復(fù)雜條件下大跨度連續(xù)梁拱橋高效施工技術(shù)研究

冉 鵬， 李 曉 理， 王 仲 兵

(中國水利水電第七工程局有限公司 第一分局，四川 彭山 620860)

1 概 述

深茂鐵路國道325特大橋原設(shè)計(jì)為(40+3×56+40)m 連續(xù)梁，因孔跨無法滿足高速公路擴(kuò)建要求，后變更為(64.95+136+64.95)m連續(xù)梁-鋼管混凝土拱(L=265.9 m)雙線鐵路橋，上跨開陽高速公路那龍互通立交A、B、C匝道。設(shè)計(jì)變更完成后，組合梁的開工工期已滯后12個(gè)月。鑒于常規(guī)施工方案為先梁后拱，0#塊及邊跨支架現(xiàn)澆，其他節(jié)段采用掛籃懸灌澆筑。拱肋采用工廠加工、現(xiàn)場(chǎng)拼裝的方式施工，然后灌注C55高性能微膨脹混凝土。橋梁的結(jié)構(gòu)形式頻繁轉(zhuǎn)換，工藝復(fù)雜多變，工期緊，導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)安全和協(xié)調(diào)難度突出。

針對(duì)上述實(shí)際情況，項(xiàng)目部技術(shù)人員對(duì)原施工方案進(jìn)行了調(diào)整，針對(duì)大節(jié)段支架現(xiàn)澆結(jié)合掛籃懸臂施工技術(shù)、采用隱性反拉預(yù)壓技術(shù)替換常規(guī)堆載預(yù)壓方案、鋼管拱施工與鋪架平行作業(yè)施工技術(shù)等在該橋的研究應(yīng)用，極大地提升了施工進(jìn)度。筆者介紹了所使用的施工技術(shù)。

2 針對(duì)連續(xù)梁拱橋采取的有效施工方法

2.1 支架現(xiàn)澆+掛籃懸臂施工技術(shù)

因該橋變更完成后開工工期已滯后近1年時(shí)間，根據(jù)分析得知：常規(guī)的全掛籃懸臂澆筑施工方案因其節(jié)段較多而無法滿足鋪架工期要求；而全支架現(xiàn)澆施工方案受地形限制及施工成本增加影響在現(xiàn)場(chǎng)亦難以實(shí)施，上述兩種施工方案均不能滿足現(xiàn)場(chǎng)工期及成本要求。為滿足工期，合理控制成本，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，項(xiàng)目部技術(shù)人員研究了一種針對(duì)大跨度連續(xù)梁的“大節(jié)段支架現(xiàn)澆+掛籃懸臂施工方法”(圖1)[1]。

圖1 大節(jié)段支架現(xiàn)澆結(jié)合掛籃懸臂施工工序圖

該施工方法具有的主要特點(diǎn)[2]：

(1)純掛籃懸臂現(xiàn)澆施工無法滿足施工工期要求，純支架法無法滿足現(xiàn)場(chǎng)地形限制，而該工法既能保證工期，又能跨越現(xiàn)場(chǎng)不利地形。

(2)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地形，在地勢(shì)平坦、地基承載力較好、無不利地形等區(qū)域調(diào)整邊跨和中跨部分懸臂現(xiàn)澆段為支架現(xiàn)澆段。

(3)在地形不利(跨河流、石油管道、高速公路、溝壑等)區(qū)域采用掛籃懸臂現(xiàn)澆。

(4) 該技術(shù)可以在掛籃懸臂現(xiàn)澆段施工的同時(shí)施工支架現(xiàn)澆段，實(shí)現(xiàn)多工作面的平行作業(yè)，進(jìn)而提高了施工進(jìn)度。

(5) 該工法的實(shí)施，需要設(shè)計(jì)單位對(duì)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)進(jìn)行必要的調(diào)整，以滿足現(xiàn)場(chǎng)分段張拉的要求。

(6) 該工法增加了一個(gè)合龍段，對(duì)線性監(jiān)控要求較高。

(7) 該技術(shù)與傳統(tǒng)的全掛籃懸臂現(xiàn)澆法相比，減少了梁段的分節(jié)，使整個(gè)梁體混凝土連接的更好，梁體線型更美觀。

2.2 隱性反拉預(yù)壓施工技術(shù)

鑒于該工程0#塊支架需堆載預(yù)壓1 871 t，現(xiàn)場(chǎng)若采用傳統(tǒng)預(yù)壓塊堆載預(yù)壓存在以下問題：(1)材料浪費(fèi)嚴(yán)重；(2)現(xiàn)場(chǎng)計(jì)算出碼放的高度最高約為7 m，安全風(fēng)險(xiǎn)極高；(3)工期較長；(4)預(yù)壓塊不規(guī)則，預(yù)壓重量偏差較大且堆載時(shí)容易導(dǎo)致支架受力不均勻。

為解決上述問題，通過在施工主墩承臺(tái)時(shí)在主墩承臺(tái)上預(yù)埋鋼絞線，支架搭設(shè)完成后在支架上設(shè)置張拉平臺(tái)并將預(yù)埋的鋼絞線另一端接長至張拉平臺(tái)上，采用液壓千斤頂同步張拉鋼絞線的方法對(duì)支架進(jìn)行反拉預(yù)壓。用該隱性反拉預(yù)壓技術(shù)替代傳統(tǒng)的堆載預(yù)壓(圖2)，能夠達(dá)到加快施工進(jìn)度、保證施工質(zhì)量的目的。

圖2 隱性反拉預(yù)壓施工流程圖(單側(cè)示意)

該項(xiàng)技術(shù)的原理：在支架上張拉平臺(tái)上分級(jí)張拉預(yù)埋在承臺(tái)里的鋼絞線，對(duì)支架進(jìn)行反向張拉預(yù)壓。張拉原則：先中間，后邊緣、前后左右對(duì)稱分階段施加張拉力。荷載按照0→20%→80%→100%分級(jí)加載，每級(jí)加載完畢持荷30 min后觀測(cè)標(biāo)高[3]。

當(dāng)加載至100%后，宜每6 h測(cè)量一次變形值。預(yù)壓荷載持續(xù)時(shí)間以托架變形穩(wěn)定為原則確定，當(dāng)最后兩次沉落量觀測(cè)平均值之差不大于2 mm時(shí)即可終止預(yù)壓。實(shí)際觀測(cè)顯示：加載至100%后6 h內(nèi)變形值較大，12 h后基本穩(wěn)定，因此，保持100%荷載24 h即可開始卸載。

該方法與傳統(tǒng)的顯性堆載預(yù)壓方法相比，有效地降低了安全風(fēng)險(xiǎn)且預(yù)壓過程中支架受力均勻，預(yù)壓力精度控制精準(zhǔn)，從而能更好地保證支架系統(tǒng)的穩(wěn)定性，同時(shí)降低了施工難度，單個(gè)0#塊工期縮短約10 d。

2.3 鋼管拱施工與鋪架平行作業(yè)施工技術(shù)

按照國內(nèi)目前正常的鋼管拱安裝施工工藝，需在鋼管拱安裝、灌注完成、吊桿初張拉(即梁拱受力體系基本成型)后方可進(jìn)行鋪架作業(yè)。但因現(xiàn)場(chǎng)鋼管拱安裝工期與鋪架作業(yè)工期沖突，需在連續(xù)梁-拱受力體系未成型的情況下進(jìn)行鋪軌作業(yè)，過軌時(shí)，主梁承受的總荷載達(dá)2 700 t，嚴(yán)重影響到主梁梁體的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

為了保證鋪架工期和鋼管拱安裝工期，通過在連續(xù)梁中跨跨中部位加裝臨時(shí)支墩，臨時(shí)減少連續(xù)梁凈跨、同時(shí)優(yōu)化鋼管拱支架(采用獨(dú)立格構(gòu)架)、減輕支架重量等措施改變了傳統(tǒng)的施工工序，實(shí)現(xiàn)了在梁-拱體系未成型前鋼管拱的安裝與鋪架平行作業(yè)(圖3)。

圖3 鋼管拱與鋪架平行作業(yè)示意圖

該項(xiàng)技術(shù)的原理[4]：

(1)在連續(xù)梁中跨跨中部位加裝臨時(shí)支墩，臨時(shí)減少了連續(xù)梁凈跨，有效避免了鋪架作業(yè)對(duì)梁體的影響。

(2)鋼管拱的安裝采取獨(dú)立格構(gòu)架法施工工法，獨(dú)立格構(gòu)架預(yù)留空間大，能夠滿足鋪架作業(yè)車輛通行時(shí)所需的空間。

(3)該項(xiàng)技術(shù)改變了傳統(tǒng)的施工方法[5]，實(shí)現(xiàn)了在梁-拱體系未成型前鋼管拱安裝與鋪架能平行作業(yè)，保障了全線的鋪架工期。

3 結(jié) 語

國道325特大橋連續(xù)梁拱橋結(jié)構(gòu)體系頻繁轉(zhuǎn)換，工藝復(fù)雜多變，施工工期緊張，安全風(fēng)險(xiǎn)突出。通過研究應(yīng)用 “大節(jié)段支架現(xiàn)澆結(jié)合掛籃懸臂施工”“隱性反拉預(yù)壓”“鋼管拱施工與鋪架平行作業(yè)”等技術(shù)，極大地提升了工作效率，降低了施工難度，實(shí)現(xiàn)了多工作面的平行作業(yè)，有效解決了工期緊張的問題，效果明顯，所取得的經(jīng)驗(yàn)值得類似工程借鑒參考。