深谷公路橋超大跨徑連續(xù)鋼構(gòu)梁施工技術(shù)

孫陳鋒

摘要：在我國云貴川地區(qū)，公路橋梁需要跨越眾多深谷，為節(jié)約投資，降低施工風險，大跨徑的連續(xù)剛構(gòu)梁應(yīng)運而生，不但解決了施工難題，還提高了我國的基建水準。本案為四川省雅礱江兩河口水電站庫區(qū)復建縣道X037線普巴絨特大橋（100+180+100）m預應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)施工，重點介紹了連續(xù)剛構(gòu)的高墩頂0#塊托梁設(shè)計、預壓、施工，剛構(gòu)澆筑;掛籃施工懸臂段;邊跨直線段施工;邊、中跨合攏段施工以及梁段體系轉(zhuǎn)換。對各施工階段的施工工藝流程和技術(shù)要求進行詳細說明，還對連續(xù)剛構(gòu)梁體的施工監(jiān)測、施工誤差分析及后續(xù)施工狀態(tài)預測關(guān)鍵技術(shù)進行了闡述。

Abstract： In Yunnan， Guizhou and Sichuan area of China， highway bridges need to cross many deep valleys. In order to save investment and reduce construction risks， long-span continuous rigid frame beams have emerged， which not only solves the construction problems， but also improves the infrastructure level in China. Based on the case of the continuous rigid frame construction of the pre-stressed concrete of the Pubarong Bridge （100+180+100） m of the X037 line of the rebuilding county road of the Lianghekou Hydropower Station in Yalong River， Sichuan Province， this paper mainly introduces the design， preloading， construction and rigid pouring of the high-rise top 0# block joist in continuous rigid frame; the cantilever section of the hanging basket construction; the construction of the side-span straight section; the construction of the side and middle spans and the transformation of the beam section system. The construction process and technical requirements of each construction stage are described in detail. The key technologies of construction monitoring， construction error analysis and subsequent construction state prediction of continuous rigid frame beam are also described.

關(guān)鍵詞：公路;超大跨徑;連續(xù)鋼構(gòu);施工技術(shù)

Key words： highway;super large span;continuous steel structure;construction technology

中圖分類號：U445 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2019）13-0084-05

1 ?工程概況

四川省雅礱江兩河口水電站庫區(qū)復建縣道X037線普巴絨特大橋（100+180+100）m預應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)起止里程K30+136～DK30+524.8，全長388.8m，梁體C60混凝土合計6831.4m3。橋梁全部位于直線上，設(shè)計坡度為3‰，本橋跨越曲入溝，橋中心線與溝谷中心線交角64°，橋址地貌屬高中山河谷地貌，地勢較為陡峭，呈“V”型溝谷，地勢起伏較大。橋位段河道順直，河寬約28m，深約0.8m。調(diào)查范圍內(nèi)最高點標高2972m（溝谷兩側(cè)山坡），最低點標高2691m（曲入溝溝谷谷底），相對高差281m。下部結(jié)構(gòu)為樁柱式臺、樁基礎(chǔ)+承臺+薄壁空心墩，2座薄壁空心墩分別高達103m、106m。

2 ?連續(xù)剛構(gòu)尺寸及技術(shù)要求

連續(xù)剛構(gòu)箱梁為單箱單室、直腹板、變截面、高度結(jié)構(gòu)，最小合攏段梁高4m，中支點處梁高11m，梁高按1.7次拋物線變化。箱梁頂板寬度9m。底板寬6m，翼板懸臂長1.5m。

箱梁腹板厚在墩頂范圍內(nèi)為120cm，自箱梁根部至跨中則有80cm、65cm、50cm三種，漸變方式為直線漸變。底板厚度按1.7次拋物線由跨中0.32m變化至箱梁根部1.5m。

主梁共91個梁段，其中0#梁段13m，邊跨直線段長8.68m，合攏段梁長2m，一般梁段分成3m、3.5m、4.5m，最大懸臂澆筑塊215.5噸。懸澆節(jié)段頂板厚度30cm，腹板厚度80～50cm，底板厚度112.1～32cm，截面梁高1037.5～400cm。

梁段為大部分為兩向預應(yīng)力體系，局部為三向預應(yīng)力體系。鋼束采用高強、低松弛鋼絞線，由直徑？準15.2編制成束。張拉控制應(yīng)力為1395MPa，腹板、頂板、中跨底板縱向預應(yīng)力束WC01～WC18、TC01～TC17、ZT01～ZT12為19？準15.2，采用OVM15-19大噸位錨固體系;腹板、頂板、中跨邊跨頂板合攏束WC19～WC22、TC18～TC19、DT01、DT02、TT01、TT02為17？準15.2，采用OVM15-17大噸位錨固體系;邊跨底板縱向預應(yīng)力鋼束BT01～BT07為15？準15.2，采用OVM15-15大噸位錨固體系。

由于墩高谷深，0#梁段采用托架施工，邊跨直線現(xiàn)澆段采用？準630螺旋管組合碗扣式腳手架搭設(shè)支架法施工，1#～21#段采用菱形掛籃懸灌施工。

3 ?連續(xù)剛構(gòu)施工技術(shù)

3.1 施工工序安排

①0#塊托架拼裝及托架預壓檢測;②0#塊澆筑施工;③拼裝掛籃及掛籃預壓;④掛籃懸臂澆筑1#塊→21#塊;⑤邊跨直線段支架現(xiàn)澆施工;⑥邊、中跨合攏段施工;⑦拆除臨時支座，完成梁跨體系轉(zhuǎn)換。

3.2 0#塊托架拼裝及托架預壓檢測

3.2.1 托架構(gòu)造

本橋1、2號墩墩身混凝土澆筑至墩身倒角，墩身外側(cè)順橋向每側(cè)布置3道Ι32a工字鋼作為主梁，其上雙拼[10槽鋼桁架。墩內(nèi)設(shè)置4道Ι32a工字鋼縱梁，以Ι32a工字鋼作為分配梁，搭設(shè)Φ48鋼管支架，鋪設(shè)10×10cm縱橫向方木，底模采用15mm竹膠板。

托架縱梁水平力通過精軋螺紋鋼對拉解決。托架應(yīng)有足夠的強度、剛度及穩(wěn)定性。托架結(jié)構(gòu)設(shè)計見圖1。

3.2.2 托架預壓及檢測

①預壓方法。0#段托架預壓采用堆載預壓，預壓荷載取0#段混凝土總重+模板、施工機具總荷載的120%。分級按60%、100%、120%加載。②觀測方法。在搭設(shè)好的托架平面位置上，沿線路中線，在墩中、兩側(cè)懸臂端頭各斷面分別布置3個測量點。在加載前先測量一次，收集起始數(shù)值，每加載一個荷載階段需要靜停1小時觀測取值，全部加載完畢，每3h測量取值一次，第三級預壓24h且變形觀測穩(wěn)定后開始卸載，相應(yīng)進行降載階段彈性變形值觀測。依據(jù)收集的測量值繪制（時間-下沉量）關(guān)系曲線。曲線圖滿足設(shè)計要求方可進行下道工序。③卸載。卸載時要與加載順序相反，后加載的先卸，先加載的后卸。

3.3 0#塊澆筑施工

施工流程為：托架預壓完成→安裝調(diào)平底模板→吊裝外側(cè)模板→制作安裝底板鋼筋及腹板鋼筋→布設(shè)豎向預應(yīng)力管道→布設(shè)縱向預應(yīng)力管道→內(nèi)模板裝置→制作安裝頂板鋼筋→布設(shè)頂板縱向預應(yīng)力管道→搭設(shè)工作平臺→混凝土澆筑→混凝土養(yǎng)生→拆?！╊A應(yīng)力鋼絞線束→預應(yīng)力張拉→壓漿→封錨。

3.3.1 模板施工

將0#段底模布置在托架上，調(diào)平模板平整度，模板下層底梁采用10×10cm方木，用頂托調(diào)節(jié)標高細部標高。模板的標高應(yīng)考慮預留支架沉降量及彈性變形，按要求設(shè)置預拱度。外側(cè)模板及內(nèi)模采用組合鋼模板，以螺栓定位，對拉固定。

3.3.2 鋼筋和預應(yīng)力波紋管道安裝

①鋼筋的制安。

1）梁體鋼筋在集中加工廠制作加工成各型號配件，運送吊裝到施工面，鋼筋安裝順序為先底板及腹板，再頂板;當鋼筋與預應(yīng)力管道、體系錨固筋相碰時，適當調(diào)整梁段鋼筋。2）橋面頂板預埋件和鋼筋較多，防撞護欄的預埋筋，通風孔、泄水孔，檢查孔的加強筋，以及掛籃走行錨固預留孔洞鋼筋，都應(yīng)綁扎牢固;所有預埋件位置要準確。

②波紋管安裝。

1）管道按設(shè)計位置用定位筋固定，若波紋管道與梁段鋼筋位置共位時，要保證波紋管位置不動，微調(diào)鋼筋位置。定位筋可根據(jù)需要進行加密。在安裝錨具及配件時，要確保位置準確，波紋管和喇叭管平順銜接，做到密封不漏漿。在各條預埋波紋管的最高處布置排氣管，在壓漿能利于排氣，保證壓漿質(zhì)量。2）波紋管道安裝一般露出梁端混凝土10cm左右，需要連接時，則用長度為30cm的套管套住兩端接頭，用寬膠帶對接縫20m長度范圍內(nèi)進行密封，以防漏漿。

3.3.3 混凝土施工

①混凝土澆筑施工。

混凝土采用項目拌合站集中供應(yīng)，強度為C60混凝土，嚴格控制攪拌時間，并且要根據(jù)骨料的含水率變化及時調(diào)整施工配合比，保證混凝土的和易性及其他性能指標。

由于是高墩澆筑混凝土，因此混凝土運送至工地后，采用高壓混凝土輸送泵進行垂直輸送至工作面。由于腹板混凝土施工人員無法進行部分死角的搗固作業(yè)，為克服這一困難，在腹板內(nèi)模處每隔2m開一進人孔和搗固孔，待混凝土灌筑到該處后再將鋼筋按綁焊要求焊接，將模板孔洞封嚴。

②混凝土的養(yǎng)護。

梁面采取覆蓋灑水養(yǎng)護，以無紡土工布覆蓋保持梁面潮濕，梁體側(cè)面及梁底沿縱向各布設(shè)兩根PVC管，PVC管間隔約50cm打設(shè)直徑1mm細孔噴水養(yǎng)護，養(yǎng)護期間不少于7d。同時要測量混凝土的內(nèi)外溫度，控制溫差不能超過15℃。

梁段端頭混凝土拉毛處理，并灑水潤濕，保證混凝土的粘合度。人工鑿毛時混凝土強度不低于2.5MPa，當采用機械鑿毛時混凝土強度不低于10MPa。

3.3.4 預應(yīng)力張拉及壓漿

縱向預應(yīng)力張拉分梁段一次張拉完成。在混凝土強度達到設(shè)計要求的90%以上，并且保證有7d齡期后方可進行縱向張拉。張拉時必須按規(guī)定順序進行?？v向預應(yīng)力張拉采用兩端張拉，并且左右對稱進行。預應(yīng)力要油表讀數(shù)為主，預應(yīng)力筋伸長量為輔的雙控校核。進行完縱向張拉后，豎、橫向張拉應(yīng)滯后一個施工梁段進行，橫、豎向預應(yīng)力張拉采用單端張拉，豎向張拉要左右對稱，橫向張拉端要與錨固端交錯設(shè)置。

壓漿的水泥砂漿標號要滿足設(shè)計要求，同時要控制初凝時間。壓漿時采用真空輔助壓漿工藝，分別從曲線孔道和豎向孔道從最低點壓漿孔壓入，在最高點的排氣孔排氣，別外還要注意先壓下層孔道?？刂茐毫Π丛O(shè)計要求進行。并要控制壓漿時的外界溫度。

3.4 掛籃懸澆1#塊→21#塊節(jié)段

掛籃逐段澆筑的工藝流程為：對0#塊的高程和軸線進行量測，符合要求后安裝支架→拼裝掛籃→掛籃預壓→澆筑梁段混凝土→掛籃前移→掛籃調(diào)整錨定→澆筑下一梁段→依次完成各段澆筑→合攏段施工→拆除掛籃。

3.4.1 掛籃結(jié)構(gòu)

根據(jù)施工要求，掛籃主桁架為菱形。適于在0#塊澆注完畢情況下進行安裝。掛籃主要由主菱形構(gòu)架系統(tǒng)、行走與錨定系統(tǒng)、吊桿、底托系統(tǒng)、模板系統(tǒng)等系統(tǒng)組成。掛籃示意圖見圖2。

3.4.2 掛籃預壓

①預壓參數(shù)。

預壓荷載取值=最大節(jié)段箱梁混凝土重量×1.2+動力附加荷載+掛籃自重+施工機具及人群荷載。本方案掛籃預壓時掛籃端頭按一半的總荷載分配，且采用千斤頂張拉方案，故千斤頂預壓荷載取值為：（荷載組合總值-掛籃自重）×0.25。

如圖3所示，預壓千斤頂張拉方案操作時，將兩臺拼裝好的掛籃主構(gòu)架后支點對拼起來，將對應(yīng)的前鼻梁穿入（張拉鋼絞線，用錨具將鋼絞線錨固在其中一個鼻梁上，另一端鼻梁作為張拉端。使用千斤頂對掛籃分級加載預壓。按照荷載的50%、80%、100%、120%逐級加載，檢查掛籃各桿件焊縫情況，同時記錄荷載逐級加載位移數(shù)據(jù)。

本掛籃依據(jù)實際計算的預壓荷載加載程序為：

0→50%（持荷1h/37.61t）→80%（持荷1h/60.2t）→100%（持荷1h/75.22t）→120%（持荷24h/90.3）→卸載

掛籃變形測量必須同時滿足非彈性變形、彈性變形、前吊帶彈性變形允許要求。

3.4.3 梁段懸臂施工

①單段施工工序。

0#節(jié)段施工完畢后按構(gòu)件編號及總裝圖拼裝掛籃，拼裝程序：走行系統(tǒng)桁架錨固系統(tǒng)底模板內(nèi)外模。

連續(xù)梁段懸灌段施工工序流程為：掛籃前移就位→調(diào)平底?！跹b側(cè)?！庸ぐ惭b底板和腹板鋼筋→布設(shè)豎向預應(yīng)力筋及管道→布設(shè)縱向預應(yīng)力管道→內(nèi)模就位→安裝堵頭模板→安裝頂板鋼筋→搭設(shè)混凝土施工作業(yè)平臺→灌筑混凝土→清孔、養(yǎng)生、穿束→張拉→壓漿封錨。

②梁體懸灌循環(huán)施工工序。

梁體懸灌循環(huán)施工工工序流程為：上段混凝土施工→拆除堵頭模、鑿毛→安置、錨固走行軌道→掛好前行倒鏈→松前吊倒鏈、精扎螺紋鋼→松內(nèi)、外模→張拉、壓漿→松掉后錨→操作前行倒鏈走行掛籃→布置體系標高、調(diào)整到位→安裝鋼筋及預應(yīng)力管道→澆筑混凝土→下一號段。

3.5 邊跨現(xiàn)澆段施工

3.5.1 支架構(gòu)造

主橋連續(xù)箱梁兩端的邊跨直線段長度為8.68m，根據(jù)實際情況，采用支架法施工，在現(xiàn)場將場地整平后，澆筑20cm厚C20混凝土硬化層，兼做找平層意圖。在混凝土硬化層四周做好排水措施后，采用？準630螺旋管組合碗扣式腳手架搭設(shè)，支架下部15m采用3排×3列布置？準630螺旋管，間距2m×2.75m。在螺旋管樁頂搭設(shè)雙拼40a工字鋼縱梁，上設(shè)40a工字鋼橫梁設(shè)作平臺，進行碗口式腳手架搭設(shè)。本碗扣式腳手架底板間距采用60×60×60cm的做法，在箱梁腹板位置調(diào)整為30cm×30cm×60cm間距，保證施工安全，見圖4。

3.5.2 預留孔道、預埋件

提前預留預埋邊跨合攏段勁性骨架、掛籃模板錨固的預留管道和錨固件。

邊跨現(xiàn)澆梁段施工安排與懸臂澆筑梁段相協(xié)調(diào)，基本在同時完成，后進行合攏段施工。在邊跨合攏梁段施工完畢之后，才能拆除支架。

3.6 合攏段施工

3.6.1 連續(xù)剛構(gòu)合攏段施工工藝

①此連續(xù)剛構(gòu)有三處合攏段，中跨1個，邊跨直線段2個。合攏順序是先進行邊跨合攏，再進行中跨合攏，合攏段混凝土的澆筑時間應(yīng)選擇在當天最低溫度時候。②邊跨合攏采用掛籃改裝成吊架，其施工順序如為拆除掛籃→吊架布置→安裝底模和內(nèi)模→鋼筋制安→布置外?！炷翝仓鷱埨㈠^固縱向應(yīng)力筋。③中跨合攏段施工工藝流程是：拆除掛籃→加設(shè)平衡水箱→支立合攏段支撐和模板→綁扎鋼筋、安裝管道、立內(nèi)模→加鋼支撐→張拉臨時預應(yīng)力筋→搭設(shè)灌注平臺澆筑混凝土→預應(yīng)力束張拉→壓漿→拆模。

3.6.2 邊跨合攏段施工

合攏段采用吊架法施工，吊架搭設(shè)時，上層鋪設(shè)縱向I20工字鋼做分配梁，再橫向鋪設(shè)12cm×12cm方木，鋪設(shè)間距為30cm，最后在方木頂上鋪設(shè)底模，底模標高要調(diào)整到位。

吊架搭設(shè)完成后同樣需要荷載預壓，現(xiàn)場使用砂袋加載。消除支架沉降量和彈性變形。為便于拆模，需要在縱梁和橫梁間設(shè)置砂箱。

3.6.3 中跨合攏段施工

中跨合攏段施工前，先拆除其是一組掛籃，用掛籃的滑行梁和橫梁組合成吊架體系進行施工。將配重水箱放置在指定位置，調(diào)整水箱配重重量，使合攏段標高差值在允許范圍內(nèi)，再進行合攏段立模、鋼筋、混凝土施工。

需要注意的是合攏段的混凝土澆筑選擇在一天中氣溫最低且穩(wěn)定的時段內(nèi)施工。

3.7 拆除臨時支座，完成梁跨體系轉(zhuǎn)換。

在合龍段縱向連續(xù)預應(yīng)力筋張拉達到設(shè)計要求后，壓漿封錨，拆除臨時固結(jié)系統(tǒng)，完成連續(xù)梁的梁跨體系轉(zhuǎn)換工作。

4 ?連續(xù)剛構(gòu)施工控制要點

懸臂施工由于已成結(jié)構(gòu)具有不可調(diào)整性，施工中擬按照預測控制法的原理從施工監(jiān)測（包括結(jié)構(gòu)變形與預應(yīng)力監(jiān)測）、施工誤差分析以及后續(xù)施工狀態(tài)預測三方面進行施工控制。

①結(jié)構(gòu)變形與預應(yīng)力監(jiān)測利用以往的監(jiān)測經(jīng)驗，在梁體內(nèi)埋入IG120電阻應(yīng)變片，采用UCAM-70A-10型數(shù)據(jù)采集儀（探頭與儀器間采集3芯屏蔽電纜線傳輸信號）在混凝土澆筑、預應(yīng)力的施加、合攏等各主要工序施工中實行監(jiān)測，將測出的數(shù)據(jù)與設(shè)計的各工況對比，作為下步施工的依據(jù)。

②施工誤差分析以及后續(xù)施工狀態(tài)預測在本橋施工中采取的控制有：

理論立模標高的計算：利用行業(yè)內(nèi)線性控制軟件，根據(jù)梁段的劃分和施工順序，歸集相關(guān)數(shù)據(jù)，把影響標高、撓度變化的數(shù)據(jù)分析出來，輸入控制軟件，通過計算機分析混凝土的彈性要素和結(jié)構(gòu)尺寸，就可以運算得到每一節(jié)段的精確標高。

測量控制：從2#節(jié)段端部開始，在每個斷面在頂板上分別在中線、腹板兩側(cè)100厘米處設(shè)置3個觀測點，通過測量各節(jié)段端部標高變化值，測量時段為澆筑混凝土前;混凝土澆筑完畢;張拉完成后。將計算結(jié)果和測量結(jié)果匯總，通過各個階段比較，分析整理出產(chǎn)生誤差的原因，及時跟進修正計算參數(shù)，為后序施工提供出更高精度的立?？刂茦烁?。

③箱梁施工各步驟中加載和卸載均應(yīng)逐步均穩(wěn)進行。加強主梁變形檢查，保證平衡施工。

④箱梁施工期間要注重氣象、水文工作，及時掌握氣候情況，做好施工預防措施。

5 ?施工期間的安全注意要點

①本橋計劃安裝塔吊2臺，每個墩身分別在墩身同側(cè)設(shè)置。墩身施工時，由于墩身較高，為保證人員上下的安全必須采用工業(yè)電梯，電梯設(shè)置在橋墩的另一側(cè)，為確保電梯的運行穩(wěn)定性，在墩身每10m相應(yīng)位置設(shè)置預埋件與電梯固定在墩身上。②掛籃施工時在側(cè)面和底面滿鋪安全防護網(wǎng)，將掛籃全封閉施工。要確保梁體及掛籃的穩(wěn)定，并采取相應(yīng)的穩(wěn)定措施。③高空作業(yè)人員要經(jīng)過嚴格體檢，并且具備高空作業(yè)的身體適應(yīng)條件。④施工時，要密切注意天氣的變化，大風大雨時要停止作業(yè)，施工期間要布置避雷裝置。

6 ?方案效果分析

本案為川西高原地區(qū)深谷超高墩、超大跨徑連續(xù)剛構(gòu)施工技術(shù)。通對各個工藝的要求控制以及一系列的觀測措施、分析理念，科學施工，較高質(zhì)量并確保安全地完成了相應(yīng)任務(wù)。可為我國云貴川地區(qū)高大公路橋施工提供施工參考。

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