高墩大跨連續剛構橋施工控制關鍵技術研究

摘 要：為規范橋梁施工，解決傳統橋梁施工技術在主墩垂直度控制應用中存在偏差等問題，將某地高墩大跨連續剛構橋作為項目實例，對施工控制中的關鍵技術進行設計研究。根據項目部與有關調查組的實地勘察，掌握試點工程的基本概況，根據橋梁橋型布置與工程所在地的氣象、水文等情況，采用過翻模施工與垂直度控制技術、臨時固結處理、托架安裝與剛構橋合攏控制，完成施工控制技術設計。將關鍵技術應用到項目實例，通過這種方式，證明本文提出的方法不僅可以對翻模施工中主墩垂直度進行控制，還可以提高全橋合攏段的施工精度。

關鍵詞：高墩；施工控制；連續剛構橋；大跨

中圖分類號：U 44" " 文獻標志碼：A

1 工程概況

根據項目部與有關調查組的實地勘察，發現所選的試點工程為該地區重點工程，此工程具有大跨、連續、高墩等特點，橋梁基本情況見表1[1]。

試點橋梁共有兩聯，對應橋梁第一聯與第二聯橋型布置如圖1所示。

在掌握項目的基本情況后，對橋梁工程所在地的氣象、水文等情況進行分析，橋梁工程所在地的氣象、水文等情況見表2。

在上述內容的基礎上，應明確橋墩的高度和數目都比較大，根據工程要求，該橋按2～4車道、8個主墩橋墩設計，主墩高度為34m～91m。橋梁上部結構的跨數較多且主跨之間的跨度相對較大，其中6#～9#為連續剛組合結構，綜合現場調研后發現，上梁施工存在很大的安全隱患，當進行橋梁懸灌施工時，需要兩次穿越既有省道，該省道的車輛流量較大，且存在一定安全隱患。因此，在綜合分析與研究后發現，此橋梁在施工中的墩柱垂直度控制難度較高。在此基礎上，考慮橋梁上部結構的跨度較大，且邊跨結構位于陡峭土坡上，因此，在施工中還需要做好橋梁工程的臨時固結控制，避免出現下沉量過大的情況。為滿足上述需求，保證工程項目的規范化建設，本文將對這個工程項目在施工中的控制技術進行設計與研究，具體內容如下。

2 翻模施工與垂直度控制技術

為保證工程項目的順利施工，滿足橋梁施工中的控制需求，可以在綜合考慮橋梁設計標準、施工場地、工期建設標準與要求的基礎上，采用“外包整體提升架+翻模”的方式進行剛構橋施工[2]。在此過程中，以固化后的混凝土墩體為支撐主體，利用與已經澆筑好的混凝土橋墩相連接的下部施工模板對上部施工模板進行支承，并在澆筑好的橋墩上預先埋設鋼棒孔，在此基礎上，對鋼底架進行加工，搭設鋼管，形成作業平臺，在平臺上進行模板定位、定位、綁扎、澆注混凝土，在施工中對剛構橋進行垂直度控制。

為滿足上述需求，在施工過程中，考慮橋梁主墩結構自身較為高大，可根據各區段的施工時間節點和機具長度，遵循減少漿縫和節約鋼筋配料等原則，設計每套模板每層1.5m。在施工前，需要對橋梁的線性和結構進行測量和計算，確定模板的尺寸和形狀[3]。同時，還需要準備好所需的設備和材料，例如模板、支撐架、混凝土等。根據測量和計算結果，將模板按照設計要求進行安裝。在澆筑過程中，需要注意混凝土的配合比和澆筑速度，保證混凝土的質量和穩定性。在下一層混凝土澆筑完成后，將上一層的模板翻轉至下一層進行施工。在翻轉過程中，需要注意模板的穩定性和安全性，保障施工人員的安全，按照上述步驟重復施工，完成橋梁的翻模施工，避免出現模板變形或脫落等情況。

為保證翻模模板在施工中的垂直度控制，可從3個方面，對施工中構件、材料參數進行設計。參數設計見表3～表5[4]。

在完成上述參數設計后，將施工中有混凝土振搗產生的荷載控制在4kPa內即可。

在上述內容的基礎上，輔助激光垂直儀、全站儀等，對模板進行定位。在模板定位中，激光垂直儀和全站儀可以相互配合使用。使用激光垂直儀測量模板的垂直度和高度，確定模板的大致位置，再使用全站儀測量模板的坐標位置，進一步確定模板的具體位置和姿態。利用這種組合使用的方法，可以獲得更準確、更可靠的模板定位結果。需要注意的是，當使用激光垂直儀和全站儀進行模板定位時，需要選擇合適的測量方法和參數設置，保證測量結果的準確性和可靠性[5]。同時，還需要注意儀器的維護和保養，保證儀器的正常工作和精度。在完成控制后，以4#主墩為例，對橋墩左幅墩頂進行測量，測量結果見表6。

參照上述結果，計算翻模施工中橋梁4#主墩垂直度控制結果，計算過程如公式（1）所示。

（1）

式中：C為橋梁4#主墩垂直度；?x為橋墩4#主墩墩頂橫坐標中心點理論值與實測值的差值；?y為橋墩4#主墩墩頂縱坐標中心點理論值與實測值的差值；J為橋梁主墩對應的截面位置。根據公式與現場考察結果，將相關數值代入公式（1），得到C的值。

計算得到C為0.01%，根據翻模施工中橋梁主墩垂直度控制標準，C=0.01%lt;0.3%，由此可以證明橋墩4#主墩墩頂坐標的理論值與實測值誤差較小，即橋墩在施工中的垂直度控制良好。

3 大跨連續剛構橋墩梁的臨時固結處理

在上述內容的基礎上，考慮橋梁6#、9#存在墩梁分離的問題，為避免澆筑中出現主梁結構失穩的問題，需要對主梁采取有效的措施，進行臨時錨固處理[6]。根據橋梁的結構特點和施工要求，選擇合適的臨時固結措施。常用的臨時固結措施包括鋼支撐、混凝土墊塊等。

為保證墩梁固結處理可以達到預期效果，按照公式（2），計算施工中的機械、材料等施工荷載。

hs=L×2.5 " （2）

式中：hs為大跨連續剛構橋墩梁臨時固結處理中機械、材料的施工荷載值；L為箱梁寬度。按照上述公式，將計算結果換算成荷載，并作用于箱梁的另一側。

在完成上述計算后，計算掛籃荷載，在澆筑過程中，將梁段端頭的集中力矩和集中應力假定成混凝土澆筑時的作用力。以此為依據，對連續剛構橋墩梁施工中的掛籃受力進行分析，橋墩梁施工中單片掛籃結構的受力狀況如圖2所示[7]。

在圖2中，整體結構的大三角形為三角掛籃中的單片三角桁架，在施工中，可以假設混凝土澆筑過程中產生的荷載為作用在已經完成施工梁體端頭的集中力與集中力矩。

根據施工過程的砼灌注節段與掛籃自重可知，作用在已經完成施工梁體端頭的集中力與集中力矩均勻分布在兩側，因此兩端的0.225P×2=0.45P，只有施工中單片結構受力滿足上述要求，才能保證三角桁架砼澆筑過程的受力處于相對平衡的狀態。

在掌握三角桁架單片結構受力的基礎上，分析掛籃對橋梁中已完成灌注施工砼梁段的作用力，如圖3、圖4所示。

在圖3中，P為砼灌注節段與掛籃自重合計，d為掛籃前后支點間距。在計算過程中，可以根據橋墩梁施工中掛籃結構的前支點與后支點位置，計算已完成澆筑梁段的距離，在計算中，可以將此段距離定義為掛籃前后支點間距，若掛籃后支點的作用力為垂直向上的作用力，則對應的掛籃前支點需要作用一個反方向雙倍作用力，才能保證作用力在經過支點作用與消耗后，與掛籃后支點的向上作用力呈現平衡狀態。

圖4為圖3的簡圖，在圖4中，M為集中力矩，可以利用公式（3）計算M。

M=0.45P×d （3）

在固結處理過程中，可以根據墩梁分離對應的工況與砼梁段的作用力，設計d值、M集中力矩值，以此種方式，對大跨連續剛構橋墩梁進行臨時固結處理，需要注意的是，臨時固結處理是橋梁施工中的一項重要措施，但并不是永久性的結構。因此，在施工過程中應嚴格遵守施工規范和設計要求，保證臨時固結的穩定性，保障安全性。

4 托架安裝與剛構橋合攏控制

在上述內容的基礎上，考慮到試點工程中的設計0#塊有12個，且大部分墩柱結構較高，在施工中無法按照常規的方式進行支架搭設，因此在經過項目部與有關部門的綜合商議后，決定采用墩身預埋托架的方式進行施工。

在托架安裝中，需要根據0#塊的結構特點和設計要求，選擇合適的加工材料，加工時，要嚴格控制加工精度，保證托架的尺寸、形狀和穩定性符合設計要求。將木楔塊放置在托架的相應位置，保證其穩定性和垂直度。當安裝橫梁時，保證橫梁與木楔塊緊密連接，并能夠承受施工過程中的荷載。根據設計要求，搭設底模支架。底模支架應該具有足夠的強度和穩定性，能夠支撐底模和混凝土。當搭設底模支架時，需要進行調整和固定，保證支架穩固可靠。將底模板按照設計要求依次安裝。底模板應該平整、光滑，能夠保證混凝土的澆筑質量。當安裝底模板時，要保證其平整度和垂直度符合設計要求。

在完成上述內容設計后，對剛構橋進行合攏。在合攏前，需要對橋梁的線性和結構進行測量和計算，確定合攏段的長度和位置。在合攏段施工過程中，需要采取臨時鎖定措施，保證合攏段的穩定性和保障安全性。同時，需要控制合攏精度，保證橋梁的線性。在完成施工后，對全橋合攏段精度進行分析，分析結果見表7。

5 結語

隨著我國交通基礎設施不斷完善，高墩大跨連續剛構橋作為一種常見的橋梁結構形式，在交通建設中得到了廣泛應用。然而，橋梁施工過程會受到各種不確定因素和復雜環境影響，橋梁的施工控制尤為重要，因此，對此類橋梁的施工控制研究成為當前一個重要課題。本文以某地高墩大跨連續剛構橋為項目實例，完成了此次研究，通過本次研究，綜合上文所述內容，得到以下結論。1）根據橋墩4#主墩墩頂坐標測量結果可知，橋梁4#主墩垂直度為0.01%，小于0.3%，說明按照設計的方法進行施工，橋墩在施工中的垂直度控制良好。參照此步驟對橋梁中其他主墩結構進行控制，控制后發現其他主墩在翻模施工中的垂直度均滿足小于0.3%的要求，即提出的方法應用效果良好。2）根據全橋合攏段精度分析的結果可以看出，在全橋合攏施工后，多個區段的合攏精度誤差均在允許誤差范圍內，說明本文設計的方法可以提高全橋施工質量。

參考文獻

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