睦州水道特大連續(xù)梁橋施工技術(shù)研究

摘要 該文以睦州水道特大橋為研究對象，重點研究了特大橋梁工程施工中的關(guān)鍵技術(shù)和監(jiān)測問題。分析了連續(xù)梁橋掛籃懸澆施工、樁基墩臺施工等重難點，并提出了相應對策。介紹了掛籃懸澆施工、邊跨直線段施工和合龍段施工工藝，以及現(xiàn)場監(jiān)測關(guān)鍵技術(shù)，包括應力監(jiān)測、線形監(jiān)測和體外預應力索監(jiān)測。研究結(jié)果對提升特大橋梁工程的施工質(zhì)量和安全性具有重要意義。

關(guān)鍵詞 特大橋梁工程；施工技術(shù)；監(jiān)測技術(shù)；連續(xù)梁橋

中圖分類號 U445 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）19-0075-03

0 引言

隨著城市化進程的不斷推進和交通運輸需求的日益增長，特大橋梁工程在現(xiàn)代交通基礎設施建設中扮演著至關(guān)重要的角色[1-2]。作為連接城市之間的紐帶，特大橋梁不僅承載著交通運輸?shù)闹厝?，更是城市發(fā)展和區(qū)域經(jīng)濟的重要支撐[3-5]。睦州水道特大橋項目跨越了睦州水道，承載著大量的陸路交通。該文依托睦州水道特大橋工程項目，對特大橋的施工技術(shù)進行深入研究，重點分析特大連續(xù)梁橋關(guān)鍵部位的施工工藝和監(jiān)測技術(shù)，以期為類似特大橋梁工程的施工提供有益的經(jīng)驗和參考。

1 工程背景

睦州水道特大橋DK1+678.002～DK6+453.427段，全長4.775 km，全段均為雙線橋梁，途經(jīng)新會區(qū)睦州鎮(zhèn)東環(huán)沙村，三江鎮(zhèn)九子沙村、深呂村、沙崗村。該橋DK1+678.002～DK6+453.427段共設樁基1354根，樁徑類型為1 m、1.25 m、1.5 m、2.2 m、2.5 m，樁長13～53 m不等，共設墩臺136個，橋墩墩臺分為空心墩、實體墩兩種形式，墩高12～38.5 m不等。上部結(jié)構(gòu)中連續(xù)梁采用掛籃懸臂澆筑施工，連續(xù)剛構(gòu)在DK1+710.702～DK2+068.602上跨睦州水道，為該橋重難點工程。

2 特大連續(xù)梁橋施工重難點分析及對策

2.1 重難點分析

（1）連續(xù)剛構(gòu)跨越睦州水道：睦州水道作為當?shù)刂匾乃?，其跨越需要充分考慮水下地質(zhì)條件、水流情況以及橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

（2）掛籃懸臂澆筑技術(shù)：睦州水道特大橋DK1+710.702～DK2+068.602（94 m+168 m+94 m）連續(xù)剛構(gòu)，采用掛籃懸臂澆筑施工，工藝復雜，線性控制難度大，施工安全風險高。

（3）樁基和墩臺施工：睦州水道特大橋的樁基和墩臺數(shù)量眾多，尺寸巨大，且受水下地質(zhì)條件和水流的影響較大。因此，在樁基和墩臺的施工過程中，需要采用合適的施工方法和技術(shù)，確保施工的穩(wěn)定性和安全性。

（4）現(xiàn)場監(jiān)測技術(shù)：由于工程地處水域，受到水流等環(huán)境因素的影響較大，因此需要采用有效的現(xiàn)場監(jiān)測技術(shù)對橋梁結(jié)構(gòu)和施工過程進行實時監(jiān)測和控制，及時發(fā)現(xiàn)和解決施工中的安全隱患。

綜上，睦州水道特大橋工程面臨著諸多技術(shù)挑戰(zhàn)和施工難點，亟須采取有效的技術(shù)措施和管理手段，以確保工程的順利實施和安全運營。

2.2 對策研究

在睦州水道特大橋項目中，為了應對施工過程中的各種挑戰(zhàn)和風險，制定了一系列有效的對策措施。

（1）在施工前，認真編寫和評審專項方案，以確保施工安全。在施工中，施工平臺四周設置牢固的圍擋和足夠的救生設備，涉水作業(yè)嚴禁將泥渣排入河中并進行二次沉淀處理，同時建立雨季防洪機制并加強對河道水位的監(jiān)測。

（2）對0#塊和掛籃進行了堆載預壓工作，控制混凝土澆筑的重量對稱性，并加強了對線形、鋼絞線張拉工藝以及混凝土施工質(zhì)量的監(jiān)控和檢查。

（3）在合龍前，確保橋體線形和配重的準確安裝，以保證合龍過程順利無誤。

3 睦州水道橋梁施工工藝關(guān)鍵技術(shù)研究

3.1 掛籃懸澆施工工藝

（1）臨時支座和墩梁固結(jié)

此橋3#墩、4#墩為連續(xù)剛構(gòu)形式，0#段施工時無須安裝支座，2#墩、5#墩邊跨現(xiàn)澆段為墩梁分離簡支連續(xù)梁形式，施工須安裝支座，2#、5#墩附近設置了臨時支座和墩梁固結(jié)系統(tǒng)。臨時支座除標高符合設計要求外，需要嚴格保證平面與上方的連續(xù)梁齊平。在中墩附近布設6個支墩，橋墩均采用C50鋼筋混凝土澆筑，橋墩配筋須滿足規(guī)范要求，鋼筋采用HRB400，直徑為32 mm的螺紋鋼筋，鋼筋間距不大于10 cm，其頂部須深入連續(xù)梁不小于100 cm，底部深入基礎不小于100 cm。

（2）0#段施工

首先，在施工前，需要認真制定和評審專項方案，以確保施工的安全性。在0#段的施工中，采用了設置墩頂托架的方法進行施工。這些托架在安裝后進行預壓，以確保其剛度、強度和穩(wěn)定性?；炷敛捎脧膬啥讼蛑虚g分段分層澆筑（斜向分段、水平分層），但須在混凝土終凝前完成。同時，需要注意梁體內(nèi)部的管道和鋼筋布置，以及振搗工作的困難。振搗主要采用插入式振動器和附著式振動器。整個施工過程需要專門的技術(shù)人員進行指導和質(zhì)量控制，以確保施工的順利進行和質(zhì)量的可控性。

（3）掛籃懸澆施工

掛籃懸澆施工是一種常用于特大橋梁工程的施工方法，該施工方法通過掛籃懸吊在梁體上方進行混凝土澆筑，實現(xiàn)梁體的逐段延伸。在施工過程中，掛籃通常由受力驗算后的設備組成，確保承載連續(xù)梁節(jié)段尺寸和重量。此外，掛籃懸澆施工需要嚴格控制工藝，包括線性控制、混凝土澆筑等方面的技術(shù)要求。掛籃結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

1）吊籃拼裝

吊籃的拼裝需要經(jīng)過嚴格的材料加工和組裝，確保吊籃的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定可靠。包括主梁系、橫向連接系和模板等組件的拼裝，并確?，F(xiàn)場吊裝過程中的安全性和穩(wěn)定性。

2）掛籃壓載試驗

計算懸澆過程中掛籃的最大靜載重量，作為壓載的總重量。掛籃安裝、行走及澆筑梁段混凝土等各種工況的抗傾覆安全系數(shù)不得小于2。掛籃錨固系統(tǒng)、限位系統(tǒng)等結(jié)構(gòu)安全系數(shù)均不得小于2。在掛籃前端底模上和前端橫梁上分左右各設兩個觀測點，并測定各點的初始標高。將壓載的總重量等分為四個等重量級，一般壓重材料選用袋裝砂或碎石。根據(jù)初始標高和加—減載過程的觀測值繪制掛籃變形曲線，以評估掛籃的設計方案和施工工藝的合理性。

3.2 邊跨直線段施工工藝

邊跨直線段的施工工藝關(guān)鍵在于支架設置和支架預壓。在施工前，必須精確確定支架位置，通常在橋梁端部和適當?shù)闹虚g位置設置支架，以確保懸臂澆筑的穩(wěn)定性和均衡性。支架結(jié)構(gòu)設計應具備足夠的承載能力和穩(wěn)定性，常采用鋼結(jié)構(gòu)或混凝土結(jié)構(gòu)。支架與梁體之間的連接應牢固可靠，通常采用螺栓連接或焊接等方式固定。在施工過程中，支架預壓起著關(guān)鍵作用，以確保支架與梁體之間的緊密結(jié)合。通過適當施加預壓力，使支架與梁體形成緊密連接，防止在懸臂澆筑過程中產(chǎn)生位移或松動。預壓設備安裝后，根據(jù)設計要求施加適當?shù)念A壓力，并及時監(jiān)測預壓效果，以保證施工過程中的安全性和穩(wěn)定性。該工程中支架預壓分三次加載，分別為支架承受段梁自重的60%、100%和120%。

通過合理設置支架和進行有效的支架預壓，可以確保邊跨直線段施工的順利進行，為橋梁工程的安全施工提供了可靠保障。該工程中的邊跨梁支架示意圖如圖2所示。

3.3 合龍段施工工藝

合龍段施工工藝是橋梁建設中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，須精心設計和嚴格執(zhí)行，該工程中執(zhí)行的合龍段施工工藝流程如圖3所示。合龍段施工方法根據(jù)邊跨和中跨情況有所不同。邊跨合龍時，首先將合龍段設置在懸臂端吊架上，將掛籃移動至現(xiàn)澆段端部，利用錨固裝置懸吊模板，并在各端設置吊帶固定。中跨合龍時，在兩個懸臂端之間合龍，同樣采用掛籃移動和模板懸吊的方式，同時將型鋼支撐焊接在懸臂梁上，并在選定的合龍時間進行混凝土澆筑。待混凝土強度達標后，解除臨時預應力束，完成合龍施工。

合龍段施工首先清理相鄰“T構(gòu)”梁面雜物，確定觀測點標高后鎖定永久支座。拆除相應臨時支座并精確測量梁面高差。為防止熱脹冷縮影響混凝土，選擇氣溫較低時焊接體外型鋼支撐，同時在澆筑前張拉預應力束?；炷翝仓r選取氣溫最低的時間，同時在兩側(cè)設置水箱配重并同步放水。澆筑完成后進行養(yǎng)護，待混凝土達到設計強度后，解除預應力束并進行縱向預應力筋張拉。在邊跨合龍段預應力束張拉前后測量相鄰“T構(gòu)”上的觀測點，作為中跨合龍段施工的參考。

4 睦州水道橋梁施工現(xiàn)場監(jiān)測關(guān)鍵技術(shù)研究

（1）應力監(jiān)測

通過應力監(jiān)測，可以實時了解結(jié)構(gòu)各部位的受力情況，及時發(fā)現(xiàn)異常情況并采取相應措施，確保橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。應力監(jiān)測通常采用應變片、應變計等傳感器進行實時監(jiān)測，安裝在橋梁結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部位，如梁體、墩臺等處。監(jiān)測數(shù)據(jù)可通過無線傳輸系統(tǒng)傳輸至監(jiān)測中心，進行實時分析和評估。同時，結(jié)合實測數(shù)據(jù)和理論計算，對橋梁結(jié)構(gòu)的受力情況進行全面評估，為施工過程中的安全控制和結(jié)構(gòu)設計提供科學依據(jù)。監(jiān)測儀器選擇振弦式內(nèi)埋應變計，監(jiān)測布點如圖4所示。

（2）線形監(jiān)測

通過線形監(jiān)測，可以實時監(jiān)測橋梁各部位的線形變化情況，包括梁體、墩臺等關(guān)鍵部位的沉降、變形等情況。線形監(jiān)測通常采用高精度的全站儀、激光測距儀等設備，對橋梁各部位的坐標進行定期測量。監(jiān)測數(shù)據(jù)可通過無線傳輸系統(tǒng)傳輸至監(jiān)測中心，進行實時分析和評估。同時，通過比對實測數(shù)據(jù)與設計參數(shù)，及時發(fā)現(xiàn)并分析任何異常變化，采取相應的調(diào)整措施，保障橋梁結(jié)構(gòu)的準確性和穩(wěn)定性。

（3）體外預應力索監(jiān)測

睦州水道橋梁施工現(xiàn)場進行了體外預應力索監(jiān)測旨在確保橋梁結(jié)構(gòu)中預應力索的安全性和性能。其目的在于安全監(jiān)測、結(jié)構(gòu)健康性評估和延長使用壽命。通過監(jiān)測預應力索的狀態(tài)，可以及時發(fā)現(xiàn)問題，預防事故發(fā)生，保障橋梁結(jié)構(gòu)的安全運行。同時，對預應力索的監(jiān)測有助于降低維修成本，延長橋梁的使用壽命，提高經(jīng)濟效益。

首先，在預應力索的關(guān)鍵部位安裝應變片、應變計等傳感器，用于實時監(jiān)測預應力索的張力和變形情況。其次，通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實時監(jiān)測和記錄預應力索的狀態(tài)和性能，包括張力、變形、溫度等參數(shù)。最后，通過這些步驟可以全面監(jiān)測和管理預應力索的狀態(tài)，確保橋梁結(jié)構(gòu)的可靠性和穩(wěn)定性。

5 結(jié)語

通過對睦州水道特大橋工程施工現(xiàn)場監(jiān)測關(guān)鍵技術(shù)的研究和應用，深入了解了特大橋梁工程在施工過程中面臨的挑戰(zhàn)和難點。該文針對掛籃懸澆施工、邊跨直線段施工和合龍段施工等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，提出了一系列有效的技術(shù)對策和解決方案，包括臨時支座和墩梁固結(jié)、支架設置和支架預壓、鋼梁吊裝過程監(jiān)測等。同時，著重介紹了應力監(jiān)測、線形監(jiān)測等現(xiàn)場監(jiān)測技術(shù)在工程實施中的重要作用。此類技術(shù)的研究和應用為睦州水道特大橋工程的順利施工和安全運營提供了可靠保障，也為類似特大橋梁工程的施工提供了有益的經(jīng)驗和參考。

參考文獻

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收稿日期：2024-07-15

作者簡介：張濤（1988—），男，本科，工程師，研究方向：交通工程施工。