淺談高墩多跨連續(xù)剛構(gòu)大橋施工關(guān)鍵技術(shù)

霍三勝

（山西高陵高速公路公司，山西 陵川 048300）

隨著公路建設(shè)技術(shù)的不斷進(jìn)步，在特殊地理?xiàng)l件下修建高速公路，受施工場地及原材料運(yùn)輸?shù)葪l件限制，建設(shè)連續(xù)剛構(gòu)橋梁逐步成為一種首選?？缟顪?、河流及立體交叉的地方，建設(shè)橋梁多采用此種結(jié)構(gòu)形式。連續(xù)剛構(gòu)橋梁具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、跨越性能強(qiáng)、集零為整、不需要預(yù)制場地、適合復(fù)雜地形條件下跨河越溝橋梁建設(shè)，同時具有結(jié)構(gòu)輕盈、施工便利、技術(shù)成熟、造價低、日后行車舒適等優(yōu)勢和特點(diǎn)，在國內(nèi)外得到越來越廣泛的應(yīng)用，越來越成為同類工程建設(shè)的重要選擇。總結(jié)處理其關(guān)鍵技術(shù)，建設(shè)高質(zhì)量連續(xù)剛構(gòu)大橋，是公路建設(shè)專家們亟待深入研究的一大課題。

本文根據(jù)高陵高速公路窄相大橋建設(shè)的實(shí)踐，就其建設(shè)中的重要環(huán)節(jié)及關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行總結(jié)，并提出一些個人見解，供同行研討。

1 窄相大橋概況及特點(diǎn)

該橋主橋?yàn)椋?2+3×115+62）m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)箱梁，橋墩高達(dá)88 m，上部預(yù)應(yīng)力箱梁分16塊懸臂掛籃施工。東西引橋分別為5×30 m和10×30 m裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁。全橋長936 m，寬24.5 m，雙幅四車道，主墩下部為群樁基礎(chǔ)，雙薄壁等截面墩身。2009年5月8日開工建設(shè)，2010年10月28日橋面合龍，整個工程有效工期15個月，另跨越2009年冬季施工期85 d，地形變化懸殊、原材料運(yùn)輸困難、建橋速度快為該橋施工的重要特點(diǎn)。

2 施工工期安排及關(guān)鍵技術(shù)

2.1 結(jié)構(gòu)的選擇及分段

本橋原設(shè)計(jì)為空心變截面薄壁墩，受力狀態(tài)好，節(jié)省材料，但施工難度大、需要的工期長。為保證2010年底建成通車，經(jīng)專家論證，將下部結(jié)構(gòu)調(diào)整為等截面雙薄壁實(shí)心墩，上部結(jié)構(gòu)不變，總工程量與投資基本持平，為加快工程進(jìn)度提供了較大空間。

2.2 樁基承臺施工要點(diǎn)

2.2.1 群樁開挖

本橋樁基為2×3×3=18組（根），直徑150 cm，混凝土嵌巖樁，樁長13～29 m，基礎(chǔ)覆蓋層為礫卵石土，底部為石灰?guī)r弱風(fēng)化性基巖，位置處于深溝地帶，內(nèi)有季節(jié)性河流，汛期常匯積短暫洪水。鑒于工期緊，施工中，在保證安全的條件下，采用“人海戰(zhàn)術(shù)”開挖樁基。4個主橋墩分半幅梅花式開挖，以家庭及夫妻組合方式為主，組成樁基開挖組16個，從2009年5月8日開挖，至2009年7月8日主橋下部開挖澆筑完成，用時2個月。

2.2.2 承臺澆筑

承臺半幅澆筑量為529 m3，屬大體積混凝土。澆筑混凝土，降溫是關(guān)鍵，即使在地面以下施工，也應(yīng)特別注意：a）混凝土樁頂標(biāo)高控制，預(yù)留樁頭在0.5～0.6 m左右為宜，這樣既不浪費(fèi)材料，也方便開挖鑿除，樁定標(biāo)高調(diào)整也要準(zhǔn)確測量，原則上承臺頂標(biāo)高高出地面不得超過50 cm。對于嵌巖樁，只要滿足嵌巖深度即可，樁的長短在滿足最小樁長時不影響其受力。b）降溫與養(yǎng)生，考慮鋼管和鋼筋共同受力，可節(jié)省部分承臺鋼筋用量，施工時，利用冷卻水循環(huán)養(yǎng)生效果極佳，養(yǎng)生3～5 d強(qiáng)度即達(dá)到75%以上?；炷翝仓鋮s完成后，通過向預(yù)留管道中注入混凝土形成鋼管混凝土，對承臺結(jié)構(gòu)受力更加有利。

2.3 下部橋墩施工要點(diǎn)

本橋最高墩高80余米，控制性橋墩主要為12號、13號。承臺澆筑完成后，第一個施工的是13號墩左幅，2009年7月21日開始綁扎鋼筋，30日澆筑第一板，11月9日4個高橋墩澆筑全部完成，歷時100 d。該4個橋墩累計(jì)高514 m，共澆筑混凝土14 266 m3，平均日完成140余m3，折合高5.14 m。其中有4點(diǎn)注意事項(xiàng)：第一，橋墩的垂直度控制，用滑模還是翻板值得比選，本橋采用了翻板，效果良好。第二，橋墩施工正值夏秋雨季，且溝深風(fēng)大，為保證施工過程中鋼筋的垂直度和模板的穩(wěn)定性、安全性，經(jīng)與設(shè)計(jì)單位溝通，在墩高40 m以上增設(shè)了角鋼勁性骨架，并將其澆入其中，效果明顯。第三，根據(jù)工期要求，為了保證2010年10月投入使用，施工中運(yùn)用了“倒排工期”的管理模式，要求2009年底必須完成0號塊澆筑。11月中旬，大橋建設(shè)進(jìn)入冬季施工階段，為此不可避免地增加了投入。第四，增設(shè)高墩施工安全設(shè)施，高墩施工應(yīng)單獨(dú)設(shè)計(jì)臨時電梯，尤其是上部結(jié)構(gòu)現(xiàn)澆的橋梁，澆筑時間長，必須保證施工人員和其他工程管理人員上下安全。

2.4 0號塊施工及冬季施工注意事項(xiàng)

2009年12月9日，進(jìn)行0號塊第一次澆筑，為13號墩的右幅0號塊，分兩次澆筑、支模。右半幅4個0號塊分8次澆筑，于12月31日全部澆完，全部用時21 d。當(dāng)時正值隆冬，氣溫低至-10℃,施工的關(guān)鍵難點(diǎn)是保溫，高空作業(yè)，篷布封閉，電爐、高壓鈉燈（小太陽）火爐保溫取暖設(shè)備務(wù)必首先備好。野外氣溫偏低，但養(yǎng)生氣溫要求最低不得低于5℃，且要盡量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)生的20℃。養(yǎng)生保溫必須24 h值班，防火、防電、防煤氣、防高空墜物等安全措施必須到位，保證萬無一失。施工實(shí)踐證明，蒸汽保溫養(yǎng)生效果良好。

2010年3月開春解凍后，掛籃開始施工。主橋上部掛籃懸澆，分為15節(jié)(塊）掛籃對稱澆筑，16號（塊）為合龍段現(xiàn)澆塊。一是合龍順序：中跨—次跨—邊跨，即 12號、13號墩先行合龍，兩邊11號、14號墩次之，同時考慮另一幅0號塊懸澆跟進(jìn)，一般相差4～5節(jié)（30 d）較好，左右幅支模澆筑互不影響。二是澆筑段時間控制，平均每周1節(jié)，15節(jié)（塊）計(jì)105 d，3個半月。澆筑完成已到7月底8月初，考慮合龍，體系轉(zhuǎn)換，橋面系施工還需2個月，橋面鋪油的時間就將要趕到10月份，到時當(dāng)?shù)貧鉁匾押茈y以適應(yīng)，所以必須采取特殊措施，加快澆筑進(jìn)度，縮短節(jié)段施工時間。為此，施工中重點(diǎn)采取摻硅粉的辦法提高早期混凝土強(qiáng)度，緊縮支模時間，24 h不間斷連續(xù)作業(yè)，實(shí)行白天支模澆筑，晚上養(yǎng)生張拉。從4月7日澆筑第1號塊，至7月23號完成第15號塊，平均7 d完成1塊，基本做到1 d支模澆筑，1 d張拉，給混凝土留出至少5 d最短養(yǎng)生成型時間，做到強(qiáng)度、彈性模量雙保證，從而減少混凝土因徐變引起跨中下?lián)现?。同時，相鄰跨掛籃施工也必須緊跟，以免影響合龍時間。在該橋施工中，8月5日中跨合龍，正常情況下邊跨應(yīng)在8月12日合龍，但因重重原因推遲了10 d，到22日方得以合龍。

2.5 合龍段施工工藝及注意事項(xiàng)

合龍段施工，全橋受力體系轉(zhuǎn)換是關(guān)鍵。由單一懸臂靜定結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變成多次超靜定結(jié)構(gòu)，從受力轉(zhuǎn)換應(yīng)力分析圖可知，原拉應(yīng)力轉(zhuǎn)換為壓應(yīng)力，原受壓區(qū)變換為受拉區(qū)，應(yīng)力調(diào)整必須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)程序逐漸過渡，切勿操之過急，造成應(yīng)力分配不適，使混凝土出現(xiàn)早期開裂，這一問題務(wù)必重視。該橋8月5日中跨合龍，9月6日邊跨梁板吊裝完工，歷時1個月，兩臂相接，四臂合龍，實(shí)現(xiàn)了質(zhì)與量的飛躍，整體性受力大大增強(qiáng)。

2.6 橋面系施工

現(xiàn)澆橋面階段，體系轉(zhuǎn)換完畢，引橋相接，全橋貫通，進(jìn)入橋面系施工作業(yè)重要環(huán)節(jié)。首先要檢測橋面標(biāo)高及設(shè)計(jì)高的差值、橋面的平整度、粗糙度和預(yù)留孔的封閉。進(jìn)入橋面混凝土鋪裝前，重點(diǎn)解決好最佳厚度和平整度的關(guān)系，必要時，要在保證鋪裝層最小厚度的同時，適當(dāng)鑿除現(xiàn)澆混凝土凸出部分。要加強(qiáng)鋼筋網(wǎng)片與箱梁預(yù)留門筋的連接，發(fā)揮橋面整體受力作用。注意增加粗糙度，現(xiàn)澆混凝土初凝后，隨即用高壓水槍沖洗，連接效果最佳。采用改封層為黏層方式，直接鋪瀝青混凝土層，提高橋面平整度。

3 關(guān)鍵技術(shù)及要點(diǎn)小結(jié)

a)設(shè)計(jì)方案優(yōu)化是連續(xù)箱梁橋應(yīng)用的靈魂,結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步比選優(yōu)化可節(jié)省大量投資，并能加快施工進(jìn)度?？茖W(xué)組織，選擇專業(yè)施工隊(duì)伍及場地環(huán)境特點(diǎn)是連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)橋梁的必要條件。

b)地質(zhì)結(jié)構(gòu)是該類橋選擇的關(guān)鍵，地質(zhì)的校對與樁深的動態(tài)設(shè)計(jì)調(diào)整，更能體現(xiàn)理論與實(shí)際的結(jié)合。人工開挖樁基，在側(cè)壁預(yù)留孔洞，支承樁嵌巖深度也直觀明確，樁底適當(dāng)擴(kuò)樁調(diào)整理論計(jì)算參數(shù)，更能體現(xiàn)挖孔樁的特性。人工開挖樁基，可節(jié)省費(fèi)用，有條件地選用是不錯的選擇。

c)澆筑混凝土之前預(yù)埋應(yīng)力片，對承臺受力進(jìn)行動態(tài)監(jiān)控分析，搜集數(shù)據(jù)，利用新技術(shù)自動記錄施工過程和施工完成后的承臺實(shí)際受力狀況，可為今后的設(shè)計(jì)計(jì)算提供可靠的數(shù)據(jù)支撐。

d)大體積混凝土冷卻管的綜合設(shè)計(jì)，橋墩施工工藝，勁性骨架的選擇，防裂網(wǎng)的使用，混凝土澆筑與滴管滲水養(yǎng)生等新技術(shù)，均值得推廣應(yīng)用。高墩施工要單獨(dú)設(shè)計(jì)臨時電梯，保證施工及技術(shù)管理人員上下安全。安全生產(chǎn)防護(hù)，懸澆段養(yǎng)生及防護(hù)必須加強(qiáng)。

e)盡量避開冬季施工，不得已時，必須增加投入，實(shí)現(xiàn)多措并舉。根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂蛱攸c(diǎn)，2年的工期，頭1年必須提前進(jìn)場到位，開春解凍后立即開工，施工第1年必須澆筑完0號塊，第2年再合龍交工，盡量避開冬季澆筑混凝土，否則投資將大量增加。如本橋僅0號塊冬季澆筑混凝土（半幅），凈增加冬施費(fèi)300余萬元。冬季澆筑混凝土，采用封閉保溫蒸汽養(yǎng)生，方可保證效果。

f)懸澆段實(shí)施，懸澆段標(biāo)高控制，寧高勿低，外觀工藝，必須保證一氣呵成，否則修飾難度更大。合理的工期是保證施工質(zhì)量的關(guān)鍵，解決好混凝土收縮與強(qiáng)度的關(guān)系，對橋梁使用壽命尤其重要。結(jié)合施工過程工期的長短，預(yù)拱度比理論值適當(dāng)增加3～5 cm。該橋合龍后2年，經(jīng)檢測結(jié)構(gòu)下?lián)隙茸畲?.5 cm，與理論計(jì)算值相吻合，得到通車時最理想的結(jié)果。合龍段施工程序必須規(guī)范明確，應(yīng)力轉(zhuǎn)換細(xì)化到每一根鋼鉸線。

g)嚴(yán)格執(zhí)行體系轉(zhuǎn)換程序和張拉力的控制；加強(qiáng)監(jiān)控量測，確保施工安全，動態(tài)調(diào)整，做到外美內(nèi)實(shí)。注漿采用新材料新工藝更利于保證受力效果；預(yù)壓、頂推力的控制，對橋梁體系轉(zhuǎn)換后的受力變形具有關(guān)鍵作用。

h)摻硅粉、鋼纖維提高混凝土早期強(qiáng)度防開裂，僅為非常之舉，不宜提倡。適當(dāng)延長混凝土養(yǎng)生齡期，雙控回彈模量、強(qiáng)度雙指標(biāo)都得到，更能保證懸澆混凝土質(zhì)量。

總之，建設(shè)一流的橋梁是建設(shè)者的職責(zé)與奮斗目標(biāo)，連續(xù)剛構(gòu)大橋掛籃施工，為跨越在特定地形環(huán)境下，如深溝、上跨鐵路和高速公路的橋梁施工開辟了捷徑，其施工占地少（不要梁場）、集散為整（懸澆）、應(yīng)用效果好。超靜定結(jié)構(gòu)，伸縮縫少，結(jié)構(gòu)輕巧，似拱非拱，似梁非平，最適合特殊地理環(huán)境下的橋梁建設(shè)。

彩虹騰空越，天塹變通途，世代建橋梁，剛構(gòu)領(lǐng)風(fēng)騷。