端在澆筑混凝土前使用型鋼進行剛性連接，在一天氣溫最低且溫度穩(wěn)定時進行鎖定，三個合龍口同時進行鎖定。

2.2.3 合龍口整體配重原則

T 構兩端重量平衡，合龍段兩側重量平衡。配重使用水箱，便于卸載，配重重量為合龍段重量的1/2。

2.2.4 合龍段混凝土

中跨合龍段和邊跨合龍段使用地泵泵送混凝土，每個合龍口配備1 名技術人員，使用對講機進行聯(lián)系，確保三個合龍口混凝土同步澆筑。在澆筑混凝土時，根據(jù)澆筑速度同步卸載配重，保證同一時段內澆筑的混凝土量盡可能與卸載的重量相等，卸載重量與混凝土澆筑量相差不宜超過5t。在合龍段混凝土養(yǎng)護期間，應禁止施工荷載上橋，避免擾動開裂。

2.2.5 合龍段預應力

當混凝土達到強度，1～2 對合龍段鋼束分別張拉完成后，解除剛性支撐。

縱向預應力鋼束張拉原則為邊跨合龍段與中跨合龍段鋼束先后交錯張拉；兩個邊跨合龍段相同編號的縱向預應力鋼束同步對稱張拉，同一合龍段的同一編號的縱向預應力同步對稱張拉。現(xiàn)場配備4 臺千斤頂，使用智能張拉系統(tǒng)同步控制4 臺千斤頂，保證張拉施工同步進行。

一次合龍縱向預應力鋼束張拉的順序：

①張拉中跨合龍段頂板鋼束TZ1 和TZ2，解除中跨臨時剛性連接；

圖3 中跨合龍段鋼束示意圖

②張拉邊跨合龍段頂板鋼束TH1、TH1'和TH2、TH2'，解除邊跨臨時剛性連接；

圖4 邊跨合龍段鋼束示意圖

③對稱張拉邊跨合龍段腹板束FH1、FH2 鋼束，再對稱張拉邊跨合龍段底板鋼束B1、B3，最后對稱張拉底板鋼束B2；

④對稱張拉中跨合龍段底板B1～B 8，再對稱張拉中跨合龍段腹板束FZ1和FZ2鋼束。

2.3 掛籃拆除

合龍段張拉壓漿完成且強度符合要求后拆除掛籃。掛籃拆除時間應注意：先拆除掛籃內模系統(tǒng)，包括內模滑梁、內模架；再拆除底模及側模，底模和側模可以整體拆除下落；最后拆除掛籃后錨、主桁架和行走系統(tǒng)，掛籃可以在合龍段澆筑位置原位拆除。掛籃拆除前，首先確認無荷載作用在掛籃上，并同時做好安全防護措施。拆除過程如遇桿件、部件卡滯無法正常拆解時，停止拆除工作，找出原因并采取相應措施排除異常后繼續(xù)，嚴禁強行拆除。

3 大跨徑連續(xù)剛構橋施工控制要點

3.1 線形監(jiān)測控制

3.1.1 主梁標高監(jiān)測

第一節(jié)梁段的定位精度對結構后續(xù)梁段線形精度影響很大，首個梁段需嚴格控制標高及線形，同時密切監(jiān)測。在首板梁澆筑前于箱室腹板、底板預埋橋梁應力形變監(jiān)測裝置并設置標高控制點。①腹板模板到位后，在掛籃底模上安裝底板及腹板鋼筋，然后在底板及腹板鋼筋骨架處安裝墊塊或固定鋼筋，保證腹板位置及標高的準確，隨后穿入縱向主筋，微調腹板鋼筋。②用支撐架對腹板鋼筋骨架進行支撐，保證腹板鋼筋骨架的穩(wěn)定，防止變形。③因為0#塊兩端縱坡及傾斜角度不同，為保證橋梁縱坡要求，首節(jié)梁段腹板縱向按照一定的坡度傾斜，對鋼筋骨架底部進行支墊。④通過全站儀測量橋梁頂板中軸線及標高，準確調整后續(xù)各節(jié)段的中心偏位及標高，使成橋線形滿足設計規(guī)范要求。

在合龍前2～3 個梁段施工時，宜進行全橋聯(lián)測，以確定懸臂兩端的高程差、水平差，便于調整。

3.1.2 主梁實時撓度監(jiān)測

綠色小水電創(chuàng)建工作實行電站業(yè)主自愿申報，省級水行政主管部門負責申報材料和現(xiàn)場初驗，水利部審核、動態(tài)管理模式。小水電站只要依法依規(guī)建設，下泄流量滿足下游用水需求，影響區(qū)內無水事糾紛并滿足《綠色小水電評價標準》基本要求的，都可參照圖1參與到綠色小水電站創(chuàng)建工作中。

主梁發(fā)生撓曲變形主要與體系溫差有關，當體系溫差較大時主梁容易撓曲變形，這是因為體系溫差引起構件的伸縮變形，主要表現(xiàn)為水平方向的位移，從而影響主梁的標高，并導致主梁頂端的豎向位移增大。主梁的變化主要集中在水平位移上，豎向位移相對可以忽略。日照和季節(jié)性溫差是導致?lián)锨冃蔚闹饕蛩兀瑹o論是主梁本身還是橋墩都可能發(fā)生變形，都會導致主梁豎向撓度的增加。因此在監(jiān)測時建議通過測量梁段相對高差判斷主梁撓度、墩頂0#塊設置為標高基準點、標高監(jiān)測選擇橋上位置為宜、在清晨日出之前為最佳觀測時間[8]。

3.1.3 合龍段高差監(jiān)測

在懸臂施工過程中，注意控制橋梁線形和高差，依據(jù)懸臂兩端的標高數(shù)值，確保合龍段的高差在設計規(guī)范要求范圍內。底板設置三個高程控制點，位于底板左、右及中心位置。

3.2 預應力控制

邊中跨同時合龍后，要確保橋梁受力與設計預期受力處于同一水平。預應力施工過程中，需要著重考慮自重、溫度、預應力和施工荷載等影響因素[11]。如果大跨徑連續(xù)剛構橋梁的受力效果與預期出現(xiàn)較大的偏差，將會導致其實際承載能力的降低和實際使用壽命的縮短，嚴重危害整體結構的安全性，進而直接影響橋梁工程質量[12]。因此在施工過程需要借助應力監(jiān)測等方式對大跨徑連續(xù)剛構橋結構實際受力進行監(jiān)測。

對于橋梁預應力施工，還需要做好相應工作，如對錨具進行外觀、硬度檢查，嚴禁使用不合格的錨具；梁段混凝土張拉前混凝土齡期應滿足設計規(guī)范要求，張拉順序以設計為準，預應力束左右對稱張拉，在張拉至設計應力時，確保伸長量誤差不超過±6%，同時還要注意預應力管道位置是否開裂。

3.3 穩(wěn)定控制

大跨徑橋梁的穩(wěn)定程度直接影響橋梁施工及使用的安全，同時也影響橋梁后期行車的舒適性。施工過程中對橋梁各個部位結構的剛度和穩(wěn)定性、橋梁施工的臨時支撐、施工完成后繼續(xù)保留的永久性支撐和各類結構應力數(shù)據(jù)都應全面掌握[13]，再通過科學的計算來對結構穩(wěn)定性予以評價，結合評價結果制定針對性方案與措施。

3.4 安全控制

在橋梁施工過程中，涉及多工種的交叉作業(yè)以及受外部環(huán)境不確定性的影響，導致存在眾多安全隱患。為此，必須密切結合實際橋梁施工現(xiàn)場情況，制定切實可行的安全生產(chǎn)管理辦法，嚴格管理每一道施工工序，持續(xù)提升橋梁整體施工的安全控制水平，以杜絕安全生產(chǎn)事故發(fā)生的可能性。同時，我國已建立較為完善的安全生產(chǎn)管理體系，因此在實際橋梁施工中必須依照相關法律法規(guī)及規(guī)范要求執(zhí)行。

4 結語

綜上所述，銀昆高速公路陳家堡子大橋采取多跨一次合龍施工技術有助于節(jié)約施工工期，但對施工現(xiàn)場實操也提出了較高要求，尤其是合龍后縱向預應力施加的順序決定橋梁施工成功與否。在應用大跨徑連續(xù)剛構橋梁施工技術時，應嚴格保證施工控制的標準化、規(guī)范化、精細化。切實做好撓度、高程、應力等各項關鍵指標的監(jiān)測工作，最大化發(fā)揮大跨徑連續(xù)剛構橋梁施工技術的應用價值，確保橋梁結構整體做到結構穩(wěn)定、線形流暢、質量合格。