湘江特大橋（75+3×135+75）m剛構連續梁施工

王珣

摘 要：湘江特大橋采用（75+3×135+75）m連續梁兩跨湘江，主跨跨度大，保證連續梁施工線形和高精度合攏施工難度大。

關鍵詞：湘江；剛構；連續梁；掛籃；懸澆

1 工程概況

湘江特大橋右岸端位于長沙縣暮云鎮燕子塘村北側，左岸端位于湘潭市九華經濟區石牛灣。工程斷面位于湘江興馬洲洲頭下游約1.7km處。

湘江特大橋大橋全長4518.77m，里程樁號為DK19+395.95～DK23+914.72。湘江特大橋孔跨組成為：2-（75+3×135+75）m剛構連續梁；1-（40+56+40）m連續梁；1-（48+80+48）m連續梁；1-（32+48+32）連續梁；87-32m及5-24m簡支梁組成。

全橋孔跨布置為：2×24m簡支梁+7×32m簡支梁+1×24m簡支梁+（32+48+32）m連續梁+2×32m簡支梁+1×24m簡支梁+2×32m簡支梁（40+56+40）m連續梁+9×32m簡支梁+（75+3×135+75）m連續梁+9×32m簡支梁+（48+80+48）m連續梁+2×32m簡支梁+（75+3×135+75）m連續梁+30×32m簡支梁+1×24m簡支梁+26×32m簡支梁。

本文重點闡述湘江特大橋（75+3×135+75）m剛構連續梁施工。

2 剛構連續梁施工

湘江特大橋（75+3×135+75）m預應力混凝土連續剛構采用掛籃懸澆施工。墩頂現澆段（0#段）采用落地支架法施工；懸灌梁段采用三角掛籃懸臂施工；邊跨、中跨、次邊跨合龍段均采用合龍吊架施工，吊架底籃及模板利用掛籃的相應部件改制；邊跨現澆段采用膺架法施工；鋼筋由工廠集中加工制作，運至現場由履帶吊或浮吊提升、現場綁扎成型；混凝土由攪拌站集中供應，攪拌車運輸，混凝土輸送泵泵送入模，插入式振搗器搗固，混凝土采用覆蓋塑料薄膜養護。大跨度梁施工過程中按要求進行懸澆過程中的應力和線形監控、體系轉換過程中的施工控制。

2.1 墩頂現澆段（0#塊）施工

⑴連續剛構施工

剛構主墩32#、33#、51#、52#墩0#塊施工采用鋼管樁落地支架直接澆筑0#塊。

②0#塊支架搭設

0#段支架采用鋼管樁和型鋼拼裝而成，管樁直接支撐在承臺上，鋼管樁間設置連接系，在墩身每隔一定間距設預埋件與內面一排灌裝連接，以保證樁身的穩定性。樁頂鋪設主梁，主梁上鋪設分配梁，形成0#段施工平臺。

③支架預壓

支架預壓采用砂袋作加載物，加載的荷載強度與梁的荷載強度分布一致。

當試壓沉降穩定后，記錄各測點的沉降值，經過計算，對底模標高進行調整，使預留拱度值更加準確，同時也是對支架的強度、剛度和穩定性的檢驗。

④模板

箱梁底模采用大塊鋼模板（掛籃底模），兩懸臂端梁底縱坡的調整，利用調模裝置調整坡度，從而使底模達到坡度要求。

外側模采用大塊鋼模板，在梁變寬部分利用調模裝置調整立模寬度，當內外側模板拼裝后用Φ18對拉螺桿對拉，拉桿間距按水平0.5米，豎向1.0米布置。頂板底模與外側模連接處鑲橡膠條塞緊，以防漏漿。其它根據現場實際情況采用鋼木組合模板。

⑤鋼筋及預應力孔道安裝、混凝土灌注及養護、預應力施加、孔道壓漿等工序見后詳述。

⑵連續梁0#塊施工及臨時固結

31#、34#、50#、53#墩屬于次邊跨主墩，施工0#塊時也采用落地支架的形式，方法同剛構0#施工；0#塊支架施工完成后，在0#塊底腹板大小里程側左右對稱支撐4根Φ1000×12mm鋼管砼樁，箱梁底腹板處提前預埋2cm厚鐵板與鋼管砼樁施焊固結。見“圖1 0#塊臨時固結示意圖”。

2.2 懸澆梁段施工

⑴施工掛籃

①掛籃簡介

掛籃采用三角架斜拉式掛籃，包括三角架、走道梁、前后上橫梁、前后下橫梁、吊掛系統（前、后主吊帶、后副吊帶、外模吊桿）及相應的錨固、緊縮裝置和底平臺等部分組成。

②掛籃拼裝

掛籃結構構件運達施工現場后，利用履帶吊或浮吊吊至已澆梁段頂面，在已澆好的0#梁段頂面拼裝，拼裝完畢后，對掛籃施加梁段荷載進行預壓，充分消除掛籃產生的非彈性變形，懸灌施工過程中，將掛籃的彈性變形量納入梁段施工預拱度計算。

③掛籃靜載試驗

掛籃拼裝完畢后，進行荷載試驗以測定掛籃的實際承載能力和梁段荷載作用下的變形情況。荷載試驗時，加載按施工中掛籃承受最不利的梁段荷載+規定加載系數進行加載，測定各級荷載作用下掛籃產生的撓度和最大荷載作用下掛籃控制桿件的內力。根據各級荷載作用下掛籃產生的撓度繪出掛籃的荷載—撓度曲線，為懸臂施工的線性控制提供可靠的依據。根據最大荷載作用下掛籃控制桿件的內力，可以計算掛籃的實際承載能力，了解掛籃使用中的實際安全系數，確保安全可靠。

④掛籃的移動

在每一梁段混凝土澆注及預應力張拉完畢后，將掛籃沿行走軌道移至下一梁段位置進行施工，直到懸灌梁段施工完畢。

⑤掛籃拆除

箱梁懸灌梁段施工完畢后，進行掛籃結構拆除。拆除順序為：箱內拱頂支架→側模系統→底模系統→主桁架，吊帶系統及行走錨固系統在其過程中交叉操作。箱內拱頂支架采取拆零取出，側模、底模系統采用卷揚機整體吊放，主桁架采取先退至墩位附近再利用吊機進行拆零。

⑵懸臂灌注施工

懸澆施工主要包括掛籃前移、掛籃調整及錨固、鋼筋及孔道安裝、混凝土灌注及養護、預應力施加、孔道壓漿六個工序循環進行。附“圖2 掛籃懸澆節段施工”。

懸灌梁段施工長度按設計要求一般為2.5～4.0米，當混凝土強度和彈性模量以及砼齡期達到設計要求后進行預應力張拉。

①掛籃前移：在前一梁段施工完畢后，解除放松各吊點，使模板脫離梁體，解除梁上后錨點，進行錨固轉換，行走小車托力轉換在滑道上，通過穿心千斤頂和鋼絞線拖拉主桁，使整個掛籃前移至下一梁段位置。

②掛籃調整及錨固：掛籃就位后，先把錨固體系轉換給梁體的錨筋后，然后通過測量儀器進行中線、高程測量、定位，通過千斤頂進行標高調整，經過檢查確定合格后，最后進行全面錨固。

③模板就位

箱梁梁段模板安裝的尺寸允許偏差，應符合規范要求。

2.3 邊跨直線段施工

邊跨直線段采用支架現澆施工。

支架預壓：見“墩頂現澆段（0#段）施工”中支架預壓。

模板：底模、外模采用大塊鋼木組合模板，內、外側模板拼裝后用Φ18的對拉螺桿對拉；內模采用組合鋼模，箱梁內頂板采用鋼管支架支模，鋼管支架直接支撐在底模板上，腳手架底墊同標號的混凝土墊塊，調模、拆模采用木楔調整完成。

混凝土灌注：采用泵送砼澆注，砼施工順序由支架懸澆端向邊墩端推進澆筑，以減少支架沉降的影響。

2.4 合龍段施工及結構體系的轉換

根據設計圖紙要求，連續剛構合龍施工時先合龍次邊跨，再合龍中跨，最后合龍邊跨。合龍溫度應符合設計要求，施工溫度高于設計合龍溫度時則采取措施頂推后合龍。合龍段兩端懸臂標高及軸線偏差應符合設計和規范要求。

⑴次邊跨和中跨合龍

次邊跨及中跨兩者合龍方法基本一致。

①吊架及模板安裝

次邊跨和中跨合龍梁段均采用合龍吊架施工，合龍吊架和模板采用施工掛籃的底籃及模板系統改制。

安裝步驟為：

第一步：將掛籃的底籃整體前移至合龍段另一懸臂端；

第二步：在懸臂端預留孔內穿入鋼絲繩，用幾組滑車吊起底籃前橫梁及內外滑梁的前橫梁；

第三步：拆除掛籃前吊桿；

第四步：用卷揚機調整所有鋼絲繩，使底籃及內外滑梁移到相應位置，安裝錨桿、吊桿和聯接器將吊架及模板系統錨固穩定；

第五步：將主桁系統退至0#梁段后拆除。

②設平衡重

采用在懸臂端的水箱中加水的方法設平衡重，近端及遠端所加平衡重噸位由施工平衡設計確定。配重及合龍步驟見“圖3 次邊跨及中跨合龍段施工過程示意圖”。

③普通鋼筋及預應力管道安裝

普通鋼筋在地面集中加工成型，運至合龍段綁扎安裝，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。合龍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，以保證合龍段混凝土澆注后底板束管道的暢通。其余預應力束及管道安裝同箱梁懸澆梁段。

④合龍鎖定

A、次邊跨合龍段施工：

合龍前使合龍段兩共軛懸臂端臨時連接，盡可能保持相對固定，以防止合龍段混凝土在澆注及早期硬化過程中發生明顯的體積改變。合龍前除“T構”懸臂端按平衡要求設置平衡重外，如施工控制有要求時還將對合龍段處采取調整措施。

B、中跨合龍段施工：

中跨合龍施加頂推力前，必須先解除次邊跨主墩臨時支座的鎖定，并切斷該墩臨時支座錨固鋼筋，完成體系轉換。

然后在中跨懸臂端施加設計要求的頂推力，最后安裝合龍段體外支撐勁性鋼骨架。

⑤澆注合龍段混凝土

合龍段混凝土澆注過程中，按新澆注混凝土的重量分級卸去平衡重（即分級放水），保證平衡施工。合龍段混凝土選擇在一天中氣溫較低時進行澆注，可保證合龍段新澆注混凝土處于氣溫上升的環境中，在受壓的狀態下達到終凝，以防混凝土開裂。

⑥預應力施工

次邊跨合龍段砼澆筑達到設計張拉強度后，根據設計圖紙要求先張拉部分預應力束，解除臨時固結及次邊跨主墩臨時支座，張拉完成其它預應力束，壓漿封錨。

中跨合龍段砼澆筑達到設計張拉強度后，根據設計圖紙要求先張拉部分預應力束，然后解除臨時固結，張拉完成其它預應力束，壓漿封錨。

⑦拆除模板及吊架。

⑵邊跨合龍

①施工準備

A、懸臂梁段澆注完畢，拆除懸臂掛籃；

B、清除懸臂端的施工材料、機具，材料、設備有序在墩頂范圍堆放；

C、在“T構”兩懸臂端預備配重水箱；

D、近期氣溫變化規律測量記錄。

②邊跨合龍段支架及模板

邊跨合龍段將掛籃三角支架拆除，直接利用掛籃吊架進行施工

③設平衡重

采用在懸臂端的水箱中加水的方法設平衡重，近端及遠端所加平衡重噸位由施工監測單位確定。配重及合龍步驟見“圖4 邊跨合龍施工步驟圖”。

④普通鋼筋及預應力管道安裝與次邊跨、中跨合龍段相同。

⑤合龍鎖定

合龍前使懸臂端與邊跨等高度現澆段臨時連接，盡可能保持相對固定，以防止合龍段混凝土在澆注及早期硬化過程中發生明顯的體積改變，鎖定時間按合龍段鎖定設計執行。臨時“鎖定”是合龍的關鍵，合龍“鎖定”遵循又拉又撐的原則，即“鎖定”包括焊接勁性支撐和張拉臨時預應力束。勁性支撐采用“預埋槽鋼+連接槽鋼+預埋槽鋼”三段式結構，其斷面面積及支承位置根據鎖定設計確定。合龍時，在兩預埋槽鋼之間設置連接槽鋼，連接槽鋼布置在箱梁體外，待合龍段混凝土達到強度后，拆除連接槽鋼，避免影響合龍段預應力張拉后混凝土的有效應力。臨時預應力束按設計布置，臨時預應力張拉噸位按鎖定設計確定，勁性骨架頂緊后進行張拉，臨時束張拉錨固后不壓漿，合龍完畢后將拆除。合龍鎖定布置見“圖5 邊跨合龍鎖定布置示意圖”。

⑥澆注邊合龍段混凝土

施工方法見前述次邊跨、中跨合龍混凝土施工。

⑦預應力施工

合龍段永久束張拉前，采取覆蓋箱梁懸臂并灑水降溫以減小箱梁懸臂的日照溫差。底板預應力束管道安裝時要采取措施保證管道暢通，待合龍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，再張拉底板第一批預應力束，按照設計要求的張拉噸位及順序雙向對稱進行張拉。橫向、豎向及頂板縱向預應力施工同箱梁懸灌梁段施工，合龍段施工完畢后，拆除臨時預應力束并對其管道壓漿。

⑧直線段支架下落，拆除模板及支架，拆除吊架。

⑶平衡設計

合龍段施工時，每個“T構”懸臂加載應盡量做到對稱平衡。合龍前，懸臂受力以彎矩為主，故平衡設計遵循對墩位彎矩平衡的原則，平衡設計中考慮如下幾種施工荷載：

①合龍吊架自重及混凝土澆注前作用于合龍吊架的荷載。

②直接作用于懸臂的荷載。

③合龍段混凝土重。

平衡配重在合龍鎖定之前加到相應懸臂端，可使合龍鎖定之后骨架處于“不動”狀態，避免薄弱處受剪破壞。

⑸合龍鎖定設計

合龍鎖定采用“拉壓桿”設計方法，即用勁性骨架承受壓力，用臨時預應力束承受拉力。勁性骨架根據溫度荷載計算其所需截面積，同時應驗算其壓桿穩定性；臨時預應力應確保降溫時勁性骨架中既不出現拉應力，又要滿足升溫時骨架不致受壓過大而失穩，具體張拉噸位根據合龍期間可能出現的溫度范圍計算，合龍鎖定溫度選擇在設計要求的合龍最佳溫度范圍內。

3 結束語

本文重點闡述湘江特大橋剛構連續梁的施工方法及施工工藝。對該施工工藝的運用和總結具有非常重要的應用價值和實際工程意義，為該類型橋梁的施工技術積累了寶貴的經驗。

參考文獻

[1]王鈞利 主編.橋梁施工技術及質量控制.中國水利水電出版社，2006。

[2]黃繩武 主編.橋梁施工及組織管理.北京：人民交通出版社，1996。