高速鐵路大節段連續梁施工關鍵技術

王亞鵬

（北京鐵城建設監理有限責任公司，北京 100855）

1 引言

連續梁橋是上部結構由連續跨過3 個以上支座的梁作為主要承重結構的橋梁，此類橋在恒載作用下，由于支點負彎矩卸載作用，跨中最大正彎矩顯著減小，屬于超靜定結構，施工中每個墩臺上只需設一個支座，節省材料、接縫少、行車平順，因此，對高速列車運行有利，特別適用于橋梁跨度較大的情況，相較于簡支梁橋更加經濟、美觀。

2 工程概況

桃江水庫大橋，位于贛州市信豐縣境內，全長405.14 m，全橋孔跨布置為：24 m+32 m+（60+100+60）m+32 m+24 m+32 m+24 m，采用三向預應力體系，其中，DK77+006.5 ～DK78+307.8 段跨越桃江水庫，跨越河面寬度約316 m，設計水位174.53 m，最大水深15 m。

本橋2#～5#墩上部結構設置為（60+100+60）m 連續梁，一聯全長221.5 m，主梁為一個中跨兩個邊跨結構，共43 個節段，主跨連續箱梁采用掛籃懸臂法施工，連續梁0#塊、邊跨直線段（11#梁段）采用支架法施工[1]。

兩個T 構主墩每墩施工0#～9#節段，邊跨現澆段A11#段長15.75 m，中跨合龍段和邊跨合龍段為10#節段，長2 m，0#塊長14 m，其余節段長分別為4 m、6×5 m，共2 類。0#塊混凝土方量為433.3 m3，A1、B1 懸澆節段最大混凝土方量為99 m3，主梁混凝土設計等級為C50。

3 桃江水庫大橋大節段關鍵施工技術

3.1 墩梁臨時固結

對于預應力混凝土連續梁橋，為使0#塊能承受兩側懸臂施工時產生的不平衡力矩和梁體重量，將0#塊與墩頂預埋鋼筋臨時固結，澆筑C50 混凝土組成臨時支座，與支架共同構成0#塊受力體系。

桃江水庫大橋單個主墩前后共設置4 個臨時支座，臨時支座等高布置在頂帽上，緊鄰永久支座兩側箱梁腹板處，臨時支座設計為長方體，尺寸279.5 cm×60 cm，采用預埋φ32 mm（HRB400 螺紋鋼）作為錨固筋，鋼筋深入墩頂及梁體長度不小于1 000 mm，外側保護層厚度不小于35 mm，錨固筋單根長度及臨時支座高度根據實際墊石高度+支座高度可適當調整。通過BIM 可視化技術模擬布置鋼筋及臨時支座位置并精確定位，可避免錨固鋼筋與梁體鋼筋、橫向預應力筋空間相碰，施工中提前調整鋼筋位置，橋墩施工時，準確預埋豎向連接鋼筋、設置水平鋼筋網，豎向連接鋼筋安裝的隔離套管嚴密不漏漿，滿足墩頂梁段與橋墩的臨時固結并符合設計要求[2]。

拆除臨時支墩時，將梁底下5 cm 與墩頂上10 cm 處混凝土鑿除后，可直接切除臨時支墩連接筋，鋼筋切除后澆筑高強混凝土，不影響墩頂、梁底混凝土外觀質量且無鋼筋外露。

3.2 支架設計及預壓

桃江水庫大橋0#塊支架設計為鋼管樁支撐，采用張拉鋼絞線方式進行支架預壓，施工前，通過對主墩0#塊支架建立結構模型，計算靜載、活載及荷載組合，分析支架應力、位移、穩定性，檢算鋼管樁立柱應力、雙拼主分配梁應力、次分配梁、抱箍應力、對拉桿應力，使得鋼管樁支撐強度滿足設計要求。

如圖1 所示，連續梁主墩（3#及4#墩位）0#塊采用橫向4 排×縱向5 列的φ630 mm×10 mm 鋼管樁支撐，鋼管柱支架間連接體系由[16 槽鋼橫向平連，I32a 槽鋼進行縱連，鋼管樁底部與橋梁承臺預埋厚度2 cm 鋼板連接，鋼板采用φ25 mm 鋼筋，兩端設彎鉤滿焊，埋入深度80 cm，墩身預埋30 cm×30 cm×1 cm 鋼板，作為支架附墻錨固體系，組成整體支架體系。

如圖2 所示，為消除支架及地基非彈性變形，以支架彈性變形值作為施工預留拱度的依據，鋼管樁支架按照施工總荷載的60%、100%、120%分三級加載進行反力預壓（見表1），加載順序沿線路方向模擬混凝土澆筑順序，由懸臂端向墩頂進行，每級加載完靜壓后進行變形觀測。支架預壓荷載全部加載完成后持壓24 h，觀測頻率為1 次/h，當相鄰兩次觀測累計變形量平均值之差小于1 mm 時，認為支架預壓已達穩定，卸載順序按加載順序反向進行，逐級卸載并記錄變形量。

圖2 反拉預應力索立面圖、側面圖

圖1 主墩0 號塊支架布置圖（單位:m，1∶1）

預壓荷載= 梁體自重+ 模板荷載=7 913.8 kN，選用φ15.2 mm 低松弛鋼絞線， 截面積A=140 mm2， 標準強度R=1860 MPa，最大張拉力fpk=RA=1 860×140/1 000=260.4 kN，傳力錨固時，鋼絞線控制應力σp=0.65fpk=0.65×260.4=169.26 kN。

表1 預壓荷載計算數據表

通過各級荷載下支架變形值，消除非彈性變形，測出彈性變形，繪制沉降量觀測曲線、彈性變形曲線，從而確定立0#塊底模標高。支架變形及地基壓縮總量δ 根據式（1）計算：

式中，δ 為支架變形及地基壓縮總量；δ1為箱梁自重產生的彈性變形量；δ2為支架彈性變形量；δ3為支架拼裝的非彈性變形量；δ4為支架基礎地基的彈性變形量；δ5為支架基礎地基的非彈性變形量。

通過反力預壓，可以消除δ3、δ5的影響，在底模安裝時，其預拱度的設置按Δ=δ1+δ2+δ4計算，在模板高程控制時加入預拱度數值，對于預應力鋼筋混凝土連續箱梁張拉時易起拱, 預拱度的設置可適當減小[3]。

預拱量采用厚度分別為1～10 mm 薄鋼板支墊底模橫梁進行調整。

3.3 掛籃拼裝及預壓

掛籃拼裝及預壓圖如圖3 所示。桃江水庫大橋采用菱形掛籃施工，每只掛籃設計質量為95 953.5 kg，掛籃體系由菱形主桁架承重系統、吊掛平衡系統、模板及施頂系統、走行及錨固系統、底模前后操作平臺系統5 部分組成，掛籃除符合強度、剛度及穩定性要求外，還滿足掛籃總重與梁段混凝土重量比值在0.3～0.5，掛籃在施工時總重量控制在不超過設計重量的10%，且不超過限重[3]。

掛籃使用前，經制造、施工、監理、監測、設計、建設六方對掛籃的制作和安裝質量聯合驗收，并完成走行性能試驗和靜載試驗，現場控制在無風或微風時均勻同步走行掛籃，掛籃與兩片主桁保持同步，移動速度為10 cm/min，通過專家對掛籃論證評審，認為掛籃滿足施工安全要求。在每節段施工前，先預壓掛籃消除掛籃加載狀態的非彈性變形和測定掛籃的彈性變形值，準確控制箱梁懸澆段立模標高。

圖3 掛籃拼裝及預壓圖

掛籃預壓壓重為懸臂梁段質量（最重梁段質量為257.4 t）的1.2 倍。預壓加載采用堆載預壓鋼筋混凝土塊方式進行，按最大施工荷載的60%、100%、120%，卸載的順序分三級加載，每級加載完成后持荷12 h，觀測顯示非彈性壓縮基本消除，卸載時按加載順序反向卸載[4]，具體數據見表2。

表2 靜載試驗數據

3.4 施工監測

懸臂澆筑中，因受結構剛度、梁段重量、施工荷載、混凝土收縮徐變、溫度和預應力等因素影響，完成靜定結構到超靜定結構的體系轉換，必須通過施工監測及時糾正偏差，控制節段間高程、軸線偏差及預拱度，通過華東交通大學線形監測人員現場量測，北京鐵城監理對線形量測結果和立模標高進行最終確認。

本橋施工中監測內容有：主梁平面線形、各節段不同時期撓度（模板定位、鋼筋綁扎、混凝土澆筑、預應力張拉前、預應力張拉后）、同跨兩邊對稱截面相對高差、多跨線形、結構幾何形狀等，分別計算各施工梁段計算撓度值、立模標高、中線位置[5]，在懸澆過程中，計算箱梁懸澆過程中理論撓度，僅計算主墩半跨即可，各施工階段理論撓度計算結果見表3，表中撓度值為各觀測點相對于墩頂的撓度。撓度表中正數表示節點本階段撓度相對于上階段撓度變形向上，負數表示節點本階段撓度相對于上階段撓度變形向下。

表3 張拉施工理論計算變形監測記錄表

3.5 摩阻損失測試

引起混凝土連續梁預應力鋼絞線應力損失的因素很多，包括鋼絞線與管道之間的摩阻、錨頭變形、鋼絞線回縮及松弛、混凝土彈性壓縮及收縮徐變、鋼絞線與錨圈口及喇叭口的摩阻、預應力筋張拉程度及方法等，為使預應力張拉順序和張拉值符合設計要求，現場通過測試實測預應力筋彈性模量和預應力管道、錨口、喇叭口預應力損失值，最終確認預應力筋張拉理論伸長值，作為與預應力筋張拉實際伸長值對比的依據，本橋在完成張拉、錨固試驗、摩阻試驗后，試驗數據經中鐵第四勘察設計院集團有限公司和北京鐵城贛深鐵路監理3 標項目部共同確認后，判定設計張拉應力參數不需要做調整。

3.6 合龍

按照先邊跨，再中跨的合龍順序，3#A10 節段于2020 年8月16 日合龍，4#A10 節段于8 月25 日合龍，中跨B10 節段9月8 日凌晨3 點合龍。邊跨合龍段采用井字形吊架法施工，中跨合龍時一側掛籃后退，另一側掛籃前移，形成合龍吊架。設計合龍溫度21.3 ℃，實測合龍溫度21.3 ℃，遵循“設計低溫灌注，既拉又撐還抗剪”的合龍原則，合龍前進行臨時“鎖定”。合龍時，在兩預埋鋼板之間設置連接型鋼，連接型鋼布置在箱梁體外，勁性骨架采用預埋鋼板+連接型鋼+預埋鋼板結構，其斷面面積及支承位置根據鎖定設計確定。

配重水箱根據澆筑進程持續排水，合龍混凝土在初凝前完成灌注，及時進行混凝土保溫保濕養護。

4 結語

鐵路大節段連續梁懸臂施工時，根據實際掛籃變形、臨時荷載、環境溫度等情況和實測已完梁段變形情況，對每節梁段理論立模標高進行修正，完成連續梁施工應力和應變監測，施工過程中注意混凝土接縫處理、預應力管道三維定位、孔道排氣孔設置、梁體混凝土振搗及養護、掛籃橫梁及主桁超聲波B級探傷、銷軸及鋼吊帶連接、合龍口臨時鎖定、體系轉換與支座反力調整等重點環節控制，安全方面需在后錨位置設置保險裝置，現場利用反壓梁和精軋螺紋鋼錨固在走道梁上，掛籃走行時保證螺紋筋垂直受力。掛籃穩定不變形是混凝土結構質量合格的前提，混凝土質量是施工安全和后期運營安全的有力保證。