連續(xù)梁橋懸臂澆筑施工技術(shù)

陳永森

(廣西桂通工程咨詢有限公司，廣西 南寧 530028)

0 引言

隨著我國(guó)交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的快速發(fā)展，社會(huì)對(duì)于作為交通咽喉的橋梁工程也提出了越來(lái)越高的要求：橋梁不僅需要具備基本的通行功能，同時(shí)還需要符合環(huán)境美化和景觀要求。對(duì)于橋梁的通行功能而言，結(jié)構(gòu)、材料和施工工藝均會(huì)對(duì)于橋梁性能產(chǎn)生較大的影響[1-2]。鑒于整體效果好、施工效率高的特點(diǎn)，連續(xù)梁橋在跨越山澗和河流的橋梁工程中得到了較為廣泛的應(yīng)用。對(duì)于連續(xù)梁橋尤其是預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁橋的設(shè)計(jì)和施工，懸臂澆筑方法是當(dāng)前跨越河流、山澗和道路的橋梁中優(yōu)先選擇的施工方式。懸臂澆筑，即將整體橋梁劃分為不同長(zhǎng)度的階段，采用掛籃進(jìn)行對(duì)稱施工。鑒于連續(xù)梁橋?qū)ΨQ施工，對(duì)施工穩(wěn)定性和后期合龍段施工精度的要求較高，因此需要在懸臂澆筑過(guò)程中對(duì)立模標(biāo)高有具體的要求、控制和調(diào)整，否則容易造成連續(xù)梁橋在成橋時(shí)的線形和內(nèi)力不符合設(shè)計(jì)線形要求[3-4]。當(dāng)前對(duì)于連續(xù)梁橋的懸臂澆筑方法，缺乏系統(tǒng)的研究和探索，僅憑借經(jīng)驗(yàn)和簡(jiǎn)單的計(jì)算，很難滿足當(dāng)前快速發(fā)展的交通行業(yè)對(duì)于橋梁線形和受力合理性的要求。

本文結(jié)合灌陽(yáng)(永安關(guān))至全州(鳳凰)高速公路塘屋嶺特大橋施工情況，主要介紹分析了連續(xù)梁橋的懸臂澆筑施工工藝，通過(guò)施工工藝流程和測(cè)量?jī)煞矫娴目刂票ＷC施工質(zhì)量，并對(duì)其質(zhì)量控制措施進(jìn)行闡述。

1 工程概況

塘屋嶺特大橋位于桂林市灌陽(yáng)縣塘屋嶺村境內(nèi)，跨越兩山之間的山麓平原地帶。橋梁全長(zhǎng)為784.08 m，起訖里程樁號(hào)為K24+057.42～K24+841.50。主橋?yàn)?92+2×172+92)m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁結(jié)構(gòu)，主墩墩身為單肢式鋼筋混凝土空心薄壁墩，墩身高103 m，每片墩縱向?qū)?0 m，主橋結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 主跨示意圖

根據(jù)圖1可知，在懸臂施工T構(gòu)時(shí)，為了抵消梁段兩端因施工的不平衡荷載引起的傾覆力矩，在墩身設(shè)置臨時(shí)支撐，通過(guò)φ32精軋螺紋鋼筋將箱梁和承臺(tái)進(jìn)行對(duì)拉，滿足結(jié)構(gòu)對(duì)稱施工的平衡要求，使得結(jié)構(gòu)標(biāo)高滿足設(shè)計(jì)要求，后期合龍滿足精度和成橋受力合理性的要求。

2 連續(xù)梁橋懸臂澆筑施工工藝

連續(xù)梁橋的懸臂澆筑施工是一個(gè)較為系統(tǒng)的工程，不僅包括0#塊的澆筑施工，同時(shí)還包括掛籃懸臂澆筑和后期合龍段的施工。

2.1 掛籃懸臂澆筑工藝流程

對(duì)于連續(xù)梁橋的懸臂澆筑施工，具體施工工藝流程如圖2所示。

圖2 掛籃懸臂澆筑施工流程圖

2.2 端部0#塊施工

鑒于0#塊是連續(xù)梁橋施工的第一步，同時(shí)0#塊的施工精度對(duì)于整體橋梁的施工控制產(chǎn)生較大影響，因此對(duì)于0#塊需要嚴(yán)格按照工藝要求施工。

2.2.1 準(zhǔn)備工作

本工程0#塊的總長(zhǎng)度為12.0 m，豎向預(yù)應(yīng)力筋為φ32精軋螺紋鋼筋，根據(jù)受力和設(shè)計(jì)要求，采用間距為50 cm進(jìn)行設(shè)置，每組3根，主要布置在箱梁邊腹板和中腹板位置。

在預(yù)應(yīng)力筋設(shè)置完畢后，下一步較為重要的就是臨時(shí)固結(jié)措施。鑒于工程中橋墩為剛性墩，因此采用拉壓形式即可以施工：在0#塊施加向下的預(yù)應(yīng)力，同時(shí)在成臺(tái)上設(shè)置支撐，為了確保主梁的穩(wěn)

定性和臨時(shí)支座受力均勻，0#塊固結(jié)措施盡量保持對(duì)稱布置。具體如圖3所示：

(a)截面圖

(b)立面圖

2.2.2 臨時(shí)支座安裝

在臨時(shí)固結(jié)措施完成之后、模板安裝之前，為了主梁受力均勻合理，需要在墩頂設(shè)置臨時(shí)支座。根據(jù)施工要求和后期體系轉(zhuǎn)換要求，臨時(shí)支座采用硫磺混凝土分兩次澆筑，首次為墊石混凝土澆筑，二次為支座混凝土澆筑，澆筑和養(yǎng)護(hù)達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，通過(guò)預(yù)埋鋼筋進(jìn)行固定施工，按照楔形模板標(biāo)高，澆筑硫磺混凝土直至標(biāo)高超過(guò)設(shè)計(jì)永久支座5 cm，這是為了在懸臂施工過(guò)程中避免永久性支座參與主梁受力[5]。

2.2.3 托架結(jié)構(gòu)及模板安裝

在臨時(shí)固結(jié)措施和臨時(shí)支座安裝完畢后，需要將臨時(shí)墩位置作為臨時(shí)聯(lián)結(jié)系構(gòu)件設(shè)置托架，托架支撐主要包括臨時(shí)墩、鋼管柱和工字鋼，采取順橋向進(jìn)行布置，起到對(duì)整體支架的支撐作用。

在托架結(jié)構(gòu)完成之后，即可進(jìn)行模板的安裝。0#塊模板包括內(nèi)模和外模兩部分，其中內(nèi)模頂部采用鋼模板，側(cè)模為竹膠板，外模則全部采用鋼模板。

2.2.4 混凝土澆注

在0#塊澆筑之前，需要留置預(yù)留孔，便于后期掛籃拼裝。對(duì)于0#塊混凝土的澆筑，采用分層、均勻和對(duì)稱的方式。鑒于本工程0#塊體積較大，分兩次進(jìn)行澆筑。第一次澆筑至腹板受力較為簡(jiǎn)單的中間靠上1.0 m位置，第二次則對(duì)于剩余部分進(jìn)行澆筑施工，同時(shí)在二次澆筑前需要對(duì)接縫進(jìn)行處理。在混凝土澆筑養(yǎng)護(hù)達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90%以后，則需要進(jìn)行預(yù)應(yīng)力束的張拉，在張拉完畢后即可進(jìn)行下一步的掛籃施工。

2.3 掛籃施工

對(duì)于掛籃施工，不僅包括掛籃的安裝，掛籃預(yù)壓也是掛籃施工中不可缺少的一部分。

2.3.1 掛籃安裝

在掛籃安裝之前，需要對(duì)掛籃進(jìn)行試拼裝，并采取水箱加水的方式進(jìn)行承壓試驗(yàn)。掛籃安裝首先安裝主桁梁，然后安裝錨固系統(tǒng)，錨固系統(tǒng)由錨固桁梁、錨桿和蹬筋三部分組成，主梁尾部通過(guò)錨固連接器錨固于豎向預(yù)應(yīng)力蹬筋上。主要結(jié)構(gòu)完成后，需要安裝主梁、立柱和平聯(lián)，在調(diào)整三角桁片之后，安裝桁架前、中和上橫梁，最后進(jìn)行吊帶和底欄的安裝。安裝完畢之后，需要通過(guò)吊帶提升設(shè)備調(diào)整平臺(tái)標(biāo)高，全面檢查掛籃安裝質(zhì)量。本工程采用三角形掛籃，如下頁(yè)圖4所示。

(a)立面圖

(b)斷面圖

2.3.2 掛籃預(yù)壓

鑒于掛籃施工跨越道路或河流，對(duì)于成橋后線性和受力合理性均有較大影響，因此在施工中應(yīng)嚴(yán)格控制掛籃的變形，需要在安裝完畢后進(jìn)行預(yù)壓。本工程橋墩預(yù)埋螺栓采用預(yù)應(yīng)力筋進(jìn)行預(yù)壓，荷載分別為20%、50%、80%、100%和120%，然后進(jìn)行卸載[6]。在分級(jí)加載和卸載過(guò)程中，對(duì)于掛籃關(guān)鍵系數(shù)進(jìn)行記錄，本工程掛籃控制參數(shù)如表1所示。

表1 掛籃控制參數(shù)表

2.4 掛籃懸臂施工

在掛籃安裝完成并進(jìn)行預(yù)壓調(diào)整后，要進(jìn)行外側(cè)和翼板模板鋼筋的安裝：首先安裝底層鋼筋、腹板鋼筋和頂板鋼筋，然后安裝腹板豎向、縱向和頂板縱向、橫向波紋管和預(yù)應(yīng)力鋼束，在所有檢查完畢并安裝標(biāo)高測(cè)量點(diǎn)之后進(jìn)行混凝土澆筑。為了懸臂兩端的受力平衡和穩(wěn)定，混凝土澆筑應(yīng)該從兩端對(duì)稱進(jìn)行。對(duì)混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，在達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90%后，對(duì)縱向預(yù)應(yīng)力鋼束進(jìn)行兩端對(duì)稱張拉，而后進(jìn)行壓漿處理。

為了后續(xù)施工的精度和成橋后的受力合理性，在混凝土預(yù)應(yīng)力鋼束張拉前后進(jìn)行標(biāo)高的測(cè)量，如果發(fā)生的偏移量較大，則需要分析清楚原因才能進(jìn)行下一步的施工；同時(shí)在混凝土澆筑過(guò)程中實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)橋墩偏移量，避免因偏移量過(guò)大影響施工安全和穩(wěn)定性，發(fā)現(xiàn)偏移量應(yīng)及時(shí)采取針對(duì)性措施進(jìn)行處理[7]。

2.5 掛籃移機(jī)

在混凝土澆筑完畢，預(yù)應(yīng)力張拉和壓漿施工作業(yè)完成后，需要將掛籃移機(jī)到下一梁段，具體施工過(guò)程如下：

(1)拆除豎向精軋螺紋鋼錨固措施；

(2)安裝手拉葫蘆并進(jìn)行張拉移動(dòng)；

(3)在前后保險(xiǎn)打開(kāi)后，利用手拉葫蘆移動(dòng)掛籃至下一梁段；

(4)掛籃就位后，安裝后錨固精軋螺紋鋼；

(5)收緊掛籃吊桿，并進(jìn)行底板標(biāo)高測(cè)量。

在上述掛籃移機(jī)完成后，可以進(jìn)行內(nèi)外側(cè)模板和底部模板的安裝，在測(cè)量和調(diào)整后，即可進(jìn)行混凝土的澆筑施工。

2.6 合龍段施工

從循環(huán)掛籃移機(jī)、混凝土澆筑和預(yù)應(yīng)力張拉過(guò)程，直至合龍段施工，對(duì)于本工程而言，首先進(jìn)行邊跨合龍段的施工，接著進(jìn)行中跨合龍段施工[5-6]。施工關(guān)鍵流程如下所示：

2.6.1 勁性骨架安裝

對(duì)于連續(xù)梁橋，本工程選擇首先進(jìn)行邊跨的合龍，在合龍段施工中，勁性骨架的安裝較為重要，決定合龍的順利完成和后期成橋階段的線性和受力合理性。進(jìn)行骨架安裝截面圖如圖5所示。

根據(jù)圖5可知，為了將兩側(cè)已經(jīng)完成的梁段澆筑成一個(gè)整體，需要根據(jù)設(shè)計(jì)和合龍段聯(lián)測(cè)標(biāo)高要求，分別在面板和底板位置設(shè)置剛性支撐架，并采用40a槽鋼進(jìn)行連接固定，為了盡量減少溫差對(duì)于支撐架的影響，選擇在夜間溫度最低時(shí)進(jìn)行焊接施工，同時(shí)焊接需要在兩側(cè)對(duì)稱進(jìn)行，整體焊接操作時(shí)間不得超過(guò)3 h。

2.6.2 合龍段施工

在剛性支撐架和配重水箱安裝完畢后，需要進(jìn)行合龍段的施工。為了保證澆筑過(guò)程中的受力合理性，在混凝土澆筑過(guò)程中應(yīng)逐漸卸載配重。在合龍段混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90%以上時(shí)，即可拆除頂拉裝置，并進(jìn)行邊跨合龍束的張拉，而后拆除臨時(shí)支座，固定支座開(kāi)始承受荷載作用。

邊跨合龍之后，需要進(jìn)行中跨合龍段施工。具體施工工藝與邊跨合龍束類似。為了防止合龍段混凝土因?yàn)闇夭罨蚴湛s產(chǎn)生裂縫，混凝土澆筑之前可張拉部分預(yù)應(yīng)力束。合龍段施工盡量選擇在氣溫最低時(shí)；養(yǎng)護(hù)混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，則進(jìn)行縱向預(yù)應(yīng)力鋼束的張拉施工，最終完成體系轉(zhuǎn)換。

3 施工質(zhì)量控制

對(duì)于連續(xù)梁橋，施工質(zhì)量的好壞決定著成橋后的線性和受力合理性，因此需要對(duì)施工控制測(cè)量和施工工藝進(jìn)行控制，保證施工質(zhì)量。

3.1 施工控制測(cè)量

掛籃懸臂澆筑過(guò)程中，由于自重作用箱梁產(chǎn)生向下位移，張拉的預(yù)應(yīng)力鋼束又會(huì)產(chǎn)生負(fù)彎矩，產(chǎn)生向上的位移。同時(shí)混凝土屬于時(shí)間依存性材料，結(jié)構(gòu)容易發(fā)生非線性的變形，因此結(jié)構(gòu)在復(fù)雜的施工環(huán)境下的標(biāo)高測(cè)量顯得尤為重要[6]。鑒于施工環(huán)境變化較為復(fù)雜，應(yīng)對(duì)懸臂澆筑段混凝土進(jìn)行如下工況的測(cè)量：

(1)掛籃移機(jī)就位后、模板調(diào)整完畢后的梁段標(biāo)高測(cè)量；

(2)混凝土澆筑后控制測(cè)量；

(3)張拉縱向預(yù)應(yīng)力鋼束后的控制測(cè)量。

鑒于連續(xù)梁橋的懸臂施工過(guò)程對(duì)于標(biāo)高的控制要求較高，因此標(biāo)高測(cè)量成為連續(xù)梁橋施工質(zhì)量控制的關(guān)鍵因素，這是指導(dǎo)后期施工的主要依據(jù)，也是控制橋梁成橋線性和受力合理性的關(guān)鍵因素[7]。對(duì)于監(jiān)控測(cè)量主要包括以下因素：

(1)主梁標(biāo)高測(cè)量；

(2)主梁軸線平面坐標(biāo)測(cè)量；

(3)每一節(jié)標(biāo)高、軸線監(jiān)控測(cè)量。

3.2 施工工藝流程控制[8]

連續(xù)梁橋的懸臂澆筑施工，需要嚴(yán)格按照施工流程進(jìn)行：

(1)每次掛籃移機(jī)就位后，對(duì)箱梁底模進(jìn)行標(biāo)高測(cè)量，出現(xiàn)偏差后應(yīng)在后續(xù)梁段進(jìn)行適當(dāng)糾正。

(2)各梁段混凝土施工應(yīng)監(jiān)測(cè)梁體撓度和應(yīng)力，及時(shí)分析、掌握梁體彈性和非彈性變形，為后續(xù)施工提供技術(shù)支持。

(3)梁段澆筑完畢后，要放樣中線，布置標(biāo)高點(diǎn)；對(duì)張拉后梁段的上翹值和扭曲值進(jìn)行設(shè)計(jì)值和實(shí)測(cè)值的對(duì)比分析。

(4)控制混凝土質(zhì)量，保證坍落度在12～14 cm之間，盡量采取一次性澆筑施工完畢。

(5)嚴(yán)格控制縱向預(yù)應(yīng)力鋼束的張拉。混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90%以上才可以進(jìn)行張拉。張拉時(shí)應(yīng)首先張拉腹板連續(xù)束，然后是頂板連續(xù)束和橫向預(yù)應(yīng)力鋼束；在張拉過(guò)程中采取兩端對(duì)稱張拉的方式張拉，采取雙控因素：伸長(zhǎng)量誤差保持在±6%之間，并做好張拉數(shù)據(jù)的記錄。

4 結(jié)語(yǔ)

對(duì)于連續(xù)梁橋的施工，掛籃懸臂施工是當(dāng)前應(yīng)用較為廣泛的施工選擇。通過(guò)本工程連續(xù)梁橋的懸臂澆筑施工，本文對(duì)大跨徑連續(xù)梁橋的施工工藝和質(zhì)量控制進(jìn)行了系統(tǒng)的分析和介紹：

(1)從掛籃懸臂澆筑施工流程開(kāi)始，分別介紹了0#塊施工、掛籃施工和移機(jī)、混凝土澆筑和合龍段的施工。

(2)分別從施工控制測(cè)量和工藝流程方面介紹連續(xù)梁橋的施工質(zhì)量控制措施。

通過(guò)本工程的實(shí)施，對(duì)于今后同類工程的施工和質(zhì)量控制提供工程和理論經(jīng)驗(yàn)借鑒。

[1]鄭 淵，李 帥，龔權(quán)華.施工監(jiān)控在連續(xù)梁懸臂澆筑中的應(yīng)用[J].工業(yè)c，2016(58)：198-199.

[2]陳 兵.懸臂澆筑法在大跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋施工中的應(yīng)用[J].西部交通科技，2017(8)：62-65.

[3]蔣志強(qiáng)，曾燕玲.懸澆連續(xù)梁墩梁臨時(shí)固結(jié)技術(shù)的驗(yàn)算與應(yīng)用[J].西部交通科技，2013(5)：64-69.

[4]張萬(wàn)軍.懸臂澆筑大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋施工控制的研究[J].價(jià)值工程，2016(26)：204-206.

[5]陳 華.大節(jié)段連續(xù)梁掛籃懸臂施工技術(shù)[J].西部交通科技，2014(11)：53-57，83.

[6]劉 旭.連續(xù)梁橋懸臂澆筑施工設(shè)計(jì)及工藝[J].工程技術(shù)：引文版，2016(11)：106.

[7]劉 斌.連續(xù)梁橋懸臂施工澆筑中撓度控制探討[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2017(6)：240.

[8]吳 迪.連續(xù)梁懸臂澆筑施工技術(shù)及控制要點(diǎn)分析[J].科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊，2017(7)：55.