高速鐵路橋連續梁合攏段施工方案探討

摘 要:本文介紹了某高速鐵路橋60+100+60m連續梁合攏段施工順序及其關鍵技術，闡述了如何保證合攏段施工質量，確保連續梁施工線型，為今后同類型橋梁施工提供借鑒。

關鍵詞:高速鐵路 連續梁 合攏段 施工控制

中圖分類號:U445.5文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2012)04(b)-0103-02

1 工程概況

某高速鐵路橋60+100+60m連續梁橫跨高速公路，整個施工作業面均處于高速互通立交范圍內，安全風險高，作業難度大，機械材料出入困難。該連續梁位于34#～37#墩，中跨和邊跨均分為13個號塊和2m合攏段澆;連續梁梁體為單箱單室，變高度、變截面結構。箱梁頂寬12.2m，箱梁底寬6.4m。連續梁采用懸澆掛籃施工，掛籃結構型式為三角斜拉架式，適應最大懸澆節段重量160t，適應最大懸澆節段長度4m，掛籃結構自重69.202t。邊跨合攏段砼方量25m3，節段重量65t，中跨合攏段砼方量40.3m3，節段重量104.8t。

2 合攏段施工

合攏段施工中，由于晝夜溫度變化，新澆砼的收縮，以及結構砼的收縮、徐變，新澆砼的水化熱影響，結構體系的變化以及施工荷載等因素，對尚未達到強度的合攏段砼的質量均有直接的影響。因此，必須嚴格控制合攏段施工工藝。

(1)合攏段施工前準備。合攏施工前，將橋面多余物件及機械設備等全部清除或移至0#塊頂部，并精確測量橋軸線偏位情況、合攏口在氣溫變化下的長度和懸臂現澆梁及直線段上的所有觀測點高程，若合攏口高差超過15mm，則進行標高調整。(2)合攏段施工順序。根據掛籃號塊施工進度，合理調整直線段施工時間，直線段砼澆注完成時間宜控制在掛籃懸澆施工結束前20天完成。合攏段施工順序安排先進行邊跨合攏，再進行中跨合攏。邊跨及中跨合攏段均采用掛籃作吊架施工，合攏梁段混凝土強度達到設計要求時及時進行預應力筋張拉。邊跨合攏段施工流程為:現澆直線段施工→邊跨合攏掛籃吊架前移到位→邊跨合攏段鋼筋、模板、預應力安裝→邊跨合攏段臨時撐架鎖定→邊墩支座水平固接解除→邊跨合攏段模板固定→邊跨砼澆注→張拉邊跨首批合攏束→拆除臨時固結、落梁→張拉邊跨剩余合攏束→邊跨直線段支架及掛籃拆除。中跨合攏段施工流程為中跨合攏段托架掛籃前移到位→中跨合攏段鋼筋模板預應力安裝→中跨合攏段臨時撐架鎖定(邊跨直線段托架拆除完成)→中跨合攏段臨時張拉束B7’、T18張拉→主墩縱向滑動支座水平約束解除→合攏段模板固定→合攏段砼澆注→合攏段預應力張拉→合攏段托架及臨時張拉束T18拆除→橋面系施工。(3)合攏段施工關鍵技術。①合攏段吊架及配重分析。邊跨合攏段直接采用掛籃作吊架進行砼澆注施工，13#塊張拉完成后，將現澆直線段懸臂部分底部托架割除，合擾托架掛籃前移到位，并與現澆直線段進行重力方向鎖定，同時確保合攏段在未臨時鎖定前，能夠自由伸縮。根據設計要求，應控制兩端不平衡重不超過20t，以13#塊為參考，允許承受的彎矩應力為20×37.5=750t*m，本套掛籃總重為69.2t，移動掛籃1.3m產生的的不平衡彎矩應力為69.2×1.3=89.7t*m＜750t*m，因此，掛籃移時，不需要進行壓重來調整彎矩應力平衡。中跨合攏托架掛籃應根據大小里程側施工進度合理選擇，托架移動前，將梁面上的雜物清理干凈，并將合攏段兩側梁體高程精確測量，采用配重方式，調整合攏段兩側號塊高程，使其達到要求。中跨合攏段掛籃前移作為托架時，邊跨合攏段已澆注或臨時鎖定，掛籃前移2m對兩端彎矩平衡影響不大，即69.2×3.3=228.4t*m＜750t*m，因此托架前移時，不需要進行配重處理。②合攏段臨時鎖定。邊跨合攏時，因溫度降低產生的拉應力相對較小，設計采用型鋼勁性骨架支撐及抗拉，不考慮進行臨時張拉束張拉約束。邊跨合攏段剛性支撐長4m，采用2I32a組合成一組，頂底板各兩組共計四組。在合攏段兩側連接段砼澆注前，提前將預埋鋼板按要求準確預埋，預埋鋼板下設置有8根錨固角鋼∠100×10mm。邊跨抵抗力主要由現澆段砼與模板的摩擦力，模板與砼摩擦系數取μ=0.15，則邊跨合攏段鋼支撐所受軸力為:F=μG=0.15×3474=521.1kN，式中，G為邊跨現澆段梁體重量。因為僅有521.1kN的力，故邊跨不再進行臨時預應力束張拉，僅用勁性骨架焊接來抵消溫度降低時兩端梁體對新澆砼的拉應力。設計采用2I32a作為支撐勁性骨架，每個合攏段設置4組，則每組剛性支撐架所受應力:σ=F/A=521.1×1000/4×2×6712=9.7MPa＜210 MPa，能夠滿足要求。錨固角鋼∠100×10mm承載力驗算:τ=F/A=521.1×1000/4×8×1926=8.46MPa＜210 MPa，能夠滿足要求。中跨合攏臨時鎖定采用“既拉又撐還抗剪”的原則，將梁體連接為整體。中跨合攏段剛性支撐參照邊跨合攏段，同時增設4束臨時張拉束，臨時張拉平直預應力束可以減小梁體撓度變形，張拉較短長度的預應力束可能起到對合攏段更好的約束作用，臨時張拉束選擇2B7’、2T18對稱4根，每束張拉力為700kN，約為設計張拉力20%，合計2800kN，4束臨時張拉束合力略大于由于相應梁體伸縮受到的支座磨擦阻力。合攏口鋼支撐鎖定后，接著按設計要求迅速張拉四束臨時鎖定束，然后立即解除支座及臨時支墩水平約束，使梁體能在鎖定情況下自由伸縮。中跨合攏段臨時剛支撐主要抵抗由36#墩、37#墩墩頂活動支座與梁體的摩擦力(35#墩頂為固定支座，現澆直線段底模已脫開)，摩擦系數取0.05，則中跨合攏段鋼支撐所受軸力為F=μG=0.05×53240=2662kN，式中，G為整個連續梁重量的一半扣掉中跨合攏段部分。臨時張拉束第束張拉力為700kN，4束合計2800KN＞2662kN，滿足要求。采用2I32a焊成支撐骨架，每個合攏段4個，則每個剛性支撐架所受應力:σ=F/A=(2662+2800)×1000/4×2×6712=101.7MPa＜210 MPa，能夠滿足要求。錨固角鋼∠100×10mm承載力驗算:τ=F/A=(2662+2800)×1000/4×8×1926=88.62MPa＜210 MPa，能夠滿足要求。③型鋼支撐架焊縫強度驗算。型鋼骨架所承受的最大平均力為F=(2662+2800)/4=1365.5KN，單個骨架上的焊縫長度按1600mm計算，采用焊腳尺寸hf=10mm的角焊縫連接，保證焊縫質量。τf=1365.5kN/1600mm×0.7×10mm=122MPa＜160 MPa，滿足施工要求。預埋鋼板下錨固角鋼同樣采用焊腳尺寸hf=10mm的角焊縫連接，保證焊縫質量。總焊縫長度為1600mm，滿足施工要求。④臨時鎖定時間選擇。確定臨時鎖定時間的原則:砼主梁的溫度盡量低，從而使合攏段砼始終處于受壓狀態，有利于保證合攏段砼的質量。合攏段鎖定后，必須立即按要求解除相應部位水平約束，使梁體在鎖定情況下，整體自由伸縮。為了減少鎖定時間，在鎖定之前，應提前將型鋼撐架一端按要求焊接到位，同時做好臨時合攏束張拉的準備工作，勁性骨架焊接完成后，臨時合攏束應快速張拉至設計噸位。(4)合攏段混凝土澆注。合攏段臨時鎖定后，即可將模板體系完全固定牢靠，確保砼澆注安全。合攏段砼早期受力比較復雜，故合攏段砼強度應比梁體提高一個等級，并應早強，同時摻加膨脹劑。砼澆筑時間選擇一天中氣溫最低時進行，一般為凌晨0～2點左右，澆筑時間在4h內完成，砼澆筑前用水將全梁表面、箱內灑水保濕進行降溫。并且收聽天氣預報，3d內有大風降溫時，不進行合攏段砼澆筑。因合攏段采取了鋼性支撐體系，合攏段砼澆注過程中，兩側重量變化產生的撓度變形對新澆砼的影響較小。若合龍段施工壓重，梁體產生較大彎矩，對主梁受力不利，同時臨時固結不平衡反力增大，在中跨合攏時最大，并且現場壓重施工繁瑣，由于不能準確確定已澆砼方量，同步除去合攏段配重有一定盲目性，多卸或少卸對結構反而不利。基于以上原因認為合攏時可不進行壓重，只需加強合攏撐架剛度。(5)合攏段質量控制措施及注意事項。對稱懸澆時必須嚴格控制箱梁前端澆筑標高，合攏前應對梁體加強觀測，對控制梁段埋設的應力傳感器測設的應力數據進行分析，同時對懸臂端箱梁頂面標高進行聯測，并連續觀察氣溫變化對梁體相對標高、合攏口長度及軸線偏移量的影響;由于合攏段和橫隔板鋼筋密集，加上受縱橫豎三向預應力及合攏撐架影響，鋼筋安裝難度較大，合理調整安裝順序是鋼筋安裝的關鍵，同時注意縱向鋼筋先全部采用綁扎，在合攏撐架焊接完成后再對部分搭接長度不足的部位進行焊接;合攏口臨時鎖定完成后應立即按要求進行水平約束的解除，首先解除正式支座的水平約束，即將支座上下擺鋼板間的連接螺栓切斷，其次是解除臨時墩水平約束，即將箱梁底預埋鋼組件與鋼管樁樁帽間的水平固接擋板，使梁另一端在合攏口臨時鎖定后溫度變化情況下能自由伸縮，在全橋合攏段施工過程中，每個合攏口臨時鎖定后均連續觀測24小時，每2小時測量一次，合攏口長度、兩端相對高差無變化，標高最大變化僅為2mm，支座水平位移同理論計算值誤差2mm，以上數據說明臨時鎖定后合攏口非常穩定，可以保證合攏段施工質量;合攏段砼澆筑完成后，為避免日照引起的溫升加劇，造成合攏段砼產生收縮裂紋，應在砼表面覆蓋草袋，由專人不停的灑水養護，使合攏段砼及其前后1米范圍內保持適溫狀態;合攏段底板管道安裝時必須按設計要求施工，管道應順直，相鄰管道間距符合設計及規范要求，張拉前施工千斤頂統一重新標定，要重視防崩鋼筋的安裝，對合攏束按圖紙要求進行編號，對張拉人員進行技術交底，保證人人都熟悉合攏段施工張拉順序及合攏束編號，嚴格按設計要求的張拉順序進行張拉，張拉下批預應力束時，上批預應力管道必須壓漿且漿體強度達到85%以上。張拉時嚴格遵循操作規范，同時持續緩慢進行，并設專人觀察梁體反應，出現異常情況立即停止張拉，查明原因后再進行。

3 結語

合攏段施工過程實際為連續梁的體系轉換過程，也是連續梁掛籃懸澆施工中最為關鍵的一道工序，如何優化施工方案、合理安排工序是加快合攏施工進度、保證合攏段施工質量、確保連續梁線型符合設計要求的關鍵。某高速鐵路連續梁合攏段按按照上述方案施工，梁體表面混凝土未產生任何裂紋，經應力檢測，合攏后結構受力良好，滿足設計和規范要求。

參考文獻

[1]徐君蘭.大跨度橋梁施工控制[M].北京人民交通出版社，2005.

[2]德斌，程浪舟，朱文清.大跨度變截面預應力混凝土連續梁橋施工監控[J].鐵道標準設計，2006，2.