預應力混凝土連續梁懸臂澆筑施工控制技術

摘 要：結合某鐵路預應力混凝土連續梁懸臂澆筑施工的成功實踐，詳細闡述了該預應力混凝土連續梁懸臂澆筑施工方案、施工方法，可供同類工程施工參考。

關鍵詞：預應力混凝土 連續梁 臂澆筑施工。

中圖分類號：U445.57文獻標識碼：A文章編號：1674-098X（2013）05（a）-0096-05

1 工程概況

某48+80+48 m預應力混凝土連續梁基礎采用鉆孔灌注樁基礎，墩身采用單線矩形變截面實體墩，中墩最大高度7 m，邊墩最大高度11.5 m，支座采用球型支座，全聯位于R=750 m曲線上及i=-4.7‰的坡道上。梁體為單箱單室直腹板變截面箱梁，箱單室直腹板變截面箱梁，擋砟墻內側凈寬4.5 m，橋面板寬7.0 m；梁體全長177.2 m，邊支座中心線至梁端0.6 m，中、邊支座橫橋向支座中心距均為3.2 m；中跨中部18 m梁段和邊跨端部17.6 m梁段為等高梁段，梁高為3.3 m；中支點處梁高為6.0 m，其余梁段梁底下緣按二次拋物線Y=3.3+X2/311.484m變化。箱梁頂板寬7.0 m，底板寬4.0 m；頂板厚30 cm，邊跨端塊處頂板厚由30 cm漸變至70 cm；底板厚36～60 cm按拋物線變化，邊跨端塊處底板厚由36 cm漸變至80 cm；腹板厚30 cm～70 cm，按折線變化，邊跨端塊處腹板厚由30 cm漸變至60 cm。

2 施工方案

連續箱梁施工時0#梁段、邊跨直線段采用托架現澆，其余梁段采用2套掛籃懸灌。施工方向從22#、23#墩開始按設計長度對稱進行懸臂施工，先進行中跨合攏，接著在跨中施加壓重，利用邊跨掛籃施工邊跨不平衡段，最后在邊墩旁搭設托架并結合掛籃澆筑合攏兩邊跨梁段，完成梁體施工。為消除托架非彈性變形，必須進行預壓，預壓重量不少于梁體重量（包括混凝土自重、模板、施工荷載）的120%。掛籃施工每一段都是一次澆筑成型，澆筑后覆蓋養生，混凝土強度達到設計值的95%，彈性模量達到設計值的100%且齡期大于5 d后，施加預應力并壓漿，掛籃方可前移，施工下一節段。模板、鋼筋以及連續梁施工所用的掛籃和材料、機具等采用25 t汽車吊吊運?；炷劣晒さ卦O置的有自動計量裝置的拌合站集中拌制，混凝土輸送車運送、混凝土輸送泵泵送入模。

3 施工方法

施工順序見圖1～圖5，具體為：（1）準備階段。安裝主墩上的支座，并注意預偏量的設置；澆注主墩上臨時支座，在主墩側安裝托架，并進行預壓后立模灌注0號梁塊，待混凝土強度達到設計值的95%，彈性模量達到設計值的100%，并滿足5 d齡期后，張拉縱向預應力鋼束N1、N11、N18，并進行管道壓漿；安裝掛籃，并進行預壓；0號段結構復雜，頂板預應力束管道密集，應特別注意預應力管道的準確定位，灌注時不允許有漏漿堵塞管道，在張拉之前，檢查所有孔道。（2）掛藍懸澆階段。對稱懸臂灌注1～9號、1a～9a號梁塊，梁塊混凝土強度達到設計值的95%，彈性模量達到設計值的100%，并滿足5 d齡期后，張拉相應節段的縱向預應力鋼束（N2～N10，N12～N17），張拉順序為先腹板束后頂板束，左右對稱張拉；在懸灌之前必須檢查梁面標高及中心線，并及時進行動態調整。（3）合攏階段。利用掛籃做合攏支架，安裝合攏段體外支撐并順序張拉2N26，2N27，每束張拉力為設計張拉力的30%；在一天溫度最低時段灌注10號梁塊混凝土，混凝土可采用早強措施；混凝土強度達到設計值的95%，彈性模量達到設計值的100%，并滿足5天齡期要求后，依次序張拉相應的縱向預應力鋼束N26、N126（不灌漿）至設計張拉力，2N27至設計張拉力的50%，隨后拆除體外支撐及主墩臨時支座，主墩支座承載完成體系轉換。在10號梁塊混凝土強度及彈性模量達到設計值的100%并滿足7 d齡期要求后，在中跨跨中施加30 t的壓重用掛籃懸臂灌注邊跨12號塊，并張拉預應力鋼束N19；在邊墩上用萬能桿件和型鋼組成托架，并進行預壓，并在邊墩上安裝支座；利用掛籃和托架，立模灌注端塊11號節段混凝土；混凝土強度達到設計值的95%，彈性模量達到設計值的100%，并滿足5 d齡期要求后，拆除2N126，依次序對稱張拉縱向預應力N20、N25、N24鋼束。（4）成橋階段。移除壓重，拆除所有掛籃和托架；依次序張拉剩余預應力鋼束N32，N31，N30，N29，N23，N22，N21，N28，N27；施工邊墩小跨部分頂帽；全橋合攏后進行橋面安裝和軌道鋪設，完成全橋施工。

具體施工方法為：（1）邊跨現澆段施工。邊跨直線段采用托架現澆方式施工?；炷翝仓瓿珊?，復測直線梁段中線及梁頂、底面標高。施工順序如下：托架系統安裝→模板安裝就位→鋼筋綁扎及預應力管道安裝→澆筑混凝土→混凝土養護→預應力筋張拉、壓漿→拆除支撐系統。①邊跨現澆段托架設計與施工。結合施工現場實際情況，采用托架方案施工，見圖6、圖7。②托架預壓。托架搭好后，為消除托架非彈性變形，測出托架彈性變形以及合理設置預拱度，對現澆托架按梁重的120%載荷進行預壓試驗，預壓材料為砂袋，采用分級加載、卸截的方式，同時進行沉降觀測。試驗加載通過砂袋進行預壓加載，根據懸臂端腹板處的最大受力，在底模鋪好后，將荷載施加于懸臂端腹板處的模板位置，再分級加載、卸載。滿載后托架沉降穩定并持荷時間不小于24 h后卸載。加載時注意加載重量的大小和加載速率，防止因整體或局部加載量過大、過快而使基礎發生剪切破壞。加載時按照25%、50%、80%、100%、120%分五級加載，預壓前對觀測點進行測量，取得初始值，加載至25%時，靜止2 h后進行觀測，隨后即可加載，加載至50%時，靜止2 h后進行觀測，隨后即可加載，加載至80%時每間隔2 h觀測一次，當沉降不大于2 mm后即可加載；加載至100%時每間隔2小時觀測一次，當沉降不大于2 mm后即可加載；加載120%時每6 h觀測一次，靜止一天，當沉降小于1 mm/d時，即視為穩定，穩定后即可進行卸載作業。卸載時按照100%、75%、40%、0%四級進行。卸載完成后，測量各觀測點高程，直至變形趨于穩定。托架卸載前后的頂面高差作為托架的彈性變形，底模板標高將綜合考慮托架彈性變形（預留沉落量）進行調整，通過調整方木對底模進行托架標高調整。③模板。外模采用鋼模板，內模采用方木做成骨架，以竹膠板作為面板。在澆筑底板混凝土時，底板與肋板鋼筋綁扎安裝后進行安裝。④鋼筋及預應力筋。鋼筋及預應力筋在加工場下料加工，現場綁扎就位，施工時注意縱向束管道及豎向預應力鋼筋束道的準確定位，用井字形鋼筋固定波紋管。其它的預埋件包括防撞墻鋼筋、伸縮縫鋼筋等均應嚴格控制。⑤混凝土澆筑及養生?；炷猎诎韬险炯邪韬希炷凉捃囘\至現場，混凝土輸送泵泵送入模，混凝土澆筑從懸臂端對稱向橋墩位置方向澆筑。先澆筑底側模交會處的梗肋混凝土至腹板30 cm處，再澆筑底板中部混凝土，隨之澆筑腹板混凝土至頂板，再澆筑項板及翼緣處混凝土，按梁段全部平面面積等高水平分層，縱、橫向對稱澆筑。在腹板及隔板內，每2.5 m間距范圍均勻設置串筒，在頂板開設天窗，用串筒將混凝土輸至底板。順次移輸送管至串筒漏斗，分層推進澆筑?；炷撩繚仓? m摘降一節串筒，控制自由下落高度，避免分層離析。每層澆筑層厚不超過30 cm，每層混凝土澆筑要在前層初凝前進行，以免出現明顯的接縫痕跡。梁體底板及腹板采用插入式振搗器，頂板采用平板式振搗器。底板混凝土直接在底板頂部振搗，腹板及隔板內采取內模上開窗振搗及加長振搗棒聯保振搗相結合?？紤]到操作空間狹窄不利操作，增設振搗機具及人員。每2 m設置振搗站位點，進行定點定位振搗。振搗遵循“快插慢拔”的原則，振搗棒應深入下層5～10 cm，以利于上下層間結合，每30 cm設置一振點，每點振搗時間20～30 s，當混凝土表面無明顯沉降、無氣泡冒出，表明該點振搗密實。要加強角隅處和錨墊板下位置的振搗，保證混凝土的密實。在底板混凝土澆筑完畢后，對底板頂面找平，并在初凝后、終凝前做兩次壓光。對頂板混凝土表面，按梁頂設計坡度，掛線并配合水平尺將大面找平并拉毛。

（2）中跨合攏段施工及體系轉換。在完成梁體各懸灌段施工后，即應盡早完成中跨合攏段梁體施工。合攏梁段施工是連續梁施工的關鍵。它包含了線性控制、設計控制應力、體系轉換、合攏精度、箱梁溫度伸縮等一系列懸臂灌注連續梁的施工的重點和難點，見圖8。合攏段具體施工程序為：掛籃走行到位→立模→綁扎鋼筋及縱向預應力管道→安裝勁性骨架→臨時穿束并張拉→安放豎向和橫向預應力→混凝土澆筑及養生→拆除臨時剛接→預應力張拉并壓漿→拆除臨時固結支撐。普通鋼筋在地面集中加工成型，運至合攏段綁扎安裝，綁扎時將勁性骨架安裝位置預留，等勁性骨架鎖定后補充綁扎。底板束管道安裝前，應試穿所有底板束，發現問題及時處理。合攏段底板束管道采用鋼管，或者用雙層波紋管替代，管道內穿入鋼絞線芯模，以保證合攏段混凝土澆筑后，底板束管道的暢通。其余預應力束及管道安裝同箱梁懸灌梁段。模板調整好及壓重結束后，選擇一天中溫度最低和溫差變化最小的時間，在合攏處安裝勁性骨架，將合攏段予以臨時鎖定。勁性骨架設計見圖9。鎖定時勁性骨架的四根支撐同時焊接，并在升溫之前完成，避免由于溫度不同而在構件內產生附加內力。為了減少鎖定時間可使鋼支撐在鎖定前先焊接一側，在鎖定時焊接另一側完成鎖定。組織四臺焊機及四個電焊工同時作業，所有焊縫高度和長度均應滿足設計要求，施焊前，應將焊接處梁體用土工布覆蓋并灑水潤濕，防止焊接過程中灼傷梁體混凝土。鋼筋及預應力波紋管施工完畢后進行縱向臨時鋼束的穿束及預拉，嚴格按設計的張拉束進行。臨時鋼束的張拉是合攏段鎖定的最后一道程序，在合攏段混凝土澆筑前一天夜里進行。合攏段采用微膨脹混凝土，比主梁混凝土提高一個等級，坍落度140～160 mm，并且嚴格控制混凝土的入模溫度，在混凝土的澆筑過程中做好混凝土的溫度記錄，合龍段鋼筋模板檢查合格后，進行混凝土的澆筑，澆筑混凝土時要注意以下幾點：合攏段混凝土澆筑的時間應選在一天中最低溫度時施工，使之在混凝土早期結硬過程中處于升溫的受壓狀態，減少溫度變化對合攏段混凝土的影響。一般宜選在早晨施工；澆筑過程中嚴格控制混凝土的配合比和坍落度，要對混凝土的澆筑數量和重量做好詳細記錄。根據澆筑混凝土的數量同步卸除合龍段的配重，卸除配重時，兩側要同步對稱進行；要做好溫度及澆筑記錄，同時觀測合龍段標高的變化；要有專人檢查模板及底模的錨固系統，發現問題及時報告，及時解決；要注意保護好預應力管道，振動棒不得直接接觸波紋管；加強對合攏段混凝土的養護，使之保持潮濕狀態，減少日照引起的溫度變化影響。待合攏段混凝土達到設計規定強度和相應齡期后，先張拉邊跨頂板預應力束，再張拉底板預應力束，按照設計要求的張拉噸位及順序雙向對稱進行張拉（對先期臨時張拉的鋼束補張至設計力）。解除中墩處臨時固結措施，由永久支座受力，并將中墩活動支座的縱向約束臨時鎖定，結構由雙懸臂狀態變為單懸臂狀態。中跨合攏后，在跨中采用水箱蓄水施加壓重，利用掛籃施工邊跨不平衡段，施工工藝與普通預應力鋼筋混凝土梁基本相同。在體系轉換時，嚴格按設計要求進行體系轉換，釋放墩梁錨固，結構由雙懸臂狀態變為單懸臂狀態。在這個體系轉換過程中，施工應注意以下幾點：結構由雙懸臂狀態轉換成單懸臂受力狀態時，梁體某些部位的彎矩方向發生轉換。所以在拆除墩梁錨固前，按設計要求，張拉一部分或全部布置在梁體下部的正彎矩預應力束；墩梁臨時錨固的放松，應均衡對稱進行，確保逐漸均勻地釋放。在放松前應測量各梁段高程，在放松過程中，注意各梁段的高程變化，如有異常情況，應立即停止作業，找出原因，以確保施工安全；對體系轉換后形成的超靜定結構，需考慮預應力張拉、支座變形、溫度變化等因素引起結構的次內力。若按設計要求，需進行內力調整時，應以標高、反力等多因素控制，相互校核。如出入較大時，應分析原因。

4 結語

（1）為提高結構耐久性，混凝土采用性能指標滿足環境要求的高性能混凝土。懸臂澆筑過程中，各中墩采取臨時錨固措施，墩梁固結或臨時墩在橫橋向必須支撐在箱梁腹板范圍內。并在施工時加強掛籃錨固。六級以上大風停止施工。懸臂施工時，要求對稱澆筑，如砼泵送有困難而難以實現時，應控制兩端砼澆筑不平衡重不超過灌注節段重的1/5。梁段懸澆時，與前段混凝土結合面應予鑿毛處理并清理干凈。注意加強搗固，不得存在空洞和漏搗。

（2）預應力筋張拉。預施應力分階段一次張拉完成。鋼束張拉需在該梁段懸灌混凝土強度達到設計值的95%，彈性模量達到設計值的100%，且不小于5 d的齡期后方可進行張拉?？v向預施應力采用兩端同步張拉，并左右對稱進行，最大不平衡束不應超過1束，張拉順序先腹板束，后頂板束，從外到內左右對稱進行。各節段先張拉縱向再豎向再橫向，并及時壓漿。預施應力采用雙控措施，預施應力值以油壓表讀數為主，以預應力筋伸長值進行校核。預施應力過程中應保持兩端的伸長量基本一致。張拉預應力鋼絞線時，張拉順序：0—>初應力（0.10σcon）—>σcon，持續5 min錨固。

（3）終張拉完成后，在24 h內注漿完成，特殊情況時必須在48 h內完成。壓漿前管道內應清除雜物及積水。壓入管道的水泥漿應飽滿密實。水泥漿攪拌結束至壓入管道的時間間隔不應超過40 min。

（4）合攏段及現澆段施工。為切實保證灌筑質量，在中跨合攏段應設置可靠的臨時剛接措施，保證合攏段混凝土強度及彈性模量達到100%設計值及混凝土齡期不小于5 d進行預應力張拉時混凝土不開裂。滿足正常施工溫度的條件下，合攏段混凝土澆筑實際應在一天中溫度最低時，并使混凝土澆筑后溫度開始緩慢上升為宜。邊跨現澆段澆筑梁體混凝土前，應對支架進行1.2倍最大施工荷載預壓，采取有效措施消除托架變形對梁體線形的影響。

參考文獻

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