預應力混凝土連續鋼構橋施工要點

黃 平，郭奉波

（貴州省公路工程集團有限公司，貴州 貴陽550000）

0 引言

改革開放以來，隨著我國科學技術的進步以及工業水平的提高，橋梁建筑領域取得了長足的發展。根據國內外已建成的連續梁體系工程項目數量可知，預應力混凝土連續梁剛構橋的建設已遠超傳統形式橋梁，充分表現出連續鋼結構樂觀的發展前景和蓬勃生命力。

1 工程概況

某大橋為雙向四車道的預應力混凝土連續鋼構橋，設計標準為汽車超—20 級，掛車—120 級，設計時速為80km/h，橋面凈寬為2×（凈10.75m+0.5m 防護欄）+2.0m（分隔帶）。投資總額為14 110萬元。大橋全長1 468m，主橋為90m+3×160m+90m預應力混凝土連續箱梁剛構，引橋分別為：黃陵岸為6×50m 預應力混凝土連續T 梁，延安岸為10×50m 預應力混凝土連續T 梁。全橋平面位于半徑R為2 500m 的S型曲線上，縱面位于半徑R為20 000m的凹型豎曲線上。

2 施工特點

2.1 大體積承臺混凝土冬季防裂施工

主墩承臺混凝土體積巨大，其中0#、3#墩承臺體積最大，其尺寸為18.5m×11.5m×4m（長×寬×高），一次澆筑混凝土最大體積為851m3。根據工期安排，承臺需在冬季完成施工。

大體積混凝土施工階段所產生的裂縫是因混凝土內外存在溫差，由溫度變化而引起。混凝土因溫度變化所產生的變形因受混凝土內、外部的約束影響，產生較大應力，尤其是拉應力，其是導致混凝土產生裂縫的主要原因。為避免混凝土出現裂縫以及保證結構的受力和正常使用，必須采取可靠措施對混凝土溫度變化加以控制，防止內外出現過大溫差，嚴格控制裂縫的出現。

本工程地處黃土地區，連續剛構對地基沉降有著嚴格的要求，過大的沉降將會引起結構內力的變化，并危害結構本身。設計要求混凝土澆筑必須一次完成。如此大體積的混凝土澆筑必會產生巨大的水化熱，因此，在冬季施工時，混凝土內外溫差的控制是本工程的難點。

2.2 雙薄壁空心超高墩施工

主橋橋墩為雙薄壁空心墩，7#、8#、9#、10#墩墩高分別為80m、130m、138m 和58m。因橋墩較高，橋墩的垂直度和偏位要求很高，且對主墩的內外模板設計、混凝土的澆筑及養護有很大的難度。

根據有關文獻資料記載，較高的橋墩在最大懸臂狀態下（長為73m）時，對其結構的穩定性進行計算，表明試驗模型實測的失穩臨界荷載總是大大低于理論的計算值，這是由于結構不可避免地存在一些幾何偏差和缺陷，且幾何缺陷對臨界荷載的影響很大。本項目為典型的連續剛結構，理論分析表明，最大懸臂狀態下的9#和8#墩的穩定特征值較小，穩定安全儲備不大。如果高墩的墩身因施工的原因出現了偏斜、彎曲等幾何缺陷，其將會使結構的穩定性大大下降甚至產生整體失穩的嚴重后果。在施工中只有嚴格控制墩身的垂直度，才能從根本上保證結構的穩定。

2.3 超高墩大跨懸灌線型控制施工

由于墩高跨大，懸臂澆注時梁段的變形較大，且受日照溫差、溫度、預應力、臨時荷載及混凝土的強度、彈性模量的影響，各節段的預拋值控制難度較大，線型控制的合龍精度要求高（橫橋向為5mm，豎橋向為10mm）。

梁段的合龍施工技術較為復雜，成橋后的線型及應力狀態必須與設計相吻合。因受混凝土的徐變影響，通車后跨中的撓度下沉較多，影響結構的線型及使用，故必須采取可靠的措施使得各“T”構在形成體系之前盡可能減少混凝土徐變對梁體帶來的影響。邊跨合龍段在臨時支墩上進行，臨時支墩采用腳手架搭設，其施工程序如下：拆除掛籃→搭設臨時支墩→鋪設底模和內模→綁扎鋼筋→立外模→澆筑混凝土→張拉并錨固縱向預應力筋→拆除臨時固結→安放永久支座→落梁。以0#、3#為例，合龍段施工順序如圖1所示。

圖1 合龍段施工順序

2.4 濕陷性黃土地基高邊墩邊跨現澆段施工

邊跨現澆段的施工難度較大，邊墩距地面高度分別為58、36m。現澆段的長度為8.9m，邊跨合龍段的長度為2m，該部分混凝土的體積為108.35m3。邊墩的斷面分別為：6#墩斷面為4m×6.5m，11#墩斷面為3m×6.5m，均為薄壁空心墩。若墩身采用預埋托架進行現澆混凝土，因彎矩大，必須在墩身另一面逐級按澆筑混凝土的施工重量加載配重以平衡該彎矩，且托架必須具有足夠的強度；若采用落地支架施工，地基上部黃土屬III 級自重濕陷性黃土，層厚約為12m，由于邊墩高度較高及邊跨現澆段長度太長，支架的材料投入和地基處理均較大，且支架的彈性與非彈性的變形難以控制，邊跨現澆段的施工難度較大。

綜合上述因素進行分析，無論采用托架或落地支架的施工方案，均必須對此方案作深入的研究，并采取可靠、經濟的施工技術措施。

3 預應力混凝土連續鋼構橋施工步驟與基本方法

根據施工的實際地形地質情況，結合超高墩大跨預應力混凝土連續剛構的施工特點，主要采取了以下一些施工方法。

（1）樁基采用挖孔和鉆孔相結合的施工技術，混凝土澆筑由攪拌站拌制、輸送車運送至工作面，按水下混凝土施工要求進行灌注。

（2）主墩大體積承臺冬季混凝土施工技術，通過優化施工配合比，摻入一定量的粉煤灰代替水泥，降低混凝土的水化熱；澆筑混凝土時分層厚度控制在25～30cm 左右，混凝土入模溫度控制在5℃左右；施工中在承臺內部布置冷卻水管和測溫點，通過冷卻水的循環結合測溫點的溫度測量，及時調整冷卻水的流量，精確控制混凝土內外溫差，并采用暖棚養護，嚴格控制施工裂縫的產生。

（3）4 個主墩高度分別為80m、130m、138m和58m，采用超高墩外翻內爬模施工技術，主墩墩柱的主筋連接采用等強直螺紋連接套筒技術，既加快了施工進度，又確保了工程的施工質量，節約了人工和材料。

（4）主梁為90m+3×160m+90m 的連續剛結構，0#塊采用在墩頂預埋托架現澆的施工方法。為提高模板利用效率，將高墩外模改為0#塊外模使用。在布置0#塊外模時，將兩端靠近1#節段的側模長度定為4.8m，拼裝掛籃后，穿入外滑梁前移作為掛籃的側模使用。單幅橋5跨連續剛結構在4 個主墩上按“T”構用掛籃分段，對稱懸臂澆筑1#～20#節段，為縮短邊跨現澆段的長度，在邊跨處采用掛籃不平衡懸臂澆筑21#節段；在吊架上現澆跨中合龍段，在墩身預埋托架上澆筑邊跨現澆段。

（5）全橋合龍順序為：中跨-次邊跨-邊跨；邊跨和中跨合龍段采用體內勁性骨架鎖定和張拉臨時束的方案，次邊跨合龍段采用體內勁性骨架鎖定和張拉臨時束及頂推方案，確保成橋后的線形。

3.1 鎖定

合龍段勁性骨架預埋在20#段（邊跨處為21#段）底腹板處共有4處，預埋長度為100cm，外露長度為25cm。合龍段施工時，在合龍段底模鋪設完畢、側模滑移就位后，將一側預埋的勁性骨架與合龍段的勁性骨架相焊接，另一側的勁性骨架保持自由伸縮。合龍段勁性骨架焊接選取一天中溫度合適的時間段，并將合龍段的勁性骨架與預埋的勁性骨架焊接鎖定。鎖定后，對合龍段D1、D2束（邊跨處為B1、B2束）進行臨時張拉，張拉力為50%σk。

3.2 頂推

各主墩均較高，由于合龍段混凝土澆筑等強后，要進行合龍段底板束的張拉施工，而張拉后跨中梁段混凝土將受到壓縮，且次邊跨的主墩（7#、10#墩）墩頂將受到由于張拉底板束而形成的水平拉力，次邊跨主墩將向跨中方向傾斜。為平衡此力并在主橋合龍后保證墩身的垂直，防止墩柱產生過大的不平衡力矩，必須在次邊跨進行頂推。

次邊跨合龍段鎖定前，采用兩臺YDC400t千斤頂對次邊跨兩端的梁段進行頂推。頂推布置在箱梁頂、腹板的交接處，將合龍段頂開，每臺千斤頂的頂推力為90t。頂推完成后，按中跨及邊跨施工程序進行勁性骨架的焊接和臨時束的張拉施工。

頂推中，按照每級10t 加載進行；頂推前，對合龍段的距離進行測量，并記錄初值；頂推過程中，每級加載完成后，對合龍段的距離進行量測。頂推施工中，7#～8#墩次邊跨和9#～10#墩次邊跨應分級對稱進行。

3.3 澆筑混凝土時間的選擇

在合龍段施工前7d，對主橋合龍段施工處的溫度進行監控，選擇合適的溫度鎖定，低溫澆筑合龍段混凝土。

通過觀測，主橋左幅中跨、次邊跨選擇在一天中溫度較高時進行（15：00—17：00，主橋左幅中跨、次邊跨合龍時間為2005 年11 月—12 月），主橋右幅及左幅邊跨合龍段的施工時間選擇在一天中溫度較低時進行（1：00—5：00，主橋右幅及左幅邊跨合龍段的施工時間為2006年4月—5月）。

3.4 體系轉換

體系轉換與中跨、次邊跨及邊跨的合龍同步進行，施工程序如下：

中跨合龍并張拉完D1～D9束預應力鋼束后，形成形剛構，然后同時進行次邊跨合龍段的施工；張拉完次邊跨D1～D9束預應力鋼束，形成形剛構，然后同時進行邊跨合龍段的施工。張拉完邊跨B1～B7束預應力鋼束后，進行次邊跨D10～D17束預應力鋼束的張拉，然后進行中跨D10～D17束預應力鋼束的張拉。至此，全橋由各單“T”靜定結構形成連續的超靜定結構，全橋完成體系轉換。

在4 個主墩共配置了4 個塔吊，其一方面可作為外翻內爬模板的提升動力，另外可作為墩身施工中鋼筋等材料的吊裝使用，“T”構施工中可作為預埋件、模板、鋼筋、預應力筋等材料的吊裝使用，并可作為掛籃的吊裝、拼裝使用。此外，輸送泵的泵管也可沿塔吊豎向布置至墩頂，并為墩柱7#、8#、9#三個主墩配備了電梯（電梯可作為工人上下班使用，也可垂直運送小型機具）。10#墩采取在左、右幅墩柱間搭設鋼管腳手架、布設馬道的方式，以便于工人上下班。

主墩混凝土的澆筑及0#塊、“T”構各塊段、邊跨現澆段的混凝土澆筑均采用攪拌站拌制、混凝土輸送車運送至墩底、輸送泵泵送至澆筑工作面的方法施工。

4 結語

傳統橋梁的建設施工費時、費工，而且存在跨徑小、行車能力差等不足，而連續鋼結構等新型結構體系可用于大跨徑、水深較深的重大橋梁工程的施工，通過對其施工控制技術的不斷完善，以及橋梁工程人才的創新和努力，勢必會將我國連續鋼結構橋梁的建設施工水平推向新的高度。

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