特大橋梁懸臂現(xiàn)澆連續(xù)梁施工技術(shù)分析

廣東省佛山公路集團(tuán)有限公司，廣東 佛山 528000

1 懸臂現(xiàn)澆連續(xù)梁施工技術(shù)概述

懸臂現(xiàn)澆連續(xù)梁施工技術(shù)是以墩頂梁段即零號塊為中心，然后以一對能行走的掛籃向兩側(cè)對稱逐段施工的方式。懸臂現(xiàn)澆法最開始是在鋼橋上應(yīng)用，后來經(jīng)過改良慢慢發(fā)展到現(xiàn)澆混凝土施工中。懸臂現(xiàn)澆連續(xù)梁的施工方法屬于典型的自架設(shè)節(jié)段施工工藝，主要設(shè)備是掛籃，掛籃作為施工作業(yè)平臺，立模板、綁扎鋼筋、澆筑混凝土、施加預(yù)應(yīng)力和孔道壓漿都在其上進(jìn)行。在掛籃上將梁段分段澆筑，澆筑養(yǎng)護(hù)強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計要求后進(jìn)行預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉，然后進(jìn)行孔道壓漿，完成一段施工后，兩側(cè)掛籃對稱向前移動一個節(jié)段，進(jìn)行下一個節(jié)段的施工，循序漸進(jìn)地完成懸臂梁段澆筑[1]。

隨著懸臂現(xiàn)澆連續(xù)梁施工技術(shù)的改進(jìn)和完善，該技術(shù)應(yīng)用越來越廣泛，對于一些跨越河流或者不適宜采用滿堂支架法施工的橋梁適用性較強(qiáng)，當(dāng)前我國懸臂現(xiàn)澆技術(shù)已經(jīng)取得了很大的進(jìn)步。首先，懸臂施工所使用的掛籃重量逐漸減輕，承載能力逐漸提高，安裝變得更加簡便易操作，其抗傾覆能力、自錨固系統(tǒng)的安全性也得到完善。其次，混凝土、鋼束等材料不斷升級，不斷有新的產(chǎn)品研發(fā)出來，如一些新型高強(qiáng)度的混凝土，一方面提高了承載能力，另一方面降低了材料用量，節(jié)約了材料費用。并且，高強(qiáng)度低松弛鋼束的應(yīng)用和鋼束布置方式的改進(jìn)，能有效降低預(yù)應(yīng)力的損失和提高安全應(yīng)力儲備，同時簡化了布置形式，施工操作更加簡便，提高了施工效率。最后，預(yù)應(yīng)力張拉和孔道壓漿技術(shù)也逐漸采用計算機(jī)控制，利用計算機(jī)智能控制能更加準(zhǔn)確地掌握和控制實時張拉應(yīng)力和伸長量，孔道壓漿的設(shè)備也在不斷改進(jìn)，真空輔助循環(huán)壓漿能夠保證管道漿液的密實性，保護(hù)管道內(nèi)的預(yù)應(yīng)力筋。目前很多工程也開始使用BIM技術(shù)，特大橋梁懸臂現(xiàn)澆連續(xù)梁利用BIM模擬施工過程，能及時發(fā)現(xiàn)問題并進(jìn)行調(diào)整，從而有效提高施工效率，避免經(jīng)濟(jì)損失。

2 懸臂現(xiàn)澆連續(xù)梁施工要點

2.1 零號塊施工技術(shù)

零號塊和邊孔梁段通常采用支架法施工，零號塊一般采用滿堂支架、三角托架和鋼管支架法。在澆筑完成并養(yǎng)護(hù)達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度后，應(yīng)該將零號塊梁體和橋墩進(jìn)行臨時固結(jié)，防止在懸臂澆筑施工過程中兩側(cè)存在不平衡導(dǎo)致傾覆，臨時固結(jié)可以抵抗其產(chǎn)生的不平衡力矩，永久支座也不會過早開始受力，保證懸臂澆筑施工的安全和穩(wěn)定[2]。臨時固結(jié)比較常用的形式為體內(nèi)固結(jié)、體外固結(jié)、體內(nèi)固結(jié)+體外支撐、體內(nèi)固結(jié)+體外固結(jié)，當(dāng)體內(nèi)固結(jié)法不足以抵抗最大不平衡力矩時，可采取體外固結(jié)的方式，當(dāng)不便采用體外固結(jié)方式時再采用體內(nèi)固結(jié)+體外支撐組合模式。體內(nèi)固結(jié)+體外固結(jié)的模式采用相對較少，這種方式可以減少體外固結(jié)的材料數(shù)量，能夠節(jié)省材料和工期[3]。

2.2 掛籃的安裝與預(yù)壓

在特大橋梁懸臂澆筑施工中，已經(jīng)基本不采用貝雷梁掛籃，一般選擇三角掛籃或菱形掛籃，菱形掛籃一般更加安全可靠和便于施工操作。掛籃在零號塊上進(jìn)行對稱安裝，菱形掛籃包括菱形桁架、懸吊系統(tǒng)、行走系統(tǒng)、模板系統(tǒng)。安裝完成后，應(yīng)該確保掛籃能夠通過底部滑道移動。

掛籃預(yù)壓是為了消除彈性變形和拼裝間隙等非彈性變形，測試掛籃的變形值，驗證掛籃的承載能力，檢驗各個構(gòu)件的強(qiáng)度、撓度是否達(dá)到設(shè)計要求，確保各個錨固點的安全可靠，保證掛籃在施工中的安全穩(wěn)定性[4]。掛籃預(yù)壓一般采用分級加載的方法進(jìn)行，加載順序一般從支座向跨中方向進(jìn)行，當(dāng)滿載后保持24h，在末級加載兩次變形的差值不超過2mm時，可以開始逐級對稱卸載。

2.3 鋼筋模板安裝

模板通常是工廠定制，正式安裝前應(yīng)先進(jìn)行模板試拼，封頭齒板加工以試拼的結(jié)果為依據(jù)。在澆筑前先還需要進(jìn)行梁體鋼筋的綁扎、鋪設(shè)預(yù)應(yīng)力管道等，管道應(yīng)進(jìn)行臨時封堵，防止?jié)仓炷習(xí)r有雜物進(jìn)入，拼裝應(yīng)該嚴(yán)格按照設(shè)計要求進(jìn)行，鋼筋、模板、管道安裝完成后應(yīng)該進(jìn)行自檢，然后通知監(jiān)理檢查合格后才可以進(jìn)行下一道工序施工。

2.4 懸臂現(xiàn)澆

在進(jìn)行懸臂混凝土澆筑施工前，應(yīng)對掛籃、預(yù)應(yīng)力筋管道、鋼筋、模板等預(yù)埋件進(jìn)行隱蔽工程驗收，同時還需要對混凝土的材料、配合比、坍落度、施工設(shè)備和混凝土接縫處理情況進(jìn)行全面檢查，經(jīng)有關(guān)方驗收確認(rèn)后可以進(jìn)行混凝土澆筑工作。懸臂澆筑混凝土應(yīng)保持兩側(cè)平衡、對稱進(jìn)行，兩側(cè)實測的不平衡偏差必須控制在塊段重量的20%以下。澆筑順序應(yīng)從懸臂的前端開始，然后與后端混凝土進(jìn)行連接處理。掛籃的自重與梁段混凝土的質(zhì)量比值不得超過0.7，一般控制在0.3～0.5?；炷翝仓瓿珊蠹皶r進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，根據(jù)梁體的體積和溫度等因素綜合考慮，選擇合適的方法進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

2.5 預(yù)應(yīng)力張拉

在混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計要求后，進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉工作，在懸臂澆筑的連續(xù)梁中，腹板和頂板的縱向預(yù)應(yīng)力筋一般按照左右、上下對稱的張拉順序進(jìn)行，當(dāng)設(shè)計有特殊要求時，則按照設(shè)計要求進(jìn)行張拉。張拉完成后必須立即進(jìn)行孔道壓漿，壓漿材料通常采用水泥漿液，強(qiáng)度一般不得小于30MPa。當(dāng)預(yù)應(yīng)力筋孔道屬于多跨連續(xù)且有連接器時，宜張拉完成一段馬上進(jìn)行該段的混凝土澆筑。壓漿后操作人員從檢查孔觀察密實度，如有問題應(yīng)及時進(jìn)行處理。壓漿后及時進(jìn)行錨具封錨，封錨的混凝土強(qiáng)度不得低于梁體結(jié)構(gòu)的80%。

2.6 合龍段施工

懸臂澆筑現(xiàn)澆連續(xù)梁施工的合龍順序由邊跨到次跨到中跨，合龍應(yīng)該按照設(shè)計要求，將兩個懸臂段的合龍口進(jìn)行臨時連接，并放松其中一個側(cè)墩的臨時錨固，也可以將其中一側(cè)改成活動支座。合龍前應(yīng)施加壓重維持懸臂端的平衡和保持穩(wěn)定的撓度，當(dāng)澆筑合龍段的混凝土?xí)r，邊澆筑邊撤除壓重。合龍段的混凝土強(qiáng)度應(yīng)比梁段提高一級，以便盡快進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉。

3 特大橋梁懸臂現(xiàn)澆連續(xù)梁施工控制措施

特大橋梁懸臂對稱澆筑混凝土后，后續(xù)工序還有各個橋跨的合龍以及完成橋梁體系的轉(zhuǎn)換，整個施工過程的工序比較復(fù)雜，橋體主梁的內(nèi)力和標(biāo)高都隨著各階段的施工進(jìn)展處于一個不斷變化的狀態(tài)中。為了保證橋梁施工的安全、主梁軸線的平面偏差、合龍操作時兩個懸臂端的撓度符合設(shè)計和施工要求，必須在施工全過程進(jìn)行監(jiān)測與控制。一般采用儀器進(jìn)行施工監(jiān)測，通常會在主梁預(yù)先埋設(shè)一些傳感器和布置沉降觀測點，借助儀器收集和記錄數(shù)據(jù)變化，然后利用軟件程序進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析，并將實際值與設(shè)計值對比進(jìn)行偏差分析，指導(dǎo)懸臂澆筑施工。

在特大橋梁懸臂現(xiàn)澆連續(xù)梁施工中，通過監(jiān)測和控制使橋跨結(jié)構(gòu)的線形盡可能地接近或者達(dá)到理想中的線形，確保橋梁截面控制應(yīng)力在施工全過程都處于安全限值范圍內(nèi)，保證施工的安全和穩(wěn)定，這也是橋梁后續(xù)投入運營的基本保障。在懸臂現(xiàn)澆連續(xù)梁施工中，主要的監(jiān)控項目是梁體線形、梁體應(yīng)力。

3.1 梁體的線形控制

橋梁的線形控制分為豎向線形控制和平面線形控制兩個方面，豎向線形控制一般采取的方法是在每一階段的連續(xù)梁的頂板上方布置監(jiān)控測量的控制點，通過在施工中監(jiān)測這些控制點的標(biāo)高，實現(xiàn)對大跨度橋梁豎向的線形控制，把控其曲線的走向，當(dāng)超出規(guī)定范圍及時采取措施進(jìn)行調(diào)整。平面線形控制則是控制橋梁的軸線在水平方向的位置，保證其與設(shè)計平曲線相同。

3.2 梁體的應(yīng)力控制

橋梁結(jié)構(gòu)的應(yīng)力狀態(tài)嚴(yán)重影響施工安全和施工質(zhì)量，一般需要預(yù)先在梁體內(nèi)埋設(shè)傳感器等設(shè)備來測定和檢測器實際的應(yīng)力狀態(tài)，僅靠觀察無法從橋梁外觀得知其受力情況。施工中應(yīng)該及時采集和記錄好相關(guān)數(shù)據(jù)，密切關(guān)注數(shù)據(jù)的走向，將實際數(shù)據(jù)與理論值比對，保證差值在限制范圍內(nèi)。

3.3 掛籃變形量的控制

掛籃作為一個行走的施工平臺，在施工過程中承受著鋼筋、模板、混凝土、設(shè)備、人員等荷載，在這些荷載作用下會使掛籃發(fā)生變形，而新澆筑的連續(xù)梁節(jié)段也會跟著掛籃的變形而發(fā)生變形。因此在掛籃安裝后必須進(jìn)行預(yù)壓，其目的是取得掛籃的荷載與彈性變形的關(guān)系曲線，為后續(xù)懸臂澆筑混凝土中的掛籃變形取值提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。掛籃施工前面幾個節(jié)段的變形量取值，對主梁的線形控制起到了主導(dǎo)作用。在采用掛籃懸臂澆筑法施工時，施工的安全性是首要的，當(dāng)施工中檢測到的數(shù)據(jù)與理論值有較大的偏差時，應(yīng)該引起警覺，從不同方面進(jìn)行分析，找到問題所在，采取相應(yīng)的糾偏措施，避免出現(xiàn)安全隱患。

4 結(jié)束語

綜上所述，橋梁懸臂現(xiàn)澆連續(xù)梁的施工技術(shù)經(jīng)過長時間的經(jīng)驗積累和發(fā)展，已經(jīng)越來越成熟和穩(wěn)定。但是懸臂現(xiàn)澆法的施工工序仍然比較復(fù)雜，施工中每一個工序都需要進(jìn)行嚴(yán)密的監(jiān)測和控制，以保證施工和后續(xù)運營的安全穩(wěn)定。