高速公路高墩大跨橋梁施工技術初探

王國偉

摘要：反支點預壓法是一種較新穎的高墩大跨橋梁支架施工預壓方法，也可以廣泛應用于各種大噸位的支架預壓、托架預壓、掛籃預壓等。該方法可明顯促進施工進度、加快材料的周轉速度，節約施工成本，產生明顯的經濟效益和社會效益。本文結合筆者工作實例主要針對高墩橋梁施工技術中比選預壓方案和反支點預壓法預壓工藝兩大點進行了詳細論述。

關鍵詞：高速公路建設;高墩大跨橋梁;施工技術

一、工程概況

主塔下橫梁采用支架法現澆施工（即剛性牛腿與塔身鉸接，上面鋪貝雷梁）。下橫梁C50混凝土共計634m3，分兩次澆筑，第一次澆注3m高，混凝土3l2.6m3，第二次澆注剩余的部分，混凝士321.4m3。由于下橫梁混凝土自重達約1500t，跨徑又大，支架必須進行預壓。下橫梁兩端3.5m范圍及中間部分分別模擬混凝土荷載，按下橫梁混凝土總重等載預壓，以消除整個支架的非彈性變形，得出彈性變形，確定預拱度。

二、比選預壓方案

下橫梁底面離承臺頂面高度達104.305m，對兩個主塔下橫梁支架進行預壓須準備1500x2=3000t的預壓材料?，F對幾種預壓方案進行對比，選出合理的預壓方案。

1.傳統的堆載預壓存在的問題

1.1 堆載重量太大。一個下橫梁支架預壓重量達到1500t。采用傳統的堆載預壓，若用砂袋則需lO00m3砂子，和2萬多個編制袋;若采用注水預壓，需要1500t水和相應數量的水箱;采用鋼材預壓，則需提前儲備1500t鋼材;若采用混凝土砌塊，則需要625m3的模筑混凝土，并設置專門的吊環。因此在采用堆載預壓時必須提前準備大量的堆載物，并進行相應的制作或加工準備工作。

1.2 堆載費工費時。因項目工期較緊，資金壓力大，預壓方案選擇不合適，將延誤工期并占用或花費較多的資金。吊裝工作采用塔吊進行，在約lOOm高空處，每吊一次所用時間平均為15min，預壓采用砂袋或混凝土砌塊時，為方便施工一般吊重為lt，則吊裝、持荷和卸載全過程需要750h以上;預壓采用鋼筋，一捆鋼筋一般為3t，則吊裝、持荷和卸載全過程需要250h以上。采用抽水預壓，從吊裝水箱到抽水，共計350h以上。因此采用傳統的堆載預壓，一個下橫梁一般最少都需要15～30d。另外，裝砂袋，預制混凝土砌塊，材料費也占用不少。而采用儲備鋼材用于堆載預壓，則積壓資金達到550萬。

1.3 堆載預壓模擬荷載效果較差。通常采用的堆載預壓模擬荷載效果較差，對于荷載分布不均勻的結構，模擬荷載預壓更為困難。

1.4 堆載預壓安全性較差。采用注水預壓，還必須考慮水箱的放置方式，水箱受水的側壓力也相當大，水箱的強度和剛度必須重視，否則容易產生坍塌情況。用砂袋或預制混凝土砌塊預壓，必須考慮吊框及吊環設計，堆放時還必須考慮放坡，必要時還得采用立模并設拉桿的方式，安全隱患較多。

2.反支點預壓

2.1 反支點預壓的構思及要點。（1）施工工序要簡潔，投入小，安全性高。（2）作用在支架上的上錨固點布置必須與混凝土實際荷載分布相一致，能真實模擬荷載。（3）上錨固點產生的局部壓應力不能大于支架的局部承載能力。（4）地面的下錨固點要牢靠，有足夠的錨固力。（5）加載過程要盡可能模擬混凝土的分層澆注狀態，要確保分級對稱加載，避免支架受較大的不對稱外力，并確保支架的安全。根據現場實際情況，對以下三種材料的反支點預壓方案進行了比較。

2.2 張拉鋼筋預壓。采用張拉鋼筋預壓，即采用主塔用的Ф32mm鋼筋，每9m用直螺紋接頭連接，需要連接11根。采用此方案，鋼筋的安裝及連接環節太多，接頭連接必須牢固，接頭出問題，預拉都得中斷。鋼筋在混凝土上的錨固可以解決，但在支架上的錨固位置不固定，另外鋼筋的允許應力較底，所需數量較大。

2.3 張拉精軋螺紋鋼預壓。采用張拉精軋螺紋鋼預壓，即采用主梁中使用的Ф32mm精軋螺紋鋼，每9m用連接器連接，需要連接11根。采用此方案，精軋螺紋鋼的安裝、錨固較為方便，但是環節相對還是較多。精軋螺紋允許應力較大，若采用高的拉應力，則上錨固點壓應力大，支架局部承載能力有問題，下錨固點抗拔力也相應較大。另一方面，提前購買精軋螺紋鋼要占用將近100萬元的資金，增加了資金壓力。

2.4 鋼絞線反支點預壓。采用鋼絞線作為張拉材料，即采用下橫梁用的Ф15.24mm鋼絞線，施工時按下橫梁需要長度的3倍下料，即108m長，能夠滿足下橫梁支架預壓要求，預壓完后，截成三段用于下橫梁中，不會浪費材料。鋼鉸線預拉力按15t，并保證分級加載。鋼絞線下端直接錨于承臺及塔座中，上端采用現成的夾片和錨具錨在分配梁上，所以錨固點設置簡便牢靠。此方法不會增加成本，也不會占用資金，操作方便，安全可靠，模擬加載效果較好。故經過多方面比較，最終決定采用鋼絞線反支點預壓法。

三、反支點預壓法預壓工藝

鋼絞線反支點預壓法預壓工藝流程：預壓荷載布點放樣→安裝分配梁→安裝鋼絞線→錨固鋼絞線下端→等強并分級張拉鋼絞線→持荷→卸載→確定預拱度。

1.預壓荷載布點

根據下橫梁混凝土荷載的特點，按每根鋼絞線受力15t考慮，將混凝土不同部位的勻布荷載轉化為多個集中力作用在支架上，同時按多個集中力產生的跨中及支點處的彎矩及剪力與實際混凝土荷載產生的相應位置的彎矩和剪力一樣為原則進行布載，經過荷載計算，綜合下橫梁兩端實心段及腹板和底頂板的混凝土的荷載分布情況，預壓荷載上錨固定點布置100個點位。

2.安裝分配梁

為了更有利地模擬實際混凝土的荷載分布，使張拉的鋼絞線集中力勻布地作用在貝雷片支架上，結合現場材料，采用2根40c槽鋼作為分配梁，分配梁在錨固點處設連接鋼板。用塔吊將分配梁按設計位置吊裝到位。分配梁的設置可以將荷載有效地分配到下部的貝雷片支架上。

3.安裝鋼絞線

按計算長度對鋼絞線下料，兩端用膠帶纏裹。盤束后，用塔吊吊裝到支架上，單根鋼絞線重量只有113kg，采用人工將鋼絞線順著分配梁上的點位放到承臺上，留出下端的錨固長度，上錨固點用主塔環向預應力錨具和夾片臨時固定在分配梁上。

4.錨固鋼絞線下端

通過查閱資料，結合當前國內先進的植筋技術，并利用現有材料，采用沖擊鉆在承臺塔座及系梁上鉆直徑為50mm，深60cm的孔。為確保鋼絞線錨固力，鋼絞線端頭采用擠壓索頭體。插入帶擠壓索頭體的鋼絞線后，用錨固劑填充密實孔洞，3d后即可使用。

5.張拉鋼絞線

采用4臺25t液壓千斤頂（部分采用YDC650型液壓千斤項，錨具前端配置限位板進行張拉），在支架頂面從中間向兩側分三級對稱張拉。第一級統一對稱按5t進行張拉;張拉完后，第二級再張拉5t，使鋼鉸線預拉力達到10t;第三級拉5t使鋼鉸線共計達到l5t的預拉力。選取支架端部、支點、跨中、1 4跨處等共7個截面設置觀測點，每個截面分別設置3個觀測點，共計21個觀測點。對觀測點位的變形量在加載之前觀測、加載過程中每級觀測。

四、結束語

與通常的水箱預壓法、砂袋預壓法、鋼材預壓法、混凝土預制塊法相比，反支點預壓法在預壓工藝、安全程度、模擬加載效果、節約成本方面有很大的優越性。通過不斷地摸索優化完善，反支點預壓法一定會在高墩大跨橋梁施工中得到廣泛的應用。