大跨度預應力混凝土連續梁橋合龍段施工技術要點探討

趙永鵬

（山西路橋建設集團有限公司，山西 太原 030012）

0 引言

大跨度預應力混凝土連續橋梁以其結構剛度大、伸縮縫少、行車舒適、施工難度相對較低、運營成本低等優點得到廣大橋梁工程師的青睞，在我國得到了廣泛的應用。隨著施工技術的進步，該類型橋梁的施工技術也得到了長足的發展，支架現澆、頂推施工、懸臂現澆、懸臂拼裝等施工方法都得到成功應用，但目前最常用的施工方法是懸臂現澆。該施工方法的特點是建設周期相對比較漫長和復雜，而且期間要經過幾次結構體系的轉換，較易受到外界環境的影響，尤其是合龍技術是大跨度預應力混凝土連續梁橋施工中的一個重要環節，對橋梁的線形、受力、耐久性有較大的影響。因此對合龍段的施工技術應受到足夠的重視。本文主要以某3跨連續梁橋為例，就大跨度預應力混凝土連續梁橋合龍段施工技術要點進行探討和闡述。

1 工程概述

某3跨連續梁橋位于直線路段，總長265.6 m，跨徑組合為（68+128+68）m，79號、80號為主墩，如圖1。該橋上部結構采用單箱單室、變高度、變截面箱梁，中跨跨中、邊跨端支點梁高5.6 m，中支點梁高為10 m，其余梁段梁底下緣按二次拋物線Y=5.6+4.4×X2/512 m，變化；箱梁頂板寬12.5 m，箱梁底寬7.0 m；全橋頂板厚50 cm，底板厚46～100 cm。本橋采用懸臂施工法，以橋墩為中心，向兩端逐段現澆混凝土并張拉預應力，最終在邊跨和中跨位置合龍。

圖1 連續梁塊段劃分圖（單位：cm）

圖2 合龍段截面圖（單位：mm）

2 合龍施工方案的選擇

對于懸臂澆筑施工的大跨徑預應力混凝土連續梁橋，通常合龍順序可采用逐孔合龍或多孔一次合龍，但由于懸臂較長，在施工過程中要由T構實現幾次結構體系轉換，其結構體系屬于超靜定結構，因此其受到外界環境、溫度、施工荷載等的影響，合龍段的混凝土應力會產生較大的變化，合龍段混凝土強度相對較低，很容易出現裂縫，同時混凝土存在收縮徐變現象，對橋梁后期的線形和受力狀態也有較大的影響。因此合龍方案的選擇尤為重要。

根據本橋的結構特點，其施工合龍方案采用了邊跨合龍段施工→中跨合龍段施工的合龍順序。具體合龍工序見圖3。并且在合龍時采用體外鋼支撐予以臨時鎖定，使合龍段兩端形成可以承受一定彎矩和剪力的剛結點，避免溫度等作用導致合龍尚未完成之前就產生變形，然后澆筑合龍段混凝土方案。

圖3 合龍段施工工序流程圖

3 施工技術要點

3.1 合龍段模板與支撐系統

考慮到施工進度及施工控制等因素，本橋合龍段均利用現有的掛籃，采用吊架法施工[1]。臨時結構及內外模現澆支撐系統拼裝時，必須保證結構之間的緊固和密貼，盡可能減少分配梁、鋼（木）支架、模板之間的縫隙，必要時進行預壓，減小混凝土澆筑過程中的非彈性變形。

3.1.1 邊跨合龍段

在托架上澆筑18號塊現澆段混凝土（可提前完成），澆筑時按規范要求制作試塊并進行同條件養護，通過實驗測試混凝土強度達到95%、彈性模量達到100%，且齡期不小于5 d后，利用掛籃做合龍吊架及模板系統，采用豎向精軋螺紋將懸臂端與托架之間臨時豎向固結（對懸臂端豎向標高變化進行限位），完成邊跨合龍段的施工。

3.1.2 中跨合龍段

中跨80號墩側掛籃前進2 m，79號墩側掛籃后退2 m，中跨合龍段施工以80號墩中跨合龍側掛籃底模及內頂模支架作為承重支撐，合龍段另一側掛籃不拆除作為配重。

3.2 平衡配重

平衡配重主要由施工荷載平衡配重和澆筑混凝土配重兩部分組成。本橋在施工合龍前將橋面上所有不需要的臨時荷載全部清除，然后根據現場實際情況采用在懸臂端堆放鋼絞線的方法設置平衡重，近端及遠端所加平衡重量由施工平衡設計確定。包括以下荷載：

a）合龍架自重及混凝土澆筑前作用于合龍吊架的荷載。

b）直接作用于懸臂的荷載。

c）合龍段兩端高程偏差調整。

根據《公路橋涵施工技術規范》要求，合龍段兩端的高差應控制在小于等于20 mm（早上6：00日出前進行測量）。因此，線形偏差調整配重應在監控單位的指導下，采用壓重（不同于置換合龍段混凝土的配重）的辦法微調，直至達到誤差控制范圍之內。

澆筑混凝土配重采用水箱法進行設置。在合龍段鋼支撐鎖定前，在合攏段的兩端分別配置水箱進行壓重，每側水箱的重量應為合龍段混凝土自重的1/2，并能保證水箱內的水能夠連續地排出，水箱重量在合龍段混凝土澆筑過程中與澆筑混凝土的重量等量同步減載，以達到換重施工的效果。

3.3 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，試穿所有底板束，發現問題及時處理。合龍段底板束管道為雙層波紋管，管道內穿入鋼絞線芯棒，以保證合龍段混凝土澆筑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。

3.4 合龍段端口臨時鎖定

大跨度預應力混凝土梁橋懸臂施工過程中，因受到太陽的照射、晝夜溫差、風、雨等溫度不斷變化的各種天氣的影響，其懸臂端會發生軸向伸縮、豎向撓曲和水平偏位變形，合龍段端口的長度和標高均在不停地變化。因此，在合龍口混凝土澆筑前必須進行合龍段端口臨時鎖定。

a）時間的選擇 為了合龍段端口兩側盡可能保持相對固定，防止合龍段混凝土在澆筑及早期硬化過程中發生明顯的變形，造成混凝土開裂，應選擇最佳鎖定時機。另外，按照施工工期安排首先選定一個天氣較好的時間，同時對合龍前三天合龍口的溫度實測并記錄，找出梁體隨溫度變化的最小時間段（合龍口長度、標高較穩定），一般選擇在凌晨23:00～1:00點為最佳合龍鎖定時間。

b）標高的確定 在合龍前由施工單位和監控單位對合龍段標高及線形進行測量核實，根據監控單位檢算情況進行壓重重量的配置，按要求進行合龍口標高調整。

c）剛性支撐安裝 標高調整完成后，在合龍處先將剛性支撐的一端與梁端部預埋件（合龍段鋼性支撐及預埋件設計，考慮頂推力、縱向預應力的共同組合作用）進行焊接，當到達計劃鎖定時間時，迅速將剛性支撐的另一端與梁體預埋件焊接，將合龍口先進行臨時鎖定。

d）預壓力的施加 剛性支撐聯鎖后，邊跨選用2N19、2N39號鋼束，中跨選用2N21、2N44號鋼束作為臨時預應力束，臨時鎖定時每束張拉力為設計張拉力的30%[2]。如遇氣候發生突然變化，應根據監控單位的要求對臨時預應力鋼束進行張拉力調整，并對合龍鋼支撐及預埋件進行檢算，確認臨時支撐及梁體結構安全穩定后再按調整后張拉力實施，以確保結構安全[3]。

e）臨時約束的解除 合龍口臨時鎖定后，立即釋放一側的箱梁固定約束，使梁一端在合龍口鎖定的連接下能自由伸縮。邊跨合龍段采用剛性骨架措施鎖定后，由于中墩臨時支撐尚未拆除，在溫度作用下，梁體變化引起的微小變形，其力主要由邊跨現澆段混凝土與模板的摩擦力抵消，邊跨現澆段施工完成后，拆除邊支座處的臨時固結，使支座能夠活動。

3.5 合龍段混凝土施工

合龍段采用微膨脹混凝土，運輸過程中應持續攪拌，以保證混凝土的施工和易性。

a）合龍梁段混凝土澆筑前，應全面檢查模板及支架、鋼筋及預應力管道、鋼筋保護層、墊塊及模板緊固件等安裝情況，經檢查簽證后，在設定的合龍溫度下，方可澆筑合龍段混凝土。

b）澆筑過程中，合龍段混凝土澆筑應全斷面一次完成，且澆筑時間不宜超過4個小時，澆筑速度約10 m3/h。混凝土的澆筑順序：先完成底板和腹板根部澆筑，設置壓艙板，再分層澆筑腹板，分層厚度一般不超過30 cm，然后澆筑頂板兩側翼緣板，頂板中部，減小模板支架變形對混凝土裂縫形成的影響，最后澆筑腹板倒角區頂板。澆筑時可采用附著式振搗器和插入式振搗棒相結合，振搗時不得碰及鋼支撐和制孔波紋管。

c）澆筑完成后，合龍梁段混凝土澆筑完成后應及時覆蓋塑料薄膜及土工布等進行保溫保濕養護，專人進行混凝土測溫記錄，并將合龍梁段及梁懸臂端部1 m范圍進行覆蓋灑水，降低日照溫差影響。

3.6 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，放松支架外側模及內側模，按照設計要求的張拉力及順序進行張拉，橫向、豎向及頂板縱向預應力施工工序與箱梁懸灌梁段相同，鋼束張拉完成后方可脫底模。

預應力壓漿時應遵循“由張拉端向錨固端壓漿，由較低一端向較高一端壓漿”的原則。梁體預應力筋張拉時，用作臨時鎖定的永久預應力束應在其他縱向預應力筋張拉完畢后再補充張拉到設計值。

3.7 合龍段施工監測

a）施工中要嚴格控制箱梁頂面荷載的分布及大小，拆模后廢棄的模板等雜物應及時清理到地面。根據監控單位提供的數據進行壓重荷載的準確布設，壓重物計量要準確。

b）施工過程中應及時采集觀測斷面實時標高值，確保連續梁的線形。

c）為獲得較為準確的溫度變化規律，可在梁體上布置溫度觀測點進行觀測。

d）合龍時，除設計要求的荷載外，不得在梁面隨意堆放荷載；合龍段混凝土養護期間，梁面荷載也不得移動變化[4]。

4 結語

大跨徑連續梁合龍段施工時會受到晝夜溫差、現澆混凝土的早期收縮、水化熱、已完成梁段混凝土的收縮徐變、結構體系轉換及施工荷載等因素的影響，本文著重分析合龍段的施工工藝及技術要點，以減少施工過程中各種因素的不利影響，提高施工質量，為今后類似橋梁的施工提供借鑒。