關(guān)于三渡水大橋連續(xù)梁施工技術(shù)的研究

董全忠

中鐵十二局集團(tuán)第三工程有限公司 山西 太原 030024

1 項(xiàng)目概況

三渡水大橋采用分離式斷面設(shè)計(jì)，橋位地處低緩丘陵地段，跨山間洼地地方路，地勢(shì)起伏較大。橋位區(qū)地面標(biāo)高約182.3～228.1m，跨228省道。三渡水大橋的上部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用預(yù)應(yīng)力砼小箱梁、T構(gòu)箱梁[1]。 跨徑組合左幅為：2×25+2×75m，橋長(zhǎng)207.8m；右幅：2×25+2×75+25m，橋長(zhǎng)230.6m。

2 施工方案的確定與主要工藝過(guò)程

2.1 施工方案確定

針對(duì)該工程工期、質(zhì)量、安全等因素要求， 施工方案確定為：

箱梁縱向劃分為2個(gè)墩頂梁段、36個(gè)懸臂澆筑梁段。墩頂梁段長(zhǎng)12m，懸臂澆筑梁段數(shù)及梁段長(zhǎng)度從中墩至跨中布置分別為7×3.5m以及11×4.0m，過(guò)渡墩現(xiàn)澆段長(zhǎng)度為3.92m。最大懸臂長(zhǎng)度71m，最大懸臂澆筑段重量約176.5t。其施工順序?yàn)椋憾枕斄憾问┕ぁ鷳冶蹪仓憾耸┕ぁ^(guò)渡墩現(xiàn)澆段施工→附屬工程→成橋[2]。

2.2 主梁施工

（1）墩頂梁段施工

墩頂梁段長(zhǎng)度12m，采用托架進(jìn)行澆筑施工。托架的設(shè)計(jì)在滿足強(qiáng)度和剛度要求后進(jìn)行安裝，并進(jìn)行預(yù)壓消除非彈性變形，預(yù)壓重量大于其承擔(dān)重量的1.2倍。該梁段混凝土采用連續(xù)澆筑一次成型，并對(duì)人孔、預(yù)應(yīng)力管道和鋼筋密集部位應(yīng)加強(qiáng)振搗，以保證混凝土的密實(shí)性。由于在進(jìn)行墩頂梁段施工時(shí)其環(huán)境溫度較高，因此采取循環(huán)水降低混凝土入模溫度等措施，并在外部采取遮陽(yáng)措施。由于墩頂橫梁、腹板、頂?shù)装遢^厚，施工時(shí)應(yīng)采取溫控措施并加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，以防止水化熱對(duì)混凝土的不利影響。為保證墩身與箱梁連接的整體性，墩身預(yù)留2～3m高，與墩頂塊底板一起澆筑，為防止因墩身和墩頂梁段澆筑的齡期差而產(chǎn)生裂縫，施工過(guò)程中將墩頂梁段與墩身齡期差控制在20天以內(nèi)。

（2）懸臂澆筑梁段施工

對(duì)于懸臂澆筑梁段，三渡水大橋采用掛籃對(duì)稱懸臂技術(shù)進(jìn)行澆筑。在對(duì)掛籃進(jìn)行拼裝和相關(guān)實(shí)驗(yàn)后，基于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輕質(zhì)安全、行走方便以及保證剛度的設(shè)計(jì)原則下，其設(shè)計(jì)的最大承載力大于1.1倍最大梁段重，其自重加上施工荷載控制在900kN以內(nèi)。掛籃最終采用無(wú)平衡重桁架式結(jié)構(gòu)，其組成部分包括：軍用梁、后錨固系統(tǒng)、走道系統(tǒng)、前后吊帶系統(tǒng)、底模以及側(cè)模。在懸澆掛籃安裝過(guò)后立即進(jìn)行預(yù)壓測(cè)試，記錄其彈性形變曲線，以避免非彈性變形造成的不利影響[3]。

在懸臂段進(jìn)行澆筑施工時(shí)，為了保證掛籃拼裝等工序的順利進(jìn)行，采用對(duì)懸臂根部節(jié)段與墩頂塊段同時(shí)澆筑的方式，并采用三角托架支撐其荷載。同時(shí)，在橋墩內(nèi)部設(shè)置預(yù)埋件，支撐托架進(jìn)行施工，并在澆筑初期將掛籃承重梁聯(lián)結(jié)，隨澆筑過(guò)程逐漸分離，逐段推進(jìn)。由于懸臂段澆筑施工過(guò)程中橋墩與梁體始終保持固結(jié)的狀態(tài)，使橋墩承受不對(duì)稱的荷載，使T型箱梁內(nèi)出現(xiàn)負(fù)彎矩，因此在三渡水大橋懸臂段施工時(shí)在上緣采用逐段施加預(yù)應(yīng)力的方法，確保其與已施工完成的梁段結(jié)合為一體。

3 施工難點(diǎn)總結(jié)

（1）橋梁跨度大，懸臂段澆筑困難。

（2）主梁位于半徑為1866 m 的圓曲線及坡度為-3%的下坡地段， 線形控制難度增大。

（3）懸臂合攏段施工設(shè)計(jì)要求在溫度為10℃～ 18℃的范圍之內(nèi)，但由于施工工期要求，施工時(shí)溫度達(dá)遠(yuǎn)高于18℃，對(duì)施工質(zhì)量容易造成較大影響。

（4）橫隔板體量較大，水泥水化熱難以釋放，容易產(chǎn)生溫度裂縫[4]。

4 關(guān)鍵技術(shù)及相應(yīng)對(duì)策

針對(duì)上述施工難點(diǎn)，本工程項(xiàng)目關(guān)鍵技術(shù)集中在梁體的線性控制、懸臂澆筑時(shí)掛籃控制、大體積混凝土溫度控制以及懸臂合攏段降溫這四個(gè)方面上。

4.1 線形控制

三渡水大橋連續(xù)主梁位于曲線下坡地段， 其梁底平段間以2.0次拋物線連接。針對(duì)此項(xiàng)目情況之下，對(duì)懸臂澆筑段梁端撓度和主梁中軸線橫向偏差的控制，以達(dá)到符合橋面線形的設(shè)計(jì)，其技術(shù)難度較大。

針對(duì)此問(wèn)題，參考有關(guān)文獻(xiàn)[5]，本工程采取了施工→測(cè)量→分析→報(bào)告→施工的循環(huán)控制方法來(lái)進(jìn)行施工。在每一節(jié)未澆筑段施工前，利用Midas軟件對(duì)相應(yīng)構(gòu)建進(jìn)行數(shù)值仿真計(jì)算，并根據(jù)結(jié)果進(jìn)行適當(dāng)?shù)氖┕?shù)調(diào)整，建立模型。在數(shù)值仿真計(jì)算中，主要針對(duì)該節(jié)段撓度值、應(yīng)力和溫度參數(shù)、掛籃彈性變形和恒荷載進(jìn)行分析和計(jì)算。

在相應(yīng)施工段中，布置觀測(cè)點(diǎn)以觀測(cè)其撓度值，具體位置為該施工段前段5cm處腹板處。除此之外，在混凝土澆筑施工和預(yù)應(yīng)力張拉施工過(guò)程之前和之后進(jìn)行標(biāo)高檢測(cè)，記錄各個(gè)觀測(cè)點(diǎn)撓度曲線變化過(guò)程。在考慮溫度對(duì)撓度測(cè)量的影響之后，檢測(cè)時(shí)間定為每日早上7點(diǎn)前和晚上6點(diǎn)后。

針對(duì)應(yīng)力和溫度，也布置一系列觀測(cè)點(diǎn)，具體位置為梁前端1.5m頂板和底板處，應(yīng)力及溫度利用4只SZZX-A150型振弦式傳感器進(jìn)行測(cè)量，分別內(nèi)埋于梁前端1.5m處的頂板和底板。另外，在距承臺(tái)頂及梁底1m處的橋墩表面布置布置4 只SZZX-B150型振弦式傳感器， 用來(lái)監(jiān)測(cè)懸臂段施工期間橋墩穩(wěn)定性和平衡性。

利用觀測(cè)數(shù)據(jù)和數(shù)值仿真，有效解決了三渡水大橋線性控制的難題。

4.2 掛籃控制

在懸臂段澆筑施工中，需要對(duì)掛籃的空間位置如移位進(jìn)行控制。如果掛籃在位移過(guò)程中位移量或者相鄰兩掛籃距橋墩中心距離相差較大，將導(dǎo)致T型箱梁受力的不平衡，進(jìn)一步造成預(yù)測(cè)立模標(biāo)高與實(shí)際情況不符，從而增大梁體線形控制的難度，并且會(huì)造成安全隱患。針對(duì)此問(wèn)題，三渡水大橋在施工中采取了如下措施：

（1）在道梁上標(biāo)記位移量，以確保掛籃走形的同步。

（2）使用角鋼焊接在外滑梁端部以限制掛籃位移，并設(shè)置倒鏈控制掛籃反向走行。另外，對(duì)箱梁底板上預(yù)留的后吊帶孔和底板后托梁上預(yù)留的吊帶孔進(jìn)行對(duì)齊操作，已達(dá)到控制掛籃走形的目的。

（3）每12小時(shí)安排專人觀察掛籃走行情況，確保掛籃走形鉤板螺栓、底模與外滑梁之間的連接牢固。

在使用掛籃之前，為監(jiān)測(cè)掛籃施工質(zhì)量、消除非彈性變形和測(cè)定相關(guān)數(shù)據(jù)，對(duì)掛籃采用千斤頂模擬外部荷載進(jìn)行了加載實(shí)驗(yàn)。由于單只掛籃中間桁架承受載荷相對(duì)于其他位置最大，所以重點(diǎn)對(duì)中間桁架進(jìn)行加載實(shí)驗(yàn)。其具體操作過(guò)程為，首先將主桁架背向擱置，在其后節(jié)點(diǎn)位置采用6條Ф32mm精軋螺紋鋼進(jìn)行錨固，隨后采用2臺(tái)YCW60千斤頂同步加載置于前節(jié)點(diǎn)位置的32mm精軋螺紋鋼，觀測(cè)其前后節(jié)點(diǎn)撓度值，測(cè)量工具為鋼尺。

4.3 大體積混凝土溫度控制

考慮到三渡水大橋橫隔板體量大，并且其截面面積較大，在水泥水化過(guò)程中釋放的水化熱聚集在橫隔板內(nèi)部，造成較大的外部和內(nèi)部的溫度差。水泥水化過(guò)程中釋放的水化熱所產(chǎn)生的溫度變化與砼收縮的共同作用，會(huì)產(chǎn)生較大的溫度應(yīng)力和收縮應(yīng)力，需要采取一定的施工措施以防止上述現(xiàn)象對(duì)混凝土產(chǎn)生不利影響。 因此，在進(jìn)行相應(yīng)施工時(shí)，嚴(yán)格控制混凝土的入模溫度在25℃左右，在配置混凝土?xí)r采取對(duì)碎石灑水，和采用冷水配置來(lái)減低混凝土的入模溫度。同時(shí)為了監(jiān)控混凝土內(nèi)部的溫度與表面溫度的變化，在橫隔板內(nèi)部設(shè)置4個(gè)測(cè)溫點(diǎn)，采用MHY-27975混凝土埋入式溫度計(jì)測(cè)量混凝土中心的溫度與下表面100mm處表面溫度。在養(yǎng)護(hù)過(guò)程中，采用冷卻水的循環(huán)方法使混凝土減少內(nèi)外溫差，并嚴(yán)格保證混凝土表面的濕潤(rùn)程度。

5 結(jié)束語(yǔ)

目前，我國(guó)在橋梁施工技術(shù)的研究和實(shí)踐中取得了較好的成果，但是連續(xù)連梁施工技術(shù)的相應(yīng)研究和實(shí)踐相對(duì)較少。合理確定施工方案，采用正確的施工工藝，利用工程現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際檢測(cè)與計(jì)算機(jī)軟件的數(shù)值仿真相結(jié)合的方法，并采取相應(yīng)的措施控制掛籃走行以及相應(yīng)構(gòu)件的環(huán)境溫度，可以有效解決連續(xù)連梁施工過(guò)程中的線形控制、掛籃控制、大體積混凝土溫度控制以及合攏段溫度控制的相應(yīng)難點(diǎn)。因此，本文的研究?jī)?nèi)容對(duì)后續(xù)相似工程具有極其現(xiàn)實(shí)的指導(dǎo)和借鑒意義。