大跨度連續梁橋懸臂澆筑合龍控制關鍵技術研究

朱月平

（上海建工集團股份有限公司，上海 200080）

0 引言

連續梁懸臂施工完成后進行合龍段的施工，是懸臂向連續梁體系轉換的過程，也是大跨度懸臂梁施工難度最大的關鍵部位，直接影響全橋的安全、質量和進度。控制合龍質量對全橋成橋質量及運營使用都十分關鍵。

本文結合上海大蘆線航道整治二期工程（閔行浦江段）—跨航道橋梁工程恒南路橋主橋三跨（65 m+107 m+65 m）大跨度預應力連續梁箱橋具體工程實例，合理確定合龍工況和現場關鍵工序施工，對大跨度連續梁橋合龍控制關鍵問題進行分析總結，闡述并總結合龍控制要點。

1 工程案例

1.1 總體概況

大蘆線航道整治二期工程（閔行浦江段）—跨航道橋梁工程恒南路橋工程主橋結構形式為三跨連續的預應力混凝土箱梁橋。主橋總長 237 m，跨徑布置為65 m+107 m+65 m（見圖 1）。

1.2 主梁結構概況

主梁為單箱單室箱梁，采用 C 50 混凝土并設置縱、橫、豎三向預應力體系。現澆箱梁 0# 節段長度為 13 m，對稱懸臂澆筑 11 個標準節段，標準節段長度 3.5～4.5 m，合龍段長 2 m，邊跨現澆段長 10.4 m。箱梁端部高為 6.4 m，跨中梁高為 3.2 m，由支點端部向跨中呈二次拋物線漸變，如圖 2 所示。

2 大跨度連續梁橋合龍控制關鍵問題

大跨度連續梁橋施工涉及 0# 號塊、標準懸臂段、合龍段施工、體系轉換等諸多工序。其中合龍段施工是全橋成橋的關鍵。合理的合龍順序、合龍端口的高差控制及合龍時機選擇與裂縫控制是全橋成橋的重點。

2.1 合龍工況順序的選擇與確定

大跨度連續梁橋跨度懸臂施工跨度大于等于 3 跨，合龍段施工涉及邊跨合龍、中跨合龍。不同的合龍順序對橋梁的體系轉換、主梁內力變化、主梁位移標化都不同，由此帶來的合龍高差及合龍施工難度也不同。為減小合龍段施工前的端口撓度及施工難度，施工前需結合工程特性，對合龍段施工工況及施工順序進行優化調整，盡量控制合龍高差在較小的范圍之內。

2.2 合龍高差控制

合龍段兩端端口高差控制，是合龍前需滿足的最基本的要求。由于涉及懸臂節段多工況、體系轉換、臨時約束解除等影響，合龍段高差控制也是難點。當高差過大時，也需采取壓重等多種手段控制端口高差。

2.3 合龍時機及裂縫控制

主梁合龍前，兩端口處于懸臂狀態，混凝土主梁在溫度作用下熱脹冷縮，結合混凝土耐壓不耐拉的特性，為減小合龍溫度影響帶來的裂縫，要求合龍段混凝土澆筑控制在夜間溫度較低時段進行。且合龍端口處于懸臂狀態，混凝土澆筑過程為避免兩端變形對混凝土澆筑過程中產生不利影響，從而產生裂縫，合龍前也需對端口做到適度的臨時鎖定與約束，以控制合龍段澆筑混凝土帶來變形裂縫影響。

3 合龍工況確定及驗算

3.1 主梁全橋建模分析［1］

圖1 工程總體結構示意圖（單位：mm）

圖2 主梁結構縱斷面圖（單位：mm）

圖3 主橋成橋狀態結構圖

圖4 主橋上部結構施工主要流程圖

為確保橋梁施工過程中的安全，委托第三方橋梁監控單位采用 Midas Civil 專業軟件對全橋各施工階段進行建模分析驗算，建立全橋空間桿系單元，同時充分考慮不同施工工況下的邊界條件。主梁共劃分 100 個單元，按現場及設計合理設置邊界條件，三維整體模型如圖 3 所示。

3.2 主橋施工總體流程

連續梁懸臂澆筑施工工序繁多，主橋施工流程如圖 4 所示。

3.3 計算結果分析

結合施工流程，通過模型對各施工階段進行受力分析，在采用先邊跨后中跨合龍施工時，邊跨合龍段端口及中跨合龍段端口合龍澆筑施工前，端口理論計算相對高差及絕對高差很小（見圖 5），最大為 15 mm＜20 mm，滿足合龍端口高差要求。故對三塊連續梁采用先邊跨后中跨合龍施工較為合理。

圖5 主梁合龍工況前后變形圖（單位：mm）

4 合龍施工控制關鍵技術

4.1 主梁合龍端口施工測量控制

合龍前，合龍段端口的絕對高程和相對高差是合龍前控制得當的一個重要參數指標。測量控制時，由于一般橋梁跨度較大。在連續梁懸臂段施工時，往往各懸臂定位都是利用臨近的 T 構橋墩作為基點進行控制測量。對于合龍兩端口的引用控制基點不一的情況，當控制基點之間存在誤差時，若采用不同的基點將會增大合龍兩端口的實際高差，為此要求合龍端口或至臨近合龍端口的定位測量需采用同一控制基點進行測控，這樣能避免由于基點間誤差帶來的不利影響。當合龍端口相對高差＜20 mm 時，方可合龍。

4.2 合龍端口的臨時鎖定控制技術

由于合龍端口處于懸臂狀態，為避免兩端變形對混凝土澆筑過程中產生不利影響，從而產生裂縫，合龍前對端口做到適度的臨時鎖定與約束，以控制合龍段兩端口相對位移及錯動帶來澆筑混凝土變形裂縫的不利影響。合龍段鎖定本工程采用剛性勁性骨架支撐和張拉臨時預應力共同鎖定［2］（見圖 6），用剛性勁性骨架支撐抵抗混凝土升溫時產生的壓力，用預應力抵抗降溫時產生的拉力形成既承壓又抗拉體系。臨時預應力束鎖定（見圖 7）利用結構永久預應力鋼束，一般采用底板鋼束預拉，本背景工程實際采用 SB1、MB1、ST2，張拉控制應力為 50 % 張拉應力。

圖6 合龍段剛性+預應力鎖定示意圖

圖7 合龍段剛性勁性骨架鎖定結構圖（單位：mm）

勁性骨架施工前，注意需在兩端的 11# 節段端口預埋鋼板以焊接勁性骨架，結合箱梁結構，對單箱單室箱梁兩腹板位置頂板和底板設置 4 根格構式勁性骨架。骨架加工時其水平桿和斜撐安裝過程中，一端作為固定端焊接固定，另一端設置為調節端以適應合龍兩端口懸臂端的伸縮變化影響。為保證勁性骨架強度和剛度所有焊縫需滿焊，在張拉臨時預應力鋼束前，勁性骨架固定鎖定。

4.3 主梁邊跨合龍施工控制［3］

邊跨合龍作為主梁合龍節段施工的開端，其合龍段施工的成敗，既影響邊跨的施工又對后續中跨及全橋合龍產生重要影響，意義十分重大。

通常邊跨合龍兩端口，一端處于標準的最大懸臂狀態、臨引橋一端為支架現澆梁體。支架現澆段相對穩定，懸臂段由于受溫度、掛籃、風的外荷載結構處于懸臂機動狀態。為盡快進行邊跨合龍，減小懸臂段不利工況的風險，采用利用邊跨懸臂段掛籃直接前移搭設到現澆段合理掛籃模板結構進行邊跨合龍。由于現澆段端口下部臨時支架影響，掛籃前移前需適當拆除影響掛籃前移的臨時支架（見圖 8）。

邊跨合龍主要施工步驟為：

1）施工 13、14 # 墩至最大懸臂 11# 塊，張拉、壓漿，邊跨掛籃后退至 10# 節段，搭設陸上滿堂支架；合龍段滿堂支架構造同現澆段。

2）鋪設合龍段底模，立模、綁扎鋼筋和安裝預應力架立鋼筋、固定預應力管道。

3）邊跨合龍端口高差滿足要求后，進行邊跨合龍段勁性骨架焊接鎖定和張拉邊跨合龍段底板的臨時縱向預應力束。

圖8 邊跨合龍段滿堂支架側面圖（單位：mm）

4）澆筑邊跨合龍段混凝土，養護，待邊跨合龍段混凝土達到強度后張拉邊跨合龍段混凝土永久預應力。

5）在拆除主墩 13#、P 14# 墩臨時固結前拆除邊跨現澆段支架，將梁落在支座上，解除主墩活動支座臨時鎖定，完成橋梁的第一次體系轉換。

4.4 主梁中跨合龍施工控制

中跨合龍兩端口都處于懸臂狀態，由于結構及邊界都處于對稱狀態，為控制合龍端口的相對高差。現場施工時宜控制兩端口變形量相等，兩端荷載控制盡量相等平衡。結合現場中跨合龍段兩端掛籃同步前移時會碰頭的情況，現場前移中跨一只掛籃至合龍段，后退另一只掛籃至 10# 塊。為盡量控制兩端荷載平衡，在掛籃后退一側適當配置水箱壓重（見圖 9）。具體壓重根據掛籃的站位情況和兩中跨懸臂端的高差實施。具體措施如下。

圖9 中跨合龍掛籃及壓重水箱布置位置圖

1）合龍段混凝土的配合比為減少裂縫，可適當使用早強混凝土，由于微膨脹混凝土對現場養生要求極高，合龍段混凝土不宜采用微膨脹混凝土。

2）合龍混凝土澆筑施工綜合考慮溫度和運輸影響，選擇在溫度較低的夜間進行澆筑合龍。根據每天溫度變化，本工程選擇夜間 22 點進行勁性骨架的鎖定焊接，24 點開始澆筑混凝土至凌晨 2 點結束，澆筑完成后及時做好對混凝土的養護。

3）合龍段混凝土在澆筑過程中，應同時對稱卸載；卸載的配重量等于混凝土澆筑量，根據混凝土供應方量，每車料為 5 m3，4 車料可完成澆筑，水量也分四次排除，即每車料勻速放 0.25 m 高的水。

4）合龍段混凝土澆筑后，需安排專人進行養護，使混凝土保持濕潤，梁頂面進行土工布覆蓋避免日照直射；混凝土內外溫差控制在 22 ℃ 以內，防止裂縫的產生。

5）中跨合龍段混凝土澆筑好達到設計強度后，將中跨臨時縱向預應力束補張拉到設計張拉力，同時對稱張拉中跨合龍段橫、豎向預應力束，完成全橋體系的最終的轉換。

5 合龍實施效果

通過前期合理的分析模擬計算，合龍過程中合理的合龍順序選擇、合龍時機選擇、臨時鎖定、合龍端口的高差控制及體系轉換確保了主橋的最終順利合龍成橋，并控制合龍段端口相對高差在 20 mm 之內。

6 結語

本文以上海大蘆線航道整治二期工程（閔行浦江段）—跨航道橋梁工程恒南路橋主橋三跨（65 m+107 m+65 m）大跨度預應力連續梁箱橋為背景工程，結合該橋合龍工況和現場關鍵工序施工，對大跨度連續梁橋合龍控制關鍵問題進行總結，同時兼顧實際施工的工況銜接，做到安全、經濟、合理。主要成果如下。

1）針對大跨度連續梁橋合龍控制關鍵問題進行了總結和分析，并對合龍段高差控制、裂縫控制等難點進行了針對性分析，確保了合龍段施工質量。

2）結合 Midas Civil 專業軟件通過前期合理工序模擬分析，確定了合龍段施工的合理工況和施工順序。

3）對合龍工程中的合龍端口鎖定控制、現場實際掛籃合龍荷載控制、合龍段混凝土澆筑控制要點技術進行了總結，確保了合龍段施工的安全和質量。