小三峽特大橋預應力混凝土連續箱梁施工技術研究

作者簡介：覃元璋（1988—），工程師，主要從事道路、橋梁施工管理等工作。

摘要：文章以小三峽特大橋項目為依托，對預應力混凝土連續箱梁施工技術進行研究，依據施工工藝方案與流程，對預應力混凝土連續箱梁施工中所涉及的0^#塊托架施工、掛籃安裝與預壓、模板工程、混凝土工程、預應力張拉施工及合龍段施工等6個方面進行研究，詳細分析各個工藝階段的施工重點與難點，總結出一套適合預應力混凝土連續箱梁施工的技術體系，以提高預應力混凝土連續箱梁施工技術的應用水平。

關鍵詞：小三峽特大橋預；連續箱梁；施工技術

中圖分類號：U445.4

0 引言

作為一種常見的橋梁結構形式，預應力混凝土連續箱梁具有橫向剛度大、承載能力強、整體性好、內力均勻及行車平穩等優點^[1]。隨著各種新型工藝和技術不斷涌現，極大地豐富了預應力混凝土連續箱梁施工技術，提高了其施工效率和質量，同時也給其施工技術控制帶來了新的挑戰。預應力混凝土連續箱梁施工技術控制對施工質量及結構穩定性起著至關重要的作用，應進一步加強對預應力混凝土連續箱梁施工技術的研究。本文以小三峽特大橋為例，對小三峽特大橋預應力混凝土連續箱梁施工技術進行研究，在豐富預應力混凝土連續箱梁施工技術研究成果的同時，可為類似工程項目建設提供參考。

1 項目簡介

小三峽特大橋橋址位于河池市金城江區，起止里程K6+023～K6+583，橋梁全長560 m，上部結構采用3×30 m先簡支后結構連續小箱梁+（96+180+96）m預應力混凝土箱型梁連續鋼構+3×30 m先簡支后結構連續小箱梁，共三聯，箱梁底寬8 m、頂寬15 m。標準橋面為：3 m人行道+9 m機動車道+3 m人行道，全寬15 m。下部結構主墩采用雙肢薄壁矩形空心組合墩，過渡墩采用空心薄壁墩，0^#臺為樁柱式橋臺，9^#臺為擴大基礎U型橋臺，引橋為雙柱式圓柱墩，橋梁樁基礎均為嵌巖樁，采用沖擊鉆孔灌注樁技術。

本文主要針對小三峽特大橋第二聯3^#～6^#墩預應力混凝土連續箱梁施工技術進行研究。

2 小三峽特大橋預應力混凝土連續箱梁施工方案與流程

小三峽特大橋3^#～6^#墩為（96+180+96）m預應力混凝土連續箱梁，采用兩對掛籃分段懸臂灌注法施工（見圖1），在小三峽特大橋4^#、5^#墩旁設置兩處臨時鋼筋加工場、材料堆放區等，以滿足現實施工需求。

如圖1所示，在主墩4^#、5^#墩頂，0^#塊采用托架施工，先在主墩墩身做托架，作為0^#段立模和施工平臺，通過混凝土預制塊進行預壓。預壓后分兩次澆筑0^#塊混凝土，第一次澆筑高度9 m（頂板倒角下緣1.55 m）、第二次澆筑剩余高度3 m，待0^#塊養護、縱橫豎向張拉完成后，安裝掛籃，并進行預壓，然后對稱澆筑1^#梁段混凝土。待1^#塊養護、縱橫豎向預應力張拉完成后，對稱懸臂澆筑其他標準段，并保證橋梁主墩的兩個標準段基本同步，完成邊跨現澆段墩頂托架安裝、混凝土澆筑。

3 小三峽特大橋預應力混凝土連續箱梁施工關鍵技術

3.1 0^#塊托架工程

小三峽特大橋的0^#塊在墩中心處高12 m、長15 m、全寬15 m，兩側翼緣板寬3.5 m，墩頂縱向采用三箱形式，0^#塊總方量851.7 m³，重2 257 t。根據小三峽特大橋主橋的結構形式，采用牛腿托架（設置于墩身）進行0^#塊的施工。0^#塊托架基礎采用16個臨時牛腿，其中主墩墩柱在縱向大小里程側各設置4個（托架長4.7 m），橫向左右側各設置4個（托架長4.7 m）。牛腿各構件之間采用高強螺栓鉸接連接；牛腿與墩身采用墩身預埋帶有銷栓孔的型鋼件通過銷栓連接，形成0^#塊的施工支撐托架，同時該托架用作施工平臺，如圖2所示。墩內梁底部采用在順橋向大小里程兩側預埋4組工字鋼支腿，其上設置卸落塊及墊塊，在墊塊上布置兩組橫向雙拼2Ⅰ40b工字鋼作為承重梁，在承重梁上再布置Ⅰ50b分配梁，腹板下間距20 cm，底板下間距60 cm。托架靠墩身兩側各設置4個牛腿支撐，牛腿支撐上縱梁采用熱軋普通工字鋼Ⅰ40b，間距80 cm。縱梁上搭設10 cm×10 cm橫向方木，底板下間距20 cm、腹板下滿鋪，縱梁與牛腿之間采用三角小排架調整梁底縱段高程。

3.2 掛籃拼裝與預壓

3.2.1 掛籃拼裝

掛籃拼裝一次進行，如圖3所示。待0^#段張拉壓漿完成且強度達到設計要求后，在0^#段進行放樣，定位出滑道安裝位置，并進行找平，放置好滑道墊塊并安裝滑道，通過錨桿和扁擔梁將滑道固定在箱梁，在滑道后段插入走行輪，在主桁就位后再與主梁實現銷接。該工程采用菱形主桁，將菱形主桁整體吊裝到滑道，菱形主桁后端與走行輪實現銷接，前端則伸出箱梁端頭，通過錨桿和扁擔梁將菱形主桁固定在箱梁。待四片菱形主桁均安裝完畢后，進行主桁立柱豎聯，先將主桁和前上橫梁進行平聯，使其形成整體，再將滑梁插入側模桁架，滑輪插入滑梁，采用卷揚機將側模進行提升，把后端經側模滑輪固定在箱梁翼緣板，把前端固定在前上橫梁。在地面將底模的前下橫梁、后下橫梁與底模縱梁拼成“井”型，通過吊裝進行固定，完成之后，再將余下底模縱梁進行安裝。為確保拼接質量，可采用千斤頂將側模、翼緣板、腹板外側及前端箱梁底板、底模進行密合，對側模標高進行調整，安裝箱梁腹板、底板與頂板等，并對預應力管道、預埋錨墊板、頂板鋼筋及其他預埋件進行綁扎。

3.2.2 掛籃預壓

為確保掛籃的穩定性，消除掛籃的非彈性變形，檢測剛度與強度等力學指標，需對掛籃進行預壓，以分析引發主桁架變形的原因，了解掛籃前端撓度，明確位移與力的關系，以作為施工時調整標高與底模板立摸的依據^[2]。本次掛籃預壓采用混凝土預制塊進行加載，加載重量為1^#段混凝土箱梁重量的1.2倍，采用三級荷載的方式，按總重的80%、100%與120%進行分級加載。監測每級加載時主要構件的應用與變形，并在前上橫梁布置測點，對各級荷載下的掛籃下沉量進行監測，計算出掛籃各支點在施工時所產生的豎向荷載。在每一級加載完成后，需對掛籃的各個連接桿件進行仔細檢查，以判斷是否適合繼續加載。最后將加載結果進行整理，所得非彈性變形值、彈性變形值等結果將為后續施工提供依據。

3.3 模板工程

該工程模板主要分為底模、側模、內模及端模。底模采用15 mm厚的竹膠板做面板，面板下鋪設10 cm×10 cm的方木，間距20 cm，底模設置需考慮梁的縱向坡度。側模采用6 mm厚的鋼板做面板，邊框及肋板與掛籃側模通用，因此采用12 mm厚鋼板，模板整體采用[10槽鋼組成桁架結構，橫肋則采用[8^#槽鋼。內模頂板下采用15 mm竹膠板，內側模采用豎向10 cm×10 cm方木，間距30 cm，跨度60 cm；水平雙拼48 mm×3.6 mm鋼管用對拉桿拉住，對拉桿采用M16鋼筋，拉桿間距60 cm×60 cm；頂板下采用橫向10 cm×10 cm方木，間距30 cm，跨度60 cm；內模扣件式支架立桿間距為60 cm（橫向）×60 cm（縱向），橫桿步距為120 cm。由于模端通用性差，故采用2 cm厚木模，便于拆模。同時，由于有預應力管道及鋼筋伸出，需進行準確定位，預留鋼筋和預應力管道孔。

3.4 混凝土工程

當隱蔽工程驗收合格后開始混凝土澆筑，該工程混凝土澆筑采用二次澆筑，第一次澆筑為底板→中隔板、腹板（9 m梁高），第二次澆筑為頂板（3 m梁高），具體如圖4所示。

為了避免在混凝土澆筑過程流動性面積過大而形成施工裂縫，在混凝土澆筑時從墩頂向兩側對底板進行澆筑，并根據施工實際情況，選合適位置進行插搗，如無合適位置，可在模板上單獨開口完成插搗。在底板混凝土澆筑完成之后，同時對橫隔板與腹板進行水平分層澆筑，分層澆筑厚度為0.3 m，并在腹板上距底板1 m的位置每隔2 m安裝一組附著式振動器，由于附著式振動器搗固有效深度僅為25 cm，因此在內側仍舊需進行插搗，以附著式振動器搗固為主，插搗為輔，對腹板混凝土進行全面搗固。在搗固時，支座位置由于鋼筋網密集，需進行加強搗固，同時在進行搗固時要禁止接觸波紋管、鋼筋及各類預埋件。在進行澆筑時要搭設施工平臺，嚴禁施工人員對鋼筋進行踩踏，避免鋼筋擾動影響受力性能，保障了梁體混凝土面平整度。

在澆筑混凝土時，因為翼緣板處于懸挑狀態，容易發生變形，為避免變形而導致翼緣板開裂，因此在進行澆筑時可從翼緣板外側對根部進行澆筑，最后再進行頂板混凝土澆筑^[3]。

3.5 預應力張拉施工

3.5.1 預應力張拉

在進行預應力張拉施工時，采用左右對稱的方式進行，兩端同步張拉，分階段一次張拉完成。張拉順序為先腹板束到后底板、頂束，由外到內左右對稱進行，最大不平衡束≤1束。橫向預應力選用滯后張拉法，即n號節段箱梁施工完畢后，張拉（n-2）節段箱梁，18號、19號節段橫向預應力筋待相應合龍段縱向鋼束張拉完畢后再進行張拉。在張拉時懸臂段端頭兩側各預留1根預應力筋，與下個懸臂段同時進行張拉，以確保各梁段間的接頭質量。同一節段張拉順序為縱向、橫向、豎向，并及時壓漿。

為避免混凝土收縮徐變過大導致永存預應力不滿足設計要求，在進行張拉時，需在梁體混凝土彈性模量與強度達到設計值的90%且混凝土齡期＞7 d的情況下進行。預施應力值以油壓表讀數為準，并對預應力筋伸長值進行仔細校驗，預施應力時要保持兩端伸長值的一致性。

3.5.2 壓漿與封錨

在張拉完成之后，應在24 h內完成管道壓漿，在壓漿之前需對管道進行沖洗，并在清理完管道積水后再進行壓漿。壓漿所用水泥漿拌和時應≥2 min，拌和好后的水泥漿放置在儲漿桶，并保持儲漿桶的低速攪拌，確保水泥漿量能一次性完成管道壓漿。水泥漿從壓漿開始到壓漿結束需＜40 min。當壓漿達到設計強度后，清理錨固端，并對錨具進行防水處理，完成封端鋼筋網設置，并進行錨固，之后采用與梁體同型號的混凝土進行澆筑、振搗密，完成封錨。

3.6 合龍段施工

合龍段施工因素影響多，需克服臨時荷載、溫度等諸多因素影響。為防止日照不均勻導致箱梁混凝土內部存在溫度梯度，合龍段通常安排在夜間進行施工^[4]。合龍溫度符合設計15℃±3℃要求。合龍段兩端懸臂標高允許偏差＜2 cm，軸線允許偏差＜1 cm。對箱梁合龍順序、合龍溫度、合龍工藝及箱梁懸澆施工撓度進行嚴格把控。兩懸臂端的高度落差需＜±L/5 000（2.2 cm），軸向偏移需＜L/10 000=1.1 cm。

在合龍段澆筑混凝土時，要對合龍段箱梁的腹板鋼筋、底板、預應力筋與波紋管進行綁扎與固定，再支立箱梁合龍段的內箱模板。箱梁合龍段內箱模板以組合鋼模板為主，局部采用了木模板，模板支架為腳手架+方木支架，支架的承重方木尺寸為15 cm×15 cm，其間距為1.0 m。P3015組合鋼模板下為7.5 cm×7.5 cm的方木，其間距為30 cm。

為確保合龍段施工時的穩定性，需在合龍前平衡荷載，依據設計要求，在箱梁兩懸臂端配置相應荷載的混凝土預制塊配重預壓，在混凝土澆筑過程中再進行等量卸載，確保合龍段處于穩定狀態^[5]。完成合龍段混凝土澆筑后，要及時覆蓋，避免日曬，灑水以加強養護。

4 結語

本文依托小三峽特大橋項目，對預應力混凝土連續箱梁施工技術進行研究，該項目在預應力混凝土連續箱梁施工中經過科學組織，精益施工，合理安排0^#塊托架施工、掛籃安裝預壓、模板工程、混凝土澆筑、預應力張拉施工及合龍段施工等關鍵流程的施工技術，使得工程建筑順利完成，并達到了預期的目標，在確保施工質量的同時，加快了施工進度與效率，降低了施工成本，可為類似橋梁預應力混凝土連續箱梁施工提供有力的借鑒，更好地滿足高速公路橋梁建設的需求。

參考文獻：

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