淺談高墩多跨連續剛構大橋施工關鍵技術

霍三勝

（山西高陵高速公路公司，山西 陵川 048300）

隨著公路建設技術的不斷進步，在特殊地理條件下修建高速公路，受施工場地及原材料運輸等條件限制，建設連續剛構橋梁逐步成為一種首選。跨深溝、河流及立體交叉的地方，建設橋梁多采用此種結構形式。連續剛構橋梁具有結構穩定、跨越性能強、集零為整、不需要預制場地、適合復雜地形條件下跨河越溝橋梁建設，同時具有結構輕盈、施工便利、技術成熟、造價低、日后行車舒適等優勢和特點，在國內外得到越來越廣泛的應用，越來越成為同類工程建設的重要選擇。總結處理其關鍵技術，建設高質量連續剛構大橋，是公路建設專家們亟待深入研究的一大課題。

本文根據高陵高速公路窄相大橋建設的實踐，就其建設中的重要環節及關鍵技術進行總結，并提出一些個人見解，供同行研討。

1 窄相大橋概況及特點

該橋主橋為（62+3×115+62）m預應力混凝土連續剛構箱梁，橋墩高達88 m，上部預應力箱梁分16塊懸臂掛籃施工。東西引橋分別為5×30 m和10×30 m裝配式預應力混凝土箱梁。全橋長936 m，寬24.5 m，雙幅四車道，主墩下部為群樁基礎，雙薄壁等截面墩身。2009年5月8日開工建設，2010年10月28日橋面合龍，整個工程有效工期15個月，另跨越2009年冬季施工期85 d，地形變化懸殊、原材料運輸困難、建橋速度快為該橋施工的重要特點。

2 施工工期安排及關鍵技術

2.1 結構的選擇及分段

本橋原設計為空心變截面薄壁墩，受力狀態好，節省材料，但施工難度大、需要的工期長。為保證2010年底建成通車，經專家論證，將下部結構調整為等截面雙薄壁實心墩，上部結構不變，總工程量與投資基本持平，為加快工程進度提供了較大空間。

2.2 樁基承臺施工要點

2.2.1 群樁開挖

本橋樁基為2×3×3=18組（根），直徑150 cm，混凝土嵌巖樁，樁長13～29 m，基礎覆蓋層為礫卵石土，底部為石灰巖弱風化性基巖，位置處于深溝地帶，內有季節性河流，汛期常匯積短暫洪水。鑒于工期緊，施工中，在保證安全的條件下，采用“人海戰術”開挖樁基。4個主橋墩分半幅梅花式開挖，以家庭及夫妻組合方式為主，組成樁基開挖組16個，從2009年5月8日開挖，至2009年7月8日主橋下部開挖澆筑完成，用時2個月。

2.2.2 承臺澆筑

承臺半幅澆筑量為529 m3，屬大體積混凝土。澆筑混凝土，降溫是關鍵，即使在地面以下施工，也應特別注意：a）混凝土樁頂標高控制，預留樁頭在0.5～0.6 m左右為宜，這樣既不浪費材料，也方便開挖鑿除，樁定標高調整也要準確測量，原則上承臺頂標高高出地面不得超過50 cm。對于嵌巖樁，只要滿足嵌巖深度即可，樁的長短在滿足最小樁長時不影響其受力。b）降溫與養生，考慮鋼管和鋼筋共同受力，可節省部分承臺鋼筋用量，施工時，利用冷卻水循環養生效果極佳，養生3～5 d強度即達到75%以上。混凝土澆筑冷卻完成后，通過向預留管道中注入混凝土形成鋼管混凝土，對承臺結構受力更加有利。

2.3 下部橋墩施工要點

本橋最高墩高80余米，控制性橋墩主要為12號、13號。承臺澆筑完成后，第一個施工的是13號墩左幅，2009年7月21日開始綁扎鋼筋，30日澆筑第一板，11月9日4個高橋墩澆筑全部完成，歷時100 d。該4個橋墩累計高514 m，共澆筑混凝土14 266 m3，平均日完成140余m3，折合高5.14 m。其中有4點注意事項：第一，橋墩的垂直度控制，用滑模還是翻板值得比選，本橋采用了翻板，效果良好。第二，橋墩施工正值夏秋雨季，且溝深風大，為保證施工過程中鋼筋的垂直度和模板的穩定性、安全性，經與設計單位溝通，在墩高40 m以上增設了角鋼勁性骨架，并將其澆入其中，效果明顯。第三，根據工期要求，為了保證2010年10月投入使用，施工中運用了“倒排工期”的管理模式，要求2009年底必須完成0號塊澆筑。11月中旬，大橋建設進入冬季施工階段，為此不可避免地增加了投入。第四，增設高墩施工安全設施，高墩施工應單獨設計臨時電梯，尤其是上部結構現澆的橋梁，澆筑時間長，必須保證施工人員和其他工程管理人員上下安全。

2.4 0號塊施工及冬季施工注意事項

2009年12月9日，進行0號塊第一次澆筑，為13號墩的右幅0號塊，分兩次澆筑、支模。右半幅4個0號塊分8次澆筑，于12月31日全部澆完，全部用時21 d。當時正值隆冬，氣溫低至-10℃,施工的關鍵難點是保溫，高空作業，篷布封閉，電爐、高壓鈉燈（小太陽）火爐保溫取暖設備務必首先備好。野外氣溫偏低，但養生氣溫要求最低不得低于5℃，且要盡量達到標準養生的20℃。養生保溫必須24 h值班，防火、防電、防煤氣、防高空墜物等安全措施必須到位，保證萬無一失。施工實踐證明，蒸汽保溫養生效果良好。

2010年3月開春解凍后，掛籃開始施工。主橋上部掛籃懸澆，分為15節(塊）掛籃對稱澆筑，16號（塊）為合龍段現澆塊。一是合龍順序：中跨—次跨—邊跨，即 12號、13號墩先行合龍，兩邊11號、14號墩次之，同時考慮另一幅0號塊懸澆跟進，一般相差4～5節（30 d）較好，左右幅支模澆筑互不影響。二是澆筑段時間控制，平均每周1節，15節（塊）計105 d，3個半月。澆筑完成已到7月底8月初，考慮合龍，體系轉換，橋面系施工還需2個月，橋面鋪油的時間就將要趕到10月份，到時當地氣溫已很難以適應，所以必須采取特殊措施，加快澆筑進度，縮短節段施工時間。為此，施工中重點采取摻硅粉的辦法提高早期混凝土強度，緊縮支模時間，24 h不間斷連續作業，實行白天支模澆筑，晚上養生張拉。從4月7日澆筑第1號塊，至7月23號完成第15號塊，平均7 d完成1塊，基本做到1 d支模澆筑，1 d張拉，給混凝土留出至少5 d最短養生成型時間，做到強度、彈性模量雙保證，從而減少混凝土因徐變引起跨中下撓值。同時，相鄰跨掛籃施工也必須緊跟，以免影響合龍時間。在該橋施工中，8月5日中跨合龍，正常情況下邊跨應在8月12日合龍，但因重重原因推遲了10 d，到22日方得以合龍。

2.5 合龍段施工工藝及注意事項

合龍段施工，全橋受力體系轉換是關鍵。由單一懸臂靜定結構轉變成多次超靜定結構，從受力轉換應力分析圖可知，原拉應力轉換為壓應力，原受壓區變換為受拉區，應力調整必須嚴格按照設計程序逐漸過渡，切勿操之過急，造成應力分配不適，使混凝土出現早期開裂，這一問題務必重視。該橋8月5日中跨合龍，9月6日邊跨梁板吊裝完工，歷時1個月，兩臂相接，四臂合龍，實現了質與量的飛躍，整體性受力大大增強。

2.6 橋面系施工

現澆橋面階段，體系轉換完畢，引橋相接，全橋貫通，進入橋面系施工作業重要環節。首先要檢測橋面標高及設計高的差值、橋面的平整度、粗糙度和預留孔的封閉。進入橋面混凝土鋪裝前，重點解決好最佳厚度和平整度的關系，必要時，要在保證鋪裝層最小厚度的同時，適當鑿除現澆混凝土凸出部分。要加強鋼筋網片與箱梁預留門筋的連接，發揮橋面整體受力作用。注意增加粗糙度，現澆混凝土初凝后，隨即用高壓水槍沖洗，連接效果最佳。采用改封層為黏層方式，直接鋪瀝青混凝土層，提高橋面平整度。

3 關鍵技術及要點小結

a)設計方案優化是連續箱梁橋應用的靈魂,結構的進一步比選優化可節省大量投資，并能加快施工進度。科學組織，選擇專業施工隊伍及場地環境特點是連續箱梁結構橋梁的必要條件。

b)地質結構是該類橋選擇的關鍵，地質的校對與樁深的動態設計調整，更能體現理論與實際的結合。人工開挖樁基，在側壁預留孔洞，支承樁嵌巖深度也直觀明確，樁底適當擴樁調整理論計算參數，更能體現挖孔樁的特性。人工開挖樁基，可節省費用，有條件地選用是不錯的選擇。

c)澆筑混凝土之前預埋應力片，對承臺受力進行動態監控分析，搜集數據，利用新技術自動記錄施工過程和施工完成后的承臺實際受力狀況，可為今后的設計計算提供可靠的數據支撐。

d)大體積混凝土冷卻管的綜合設計，橋墩施工工藝，勁性骨架的選擇，防裂網的使用，混凝土澆筑與滴管滲水養生等新技術，均值得推廣應用。高墩施工要單獨設計臨時電梯，保證施工及技術管理人員上下安全。安全生產防護，懸澆段養生及防護必須加強。

e)盡量避開冬季施工，不得已時，必須增加投入，實現多措并舉。根據當地的氣候特點，2年的工期，頭1年必須提前進場到位，開春解凍后立即開工，施工第1年必須澆筑完0號塊，第2年再合龍交工，盡量避開冬季澆筑混凝土，否則投資將大量增加。如本橋僅0號塊冬季澆筑混凝土（半幅），凈增加冬施費300余萬元。冬季澆筑混凝土，采用封閉保溫蒸汽養生，方可保證效果。

f)懸澆段實施，懸澆段標高控制，寧高勿低，外觀工藝，必須保證一氣呵成，否則修飾難度更大。合理的工期是保證施工質量的關鍵，解決好混凝土收縮與強度的關系，對橋梁使用壽命尤其重要。結合施工過程工期的長短，預拱度比理論值適當增加3～5 cm。該橋合龍后2年，經檢測結構下撓度最大3.5 cm，與理論計算值相吻合，得到通車時最理想的結果。合龍段施工程序必須規范明確，應力轉換細化到每一根鋼鉸線。

g)嚴格執行體系轉換程序和張拉力的控制；加強監控量測，確保施工安全，動態調整，做到外美內實。注漿采用新材料新工藝更利于保證受力效果；預壓、頂推力的控制，對橋梁體系轉換后的受力變形具有關鍵作用。

h)摻硅粉、鋼纖維提高混凝土早期強度防開裂，僅為非常之舉，不宜提倡。適當延長混凝土養生齡期，雙控回彈模量、強度雙指標都得到，更能保證懸澆混凝土質量。

總之，建設一流的橋梁是建設者的職責與奮斗目標，連續剛構大橋掛籃施工，為跨越在特定地形環境下，如深溝、上跨鐵路和高速公路的橋梁施工開辟了捷徑，其施工占地少（不要梁場）、集散為整（懸澆）、應用效果好。超靜定結構，伸縮縫少，結構輕巧，似拱非拱，似梁非平，最適合特殊地理環境下的橋梁建設。

彩虹騰空越，天塹變通途，世代建橋梁，剛構領風騷。