高原極端氣候下預應力連續剛構橋梁懸臂施工技術探討

王筆飛，李唐軍

(中交一公局第四工程有限公司，廣西 南寧 530031)

0 引言

西藏藏嘎村(S306)至羅布薩鎮朱麥莎村公路工程(以下簡稱本項目)中主要工程為羅布薩跨江大橋，主橋為(50+85+50)m+18 m=193 m預應力混凝土連續剛構+普通鋼筋現澆混凝土箱梁，大橋橫跨雅魯藏布江，主梁設縱、豎向預應力體系，上構梁體采用掛籃懸臂澆筑施工，主橋上構施工期在2017年4～11月，項目所處地區地形條件復雜，沿線所在區域氣候屬高原半干旱季風氣候區，光照充足，輻射強烈，氣候惡劣，極端氣候頻繁，全年晝夜溫差大，空氣中氧氣稀薄，地面干燥，地表降水量低和溫度垂直分布明顯。另外，在該地區位于背陽面和向陽面的溫差也非常大，施工條件極其惡劣，項目施工時間基本貫穿全年，類似相關工程施工經驗少，西藏地區為橋梁病害高發區，西藏雅魯藏布江上已建成運營的同類型橋梁幾乎全部為危橋或限制使用。

1 高原極端氣候下懸臂施工技術保障措施

1.1 懸澆節段鋼筋工程在低溫時焊接要求

螺紋鋼筋及圓鋼在低溫環境條件下，鋼筋的力學性能發生相應變化，其抗拉強度和屈服點增加，韌性及伸長率指標下降。對應鋼筋的脆性增加，因此在高原地區環境溫度在負溫度環境中，鋼筋的焊接連接應盡量安排在室內進行。如因施工工藝等的限制(如懸澆節段縱向主筋就必須在現場焊接接長)在室外焊接，其周圍的溫度不宜低于零下20 ℃，當遇大風時應有擋風措施，焊后未冷卻的接頭要防止冰雪的接觸。

1.2 混凝土工程施工時的保障措施

本項目懸臂澆筑箱梁采用拌合站集中拌制+罐車運輸+提升料斗入模的方式，混凝土在低溫及溫差大的時期，主要對混凝土拌合、運輸、澆筑、養護等幾個主要工序采取對應保障措施。

(1)混凝土拌合站的應對方法有：拌合樓采用彩鋼復合板全封閉并用暖風機對封閉樓內升溫保溫，樓內溫度保持在10 ℃以上，上料口和進料輸送帶也采用彩鋼板及篷布進行封裹。

(2)粗細集料倉保溫：料倉彩鋼板搭棚封閉料倉，進口處采用軍用加厚篷布簾子封堵，并用暖風機對倉內進行長時間升溫保溫，確?；炷涟柚茣r集料溫度≥5 ℃。

(3)蓄水池采用兩層實心磚+蓄水池四周及頂面外包裹加厚棉絮進行保溫，池內用定制的電加熱棒對混凝土拌制時用水直接加熱至常溫，池中安裝長尾溫度計量控拌合用水的溫度，對拌合用的外加劑也采用相同的方法進行保溫。

(4)混凝土罐車的大罐采用防水加厚棉被全包裹控溫，并保證運輸通道的暢通，縮短運輸時間。

(5)混凝土提升入模采用2 m3料斗對稱澆筑懸澆箱梁，盡量減少混凝土在料斗的停留時間。

(6)注重改善主橋上構懸澆節段混凝土的抗裂性能，因西藏地區天氣條件復雜、惡劣、干燥、晝夜溫差大，主橋上構懸澆節段混凝土中添加一定量聚丙烯纖維材料，提高箱梁混凝土抗裂性能，保證橋梁的耐久性。

(7)對于箱梁混凝土的養護工作，采用加厚棉絮對箱梁頂面、兩側腹板外模進行貼蓋，并對箱梁端頭進行密封，箱室內生鍋爐燒水保溫保濕、頂板及腹板澆灑熱水進行養護。另外，同條件養護試塊的制作、養護和檢測，嚴格按照《混凝土結構工程施工質量驗收規范》(GB50204-2015)的要求進行。

1.3 預應力工程的保障措施

1.3.1 重視張拉時間、張拉時強度與彈模值的控制

項目主橋懸澆施工時間為2017年4～11月，針對項目所處的西藏地區晝夜溫差大、懸澆施工時間所跨越月平均溫度相差較大，極端氣候(夜間極低溫、風速極快)容易出現等特點，施工過程中對箱梁混凝土進行了5 d、6 d及7 d齡期的彈模試驗，結合混凝土強度值，用于指導選取合理合規的預應力張拉時間。另外，在施工中對9月份以后的天氣變化幅度較大的實際情況，分別每月做了3組彈模試件進行彈模試驗，了解具體的彈模變化規律，結合對應齡期混凝土試件的試驗強度值，為選取合理、合規的張拉時間提供必要的有力依據。

1.3.2 嚴控預應力管道壓漿時的環境溫度

依據月度對每天氣溫變化規律的統籌統計，每次預應力管道壓漿作業時，提前預判作業時間段，嚴格按照《公路橋涵施工技術規范》(JTG/TF50-2011)對壓漿作業溫度的要求進行，確保管道注漿時環境溫度>5 ℃。當環境氣溫<5 ℃時，在梁頂、梁側面覆蓋和粘貼保溫材料，箱梁內采用蒸汽對梁體進行加熱，確保預應力管道壓漿過程中和壓漿后的3 d，預應力孔道周圍混凝土的溫度≥5 ℃，保證預應力管道壓漿施工質量。

2 對連續剛構橋合攏階段的控制

考慮到極端大風對懸澆節段部不利影響，上構懸澆節段混凝土合攏前懸澆節段澆筑時必須兩端對稱進行，兩端不平衡荷載不超過設計給出的限值，施工前和施工過程中監控好不平衡荷載的量值，絕不超限，提前做好預警；中、邊跨合攏段施工時，按照設計圖紙要求或設計無要求時需按力矩平衡計算出壓重值，做好合攏前的平衡壓重工作，確保在極端大風天氣下橋梁建設的安全。

由于橋梁合攏的時間在2017年年末，氣溫偏低，且晝夜溫差為全年的最大值，橋梁墩柱及懸澆節段受溫度變化、混凝土收縮徐變等因素引起的次內力就會相當大，同時，上部梁體混凝土受鋼束張拉和后期的收縮等影響，造成主橋各主墩間有向內縮，以致橋墩偏位，對主墩的受力產生不利影響。

為改善橋梁的受力狀況，抵消由于高溫差合攏造成的各種不利影響，決定在主橋梁部中跨合攏時采取頂推措施，頂推后改善橋梁受力狀態，以減少溫差較大及低溫環境對合攏段的不利影響。在中跨合攏段對梁體施加水平頂推力，使墩頂產生與合攏溫差引起的水平位移值相等的反向位移，這樣就消除了各墩頂因合攏溫差引起的水平位移，同時也部分消除了結構附加的溫度應力。為了保證合攏頂推時的橋梁安全，合攏頂推采用力和位移值雙控。在與設計單位充分溝通和結合現場施工實際的氣溫條件下，按照三跨一聯的連續剛構橋手算的合攏頂推力公式：P=24EI1I3△AB/(I3l13+I1l33)，頂推力和頂推位移呈線性關系，以及利用計算軟件Midas 2011的空間Midas有限元模型，計算溫度影響下剛構主墩墩頂相對位移值進行復核及頂推施工，頂推位移值與手算、電算結果及實際頂推位移值基本一致，具有良好的技術保障效果。

3 施工過程中加強橋梁上構的線形監控

溫差較大及大風天氣頻發等因素可能會對連續剛構橋梁上構線形產生不利影響，在懸澆節段施工前，通過有資質的監控量測單位結合實際的環境溫度等數據對施工過程的工況進行模擬計算比較，對比設計給出的立模標高，經充分溝通后調整理論的預拱度值。在實際懸澆節段施工中，與實際施工時的溫度情況及前1～2個節段混凝土澆筑后的實測高程的對比，結合監測到的橋梁施工過程中階段性的力學數據，不斷進行下一個懸澆節段的立模高程數據調整，使得成橋后及運營階段橋梁的線形平順美觀，符合設計及受力等要求。

4 結語

羅布薩跨江大橋連續剛構橋主橋懸臂梁段及現澆梁部分，位于西藏南部，雅魯藏布江中游河谷區域，平均海拔4 000 m，屬于高海拔地區，極端氣候頻現，晝夜溫差大，氣候干燥，橋梁病害極易發生，合理有效的技術保障措施顯得尤為重要。根據羅布薩跨江大橋成橋后的橋檢報告結論，各項指標良好。實際施工中由于極端惡劣條件，操作過程中也面臨了許多的難題，對于特殊的高原地區橋梁工程的建設工作，需要我們牢牢把控每一道施工工序環節，盡量避免給橋梁的后期工作和未來投入使用后留下任何隱患，從技術保障措施入手，保證橋梁施工的質量。