大跨徑預應力混凝土連續剛構橋施工技術分析

張朝榮

(廈門興海灣工程管理有限公司，廈門 361000)

1 引言

隨著我國社會經濟及科學技術水平的快速發展，使得我國的橋梁施工技術水平得到顯著提高。 在當下眾多橋梁的施工技術中， 大跨徑連續橋梁施工技術具有跨度能力大、剛度強，養護成本低，動力性能好等優越性，因而在橋梁施工中得到廣泛應用。

大跨徑連續剛構橋梁是在連續梁基礎上通過梁體及橋墩固接在一起而演變成的一種橋梁體系。 受力特點表現為連續梁和T 形剛構橋的綜合體系[1]。

由橋墩和上部結構固結為一個整體， 可發揮共同承壓效應，降低連續墩墩頂負彎矩；但該結構體系為超靜定結構，在施工過程中，易受外界溫度變化、預應力損失、混凝土收縮徐變、 橋墩支座不均勻沉降等因素影響產生結構內力，影響結構體系的穩定性。施工方案的合理與否直接影響著成橋的線型、結構內力、施工過程中質量及安全風險。 因此本文以東峰互通樞紐A 匝道1 號橋為例，對懸臂施工過程中，0 號塊施工、箱梁懸臂施工、邊跨現澆段施工、 箱梁合攏段施工等關鍵技術及施工風險因素進行了詳細分析，為提高該類工程質量提供技術借鑒。

2 懸臂施工技術

懸臂施工法是大跨徑混凝土連續剛構橋施工中應用最多的一項技術，從已經建成的橋墩開始，分別從相鄰兩個跨徑方向兩側對稱進行梁段現澆或將預制節段對稱拼裝[2]。懸臂施工法包含懸臂拼裝及懸臂澆筑二種施工工藝。懸臂拼裝是利用平衡原理將特制的托架安裝在完工的墩臺頂兩側， 利用兩側的托架形成的懸臂向跨中拼裝梁體預制構件， 在拼裝預制構件時同時逐段張拉預應力的操作方案； 懸臂澆筑是利用平衡原理將工作平臺分設于完工的墩臺頂兩側， 通過工作平臺形成的懸臂向跨中現場澆筑梁體， 在現場澆筑梁體時同時逐段張拉預應力的操作方案。

3 工程概況

東峰互通A 匝道1 號橋橋長487.5m， 最大橋高約48m，橋面寬11.75～22.12m。 本橋平面位于R=494.5m 圓曲線上及豎曲線半徑R=8000m 的豎曲線上， 全橋共5聯：(45+80+45)m+(2×25)m +(2×20)m +(20+25+25+20)m +(5×25)m，其中主橋(45+80+45)m 采用預應力混凝土變截面連續剛構箱梁，掛籃分段懸澆施工，其它聯采用預應力混凝土(后張)簡支(橋面連續)T 梁。先簡支后連續結構，采用架橋機吊裝施工，施工現場圖如圖1 所示。

圖1 施工現場圖

主橋上部結構為(45+80+45)m 三跨預應力混凝土連續剛構單箱單室變高度箱梁， 箱梁中支點高度5.0m，邊支點及跨中高度2.1m；箱梁頂板寬度為13.9m，底板寬度為7m，頂板懸臂長度為3.45m，懸臂板端部厚度為18cm，腹板根部厚度為130cm。 箱梁頂板厚度30cm，箱梁底板厚30～120cm，箱梁梁高以及箱梁底板厚度至跨中按2 次拋物線變化。箱梁腹板50～70cm，在腹板變化段箱梁腹板厚度按直線段漸變。 箱梁頂設預設3%的橫坡，跨中及中支點半截面如圖2 所示。箱梁澆筑采用懸臂法施工，分段長度依次為：0 號梁段長12m+3m+4×3.5m+4×4m，邊跨合攏段及中跨合攏段長均采用2m， 兩個邊跨現澆梁段長6m。

圖2 跨中及中支點半截面(單位：mm)

4 施工關鍵技術分析

在東峰互通A 匝道1 號橋施工過程中，0 號塊施工、箱梁懸臂施工、邊跨現澆段施工、箱梁合攏段施工是整個項目施工的關鍵，因此結合工程施工方案，對該四項關鍵施工技術進行了詳細分析。

4.1 0 號梁段施工

0 號梁段采用托架在墩頂進行現澆，0 號梁段托架布置如圖3 所示。在墩身施工過程中，采用鋼管和槽鋼搭設三角托架作為0 號梁段安裝平臺及承重體系， 在設計位置預埋鋼板，并同時在已完工墩身上附著承重牛腿。澆筑0 號梁段產生的施工荷載可通過三角托架及承重牛腿傳遞到墩身上。由于0 號梁段處于高墩墩頂懸空位置，結構受力復雜，澆筑的混凝土強度高、方量大，且0 號梁段底層管道、鋼筋密集，為減輕托架負載和保證混凝土澆筑質量，減少混凝土施工過程中不均勻膨脹、收縮、溫度應力等不利因素，0 號梁段豎向應分二層澆筑，兩次澆筑高度分別為H1=3.5m(混凝土約190m3)，H2=3.8m。 為了避免二層澆筑的混凝土因收縮徐變差異造成混凝土開裂， 因而二層混凝土齡期應控制在15d 以內[3]。同時0 號梁段澆筑完成后，要及時加強構件內部的通水降溫、澆水養護，及時拆模， 以防0 號梁段因內外溫差導致混凝土出現內外開裂。

圖3 0 號塊托架布置(單位：cm)

4.2 箱梁懸臂施工

(1)1#～9# 梁段箱梁在掛籃上對稱懸臂澆筑， 懸臂澆筑施工過程如圖4 所示。在箱梁懸臂施工前，需對掛籃進行選擇。目前應用于懸臂施工技術的掛籃包括三角掛籃、滑動斜拉式掛籃、菱形掛籃及弓弦析架式掛籃四種，結合工程實際，本項目采用菱形掛籃施工，掛籃設計如圖5 所示，掛籃主要技術性能如表1 所示。

圖4 對稱懸臂澆筑施工過程圖

圖5 掛籃斷面設計圖

表1 掛籃主要技術性能

為了避免掛籃變形過大造成結構結合面開裂， 掛籃需保證自身具有足夠的剛度及承載能力。 此外掛籃應行走方便且盡可能輕量化， 全部施工荷載及掛籃自重之和要小于800kN。 在0 號梁段上安裝完掛籃后，應在掛籃上布置測點，通過預壓測試測出掛籃的初始標高。試驗加載系統采用砂袋配重分級加載， 荷載加載等級按照最大箱梁混凝土實際重量的25%、50%、75%、100%、120%依次進行加載，加載完成后一次性卸載。為了盡可能模擬各種工況下掛籃澆筑混凝土施工過程中受力狀態， 試驗加載時應根據主梁不同位置的不同荷載數值， 將荷載均勻對稱地布置在掛籃上，測出掛籃的承載能力、主梁彈性階段及非彈性階段變形情況， 并盡可能消除主梁非彈性階段的變形，以獲取標高控制數據。

(2)各懸臂施工梁段必須一次現澆完成，無論是懸臂澆筑階段、掛籃移動階段，還是掛籃拆除階段，均需保持懸臂端兩側載重一致對稱平衡施工，在特殊情況下，懸臂一側載重最大容許超重20t。

(3)在懸臂施工過程中，應加強箱梁的施工監測及控制，做好各項試驗數據及試驗參數的采集，通過數據實時反饋做到對懸臂澆筑時箱梁輪廓線性及梁體受力狀態進行準確的控制及調整，并將其誤差控制在允許的范圍內，箱梁合攏段兩端相對高度及箱梁中心軸線偏差均不得大于1cm。

李離聽得直拍腿：“吳耕兄弟你說得對！桃花源里人也不能光種桃樹吃桃子，劉肇阮晨遇到的小仙女，也會種芝麻呢！我們去萬花谷里，種地開菜園子，好是好，就是忘了帶上小麥高粱的種子，也忘了牽兩只豬崽，揣一窩孵窩的雞蛋，怎么辦？”

4.3 邊跨現澆段施工

(1)邊跨現澆段在托架上澆筑前，需對托架進行預壓處理來抵消托架非彈性階段的變形， 在澆筑時按照施工控制要求及實測的彈性變形量， 來確定現澆段立模的標高及預拱度，整個澆筑過程需一次完成。

(2)邊跨現澆段底模安裝時，應按規定在交接墩處設置支座。

4.4 箱梁合攏段施工

(1)箱梁合攏段的溫度、合攏的順序及施工工藝直接影響成橋后的受力狀態及全橋線形的控制， 因此對箱梁合攏段施工需嚴格控制。

(2) 為了盡量減少合攏時溫度對合攏段施工的影響，施工時段應安排在光照對箱梁上下緣溫差影響較小的季節或者溫度相對比較穩定的時段進行施工。 澆筑完成后應注意澆水降溫養護，并對箱梁表面進行覆蓋保護，待混凝土達到設計強度后要盡快開展預應力張拉工作。

(3)在合攏時要求施工單位、監理、施工控制單位做好充分準備，并嚴格按照施工方案控制合攏流程，以避免合攏段施工時出現的過大的變形及不平衡載荷。

5 施工風險因素類別與控制措施

由于橋梁施工項目設計、工序和技術相對復雜，在施工過程中， 尤其是在連續大跨徑橋梁的施工過程中會存在一定的安全隱患，這些諸多的不確定性，會伴隨風險的產生，因此有必要對施工風險因素制定防控措施，防患于未然[5]。 根據風險因素性質，可將施工安全風險分成人、物、管理、環境等四個方面[6]，每個風險的具體內容如圖6所示。

圖6 橋梁工程施工安全風險

(1)在施工人員方面風險方面：加強施工人員專業技能、安全防護措施及安全意識培訓。要求現場施工人員通過專業的技術培訓持證上崗， 嚴格按照施工設計要求施工，遵守施工規范。 在各環節施工中，要確保人為施工操作無誤。

(2)在材料設備風險方面：加強材料質量檢測，在材料存儲時，嚴格控制材料存儲溫度，用完的廢料及時處理，杜絕廢料污染原材料； 找器械供應單位定期給技術人員做機械操作培訓， 規范施工機具操作， 加強設備安全防護，定期給機械設備保養，并進行升級更換。

(3)在安全管理風險方面：認真貫徹執行組織設計，采用合理的組織設計措施， 加強現場指揮管理及施工現場安全監管力度。建立健全的管理制度體系，加強施工技術人員管理[7]。

(4)在施工環境風險方面：施工前做好地形地貌調查，完善測量控制網，在雨天、雪天、高溫、嚴寒等特殊氣候條件施工時，做好施工安全防護方案，夜間施工時，檢查施工照明及做好施工技術交底工作，安裝施工消音設備，降低施工噪音。

6 結論

隨著懸臂施工技術在橋梁工程施工建設中的廣泛應用， 該技術已成為大跨徑連續剛構橋梁施工的關鍵技術之一， 合理的懸臂施工方案會對竣工后結構施工質量產生較大的影響。本文以工程項目為例，對施工過程中關鍵技術及施工風險因素進行了詳細分析，得到如下結論：

(1)對大跨徑預應力混凝土連續剛構橋施工過程中關鍵技術問題及注意事項進行分析， 能有效提高此類工程施工環節質量安全。

(2)對大跨徑預應力混凝土連續剛構橋施工過程中的施工風險類別及控制措施進行深入的分析， 能有效預判和防范施工過程中可能存在的風險因素。

大跨徑連續梁技術對我國橋梁建設工作起到了積極的推動作用，在科學技術不斷發展的今天，大跨徑連續梁技術將不斷地趨于完善， 并進一步在我國橋梁建設中得到越來越廣泛的應用。