基于懸臂掛籃的大跨度預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁中跨合龍技術(shù)

吳 磊

中鐵十九局集團(tuán)第一工程有限公司 北京 100176

懸臂澆筑法的成功問世，極大地促進(jìn)了預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的應(yīng)用與發(fā)展。隨著施工工藝的不斷革新和施工質(zhì)量的不斷提高，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋所具有的變形小、結(jié)構(gòu)剛度好、行車平順舒適、伸縮縫少、養(yǎng)護(hù)簡單以及抗震能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)得到了更加充分的體現(xiàn)[1-4]。作為預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋施工中最重要的環(huán)節(jié)之一，合龍段的施工是確保橋梁建成后在受力狀態(tài)和梁體線形這2個(gè)方面能否滿足設(shè)計(jì)要求的關(guān)鍵。因此，合龍段的施工技術(shù)越來越受到人們的重視。

在具體施工實(shí)踐中，關(guān)于預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁合龍段的合龍方法選擇，需要根據(jù)工程特點(diǎn)、所處環(huán)境、技術(shù)水平以及經(jīng)濟(jì)情況等因素綜合考慮確定[5-6]，不同的合龍方案將會導(dǎo)致不同的成橋線形和最終受力狀態(tài)，繼而對橋梁的使用安全、工程質(zhì)量以及使用壽命等產(chǎn)生影響[7-8]。

本文以國家高速公路網(wǎng)G5615墨江至臨滄公路土建1標(biāo)段工程中的中寨河特大橋?yàn)榘咐?，總結(jié)分析了幾種較為典型的中跨合龍方式，并對相應(yīng)的合龍控制要點(diǎn)進(jìn)行了簡要闡述，可為業(yè)內(nèi)同行提供借鑒。

1 工程概況

國家高速公路網(wǎng)G5615墨江至臨滄公路是云南省州市間高速公路連通的重點(diǎn)建設(shè)路段，將形成墨江縣、普洱市、臨滄市等地區(qū)間的主骨架通道。項(xiàng)目的建成將形成滇西南的主骨架布局，對完善國家高速公路網(wǎng)、云南省高速公路網(wǎng)，改善西部地區(qū)公路交通現(xiàn)狀具有重大的意義。

土建1標(biāo)段路線起點(diǎn)位于普洱市墨江縣聯(lián)珠鎮(zhèn)碧溪，起點(diǎn)樁號－K0＋000.057，通過碧溪樞紐互通連接昆磨高速。之后路線向西北布線，在曼海東側(cè)越嶺，之后沿中寨河西側(cè)布線，過簸箕山后設(shè)長160 m的剛構(gòu)橋跨過中寨河，到達(dá)本標(biāo)段終點(diǎn)，終點(diǎn)樁號K5＋610，本標(biāo)段路線長度5.61 km。

在本標(biāo)段工程施工中，設(shè)計(jì)有若干座大型連續(xù)梁橋以跨越沿途的河流區(qū)域或地質(zhì)復(fù)雜路段。其中，中寨河特大橋上部采用4×40.5 m＋85 m＋160 m＋85 m＋9×39 m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)和裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)T梁；下部結(jié)構(gòu)采用雙肢薄壁墩、空心墩、柱式墩、柱式臺，基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁。

高速公路大型連續(xù)梁橋一般選用懸臂澆筑法，涉及邊跨合龍或者中跨合龍時(shí)的技術(shù)方案選擇。本工程連續(xù)箱梁合龍施工時(shí)先合龍邊跨，再合龍中跨。為保證中跨合龍施工的科學(xué)性和合理性，本文對比提出了3種方案并介紹了相應(yīng)的工藝特點(diǎn)。

2 單掛籃合龍

2.1 工藝原理

單掛籃合龍即在邊跨合龍完成后，中跨的2個(gè)掛籃中的一個(gè)拆除，另一個(gè)掛籃向前推進(jìn)，行至中跨的位置，利用其進(jìn)行中跨合龍段合龍的方式。

2.2 施工工藝流程

邊跨合龍完成→一套掛籃拆除→另一套掛籃推至中跨位置就位→配重及勁性骨架焊接→底側(cè)模系統(tǒng)支設(shè)→鋼筋系統(tǒng)及內(nèi)模系統(tǒng)支設(shè)→混凝土澆筑→預(yù)應(yīng)力施工→中跨合龍完成

2.3 施工操作要點(diǎn)

1）掛籃就位。邊跨合龍完成后，中跨中的一套掛籃后退至可拆卸位置拆除。另一套掛籃先拆除內(nèi)模板，可放置在當(dāng)前節(jié)段箱梁內(nèi)，也可放置在掛籃底模上。利用液壓千斤頂?shù)裙ぞ咄苿?dòng)掛籃前移，到達(dá)對向混凝土面時(shí)，利用對向箱梁頂板預(yù)留孔將掛籃外側(cè)模固定，然后將掛籃推移到位后，同樣利用對向箱梁預(yù)留孔將掛籃底模板固定，同時(shí)掛籃后錨固定好，掛籃就位。單掛籃合龍如圖1所示。

圖1 單掛籃合龍示意

2）配重及勁性骨架焊接。根據(jù)中跨合龍段的質(zhì)量分別在合龍段兩側(cè)布置配重，同時(shí)利用測量儀器觀測合龍段兩側(cè)的梁面標(biāo)高，使梁面標(biāo)高差控制在規(guī)范范圍內(nèi)。同時(shí)將勁性骨架一側(cè)焊接就位，另一側(cè)等澆筑混凝土之前焊接。

3）其他操作要點(diǎn)。勁性骨架焊接完成后，外側(cè)模板固定好，開始綁扎鋼筋、預(yù)應(yīng)力鋼絞線穿束、安裝內(nèi)模板、澆筑混凝土等工作。待混凝土強(qiáng)度及彈性模量達(dá)到要求后，即進(jìn)行預(yù)應(yīng)力施工，最終拆除掛籃，完成中跨合龍。

3 雙掛籃合龍

3.1 工藝原理

在掛籃設(shè)計(jì)時(shí)，考慮到掛籃前端要留工作平臺，故此底縱梁的長度比最長節(jié)段長度長。在中跨合龍時(shí)，只需將2套掛籃底縱梁各切除一部分然后對接，正好形成合龍段底板支撐系統(tǒng)。然后在上面做支撐系統(tǒng)完成中跨合龍。雙掛籃合龍如圖2所示。

圖2 雙掛籃合龍示意

3.2 施工工藝流程

2套掛籃就位→臨時(shí)固結(jié)拆除→配重及勁性骨架焊接→底側(cè)模系統(tǒng)支設(shè)→鋼筋系統(tǒng)及內(nèi)模系統(tǒng)支設(shè)→混凝土澆筑→預(yù)應(yīng)力施工→中跨合龍完成

3.3 操作要點(diǎn)

1）掛籃就位。中跨合龍采用雙掛籃施工，由于2套掛籃在澆筑上一節(jié)段混凝土?xí)r已經(jīng)就位，且經(jīng)過混凝土澆筑等施工過程的壓重，掛籃本身已經(jīng)處于穩(wěn)定狀態(tài)。故此，掛籃不需要移動(dòng)即已就位。

2）配重及勁性骨架焊接。由于在邊跨合龍時(shí)，中跨的配重已經(jīng)安放，故此中跨配重采用邊跨配重時(shí)留下的水袋即可。配重完成后，即對勁性骨架進(jìn)行焊接作業(yè)。勁性骨架采用雙拼工字鋼焊接在兩懸澆段端頭的預(yù)埋鋼板上，要求焊縫飽滿，不夾渣，無氣泡等雜質(zhì)。同時(shí)控制勁性骨架焊接時(shí)間，選擇在晚上氣溫較低時(shí)進(jìn)行，且要求底板、頂板勁性骨架焊接左右對稱、上下同步。完成后把中墩支座上下面板連接螺桿切除，使支座處于自由狀態(tài)。

3）形成底側(cè)模系統(tǒng)。臨時(shí)固結(jié)解除后，測量組量測中跨兩端的標(biāo)高。經(jīng)測量，在允許范圍內(nèi)。由于2套掛籃原地不動(dòng)，所以底模系統(tǒng)只需要將2套掛籃的底縱梁連接在一起，在上面鋪設(shè)膠合板，即形成底模系統(tǒng)。側(cè)模板采用膠合板。將掛籃側(cè)模板稍微松開一點(diǎn)，在掛籃側(cè)模板上鋪設(shè)方木、膠合板形成側(cè)模系統(tǒng)，側(cè)模下方利用鋼管架支撐在掛籃下橫梁上，形成側(cè)模加固系統(tǒng)。

4）其他操作要點(diǎn)。一切就緒后，在一天中溫度最低時(shí)澆筑混凝土。澆筑混凝土過程中，同時(shí)卸載中跨配重水袋中的水。要求澆筑速度和卸載速度平衡?；炷琉B(yǎng)護(hù)期滿后，即進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉。張拉前將勁性骨架拆除。張拉完成后，對預(yù)應(yīng)力管道進(jìn)行孔道壓漿封錨。

4 吊架合龍

4.1 工藝原理

吊架施工即利用掛籃的部分構(gòu)件組成合龍段吊掛系統(tǒng)來合龍中跨合龍段。將掛籃推移至中跨合龍段位置，利用掛籃底模板作為合龍段底模板，掛籃下橫梁利用預(yù)留孔提吊在箱梁頂?shù)装迳希瑫r(shí)側(cè)模板提吊在頂板上，組成提吊模板系統(tǒng)。

4.2 施工工藝流程

吊架就位→臨時(shí)固結(jié)拆除→配重及勁性骨架焊接→鋼筋系統(tǒng)及內(nèi)模系統(tǒng)支設(shè)→混凝土澆筑→預(yù)應(yīng)力施工→中跨合龍完成

4.3 操作要點(diǎn)

1）吊架就位。中跨一套掛籃拆除，另一套掛籃拆除多余組件，剩下底模板系統(tǒng)和提吊系統(tǒng)。然后移動(dòng)到中跨位置。利用中跨兩側(cè)箱梁預(yù)留孔，將掛籃底模板錨固在箱梁頂?shù)装迳?，?cè)模板錨固在腹板上。內(nèi)模板待鋼筋綁扎、預(yù)應(yīng)力孔道安裝及鋼絞線穿束完成后錨固于箱梁頂板，以此來施工合龍段。吊架合龍如圖3所示。

圖3 吊架合龍示意

2）配重及勁性骨架焊接。由于在邊跨合龍時(shí)，中跨的配重已經(jīng)安放，故此中跨配重采用邊跨配重時(shí)留下的水袋即可。其余操作要點(diǎn)基本與雙掛籃合龍工藝相同。

5 合龍工藝分析及施工控制

5.1 平衡設(shè)計(jì)

本工程考慮實(shí)際情況，結(jié)合工程特點(diǎn)，采用吊架進(jìn)行合龍施工。

合龍段施工時(shí)，每個(gè)T構(gòu)懸臂加載應(yīng)盡量做到對稱平衡，合龍前，懸臂受力以彎矩為主，故平衡設(shè)計(jì)遵循對墩位彎矩平衡的原則，平衡設(shè)計(jì)中考慮如下幾種施工荷載：

1）合龍吊架自重以及混凝土澆筑前作用于合龍吊架的荷載。

2）直接作用于懸臂的荷載。

3）合龍段混凝土的重力。

平衡配重在合龍鎖定之前加到相應(yīng)懸臂端，可使合龍鎖定之后骨架處于“不動(dòng)”，避免薄弱處受剪破壞。

5.2 合龍鎖定設(shè)計(jì)

合龍鎖定中采用又拉又撐的方法，即用勁性骨架承受壓力，用臨時(shí)預(yù)應(yīng)力束承受拉力。勁性骨架根據(jù)溫度荷載計(jì)算其所需截面積，同時(shí)應(yīng)驗(yàn)算其壓桿穩(wěn)定性。臨時(shí)預(yù)應(yīng)力應(yīng)確保降溫時(shí)勁性骨架中既不出現(xiàn)拉應(yīng)力，又要滿足升溫時(shí)骨架不致受壓過大而失穩(wěn)，具體張拉力根據(jù)合龍期間可能出現(xiàn)的溫度范圍計(jì)算，合龍鎖定溫度選擇在設(shè)計(jì)要求的合龍最佳溫度范圍內(nèi)。

6 結(jié)語

本文結(jié)合國家高速公路網(wǎng)G5615墨江至臨滄公路土建1標(biāo)段中的大型連續(xù)梁橋中跨合龍段施工實(shí)踐，通過多種合龍方式的比選，最終從優(yōu)選出最佳方案。

通過對比分析得出，各合龍技術(shù)在大跨度橋梁合龍段的施工中有以下特點(diǎn)：

1）單掛籃施工和吊架施工相似，都具有操作簡單、結(jié)構(gòu)靈巧輕便的特點(diǎn)；雙掛籃合龍，吊掛系統(tǒng)不動(dòng)，只需支設(shè)內(nèi)外模板，操作簡單安全。

2）不管哪種合龍方式，合龍時(shí)間選擇、勁性骨架的焊接、合龍配重的方式等關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)不變。

3）本工程通過平衡設(shè)計(jì)和鎖定設(shè)計(jì)，可有效保證吊架施工合龍段時(shí)的安全與質(zhì)量。