變截面連續(xù)箱梁施工技術(shù)探討

高承明

（中鐵一院集團南方工程咨詢監(jiān)理有限公司，甘肅蘭州）

1 兩種施工方法優(yōu)劣

相比于懸臂澆筑法，懸臂拼裝法主要有如下優(yōu)勢：①梁段可在橋梁下部結(jié)構(gòu)施工完成前就開始預(yù)制，能有效縮短橋梁施工工期；②由于懸臂拼裝法采用預(yù)制梁段，因此預(yù)制梁段混凝土的齡期比懸臂澆筑法更長，能有效減小預(yù)制梁段拼裝后混凝土產(chǎn)生的收縮和徐變[1]；③由于懸臂拼裝法所使用的梁段在預(yù)制場集中預(yù)制，工廠化的生產(chǎn)有利于質(zhì)量的控制，相比于懸臂澆筑法，懸臂拼裝法施工的梁段質(zhì)量更好[2]。

但懸臂拼裝法也有其自身的缺陷，由于梁段在預(yù)制場集中預(yù)制，因此需要采用運輸車輛將預(yù)制梁段運輸至現(xiàn)場進行拼裝；預(yù)制梁段在現(xiàn)場吊裝、拼接，產(chǎn)生的接縫和預(yù)應(yīng)力張拉均使其整體性相對較差[3]；由于梁段已提前預(yù)制完成，加之施工中有很多不確定因素，導(dǎo)致懸臂拼裝法能調(diào)整的余地較小，對施工變形控制不利[4]；懸臂拼裝法需要吊裝預(yù)制梁段，對預(yù)制場建設(shè)、起吊設(shè)備等要求高，從而導(dǎo)致其施工成本也大幅上升[5]。

兩種施工方法也有一些相同之處，如均需對0#塊進行現(xiàn)場澆筑，均需對梁段進行分節(jié)澆筑或拼裝，也都需要對稱施工，都需要對梁段進行預(yù)應(yīng)力張拉等。

2 懸臂澆筑法施工工藝

2.1 預(yù)壓

掛籃安裝完成后，應(yīng)對安裝好的掛籃進行預(yù)壓，以檢測掛籃的承載能力以及模擬掛籃在梁段荷載作用下的實際變形，同時可消除掛籃的非彈性變形，獲得彈性變形數(shù)據(jù)，為模板安裝高程提供數(shù)據(jù)支撐。掛籃結(jié)構(gòu)示意如圖1 所示。

圖1 掛籃（菱形）結(jié)構(gòu)示意

預(yù)壓最大荷載應(yīng)為最大梁段重量的1.2 倍，預(yù)壓時應(yīng)分級進行，可按照0→0.5 q→0.75 q→q→1.2 q的分級進行。每一級加載完成后，應(yīng)在1 h 內(nèi)測量其變形值并記錄，加載的順序應(yīng)按照“懸臂端→墩中心”方向進行，全部加載完畢后，每間隔1 h 測量掛籃的變形值，連續(xù)測量4 h，當發(fā)現(xiàn)最后兩次測量之間的變形值小于2 mm 時可停止預(yù)壓，卸載可按照加載等級反向進行，測量卸載后掛籃的變形值并記錄。根據(jù)上述數(shù)據(jù)，可繪制出荷載——撓度曲線，以明確掛籃的承載能力和變形數(shù)據(jù)。

預(yù)壓結(jié)束后，可按照下式來計算梁段底模高程：

式中：H 代表梁段底模高程（m）；h0代表梁段底設(shè)計高程（m）；h1代表施工時掛籃受到的荷載、混凝土的收縮和徐變產(chǎn)生的撓度（m）；h2代表掛籃在施工中產(chǎn)生的彈性變形（m）。

2.2 懸臂澆筑施工

懸臂澆筑的梁段長一般為3～5 m，采用一次澆筑工藝，自懸臂端向墩中心對稱、分層澆筑，先澆筑底板，然后澆筑腹板，最后澆筑頂板混凝土，分層厚度不應(yīng)超過300 mm，并在下層混凝土初凝前澆筑上層混凝土。在澆筑混凝土?xí)r，應(yīng)時刻注意掛籃主桁架、前后橫梁、腹板、底板、頂板位置的撓度變化情況，若實際撓度與預(yù)留不符，必須及時采取措施防止掛籃超過下垂極限，澆筑完成后，應(yīng)及時檢查箱梁尺寸、中線、高程等。

預(yù)應(yīng)力張拉應(yīng)對稱進行。對于縱向預(yù)應(yīng)力，應(yīng)先張拉腹板，后張拉頂板，采用4 臺千斤頂同時對稱張拉；對于橫向預(yù)應(yīng)力，應(yīng)由0#塊向跨中對稱張拉；對于豎向預(yù)應(yīng)力，應(yīng)由應(yīng)由0#塊向跨中對稱張拉。張拉技術(shù)后，應(yīng)及時檢查預(yù)應(yīng)力筋的伸長值，實際伸長值與理論伸長值差值在6%以內(nèi)為合格，否則應(yīng)查明原因，重新張拉。預(yù)應(yīng)力筋的理論伸長值可按下式計算：

式中：ΔL 代表預(yù)應(yīng)力筋的理論伸長值（mm）；L 代表預(yù)應(yīng)力筋的長度（m）；Ep代表預(yù)應(yīng)力筋的彈性模量（MPa）；k 代表預(yù)應(yīng)力孔道對預(yù)應(yīng)力筋的摩擦影響系數(shù)；μ 代表預(yù)應(yīng)力孔道與預(yù)應(yīng)力筋的摩擦系數(shù)；x 代表張拉端至計算截面的預(yù)應(yīng)力筋長度（m）；θ 代表張拉端至計算截面的夾角（rad）；P 代表張拉力（kN）。

預(yù)應(yīng)力施工完成后，應(yīng)在24 h 內(nèi)進行壓漿。宜采用真空輔助壓漿工藝，同時在漿液中摻加滿足設(shè)計及規(guī)范要求的膨脹劑。對于豎向預(yù)應(yīng)孔道，從相連的一根向另一根壓漿；對于縱、橫向預(yù)應(yīng)力孔道，應(yīng)自孔道的一端向另一端壓漿。采用真空輔助壓漿工藝時，其真空度達到-0.1 MPa 再開始壓漿。

邊跨現(xiàn)澆段施工時，可參照滿堂支架法現(xiàn)澆箱梁工藝進行施工，示意如圖2 所示。

圖2 邊跨現(xiàn)澆段施工示意

2.3 合龍

合龍段應(yīng)選擇在一天中氣溫最低時進行，先對邊跨進行合龍，然后對次邊跨合龍，最后再進行中跨合龍。合龍時，為保證澆筑混凝土?xí)r兩端高程、結(jié)構(gòu)受力以及調(diào)整成橋以后混凝土的徐變，應(yīng)在合龍前在兩端增加配重。配重可采用水箱，配重應(yīng)盡量靠近懸臂端，且應(yīng)均衡。配重不宜選擇過大，也不應(yīng)過小，具體可按下式進行計算：

式中：M 代表配重質(zhì)量（kg）；M1代表基本附加配重（kg）；M2代表施工機具、人員、模板等的附加配重（kg）；M3代表混凝土高差、內(nèi)力及徐變附加配重（kg）。

配重應(yīng)隨混凝土澆筑而逐漸釋放，和澆筑混凝土一樣，釋放配重也應(yīng)對稱、均衡進行，釋放的配置應(yīng)和澆筑的混凝土保持一致，且應(yīng)分級進行，一般每5 t 可分為一級。中跨合龍段施工如圖3 所示。

圖3 中跨合龍段施工示意

3 懸臂拼裝法施工工藝

3.1 梁段預(yù)制

和預(yù)制箱梁類似，梁段也需在預(yù)制場內(nèi)集中預(yù)制梁段。因此，懸臂拼裝施工也需建設(shè)預(yù)制場。梁段預(yù)制可分為長線法和短線法，長線法占地較大，預(yù)制場地基要求較高，梁段澆筑及養(yǎng)護較為分散，但成橋后線形較好；短線法僅需3 個梁段長即可完成所有梁段施工，但其施工精度要求較高，相對于長線法，其工期較長。長線法和短線法施工臺座施工如圖4 所示。

圖4 長線法和短線法施工臺座施工

3.2 懸臂拼裝

懸臂拼裝法0#塊的施工和懸臂澆筑法相同，1#塊是全橋中最重要的梁段，也是后續(xù)梁段拼裝的基準梁段，一般采用濕接縫進行連接，其施工工藝流程如圖5所示，其余后續(xù)梁段一般采用膠接縫拼裝。

圖5 1#塊懸臂拼裝施工工藝流程

懸臂拼裝之前，應(yīng)首先對預(yù)制梁段的拼接面進行清潔處理，同時確定膠接縫所用的材料及拼接工藝，拼裝過程中應(yīng)時刻監(jiān)控已拼接梁段的撓度、高程及軸線，發(fā)現(xiàn)異常時應(yīng)及時進行調(diào)整。拼裝前應(yīng)對所使用的機具設(shè)備進行檢查，驗算其強度、剛度以及穩(wěn)定性，確保其安全系數(shù)在2 以上，將吊裝所用的機具設(shè)備安裝完成后，應(yīng)進行專門驗收，同時進行1.25 倍設(shè)計荷載的靜載試驗和1.1 倍設(shè)計荷載的動載試驗。懸臂拼裝施工時，應(yīng)同時對稱拼裝，確保橋墩兩側(cè)受力平衡，不發(fā)生傾斜。除1#塊以外的梁段拼裝時，應(yīng)在涂膠前先進行試拼裝，膠粘劑應(yīng)經(jīng)檢驗合格后方可使用，主要應(yīng)對其力學(xué)性能和作業(yè)性能進行檢驗，確保其性能滿足懸臂拼裝施工的要求。膠粘劑應(yīng)使用機械進行拌和，并且在使用過程中應(yīng)持續(xù)攪拌，不得中斷，涂抹時應(yīng)在拼裝面涂抹均勻，其厚度應(yīng)小于3 mm，且不應(yīng)小于2 mm。對擬拼裝梁段施加臨時預(yù)應(yīng)力進行擠壓時，擠壓力應(yīng)不超過0.2 MPa，膠粘劑應(yīng)在拼裝面的接縫處均勻的被擠出，且擠壓時間不應(yīng)超過3 h。若拼裝施工的時間超過膠粘劑外露時間的70%時，在膠粘劑固化前，應(yīng)將被擠出來的膠粘劑進行清除，同時在對梁段的預(yù)應(yīng)力孔道進行封閉，以防膠粘劑被擠入預(yù)應(yīng)力孔道內(nèi)。

梁段的拼裝面應(yīng)保持干燥、清潔，確保其表面平整，拼裝前應(yīng)清除拼裝面的浮漿、油脂、灰塵等容易影響拼裝的污染物。拼裝過程中施加臨時預(yù)應(yīng)力所采用的預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)能滿足多次重復(fù)張拉的要求，并在施加永久預(yù)應(yīng)力后拆除其臨時預(yù)應(yīng)力筋。拼裝結(jié)束后，應(yīng)立即對梁段施加永久預(yù)應(yīng)力，此時可放松梁段吊鉤，并應(yīng)及時對梁段進行壓漿及封錨。懸臂拼裝施工示意如圖6 所示。

3.3 合龍

懸臂拼裝合龍段施工和懸臂澆筑法類似，也需要對稱施工、增加配重、安裝濕接縫模板及澆筑混凝土、張拉及鎖定，其施工工藝要求和懸臂澆筑法基本相同。

結(jié)束語

變截面連續(xù)箱梁是主要的大跨徑橋梁上部結(jié)構(gòu)形式之一，相比于大跨徑拱橋、懸索橋、斜拉橋等結(jié)構(gòu)形式，跨徑稍小，但其施工相對簡單，工藝成熟，是大跨徑橋梁常用的上部結(jié)構(gòu)之一。目前更多采用懸臂澆筑法施工，但在國家大力提倡裝配式施工的背景下，懸臂拼裝法也將會越來越多的應(yīng)用到工程實踐中。