水陸李大橋掛藍施工安全風險控制

水陸李大橋掛藍施工安全風險控制

萬進風

(武漢市勘測設計研究院江城分院，武漢 430050)

摘要：懸臂掛藍施工的安全合理性是水陸李大橋順利建成的關鍵。通過對各種可能發生的諸多不利因素導致掛籃失穩的定量分析，檢驗了掛籃施工方案，加之以有效的施工線型控制及監控量測量控制等輔助控制手段，確保了該橋懸澆掛藍施工方案合理、風險可控、安全可靠。

關鍵詞：大橋；掛藍施工；安全；風險控制

doi:10.3963/j.issn.1674-6066.2015.03.024

Abstract:Hanging basket construction is the key point of building bridge. Through quantitative analyzing the various possible factors which cause imbalance of hanging basket, combined with line control and effectively monitor and measurement control, this paper ensured the safety of hanging basket construction.

收稿日期：2015-04-02.

作者簡介：萬進風(1974-),工程師.E-mail:1486036661@qq.com

Safety Risk Control of Hanging Basket Construction in

Building Shuiluli Brige

WANJin-feng

(Branch of The River Town, Wuhan Survey Design and Research Institute, Wuhan 430050, China)

Key words:bridge;hang basket;safety and risk control

水陸李大橋為天門市皂(市)仙(北)二級公路胡市至凈潭西段跨越漢北河的一座大橋，位于天門市盧市鎮水陸李村。橋跨布置為16×30+65+110+65+9×30 m，橋梁全長997 m，寬度12 m。橋梁上跨漢北河以及兩岸大堤，墩臺徑向布置，采用30 m小箱梁跨越漢北河左岸河堤，采用65+110+65 m連續箱梁上跨漢北河主通航河道及漢北河右岸堤防。主橋箱梁為全預應力砼結構；引橋小箱梁為A類預應砼結構。引橋下構為圓柱墩配樁基礎，主橋為矩形墩配承臺樁基礎；橋臺為肋板臺配樁基礎。大橋平面線形為直線，路拱橫坡為雙向2%，縱斷面位于R=10 000 m的凸形豎曲線上，大橋兩側路線縱坡分別為1%、2.95%。

1橋梁主跨結構

水陸李大橋主跨結構采用65+110+65 m三跨一聯的預應力砼箱形截面梁，邊主跨比為0.581。箱梁支點梁高6.7 m，為最大跨徑的1/16.42。主跨箱梁跨中梁高2.9 m，為最大跨徑的1/37.93，梁高按二次方拋物線變化。上部箱梁為單箱單室截面，頂寬12 m，底寬6.5 m，懸臂寬2.75 m。箱梁頂板厚28 cm，底板厚從28～70 cm，按二次方拋物線由跨中向中墩逐漸加厚。邊跨現澆段腹板厚從65～45 cm,變化段長度分別為2.5 m、13.5 m。主橋箱梁在中支點、邊支點和主跨中間處設有橫隔板，邊墩支點橫隔板厚142 cm，中墩支點橫隔板厚250 cm，跨中隔板厚40 cm。

主跨連續箱梁采用三向預應力。縱向預應力束分為腹板下彎束T1～T13，頂板束T14～T26，ST1～ST4，CT1和底板連續束SB1～SB4，CB1～CB9，采用平、豎、彎相結合的空間曲線，分別錨固在箱梁的腹板、頂板、頂底板承托或齒輪上。

縱向束采用12Φ15.2 mm、15Φ15.2 mm、19Φ15.2 mm，標準強度1 860 MPa。

豎向預應力采用Φ32 mm的冷拉Ⅳ級精扎螺紋粗鋼筋，上端張拉，錨在頂板頂面，控制張拉力635.7 kN，豎向預應力筋順橋向間距平均50 cm。

橫向預應筋采用Φ15.2 mm的鋼絞線，標準強度1 860 MPa，扁錨。控制張拉力377.5 kN，錨下控制應力σk=1 357.8 MPa，為方便施工，采用一端張拉。橫向預應力筋順橋向間距平均50 cm。

2主要施工工藝及其施工要點

從連續梁同類型的橋梁施工關鍵因素分析可以看出，主橋懸澆掛籃施工方案的安全合理性是其成敗的關鍵。

2.1　主要施工工藝流程

該橋主跨施工工藝流程，如圖1～圖7所示。

2.2　0號塊施工工藝流程

0#塊長12.0 m，墩頂中心位置箱梁最高6.7 m，橋面寬12 m，底寬6.5 m, 0#塊箱梁結構設計如圖8所示。

0#塊采用現澆支架施工，支架為在承臺上立φ600 mm鋼管柱20根，柱底部設置800 mm×800 mm×12 mm鋼板預埋在承臺砼內。柱頂用同規格鋼板封端。用[22#槽鋼作為橫向支撐及剪刀撐，柱頂設置4道I45a型工字鋼主橫梁，與柱頂進行焊接。

主梁上設置82根I22a型工字鋼分配梁，因分配梁有部分懸挑，應與主梁焊接或用鋼筋箍緊。主橫梁與分配梁之間用鋼楔調整和落模。底模用型鋼作支架上鋪10 mm厚鋼板。內、外模制作成標準塊拼接。內外模之間設置對拉桿，如圖9所示。

0號塊施工工藝流程為：支架搭設及底模拼裝 → 支架預壓→安裝外側腹板及翼板模板 → 綁扎底板、腹板鋼筋及安設預應力筋 → 澆筑底板和腹板砼(至翼板交角處) → 施工縫處理、砼養生 → 安裝頂板底模 → 綁扎頂板鋼筋及安設預應力筋 → 澆筑頂板板砼 → 養生待強 → 張拉預應力筋 → 管道壓漿。

2.3　掛籃安裝

在0號塊施工完成，張拉完前期縱向、橫向、豎向預應力索并完成壓漿施工后即可進行掛籃拼裝。

掛籃安裝程序為：在梁體找平層上放出軌道放樣定位線→鋪設鋼枕、軌道→安裝前后支座→吊裝單片主桁件→調整兩片主桁架間的水平間距和位置→安裝前上橫梁、聯系桁架→安裝前后吊帶→吊裝底模架及底模板→吊裝外側模板→在前上橫梁上吊掛工作平臺，在底模后橫梁上焊接工作平臺→調整立模標高→固定模板。

2.4　梁段施工

掛籃拼裝試壓完成后，即可開始1號梁段施工。每段梁懸澆施工步驟：① 掛籃安裝完成后按施工監控提供的梁底標高立模；② 底、腹板鋼筋及預應力管道安裝；③ 內模前移到位，安裝對拉桿，調整頂模和翼板模標高；④ 頂板鋼筋及預應力管道安裝，按設計要求進行預應力穿索、端頭模板安裝⑤ 監理驗收，對稱澆筑箱梁砼，同時對澆筑過程進行施工監控； ⑥ 砼待強、養生；⑦ 按設計要求進行預應力張拉、壓漿工作；⑧掛籃錨固吊桿松開、脫模；⑨籃前移，底欄改造，就位；⑩重復以上步驟開始下一施工梁段。

2.5　合攏段施工

合攏施工是連續梁體系轉換的重要環節，對保證成橋質量至關重要。連續梁合攏原則是低溫灌注。合攏前使兩懸臂端臨時連接，保持相對固定，以防止合攏混凝土在早期因為梁體混凝土的熱脹冷縮開裂。同時選擇在一天中的低溫、變化較小時進行混凝土施工，保證混凝土處于溫升、在受壓的情況下達到終凝，避免受拉開裂。按照設計的合攏順序為先兩個邊跨合攏再中跨合攏，而后完成體系轉換，形成連續梁結構。

3主跨懸臂現澆影響因素分析

由于懸臂現澆施工一般為T構兩側對稱施工，在施工中有可能存在混凝土的因素、施工人員及機具的因素、砼振搗的因素及風載等多種客觀因素的影響，導致T構兩側不可避免地存在不平衡的合彎矩影響，而這些彎矩主要通過主墩0#塊固結系統所能承受的不平衡彎矩來制衡，因此分析各種不利因素影響的可靠性是指導懸臂施工作業的首要前提。

3.1　主墩上0 #塊臨時固結系統

0#塊臨時固結系統采用精扎螺紋鋼墩頂固結，每個主墩在支座兩側預埋精扎螺紋鋼，每側兩排，每排51根，一個墩頂共預埋204根，每根精扎螺紋鋼長度4米，其中2.2 m預埋在已施工的墩柱中，內側二排固結精扎螺紋鋼固結在0#塊上2.5 m寬的橫梁鋼筋內，另一側固結在橫梁倒角位置處，在0#塊施工時，墩頂固結砼裝模與0#塊一起施工。

根據施工組織設計，在受到不平衡彎矩時，墩頂預埋精扎螺紋鋼一側受壓、一側受拉，墩頂固結時受拉區所能承受的不平衡彎矩(按最不利情況，受拉區2排鋼筋只計算1排)計算為

因此，固結系統允許承受的彎矩：M=FL=635.7×51×2.5 = 8 105 t·m。

3.2　混凝土施工時存在的不平衡彎矩分析

按最不利狀態分析，混凝土不平衡荷載、施工中人員機具、砼振搗荷載、風載時引起的不平衡彎矩分別為

1)混凝土不平衡荷載

M1=38.27×2.65×52.65=5 339t·m

2)施工人員及機具設備不平衡荷載

M2=6.5×4.5×4×52.65=6t·m

3)混凝土振搗荷載

M3=6.5×4.5×4×52.65=6t·m

4)風載

M4=33.8×52=1 757.6t·m

4種不平衡彎矩的集合

計算結果表明，4種不平衡彎矩之和小于固結系統允許承受的彎矩。

3.3　掛籃移動時存在的不平衡彎矩分析

掛藍移動時也可能導致兩側不平衡彎矩發生，計算一側拆除、一側未拆除這種最不利情況時承受的最大彎矩為Mmax=79×50.4=3 981 t·m，小于固結系統允許承受的彎矩。

3.4　受壓區砼計算(墩頂連接區砼C 55、墩身C 40)

受壓區反力：R=7 108/2.8=2 538×104N

承受面積：W=0.7 m×6.5 m=4.55×106m2

因此，δ=R/W=5.6 MPa<40 MPa

計算結果表明，墩身及固結砼受壓合格。

4施工線形控制措施

4.1　預拱度設置及線形總體控制措施

為了控制水陸李大橋的箱梁撓度，按設計要求在0#塊中心及梁端橋中心處布設觀測點，現場建立箱梁施工標高控制小組，主要觀測內容有：①箱梁受自身恒載及施工機具、人員等臨時荷載引起的撓度；②水泥混凝土澆注過程中的影響撓度；③縱向張拉過程中張拉引起的上撓度值；④移掛籃前后，觀測移掛籃后箱梁的下撓度值。通過上述4點觀測結果計算出箱梁實測撓度，把之與計算撓度進行分析對比，按數據統計方法對設計計算撓度進行必須的修正、調整箱梁施工標高，采取對掛鏈進行等效預加載，消除其非彈性變形。

為了保證兩側懸臂均衡作業，施工中盡可能地保持對等移動，嚴格控制掛藍移動的距離差在40 cm以內。

在預應力混凝土箱形連續梁懸灌施工前，根據施工方案、工藝和工期的要求，定出各梁段的施工立模高程；施工過程中，再根據實際施工荷載、懸灌循環周期以及對已灌筑梁體高程的精密測量，重新計算和修正下一梁段的施工立模高程，使懸灌段合龍時的精度、體系轉換完成后梁體線形達到設計和規范的要求。

4.2　施工線形高程控制措施

為了保證箱梁理論軸線高程的施工精度，及時準確地控制和調整施工中發生的偏差，高程以Ⅱ等水準高程控制測量標準為控制網、箱梁懸澆以Ⅲ等水準高程精度控制聯測。水陸李大橋測量基點用鋼筋頭設置在各主梁0#塊上的中心位置，編號為0號，而后各節段的測量由此引出，順序編號。在每澆筑1個節段后，對測量基準點進行校驗。同時在關鍵施工階段和主梁邊中跨合龍段施工前，也對其進行校驗，充分保證測量基準的有效性。連續剛構橋的節段施工過程，主要有掛藍行走、綁扎鋼筋、混凝土澆筑、預應力張拉4道工序。依據各工序對施工撓度的強弱，標高觀測次序重點為混凝土澆筑前后及預應力張拉前后，共4個測次。觀測節段為包括本施工節段在內的相鄰前3個節段控制截面的標高，每施工完3個節段，重新觀測1次該主梁各控制截面的標高，確保各控制截面的標高在預控標高范圍內。

4.3　懸臂施工過程中的糾偏措施

盡管在橋梁設計與施工過程中已計算了撓度和設置了預拱度，也進行了施工精密測量和撓度監控，但是由于施工過程存在各種不確定因素，加之每一平衡懸臂施工時間長短不同，難免會有撓度誤差和不符合設計要求的標高及縱軸向梁體線形不平順出現。為了保證合攏段混凝土澆筑過程中，在混凝土強度不高的情況下，使合攏段的兩側標高之差不變，并使線形平順，水陸李大橋采取了必要的糾偏措施。

首先是可根據施工現場的條件，在合攏段兩懸臂端增加平衡配重，通過用水箱或砂箱，通過注水放水或加砂放砂來平衡兩懸臂的荷載變化，配重過程遵循平衡原則進行，從而使標高線形得到合理控制。

其次，使用臨時預應力鋼束，糾正梁端豎向或水平向的懸臂撓度差。施工過程中不可避免地會發生水平懸臂撓度差，通過橫向預應力鋼束斜向交叉放置在箱梁合攏段兩邊的頂板上，及時進行糾偏，使之達到設計要求的梁體線形。

4.4　監控量測輔助控制

由于箱梁在懸臂澆筑施工時都會受混凝土自重、日照、溫度變化、墩柱壓縮等因素影響而產生豎向撓度，混凝土自身還存在收縮、徐變等因素，也會使懸臂段發生變化，為使合攏后的橋梁成型及應力狀態符合設計要求，達到合攏高程誤差控制在15 mm以內的要求，最大限度地使實際的狀態(應力與線型)與設計相接近，施工時對各懸臂施工節段以撓度與應力為控制的進行觀測控制，以便在施工中及時調整有關的標高參數，為下節的模板安裝提供數據預報，確定下節段合適的模板標高。

5結語

水陸李大橋掛藍施工過程中，通過一系列查找安全影響因素、最不利因素下影響結構穩定性的分析、影響因素控制等事前防范，做到了掛籃施工安全風險可控，確保了掛藍施工方案可行，加之現場及時地采取了“控制線形高程等的應對措施，認真把握每道工序的質量關，合理地調配工料機”等風險控制手段，使得該橋懸臂掛藍施工始終是安全有序，有效地降低了施工綜合費用，為水陸李大橋的建成通車提供了有力的安全保障。

參考文獻

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