基于懸臂掛籃的大跨度預應力連續梁中跨合龍技術

吳 磊

中鐵十九局集團第一工程有限公司 北京 100176

懸臂澆筑法的成功問世，極大地促進了預應力混凝土連續梁橋的應用與發展。隨著施工工藝的不斷革新和施工質量的不斷提高，預應力混凝土連續梁橋所具有的變形小、結構剛度好、行車平順舒適、伸縮縫少、養護簡單以及抗震能力強等優點得到了更加充分的體現[1-4]。作為預應力混凝土連續梁橋施工中最重要的環節之一，合龍段的施工是確保橋梁建成后在受力狀態和梁體線形這2個方面能否滿足設計要求的關鍵。因此，合龍段的施工技術越來越受到人們的重視。

在具體施工實踐中，關于預應力連續梁合龍段的合龍方法選擇，需要根據工程特點、所處環境、技術水平以及經濟情況等因素綜合考慮確定[5-6]，不同的合龍方案將會導致不同的成橋線形和最終受力狀態，繼而對橋梁的使用安全、工程質量以及使用壽命等產生影響[7-8]。

本文以國家高速公路網G5615墨江至臨滄公路土建1標段工程中的中寨河特大橋為案例，總結分析了幾種較為典型的中跨合龍方式，并對相應的合龍控制要點進行了簡要闡述，可為業內同行提供借鑒。

1 工程概況

國家高速公路網G5615墨江至臨滄公路是云南省州市間高速公路連通的重點建設路段，將形成墨江縣、普洱市、臨滄市等地區間的主骨架通道。項目的建成將形成滇西南的主骨架布局，對完善國家高速公路網、云南省高速公路網，改善西部地區公路交通現狀具有重大的意義。

土建1標段路線起點位于普洱市墨江縣聯珠鎮碧溪，起點樁號－K0＋000.057，通過碧溪樞紐互通連接昆磨高速。之后路線向西北布線，在曼海東側越嶺，之后沿中寨河西側布線，過簸箕山后設長160 m的剛構橋跨過中寨河，到達本標段終點，終點樁號K5＋610，本標段路線長度5.61 km。

在本標段工程施工中，設計有若干座大型連續梁橋以跨越沿途的河流區域或地質復雜路段。其中，中寨河特大橋上部采用4×40.5 m＋85 m＋160 m＋85 m＋9×39 m預應力混凝土連續剛構和裝配式預應力混凝土連續T梁；下部結構采用雙肢薄壁墩、空心墩、柱式墩、柱式臺，基礎采用鉆孔灌注樁。

高速公路大型連續梁橋一般選用懸臂澆筑法，涉及邊跨合龍或者中跨合龍時的技術方案選擇。本工程連續箱梁合龍施工時先合龍邊跨，再合龍中跨。為保證中跨合龍施工的科學性和合理性，本文對比提出了3種方案并介紹了相應的工藝特點。

2 單掛籃合龍

2.1 工藝原理

單掛籃合龍即在邊跨合龍完成后，中跨的2個掛籃中的一個拆除，另一個掛籃向前推進，行至中跨的位置，利用其進行中跨合龍段合龍的方式。

2.2 施工工藝流程

邊跨合龍完成→一套掛籃拆除→另一套掛籃推至中跨位置就位→配重及勁性骨架焊接→底側模系統支設→鋼筋系統及內模系統支設→混凝土澆筑→預應力施工→中跨合龍完成

2.3 施工操作要點

1）掛籃就位。邊跨合龍完成后，中跨中的一套掛籃后退至可拆卸位置拆除。另一套掛籃先拆除內模板，可放置在當前節段箱梁內，也可放置在掛籃底模上。利用液壓千斤頂等工具推動掛籃前移，到達對向混凝土面時，利用對向箱梁頂板預留孔將掛籃外側模固定，然后將掛籃推移到位后，同樣利用對向箱梁預留孔將掛籃底模板固定，同時掛籃后錨固定好，掛籃就位。單掛籃合龍如圖1所示。

圖1 單掛籃合龍示意

2）配重及勁性骨架焊接。根據中跨合龍段的質量分別在合龍段兩側布置配重，同時利用測量儀器觀測合龍段兩側的梁面標高，使梁面標高差控制在規范范圍內。同時將勁性骨架一側焊接就位，另一側等澆筑混凝土之前焊接。

3）其他操作要點。勁性骨架焊接完成后，外側模板固定好，開始綁扎鋼筋、預應力鋼絞線穿束、安裝內模板、澆筑混凝土等工作。待混凝土強度及彈性模量達到要求后，即進行預應力施工，最終拆除掛籃，完成中跨合龍。

3 雙掛籃合龍

3.1 工藝原理

在掛籃設計時，考慮到掛籃前端要留工作平臺，故此底縱梁的長度比最長節段長度長。在中跨合龍時，只需將2套掛籃底縱梁各切除一部分然后對接，正好形成合龍段底板支撐系統。然后在上面做支撐系統完成中跨合龍。雙掛籃合龍如圖2所示。

圖2 雙掛籃合龍示意

3.2 施工工藝流程

2套掛籃就位→臨時固結拆除→配重及勁性骨架焊接→底側模系統支設→鋼筋系統及內模系統支設→混凝土澆筑→預應力施工→中跨合龍完成

3.3 操作要點

1）掛籃就位。中跨合龍采用雙掛籃施工，由于2套掛籃在澆筑上一節段混凝土時已經就位，且經過混凝土澆筑等施工過程的壓重，掛籃本身已經處于穩定狀態。故此，掛籃不需要移動即已就位。

2）配重及勁性骨架焊接。由于在邊跨合龍時，中跨的配重已經安放，故此中跨配重采用邊跨配重時留下的水袋即可。配重完成后，即對勁性骨架進行焊接作業。勁性骨架采用雙拼工字鋼焊接在兩懸澆段端頭的預埋鋼板上，要求焊縫飽滿，不夾渣，無氣泡等雜質。同時控制勁性骨架焊接時間，選擇在晚上氣溫較低時進行，且要求底板、頂板勁性骨架焊接左右對稱、上下同步。完成后把中墩支座上下面板連接螺桿切除，使支座處于自由狀態。

3）形成底側模系統。臨時固結解除后，測量組量測中跨兩端的標高。經測量，在允許范圍內。由于2套掛籃原地不動，所以底模系統只需要將2套掛籃的底縱梁連接在一起，在上面鋪設膠合板，即形成底模系統。側模板采用膠合板。將掛籃側模板稍微松開一點，在掛籃側模板上鋪設方木、膠合板形成側模系統，側模下方利用鋼管架支撐在掛籃下橫梁上，形成側模加固系統。

4）其他操作要點。一切就緒后，在一天中溫度最低時澆筑混凝土。澆筑混凝土過程中，同時卸載中跨配重水袋中的水。要求澆筑速度和卸載速度平衡。混凝土養護期滿后，即進行預應力張拉。張拉前將勁性骨架拆除。張拉完成后，對預應力管道進行孔道壓漿封錨。

4 吊架合龍

4.1 工藝原理

吊架施工即利用掛籃的部分構件組成合龍段吊掛系統來合龍中跨合龍段。將掛籃推移至中跨合龍段位置，利用掛籃底模板作為合龍段底模板，掛籃下橫梁利用預留孔提吊在箱梁頂底板上，同時側模板提吊在頂板上，組成提吊模板系統。

4.2 施工工藝流程

吊架就位→臨時固結拆除→配重及勁性骨架焊接→鋼筋系統及內模系統支設→混凝土澆筑→預應力施工→中跨合龍完成

4.3 操作要點

1）吊架就位。中跨一套掛籃拆除，另一套掛籃拆除多余組件，剩下底模板系統和提吊系統。然后移動到中跨位置。利用中跨兩側箱梁預留孔，將掛籃底模板錨固在箱梁頂底板上，側模板錨固在腹板上。內模板待鋼筋綁扎、預應力孔道安裝及鋼絞線穿束完成后錨固于箱梁頂板，以此來施工合龍段。吊架合龍如圖3所示。

圖3 吊架合龍示意

2）配重及勁性骨架焊接。由于在邊跨合龍時，中跨的配重已經安放，故此中跨配重采用邊跨配重時留下的水袋即可。其余操作要點基本與雙掛籃合龍工藝相同。

5 合龍工藝分析及施工控制

5.1 平衡設計

本工程考慮實際情況，結合工程特點，采用吊架進行合龍施工。

合龍段施工時，每個T構懸臂加載應盡量做到對稱平衡，合龍前，懸臂受力以彎矩為主，故平衡設計遵循對墩位彎矩平衡的原則，平衡設計中考慮如下幾種施工荷載：

1）合龍吊架自重以及混凝土澆筑前作用于合龍吊架的荷載。

2）直接作用于懸臂的荷載。

3）合龍段混凝土的重力。

平衡配重在合龍鎖定之前加到相應懸臂端，可使合龍鎖定之后骨架處于“不動”，避免薄弱處受剪破壞。

5.2 合龍鎖定設計

合龍鎖定中采用又拉又撐的方法，即用勁性骨架承受壓力，用臨時預應力束承受拉力。勁性骨架根據溫度荷載計算其所需截面積，同時應驗算其壓桿穩定性。臨時預應力應確保降溫時勁性骨架中既不出現拉應力，又要滿足升溫時骨架不致受壓過大而失穩，具體張拉力根據合龍期間可能出現的溫度范圍計算，合龍鎖定溫度選擇在設計要求的合龍最佳溫度范圍內。

6 結語

本文結合國家高速公路網G5615墨江至臨滄公路土建1標段中的大型連續梁橋中跨合龍段施工實踐，通過多種合龍方式的比選，最終從優選出最佳方案。

通過對比分析得出，各合龍技術在大跨度橋梁合龍段的施工中有以下特點：

1）單掛籃施工和吊架施工相似，都具有操作簡單、結構靈巧輕便的特點；雙掛籃合龍，吊掛系統不動，只需支設內外模板，操作簡單安全。

2）不管哪種合龍方式，合龍時間選擇、勁性骨架的焊接、合龍配重的方式等關鍵節點不變。

3）本工程通過平衡設計和鎖定設計，可有效保證吊架施工合龍段時的安全與質量。