大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋梁施工技術(shù)分析

劉 斐 （中鐵建大橋工程局集團(tuán)西北工程有限公司，寧夏回族自治區(qū) 銀川 750001）

1 工程概況

陳家堡子大橋設(shè)計(jì)時(shí)速100km/h，采用雙向四車(chē)道，橋面全寬26.00m，單幅寬12.75m。 主橋橋跨布置為68.5m＋125.0m＋68.5m，采用預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)。主橋箱梁為三向預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，采用單箱單室截面[1]。箱梁頂板寬12.750m、底板寬7.000m、翼緣板懸臂長(zhǎng)2.875m，箱梁頂板預(yù)設(shè)橫坡、底板水平。箱梁根部梁高7.80m，跨中梁高3.00m，箱梁高度遵循1.8次拋物線變化[2]。主橋變截面預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁采用C55混凝土。

本橋梁段劃分為0#塊（墩頂現(xiàn)澆段）、1#～16#段（懸臂澆筑段）、17#段（合龍段）和18#段（邊跨直線段）。

圖1 大橋立面及梁段劃分圖

2 大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋施工技術(shù)

2.1 懸澆梁段施工

2.1.1 掛籃系統(tǒng)

本橋采用掛籃懸臂澆筑法施工，考慮到預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋梁結(jié)構(gòu)的特殊性，對(duì)掛籃本身也提出了較高要求。掛籃與懸澆梁段混凝土的質(zhì)量比不宜大于0.5，最大變形（包括吊帶變形的總和）應(yīng)不大于20mm 且能夠在曲線上行走，同時(shí)滿足橋面橫坡變化的需要。掛籃模板系統(tǒng)需要靈活調(diào)整用以滿足標(biāo)高、腹板高度、頂?shù)装鍔A角的變化[3]。掛籃進(jìn)場(chǎng)后，需要對(duì)照結(jié)構(gòu)部件清單清點(diǎn)掛籃構(gòu)配件并進(jìn)行檢驗(yàn)，合格后使用。在墩頂0#塊預(yù)應(yīng)力施工完成后，拆除側(cè)模，進(jìn)行箱梁箱室內(nèi)、頂面清理工作，在0#梁段頂面上組拼掛籃。0#梁段頂面清理工作完成后，進(jìn)行掛籃滑軌測(cè)量放線工作，定位出兩端主桁架的位置，依據(jù)放樣結(jié)果進(jìn)行滑軌調(diào)坡、調(diào)平，安裝滑軌并錨固，隨后安裝主桁架和后錨。掛籃底模系統(tǒng)由前下橫梁、后下橫梁、縱梁、底模組成，前下橫梁設(shè)置6 根吊帶，錨固于前上橫梁，后下橫梁設(shè)置有4 根吊帶，錨固在箱梁已澆筑梁段底板[4]。前、后下橫梁采用400mm×200mm 工字鋼雙拼，底模縱梁采用HN300×200 型鋼。底?？v梁通過(guò)焊接與前、后下橫梁分別固定，內(nèi)模和外模兩側(cè)各設(shè)置2 根外滑梁，滑梁均使用Φ32mm 的精軋螺紋鋼筋作為吊帶，前上橫梁吊帶由Φ32mm 精軋鋼筋和180mm×40mm鋼板組成。

掛籃組拼完成后，全面檢查安裝質(zhì)量并對(duì)掛籃進(jìn)行預(yù)壓加載試驗(yàn)，采取分級(jí)加載方式，在加載過(guò)程中保持平緩、穩(wěn)定。按照30%→70%→100%→120%進(jìn)行加載，每一級(jí)荷載施加完成后等待相關(guān)測(cè)量數(shù)據(jù)，待掛籃標(biāo)高變化穩(wěn)定時(shí)（2mm/24h）進(jìn)行下一級(jí)加載，最后一級(jí)加載持荷時(shí)間不少于48h。每一級(jí)加載過(guò)程中記錄加載值和對(duì)應(yīng)階段的形變值。當(dāng)最終測(cè)量數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)規(guī)范要求的數(shù)據(jù)近似或一致時(shí)，說(shuō)明掛籃的強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性均滿足設(shè)計(jì)、規(guī)范要求。掛籃預(yù)壓是橋梁懸臂澆筑施工的關(guān)鍵，在施工前應(yīng)對(duì)施工中可能出現(xiàn)的最不利工況進(jìn)行模擬，同時(shí)應(yīng)考慮掛籃前移、澆筑混凝土等最不利工況時(shí)的安全系數(shù)。通過(guò)預(yù)壓加載試驗(yàn)可以消除掛籃的非彈性變形并得到掛籃的彈性變形值，為后續(xù)的懸臂梁段施工提供立模標(biāo)高的數(shù)據(jù)支撐，同時(shí)驗(yàn)證了掛籃穩(wěn)定性與安全性，保障后續(xù)施工。

在掛籃滑軌上設(shè)置反力架及液壓千斤頂油缸，通過(guò)銷(xiāo)軸與主桁后支點(diǎn)反力座連接，利用千斤頂推動(dòng)主桁使整個(gè)掛籃前移。

2.1.2 混凝土施工

在各項(xiàng)隱蔽工程驗(yàn)收合格后方可澆筑混凝土。混凝土澆筑按照先底板、后腹板、最后頂板及翼板的順序，前后左右對(duì)稱(chēng)進(jìn)行[5]。預(yù)應(yīng)力張拉端、錨固端是連續(xù)剛構(gòu)懸臂施工的關(guān)鍵區(qū)域，錨下鋼筋布置緊密。為保證此處混凝土質(zhì)量，混凝土入模下料時(shí)需要在錨固端處緩慢進(jìn)行，下料的同時(shí)需要用Φ30 振動(dòng)棒對(duì)錨下混凝土振搗密實(shí)，也要注意過(guò)振和工人操作不當(dāng)引起的錨板、管道移位或破損等質(zhì)量隱患。澆筑箱梁頂板翼板混凝土?xí)r，嚴(yán)格控制頂面標(biāo)高。可以選擇在頂板腹板鋼筋骨架上安裝Φ16 高程控制筋，在Φ16 鋼筋上粘貼紅色膠帶（下口為準(zhǔn)）作為梁頂控制標(biāo)高，用刮杠找平。收漿后抹平，人工二次抹面，確保高程和平整度符合設(shè)計(jì)規(guī)范要求。梁頂表面處理時(shí)拉線找坡并壓實(shí)。在混凝土初凝前拉毛，拉毛要求均勻順直，防止梁面混凝土開(kāi)裂[6]?；炷翝仓瓿珊?，頂板采用土工布和塑料薄膜覆蓋，安排專(zhuān)人灑水，以保持混凝土表面濕潤(rùn)。

2.1.3 預(yù)應(yīng)力施工

采用智能張拉設(shè)備張拉鋼絞線，以伸長(zhǎng)量、張拉應(yīng)力雙控法控制施工質(zhì)量。張拉前檢查千斤頂、錨環(huán)、傳力筒、穿束管道，確?！八妮S同心”。預(yù)應(yīng)力張拉工序嚴(yán)格遵循設(shè)計(jì)與規(guī)范要求，對(duì)伸長(zhǎng)量不滿足設(shè)計(jì)要求的需分析原因，依據(jù)分析結(jié)果查看鋼絞線有無(wú)滑絲、斷絲情況，并做好張拉記錄[7]。

孔道壓漿采用大循環(huán)智能壓漿工藝。按設(shè)備操作規(guī)程連接相應(yīng)預(yù)應(yīng)力管道，依次開(kāi)啟出漿、返漿、兩端球閥，調(diào)整出漿、返漿調(diào)壓閥，調(diào)整至設(shè)計(jì)壓漿壓力。壓漿應(yīng)均勻、緩慢、連續(xù)地進(jìn)行。當(dāng)進(jìn)出口和返漿口壓力一致且返漿口流出濃漿時(shí)，可關(guān)閉出漿調(diào)節(jié)閥，維持孔道壓力≥0.5MPa 并保持3min，手動(dòng)關(guān)閉兩端球閥并結(jié)束壓漿。封端混凝土澆筑前，復(fù)檢管道壓漿質(zhì)量，確保無(wú)漏漿現(xiàn)象后清理承壓板、錨環(huán)處灰漿，混凝土養(yǎng)生結(jié)束后，在新舊混凝土接縫處按設(shè)計(jì)規(guī)范要求涂刷聚氨酯防水涂料[8-10]。橫向預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)，錨外的頂板鋼筋應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工情況移動(dòng)、調(diào)整間距、彎折或斷開(kāi)，如果橫向預(yù)應(yīng)力錨固端周邊鋼筋選擇斷開(kāi)處理，應(yīng)將鋼筋在張拉槽口內(nèi)預(yù)留搭接長(zhǎng)度，待橫向預(yù)應(yīng)力施工完成后，用同直徑鋼筋搭接焊后方可封錨。

2.2 合龍段施工

大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋梁的合龍段施工會(huì)受到溫度、應(yīng)力和施工工藝等因素的影響。為保證全橋合龍后的工程質(zhì)量，合龍時(shí)間一般選擇當(dāng)天氣溫最低且穩(wěn)定的時(shí)段。本橋使用多跨同時(shí)鎖定合龍施工技術(shù)。

2.2.1 合龍段模板配置

合龍前先進(jìn)行掛籃內(nèi)模系統(tǒng)拆除。邊跨合龍段，掛籃外側(cè)模板及主桁架停在16#節(jié)段不動(dòng)，利用掛籃底縱梁和邊跨直線段底縱梁做底模支撐，外側(cè)模板采用木膠板+方木+鋼管架支撐（鋼管架支立于掛籃主梁及托架主梁上）。中跨合龍段，跨中掛籃整體停在16#節(jié)段不動(dòng)，利用兩側(cè)掛籃底縱梁做底模支撐，外側(cè)模板采用木膠板+方木+鋼管架支撐（鋼管架支立在掛籃主梁上）。

圖2 中跨合龍示意圖

2.2.2 合龍口臨時(shí)鎖定

合龍口兩側(cè)懸臂端在澆筑混凝土前使用型鋼進(jìn)行剛性連接，在一天氣溫最低且溫度穩(wěn)定時(shí)進(jìn)行鎖定，三個(gè)合龍口同時(shí)進(jìn)行鎖定。

2.2.3 合龍口整體配重原則

T 構(gòu)兩端重量平衡，合龍段兩側(cè)重量平衡。配重使用水箱，便于卸載，配重重量為合龍段重量的1/2。

2.2.4 合龍段混凝土

中跨合龍段和邊跨合龍段使用地泵泵送混凝土，每個(gè)合龍口配備1 名技術(shù)人員，使用對(duì)講機(jī)進(jìn)行聯(lián)系，確保三個(gè)合龍口混凝土同步澆筑。在澆筑混凝土?xí)r，根據(jù)澆筑速度同步卸載配重，保證同一時(shí)段內(nèi)澆筑的混凝土量盡可能與卸載的重量相等，卸載重量與混凝土澆筑量相差不宜超過(guò)5t。在合龍段混凝土養(yǎng)護(hù)期間，應(yīng)禁止施工荷載上橋，避免擾動(dòng)開(kāi)裂。

2.2.5 合龍段預(yù)應(yīng)力

當(dāng)混凝土達(dá)到強(qiáng)度，1～2 對(duì)合龍段鋼束分別張拉完成后，解除剛性支撐。

縱向預(yù)應(yīng)力鋼束張拉原則為邊跨合龍段與中跨合龍段鋼束先后交錯(cuò)張拉；兩個(gè)邊跨合龍段相同編號(hào)的縱向預(yù)應(yīng)力鋼束同步對(duì)稱(chēng)張拉，同一合龍段的同一編號(hào)的縱向預(yù)應(yīng)力同步對(duì)稱(chēng)張拉?，F(xiàn)場(chǎng)配備4 臺(tái)千斤頂，使用智能張拉系統(tǒng)同步控制4 臺(tái)千斤頂，保證張拉施工同步進(jìn)行。

一次合龍縱向預(yù)應(yīng)力鋼束張拉的順序：

①?gòu)埨锌绾淆埗雾敯邃撌鳷Z1 和TZ2，解除中跨臨時(shí)剛性連接；

圖3 中跨合龍段鋼束示意圖

②張拉邊跨合龍段頂板鋼束TH1、TH1'和TH2、TH2'，解除邊跨臨時(shí)剛性連接；

圖4 邊跨合龍段鋼束示意圖

③對(duì)稱(chēng)張拉邊跨合龍段腹板束FH1、FH2 鋼束，再對(duì)稱(chēng)張拉邊跨合龍段底板鋼束B(niǎo)1、B3，最后對(duì)稱(chēng)張拉底板鋼束B(niǎo)2；

④對(duì)稱(chēng)張拉中跨合龍段底板B1～B 8，再對(duì)稱(chēng)張拉中跨合龍段腹板束FZ1和FZ2鋼束。

2.3 掛籃拆除

合龍段張拉壓漿完成且強(qiáng)度符合要求后拆除掛籃。掛籃拆除時(shí)間應(yīng)注意：先拆除掛籃內(nèi)模系統(tǒng)，包括內(nèi)模滑梁、內(nèi)模架；再拆除底模及側(cè)模，底模和側(cè)?？梢哉w拆除下落；最后拆除掛籃后錨、主桁架和行走系統(tǒng)，掛籃可以在合龍段澆筑位置原位拆除。掛籃拆除前，首先確認(rèn)無(wú)荷載作用在掛籃上，并同時(shí)做好安全防護(hù)措施。拆除過(guò)程如遇桿件、部件卡滯無(wú)法正常拆解時(shí)，停止拆除工作，找出原因并采取相應(yīng)措施排除異常后繼續(xù)，嚴(yán)禁強(qiáng)行拆除。

3 大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋施工控制要點(diǎn)

3.1 線形監(jiān)測(cè)控制

3.1.1 主梁標(biāo)高監(jiān)測(cè)

第一節(jié)梁段的定位精度對(duì)結(jié)構(gòu)后續(xù)梁段線形精度影響很大，首個(gè)梁段需嚴(yán)格控制標(biāo)高及線形，同時(shí)密切監(jiān)測(cè)。在首板梁澆筑前于箱室腹板、底板預(yù)埋橋梁應(yīng)力形變監(jiān)測(cè)裝置并設(shè)置標(biāo)高控制點(diǎn)。①腹板模板到位后，在掛籃底模上安裝底板及腹板鋼筋，然后在底板及腹板鋼筋骨架處安裝墊塊或固定鋼筋，保證腹板位置及標(biāo)高的準(zhǔn)確，隨后穿入縱向主筋，微調(diào)腹板鋼筋。②用支撐架對(duì)腹板鋼筋骨架進(jìn)行支撐，保證腹板鋼筋骨架的穩(wěn)定，防止變形。③因?yàn)?#塊兩端縱坡及傾斜角度不同，為保證橋梁縱坡要求，首節(jié)梁段腹板縱向按照一定的坡度傾斜，對(duì)鋼筋骨架底部進(jìn)行支墊。④通過(guò)全站儀測(cè)量橋梁頂板中軸線及標(biāo)高，準(zhǔn)確調(diào)整后續(xù)各節(jié)段的中心偏位及標(biāo)高，使成橋線形滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求。

在合龍前2～3 個(gè)梁段施工時(shí)，宜進(jìn)行全橋聯(lián)測(cè)，以確定懸臂兩端的高程差、水平差，便于調(diào)整。

3.1.2 主梁實(shí)時(shí)撓度監(jiān)測(cè)

綠色小水電創(chuàng)建工作實(shí)行電站業(yè)主自愿申報(bào)，省級(jí)水行政主管部門(mén)負(fù)責(zé)申報(bào)材料和現(xiàn)場(chǎng)初驗(yàn)，水利部審核、動(dòng)態(tài)管理模式。小水電站只要依法依規(guī)建設(shè)，下泄流量滿足下游用水需求，影響區(qū)內(nèi)無(wú)水事糾紛并滿足《綠色小水電評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》基本要求的，都可參照?qǐng)D1參與到綠色小水電站創(chuàng)建工作中。

主梁發(fā)生撓曲變形主要與體系溫差有關(guān)，當(dāng)體系溫差較大時(shí)主梁容易撓曲變形，這是因?yàn)轶w系溫差引起構(gòu)件的伸縮變形，主要表現(xiàn)為水平方向的位移，從而影響主梁的標(biāo)高，并導(dǎo)致主梁頂端的豎向位移增大。主梁的變化主要集中在水平位移上，豎向位移相對(duì)可以忽略。日照和季節(jié)性溫差是導(dǎo)致?lián)锨冃蔚闹饕蛩?，無(wú)論是主梁本身還是橋墩都可能發(fā)生變形，都會(huì)導(dǎo)致主梁豎向撓度的增加。因此在監(jiān)測(cè)時(shí)建議通過(guò)測(cè)量梁段相對(duì)高差判斷主梁撓度、墩頂0#塊設(shè)置為標(biāo)高基準(zhǔn)點(diǎn)、標(biāo)高監(jiān)測(cè)選擇橋上位置為宜、在清晨日出之前為最佳觀測(cè)時(shí)間[8]。

3.1.3 合龍段高差監(jiān)測(cè)

在懸臂施工過(guò)程中，注意控制橋梁線形和高差，依據(jù)懸臂兩端的標(biāo)高數(shù)值，確保合龍段的高差在設(shè)計(jì)規(guī)范要求范圍內(nèi)。底板設(shè)置三個(gè)高程控制點(diǎn)，位于底板左、右及中心位置。

3.2 預(yù)應(yīng)力控制

邊中跨同時(shí)合龍后，要確保橋梁受力與設(shè)計(jì)預(yù)期受力處于同一水平。預(yù)應(yīng)力施工過(guò)程中，需要著重考慮自重、溫度、預(yù)應(yīng)力和施工荷載等影響因素[11]。如果大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋梁的受力效果與預(yù)期出現(xiàn)較大的偏差，將會(huì)導(dǎo)致其實(shí)際承載能力的降低和實(shí)際使用壽命的縮短，嚴(yán)重危害整體結(jié)構(gòu)的安全性，進(jìn)而直接影響橋梁工程質(zhì)量[12]。因此在施工過(guò)程需要借助應(yīng)力監(jiān)測(cè)等方式對(duì)大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋結(jié)構(gòu)實(shí)際受力進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

對(duì)于橋梁預(yù)應(yīng)力施工，還需要做好相應(yīng)工作，如對(duì)錨具進(jìn)行外觀、硬度檢查，嚴(yán)禁使用不合格的錨具；梁段混凝土張拉前混凝土齡期應(yīng)滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求，張拉順序以設(shè)計(jì)為準(zhǔn)，預(yù)應(yīng)力束左右對(duì)稱(chēng)張拉，在張拉至設(shè)計(jì)應(yīng)力時(shí)，確保伸長(zhǎng)量誤差不超過(guò)±6%，同時(shí)還要注意預(yù)應(yīng)力管道位置是否開(kāi)裂。

3.3 穩(wěn)定控制

大跨徑橋梁的穩(wěn)定程度直接影響橋梁施工及使用的安全，同時(shí)也影響橋梁后期行車(chē)的舒適性。施工過(guò)程中對(duì)橋梁各個(gè)部位結(jié)構(gòu)的剛度和穩(wěn)定性、橋梁施工的臨時(shí)支撐、施工完成后繼續(xù)保留的永久性支撐和各類(lèi)結(jié)構(gòu)應(yīng)力數(shù)據(jù)都應(yīng)全面掌握[13]，再通過(guò)科學(xué)的計(jì)算來(lái)對(duì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性予以評(píng)價(jià)，結(jié)合評(píng)價(jià)結(jié)果制定針對(duì)性方案與措施。

3.4 安全控制

在橋梁施工過(guò)程中，涉及多工種的交叉作業(yè)以及受外部環(huán)境不確定性的影響，導(dǎo)致存在眾多安全隱患。為此，必須密切結(jié)合實(shí)際橋梁施工現(xiàn)場(chǎng)情況，制定切實(shí)可行的安全生產(chǎn)管理辦法，嚴(yán)格管理每一道施工工序，持續(xù)提升橋梁整體施工的安全控制水平，以杜絕安全生產(chǎn)事故發(fā)生的可能性。同時(shí)，我國(guó)已建立較為完善的安全生產(chǎn)管理體系，因此在實(shí)際橋梁施工中必須依照相關(guān)法律法規(guī)及規(guī)范要求執(zhí)行。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，銀昆高速公路陳家堡子大橋采取多跨一次合龍施工技術(shù)有助于節(jié)約施工工期，但對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)操也提出了較高要求，尤其是合龍后縱向預(yù)應(yīng)力施加的順序決定橋梁施工成功與否。在應(yīng)用大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋梁施工技術(shù)時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格保證施工控制的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化、精細(xì)化。切實(shí)做好撓度、高程、應(yīng)力等各項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)的監(jiān)測(cè)工作，最大化發(fā)揮大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋梁施工技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值，確保橋梁結(jié)構(gòu)整體做到結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、線形流暢、質(zhì)量合格。