連續(xù)鋼構掛籃施工要點控制

石 峰

(山西交通建設監(jiān)理咨詢集團有限公司，山西 太原 030012)

0 前 言

隨著社會的不斷發(fā)展，人口基數不斷增加，人均擁有私家車的數量也日益遞增。據統(tǒng)計，2019年全國民用汽車保有量超過3.1億輛。2012～2018年平均增速超過10%，從另一方面體現出交通壓力逐漸加大。但事物皆有兩面性，在看到交通壓力增大的同時也可看到橋梁作為交通線路的重要組成部分正處于高速發(fā)展的黃金階段。本文結合筆者多年的橋梁施工經驗介紹連續(xù)鋼構掛籃施工的優(yōu)缺點，分析了連續(xù)鋼構掛籃施工必須重視的問題。

1 工程概況

山西省黎城縣至長治市公路是《國家高速公路網》中第6橫，亦是調整后的《山西省高速公路網》(2009年2月)“三縱、十一橫、十一環(huán)”中第9橫的路段。本項目在原有長邯高速公路基礎上按照高速公路標準進行改擴建，起點位于晉、冀兩省交界的黎城線下灣村，終于長治北互通立交。終點位于太長連接線與青蘭高速長臨段相接。因為該線路要橫跨濁漳河，地貌為U型河谷，相對高程差較大且跨原長邯高速，特大橋橋墩平均高度約為60 m，具有結構復雜、施工難度大、安全風險高的特點，故濁漳河特大橋在施工中選用了掛籃懸臂澆筑的施工方法。

特大橋全長為1 534 m，跨原長邯高速路4～7跨采用(45+75+45) m預應力混凝土鋼構，箱梁斷面采用單箱單室直腹板斷面，箱梁頂面寬16 m，底面寬7.5 m，懸臂段長度為4.25 m，箱梁墩頂梁高度為4.6 m，跨中、邊跨合龍段和邊跨現澆段梁高為2 m，其余梁底下緣按1.8次拋物線變化。在每個0#段對應墩壁設有2道橫隔板，板厚60 cm，橫隔板處設置人洞。在箱梁根部的底板處設置泄水孔，腹板處設置通氣孔。

縱向預應力鋼束采用公稱直徑為Φs15.2 mm高強度低松弛鋼絞線，采用鋼束群錨兩段張拉方式。橫向預應力鋼束采用公稱直徑為Φs15.2 mm高強度低松弛鋼絞線，采用單端張拉方式。豎向預應力鋼束設置在各梁段腹板處，每側腹板按照縱向基準間距50 cm，橫向的位置設置2根，錨固系統(tǒng)為精軋螺紋鋼筋并進行單向張拉。

2 掛籃的制作、試裝配與測試

在掛籃施工中，掛籃設計的合理性直接關系到施工安全、施工進度以及工程質量，具有舉足輕重的作用。因此，對掛籃設計提出明確要求：①掛籃的結構尺寸要與施工需求相符合；②掛籃自重控制在最重節(jié)段重量的30%～50%；③掛籃驗算時要確保其在行走同施工的狀況下，其抗傾覆的安全系數必須>2，最大變形量控制在2 cm以內且自錨系統(tǒng)的安全系數>2。

濁漳河特大橋結合施工現場條件采用菱形掛籃，如圖1所示，由走行系統(tǒng)、懸吊系統(tǒng)、模板系統(tǒng)、操作平臺以及主桁架等結構組合而成。加工成形的掛籃在加工場地內進行試組裝。因各構件連接方式以銷接和焊接為主，為確保掛籃質量，要對掛籃的重要構件的焊縫進行探傷。在施工使用前對兩個主桁架進行對拉，分級加載(最大加載為1.3倍的最大使用時荷載)，收集變形和承載力相關的數據。掛籃主桁架試驗如圖2所示。

圖1 菱形掛籃示意圖

圖2 掛籃主桁承載力及變形試驗圖

3 掛籃施工方法

3.1 施工順序

懸臂澆筑梁段施工階段：每塊懸臂澆筑梁段按4個施工階段考慮，即掛籃安裝或移動及立模、混凝土澆筑、單元形成強度、預應力鋼束張拉。

3.2 合龍順序

按照先邊后中的順序進行合龍。

3.3 0#塊及邊跨直線段施工

0#塊在托架上現澆，澆筑混凝土前按設計的壓力大小和壓力分部情況對托架進行預壓，采用水箱灌水進行預壓，預壓重量≥相應梁段重量100%，觀察測量其彈性、非彈性變形的大小，按照預壓所得的數據重新仔細調整模板高度，并檢驗托架與支架強度、剛度、穩(wěn)定性。0#節(jié)段在混凝土初凝時間內整體一次性澆筑完成。

需注意的是，0#梁段和墩身的齡期相差不宜超過10 d。0#梁段由于預應力管道集中，鋼筋密集，混凝土數量大，為保證施工質量混凝土施工可采用分層澆筑，其他各懸臂段對稱一次完成混凝土的澆筑，從而確保箱梁整體性。

邊跨直線段也采用托架現澆，為消除支架非彈性變形，搭好托架后要先進行超載預壓以確保托架的承載能力，同時測出彈性變形值，為確定鋪設箱梁底模標高作參考。

3.4 掛籃懸臂灌注

底部模板及外部模板隨桁架前移就位后開始安裝底板、腹板鋼筋，然后準確定位縱向預應力管道坐標并安裝，并將內模板從0#段梁段箱體內拖出后安裝，接著安裝頂板鋼筋以及準確定位橫向預應力管道并安裝，澆筑混凝土且灑水養(yǎng)生，最終強度達到要求后進行預應力張拉壓漿。

3.5 合龍段施工

合龍是體系轉換的重要環(huán)節(jié)，合龍段施工必須滿足受力狀態(tài)的設計要求并且保證梁體的整體線形。嚴格控制合龍段的施工誤差及晝夜溫差對混凝土施工時的影響，尤其是合龍時混凝土的溫度。澆筑混凝土在2～3 h內完成[1]。

合龍段施工利用吊架澆筑合龍。邊跨合龍時安裝邊跨合龍段的勁性骨架，并澆筑邊跨合龍段混凝土，待混凝土強度達到設計強度90%以上，張拉邊跨底板、頂板合龍鋼束[2]。

中跨合龍梁段在混凝土澆筑前應設置水箱或砂箱等方式的配重，在澆筑混凝土過程中同步釋放配重，中跨合龍時安裝中跨合龍段吊架、架立模板，施加梁段平衡重，布設勁性骨架，澆筑中跨合龍段混凝土，邊澆邊卸平衡重，待混凝土強度達到設計強度90%以上，張拉中跨底板、頂板合龍鋼束。

邊跨現澆段、邊跨合龍段及中跨現澆段澆筑后應加強養(yǎng)護，減少溫度變化對箱梁線形的影響。

3.6 預應力施工

主橋預應力鋼束種類較多，考慮到橫坡的影響，同一斷面中同類鋼束在不同位置存在細微差別，因此，應注意嚴格按照鋼束編號設置、接長預應力鋼束管道，以避免出現錯誤。

橫向預應力管道安裝時一定要防止水平和豎直彎曲，嚴禁人踩和擠壓。

橫向預應力管道定位要準確、牢固。接頭處嚴密平順，混凝土澆筑前可在管道內插入硬塑料管芯以防止管道堵塞。澆筑完成后拔出塑料管芯、清孔。

混凝土養(yǎng)生最少7 d且強度達到設計強度的90%方可張拉。

張拉采用雙控，張拉力達到設計后實際伸長量與理論值的誤差控制在±6%。且張拉完后應在24 h內完成壓漿。

第2段、第3段懸臂縱向預應力鋼束張拉完成后施工方可對1段的橫向、豎向預應力進行張拉。豎向預應力鋼筋張拉完成后約20 d左右對其進行二次復張拉。張拉完成后及時割除外露部分并封錨。

3.7 連續(xù)箱梁的控制線性要點

已成梁段施工中的誤差、混凝土自重、溫度差、墩柱的壓縮變形及掛籃自身的彈性和非彈性變形等因素都會使懸臂段的標高發(fā)生變化，因此，立模標高的準確性將直接影響到橋梁的線形，進而影響最后能否順利合龍。

為了保證合龍后的橋梁線形最大滿足設計的要求，本項目委托同濟大學對梁段自重、結構剛度、混凝土收縮徐變參數、溫度、施工臨時荷載等因素進行計算，采用現代控制理論中的自適應控制方法對橋梁進行監(jiān)控，根據設計單位提供的設計線性、在設計線性基礎上計入活載和混凝土長期徐變的目標線性及計算的預拱度線形，通過公式計算出立模標高。

1)豎向控制。在每梁段的端頭表面埋設頂部打磨光滑的Φ20鋼筋并露出混凝土面1～2 cm鋼筋頭，作為各梁段撓度觀測點進行檢測。監(jiān)控點的截面布置位置如圖3所示。

圖3 監(jiān)控點截面布置圖

2)中線的控制。0#塊施工澆筑完成后，通過導線的控制點放出中心點位置當做中線的控制點，對其用預埋鋼板進行固定。然后用導線方法確定出各個節(jié)塊支模時的中線。

3)斷面尺寸的控制。嚴格對梁體的斷面尺寸進行控制，可以確保斷面幾何尺寸滿足設計、驗收標準的要求，同時還可以確保合龍時的精度。

在設計掛籃模板時，底部模板同已澆筑完節(jié)塊的底端搭接長度要適當減小，并且利用腹板處的通氣孔，在準備現澆梁段的尾部增加適當的橫向對拉桿，從而保證各個節(jié)塊間接縫線性的平順。

4 結束語

在濁漳河特大橋施工中，因為該線路特殊的地形地貌及要橫跨暨有長邯高速的特點，前后兩次召開專家評審會議，根據實際地貌特征并結合上述懸臂掛籃施工優(yōu)點及控制要點，最終采用了掛籃懸臂澆筑，經過三年的驗證，證明掛籃懸臂澆筑的施工方法最為穩(wěn)妥、最貼合實際。

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