特大橋連續(xù)梁掛籃懸臂澆筑施工技術

才 源

（中鐵十八局集團第五工程有限公司，天津 300000）

1 引 言

改革開放至今，伴隨著工業(yè)水平的不斷發(fā)展，我國在制造、建造業(yè)上取得了長足的進步，尤其是在關乎人類運輸命脈的鐵路及橋梁領域成就輝煌[1-3]。同時我國目前對于橋梁需求越來越多，一些隨著科技發(fā)展而產(chǎn)生的新施工技術被運用在了橋梁施工方面，以提升橋梁工程的質量和使用性能[4-5]。在我國西北地區(qū)尤其是云貴川等偏遠山區(qū)，鐵路及公路橋梁應用較為廣泛，這就對我國的橋梁工程建設及建設者們提出了嚴峻的考驗。

連續(xù)梁作為鐵路橋梁工程施工應用最為成熟和廣泛的施工方式，其結構強度大，整體的抗震能力強，受力形式較為良好[6-8]。針對于大跨度連續(xù)梁的建設，目前應用最為廣泛的是掛籃法施工技術，其施工空間需求量小，設備相對較少，對橋梁跨度大小的適應性較強，方便于在大跨度連續(xù)橋梁上進行施工，且橋梁跨度越大，該方法的經(jīng)濟效益就越明顯[9-10]。特別是鐵路橋梁，采用連續(xù)梁掛籃施工技術，能夠最大限度保障連續(xù)梁的施工質量[11]。

2 工程概況

清漳東源3#特大橋連續(xù)梁為（44+72+44）m 的三跨預應力砼連續(xù)箱梁，采用懸灌施工工藝進行連續(xù)梁施工，自18#墩至21#墩，跨邢汾連接線而設。選用截面為單箱單室直腹板形式的箱梁，單箱頂板寬度為7 m，底板寬度為4 m，中支點處箱梁中心梁高5.8 m，跨中箱梁中心梁高3.2 m，梁高及底板厚均以二次拋物線變化。支架和中跨安裝5 個橫梁；隔膜厚度：側支撐1.3 m，中支撐2 m，中跨0.6 m；橫隔板及梁端底板共設置有孔洞，為使檢查人員可以順利通過。在主橋的箱梁中共設置有兩向預應力體系，縱向為預應力束，豎向為精扎螺紋鋼筋。連續(xù)梁中0、1 號段長度為10.0 m，懸臂沿縱向長度分段為3.5 m×2 + 3.0 m×5 + 4 m×2，合攏段的長度為1.0 m，位于邊跨處采用現(xiàn)澆方式澆筑，澆筑長度為7.65 m。

3 箱梁施工方案

在箱梁中0-1#塊選用托架方式進行施工，位于邊跨的現(xiàn)澆段部分可在支架上進行澆筑，其他段采用掛籃法懸臂澆注，其方法是在已經(jīng)澆筑并張拉錨固完成的0#塊上進行掛籃的懸掛施工，采用全封閉式菱形掛籃懸臂澆注施工，菱形掛籃能夠沿軌道向前移動行走。掛籃懸掛完成之后可分部進行梁段的模板架設、鋼筋的綁扎、預應力管道的敷設、混凝土的澆筑和預應力鋼絞線的張拉、壓漿等全部工序。當懸臂澆筑完成之后可進行合攏段施工，合攏時先邊跨后中跨。

4 關鍵施工技術

4.1 0#塊的施工

0#塊選用托架進行施工，施工所用托架由40b 工字鋼預埋和焊接拼裝而成，托架安裝時，選擇橋墩基礎作為其支撐點，所選擇的托架應具有足夠承受0#塊重量的剛度及強度，各連接處之間依靠螺栓緊密連接，減小混凝土澆筑后的變形，降低結構開裂的風險。托架安裝完成后為了保證0#梁段預壓安全、可靠，利用清漳東源3#特大橋19#墩承臺施工時預埋的鋼筋網(wǎng)片及組件，作為底部預壓支點，其預壓的結果數(shù)值為20 墩0#段托架參考采用。在此需要注意的是，0#塊底模的鋪設標高應當按設計值跟托架預壓所得的彈性變形值和底模下的方木的彈性和非彈性變形值的總和進行計算。

0#塊作為連續(xù)梁施工中最為重要的一環(huán)，其構造較為繁雜，施工所需混凝土方量較大，因此在進行0#塊的澆筑施工時，為加快施工進度且避免分次澆筑導致的接縫不密實，在澆筑時采用一次性澆筑完成。0#塊澆筑完成后開始進行梁段的澆筑，其澆筑應在混凝土終凝前完成，建筑過程中應保證模板的拼接完整，不產(chǎn)生漏漿、脹模等現(xiàn)象，防治梁體產(chǎn)生開裂。振搗時采用插入式振搗棒為主，附著式震動器為輔進行振搗，避開梁體內的管道、鋼筋，建筑、振搗過程都應有專人進行現(xiàn)場技術指導和督查。

4.2 掛籃懸澆施工

4.2.1 掛籃安裝

0#塊施工完畢后，兩側對稱進行掛籃懸臂施工，連續(xù)梁所使用的掛籃擬采用無平衡重走行的菱形掛籃。掛籃安裝時先在地面進行部分組裝，之后由塔吊吊至0#塊上進行拼裝，不僅提升了效率，還降低了高空作業(yè)時間。

在0#塊頂端沿其水平及中線方向進行放線，鋪設臨時軌道，進行掛籃的組裝，組裝完成后將掛籃對稱行走就位、錨固。在掛籃外部四周均應設置固定平臺，為方便其他物品的吊送，在梁體的前端應預留一部分作為懸吊平臺。

掛籃安裝完成后，應采用試壓法對其可靠性進行驗證，一方面驗證可靠性，另一方面可消除掛籃的非彈性變形，對其不同荷載作用下各階段的實際變形量也可以做出具體的分析。

4.2.2 支架現(xiàn)澆梁段施工

（1）以強度和彈性模量作為混凝土的基本控制指標，優(yōu)選出達到最優(yōu)的控制指標時混凝土的配合比；（2）依據(jù)現(xiàn)場施工進度安排和當?shù)貧庀筚Y料，推測出墩頂現(xiàn)澆部分和合攏段施工時的氣溫差值，建模計算出連續(xù)梁的伸縮值及支座處的位移差值，根據(jù)這兩個值確定位于梁底部的永久性支座的預留偏移值；（3）搭設碗口式滿堂支架并對其進行預壓，而后鋪設梁段底模、安設永久及臨時性支座；（4）模板安裝完成后進行鋼筋的綁扎和內部管道的敷設，在安裝內外模的過程中要注意留出預埋件的位置；（5）預留出混凝土作業(yè)的平臺。在現(xiàn)澆懸臂梁的腹板和頂板上預留出用于放置混凝土溜槽和串筒的天窗，混凝土澆筑時保持兩側對稱進行；（6）澆筑混凝土后，加強梁部分的噴水維護，特別是箱體的內外。待混凝土強度達到設計強度的50%時，方可進行模板的拆除；（7）待混凝土強度達其設計強度的95%時，穿束、張拉縱向預應力束。張拉次序為：先腹板、后頂板，先上后下，左右對稱，張拉流程為：控制拉力→持荷 5min→回油→控制拉力→錨固；（8）縱向預應力束張拉結束后，開始張拉豎向精軋螺紋鋼筋，整個過程應保持持荷2-3 min，之后測取每一級張拉后的伸長量，張拉完成后進行錨固；（9）預應力張拉全部結束后，按縱向、豎向的順序壓漿。

4.2.3 合攏段施工

連續(xù)梁在分段懸澆施工過程中最大的特點就是在于將連續(xù)梁成橋設計的負彎矩作為其受力支撐。在澆筑的過程中，每個T 構梁體都處于負彎矩受力狀態(tài)，隨著各構件的一次合攏，最終梁體轉變?yōu)檎搹澗亟惶娲嬖诘男问?。懸臂施工主要依靠梁體底部預應力筋的張拉來協(xié)助完成這一體系的變動的。故在合攏段張拉預應力筋之前應確保所澆筑混凝土的質量和將可能產(chǎn)生的正彎矩降到最小。

在本橋的施工中一共有三處合攏段需要施工，其施工具體工序為：邊跨合攏段施工→臨時固結的解除→中跨合攏段施工→邊跨合攏段解除施工→支座的檢查并錨固。

本橋邊跨合攏利用碗扣式滿堂支架支撐體系整體澆注完成，中跨合攏使用掛藍施工。邊中跨合攏段均采用型鋼鎖定梁體來完成，型鋼勁性鎖定時間選在一天內氣溫保持在5～15℃時進行。

（1）邊跨合攏。懸臂梁端澆筑完畢，掛籃后移至0#塊拆除，后搭設滿堂支架進行邊跨合攏段施工，其施工順序如圖1 所示。（2）中跨合攏。邊跨合攏段施工結束后，進行中跨合攏段施工，中跨合攏梁段采用掛籃施工，其施工順序如圖2 所示。（3）合攏段臨時鎖定。

圖1 邊跨合攏施工流程圖

本橋采用勁性骨架進行臨時鎖定。在進行合攏鎖定時，對其選用既拉又壓的方法，即使用剛性骨架承受壓力，必要時可采用零時預應力束承受拉力。骨架一般依據(jù)溫度荷載來判定其所需要使用的截面面積，同時對壓桿穩(wěn)定性進行驗算；對于臨時的預應力束中的預應力要保證其在降溫的過程中在骨架中不存在拉應力，同時還嚴滿足升溫過程中骨架不會受力過大而變形失穩(wěn)，對于張拉力的選擇可根據(jù)在合攏期間出現(xiàn)的溫度差值確定，合攏鎖定溫度應在設計要求的最佳范圍內選擇。

4.3 線性監(jiān)控

圖2 邊中跨合攏施工流程圖

施工時進行線性監(jiān)控的內容一般包括變形和內力監(jiān)控。變形監(jiān)控應嚴格把控懸澆梁每一段的豎向變形和橫向的偏移量，當這兩個數(shù)值監(jiān)控值較大時，應對其進行誤差分析，為后期進行方法調整提供數(shù)據(jù)支持。內力監(jiān)控則要對主梁在施工過程中以及橋梁完成后的應力進行監(jiān)控，尤其在橋梁合攏過程中進行監(jiān)控，保證其不會因為內力過大而影響施工安全。

3.3.1 梁的線形監(jiān)控

一般情況下梁體的自重、預應力的施加、混凝土的徐變、外置掛籃的彈性變形都會對連續(xù)梁的線性變化產(chǎn)生影響。在施工過程中應對連續(xù)梁進行線性控制，原理是對施工現(xiàn)場實際情況進行數(shù)值模擬，根據(jù)模擬結果將影響連續(xù)梁撓度及變形的各個因素進行疊加在施工時進行反向調節(jié)控制，使最終的梁部線性符合設計要求。在連續(xù)梁施工中，施工現(xiàn)場應設有專人進行應力應變的監(jiān)控，根據(jù)監(jiān)控監(jiān)測結果實時指導立模的標高，根據(jù)計算標高值及實測值進行綜合分析，合理控制其線性變化，對合攏時的精度進行預測及體系轉換后連續(xù)梁的上拱度。

4.3.2 線形控制的主要技術措施

（1）連續(xù)梁段在兩個T 構0#段梁頂面和梁箱內分別精密布置兩個水準點，以方便控測；（2）在掛籃安裝完成梁段施工之前，應對其進行預壓從而消除掛籃的非彈性變形，對掛籃的變形值進行記錄并繪制變形曲線圖；（3）會同商品混凝土供應商及實驗室負責人，手機現(xiàn)場用混凝土的彈性模量、加載齡期、張拉值等參數(shù)，及時處理這些測試數(shù)據(jù)得出初步結論；（4）及時觀測晝夜溫差對梁段撓度的影響，以便采取措施降低溫差作用的影響。

4.3.3 混凝土徐變控制

混凝土的徐變控制采取強度和彈性模量進行雙向控制，嚴把混凝土的施工配合比，在現(xiàn)場澆筑時嚴禁混凝土中加水或混凝土流動性不好時進行澆筑；澆筑過程中要嚴格執(zhí)行振搗制度，分層澆筑振搗；在預應力張拉時，應嚴格控制張拉時間和荷載施加時間，施加預應力的過程中，混凝土的控制指標（強度、彈性模量）均應滿足設計要求。張拉前現(xiàn)場應進行摩阻試驗，確定管道及接口處的預應力損失百分率；根據(jù)摩阻測試結果進行合理張拉，完成后應在48 h 內進行壓漿，且應保證壓漿的密實度。在混凝土的整個養(yǎng)護期內應適當灑水進行養(yǎng)護，減小由于太陽直射引起的溫度應力導致混凝土開裂。

5 結語

掛籃法作為橋梁施工中比較成熟的一種施工方法，在很多工程中得以應用，文中以清漳東源3 #特大鐵路橋連續(xù)梁施工為例，系統(tǒng)的介紹了該橋跨邢汾連接線（44+72+44）m 的三跨預應力混凝土變截面連續(xù)箱梁 0#塊鋼管柱托架施工、現(xiàn)澆梁端掛籃施工、合攏段施工、線性監(jiān)控等施工技術，總結如下：

（1）0#采用托架進行施工施工前要對其進行預壓；（2）現(xiàn)澆懸臂梁采用掛籃法施工，應保證混凝土對稱平衡灌注且在合攏段施工時注意邊跨和中跨施工工序的不同；（3）連續(xù)梁施工過程中應注意應力及應變的線性監(jiān)控。