跨繁忙國道高速公路剛構連續梁逆向合攏施工技術

杜方華

摘要：由于外界原因，主橋邊墩無法按計劃施工，原設計的先邊跨、后中跨的合攏順序無法按期實施，而工期又十分緊張，通過調整連續梁合攏順序，消除中跨掛籃長時間停留在國道上方的安全風險，確保工程安全可控，在邊墩施工完成后能及時完成合攏，節約不少工期。

Abstract： Due to external reasons， the main bridge pier can not be constructed according to the plan. The closure sequence of the first side span and the rear middle span of the original design can not be implemented on schedule， and the construction period is very tight. By adjusting the continuous beam closing sequence， the safety risk of middle hanging basket long-time staying above national road is reduced to ensure project safety under control. After completion of side pier construction， the closure can be done in time， saving a lot of time.

關鍵詞：剛構連續梁；合攏順序；優化調整

Key words： rigid continuous beam；closing sequence；optimal adjustment

中圖分類號：U445.4 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）07-0131-03

0 引言

在當前城鎮化不斷擴張的形勢下，道路建設規模越來越大，不少項目面臨征拆量大、征拆難的問題，進而引起安全、質量、工期方面存在不可預見的風險，許多結構物的施工工序無法按照設計要求實施，這就需要從工藝方案上進行優化，以保證在滿足設計要求的前提下消除各項風險，以便兌現投標承諾，維護企業信譽。

1 工程概況

大廣高速公路佛子凹大橋主橋以38.5+70+46.5m剛構連續梁跨越G105國道，中跨合攏段截面中心線梁高2m，腹板厚50cm，底板厚度32cm，頂板厚28cm，合攏段長2m；邊跨合攏段梁高2m，頂板厚30cm，腹板厚55cm，底板厚32cm；合攏段砼21.7方，重56.4噸。邊跨直線段砼分別重為346.3噸和105.3噸。

2 合攏段施工工藝流程

見圖1“合攏段施工工藝框圖”。

3 中跨合攏

3.1 施工準備

①懸臂梁段澆注完畢，3#墩中跨掛籃退行至7#塊，邊跨退1.5m（即下掛籃前下橫梁位于9#塊斷面往里50cm處，錨固等施工工序見小邊跨直線段及邊合攏段施工）在此中跨9#塊位置施加配重P0（此配重根據現場實際掛籃重量、施工機具等施工荷載確定?，F場單側掛籃重64t，根據距中墩位置彎矩平衡原理，施加配重F=（64*30.5-64*27）/30.5=7.4t）使整個T構保持平衡。②2#墩9#段懸臂施工完成后，中跨掛籃及邊跨掛籃同時行走至9#、9#塊（作為邊跨配重）保證整個T構保持平衡。③清除箱頂、箱內的施工材料、機具，用于合攏段施工的材料、設備有序放至墩頂。④測量記錄近期氣溫變化規律。

3.2 模板就位及安裝

中跨合攏梁段采用單側掛籃合攏施工，安裝步驟為：①將掛籃整體前移至合攏段另一懸臂端；②掛籃前下橫梁行走至另一懸臂端內50cm處，采用4根？準32精軋螺紋鋼錨固于翼緣板及底板（錨固孔在9#段砼澆筑時提前預埋）；③在掛籃底模分配梁上面鋪方木及竹膠板做底模，調整底模高度，底模安裝完成；④用鋼絲繩牽引外滑梁移到另一懸臂端相應位置用精扎螺紋鋼錨固，安裝側模。

3.3 設平衡重

在合攏懸臂端采用水箱中加水的方法設平衡重，邊跨懸臂端采用鋼絞線配重，兩邊所加平衡重噸位由施工平衡設計確定，配重及合攏步驟見圖2“合攏段施工過程示意圖”。

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①施工掛籃前移，中跨合攏底模側模安裝，加配重水箱。②鋼筋綁扎，預應力管道安裝，合攏鎖定。③澆注混凝土時間選擇為夜晚最低溫度時，逐級卸除水箱配重。④當合攏段預應力張拉及錨固完畢后，將合攏模板拆除。

3.4 普通鋼筋及預應力管道安裝

在地面集中加工成型普通鋼筋，運至合攏段綁扎安裝，綁扎時將勁性骨架安裝位置預留，等勁性骨架鎖定后補充綁扎。底板束管道安裝前，應試穿所有底板束，檢查其是否處于正常狀態，一旦發現問題及時解決。為保證合攏段混凝土澆注后底板束管道的暢通，合攏段底板束管道采用鋼管，或者用雙層波紋管替代，管道內穿入鋼絞線芯模。其余預應力束及管道安裝同箱梁懸灌梁段。

3.5 合攏鎖定

合攏前使梁兩懸臂端臨時連接，盡可能保持相對固定，以防止合攏段混凝土在澆注及早期硬化過程中發生明顯的體積改變，鎖定時間按合攏段鎖定設計執行，臨時“鎖定”是合攏的關鍵， “鎖定”時用兩個500t穿心千斤頂在腹板中線內側一米位置處對稱施加100t水平頂推力（即每個千斤頂施加50噸力），然后焊接勁性骨架。鎖定設置的鋼支撐提前預埋，9#段澆筑砼前在梁體內預埋20號槽鋼，然后再用連接鋼板和20號槽鋼與預埋槽鋼連接。

3.6 澆注合攏段混凝土

3.7 預應力施工

合攏段永久束張拉前，采取覆蓋箱梁懸臂并灑水降溫以減小箱梁懸臂的日照溫差。底板預應力束管道安裝時要采取措施保證管道暢通，待合攏段混凝土達到設計規定強度和相應齡期后，張拉底板及頂板鋼束（張拉順序為先長后短），按照設計要求的張拉噸位及順序雙向對稱進行張拉。橫向、豎向預應力施工同箱梁懸灌梁段施工，合攏段施工完畢。

3.8 拆除模板及掛籃后退至3#段位置，吊車拆除

3.9 平衡設計

平衡設計的目的是為保持合攏段砼澆筑過程中梁體的平衡，平衡設計過程中應堅持對墩位彎矩平衡的原則，其施工荷載主要包括以下方面：

①合攏段混凝土重；②直接作用于懸臂的荷載；③合攏吊架自重及混凝土澆注前作用于合攏吊架的荷載。

在合攏鎖定之前將平衡配重加到相應懸臂端，能夠有效避免薄弱處受剪破壞。

合攏段掛籃施工，由于下方為國道，混凝土采用地泵輸送。為避免混凝土開裂，合攏段混凝土選擇非溫度急劇變化日夜間最低時進行澆注，混凝土的澆注速度每小時10m3左右，3-4小時澆完。

3.10 當張拉、封錨完畢后，拆除模板

3.11 體系轉換

①懸臂端澆筑完成，待砼強度達到90%以后，張拉三向預應力，拆除中墩臨時支墩；②采用在懸臂端的水箱中加水的方法設平衡重，兩個T構承受合攏段配重不同，掛籃轉換成的合攏吊架錨固于兩個懸臂段，各自承受合攏段鋼筋砼的一半荷載，即28.2t，在每個T構的懸臂段位置配重28.2t的合攏配重，然后在中跨合攏段施加100T水平頂推力，然后安裝中跨合攏段臨時剛性連接；③澆筑合攏段，同時等重卸載中跨配重；④待強度達到90%以上，張拉錨固中跨底板縱向束及頂板鋼束（先長后短），然后張拉橫向鋼束，完成中跨體系轉換；⑤拆除模板，完成第一次結構體系轉換。

4 邊跨合攏施工

4.1 邊跨合攏段支架及模板

邊跨合攏段采用掛籃施工，同中跨合攏施工。

4.2 設平衡重

采用在懸臂端的水箱中加水的方法設平衡重，懸臂端與直線段承受合攏段配重相同，各自承受一半荷載，即各自添加28.2t邊跨合攏配重。

4.3 大邊跨（46.5m）合攏

①“T構”懸臂澆注及邊跨等高度現澆段施工完畢。掛籃行走至現澆段位置。②錨固前下橫梁及導滑梁，模板安裝，加水箱配重，鋼筋綁扎，預應力管道安裝，邊跨合攏段鎖定。③澆注混凝土選擇當天最低溫度時間。④待強度達到90%后，張拉及封錨邊跨合攏段預應力，拆除邊合攏段掛籃。

4.4 普通鋼筋及預應力管道安裝

在地面集中加工成型普通鋼筋，運至合攏段綁扎安裝，綁扎時預留勁性骨架安裝位置，鎖定勁性骨架后補充綁扎。底板束管道安裝前，應試穿所有底板束，檢查其是否處于正常狀態，一旦發現問題及時解決。為保證合攏段混凝土澆注后底板束管道的暢通，合攏段底板束管道采用鋼管，或者用雙層波紋管替代，管道內穿入鋼絞線芯模。其余預應力束及管道安裝同箱梁懸灌梁段。

4.5 合攏鎖定

合攏前使梁兩懸臂端臨時連接，盡可能保持相對固定，以防止合攏段混凝土在澆注及早期硬化過程中發生明顯的體積改變，鎖定時間按合攏段鎖定設計執行，邊跨合攏按照設計配重完成后焊接勁性骨架，完成合攏鎖定。

4.6 澆注合攏段混凝土

4.7 預應力施工同中跨合攏段施工

4.8 體系轉換，拆除模板，完成邊跨體系轉換

5 小邊跨（38.5m）合攏施工

小邊跨合攏段模板同直線段一起安裝，待直線段施工完成后，再進行邊跨合攏段的施工。小邊跨合攏段的模板的剛性構架受力不同，因此對合攏段的平衡重施加與大邊跨合攏段的平衡重施加不同。合攏段施工受力如圖3。

q=56.4÷2=28.2t/m；

因此9#段前下橫梁受力為：P=34.7t；

故在合攏段澆筑時配重：34.7t。

其他工序同46.5m大邊跨合攏段施工。

6 掛籃拆除

施工完成合攏段后拆除掛籃，由于掛籃的單件重量不超過5t，中跨掛籃退至3#段位置采用塔吊均可滿足拆除需要。邊跨采用兩臺吊車拆除。

掛籃拆除遵照如下順序：拆除掛籃側模型系統→拆除掛籃底籃系統（縱橫向型鋼支架）→拆除吊帶系統→拆除掛籃橫向連接件→拆除掛籃主桁架→拆除走形導梁。

注意事項：正式開始掛籃拆解作業前，應先對施工所用各項設備進行全面檢查，確保其處于正常狀態，同時安排專人負責指揮和指導。

掛籃的拆除是高空作業，每道工序都至關重要，必須確保一道工序無誤后，才能開始下一道工序。

7 2m直線段施工

佛子凹大橋主橋（38.5+70+46.5）懸臂澆筑連續剛構小邊跨直線段頂板寬1630cm，底板寬830cm，佛子凹大橋前期因4#墩征拆等因素影響，導致施工工期緊張，左幅3#墩直線段長234cm，其中蓋梁上承重114cm，懸臂長120cm，懸臂度短，重量小，為滿足是工工期，對左幅3#墩直線段（11'段）及邊跨合攏段的施工方案進行優化，原設計直線段施工方案為碗口支架，優化為直線段模板分配梁一端在掛籃前下橫梁受力，另外一端在蓋梁頂面受力，現場施工圖如圖1。在施工過程中，溫度以及直線段澆筑過程懸臂段會出現下撓，會對直線段砼及支座有影響，需采取以下措施來保證施工質量。

7.1 結構搭設前準備

①佛子凹大橋左幅3#墩9#、9'#段澆筑砼前，在箱內、翼緣板離斷面50cm處預埋內徑φ50波紋管，箱內3個，翼緣板每側2個。待懸臂段完成后（即9#、9'#段張拉、壓漿完成），3#墩中跨、邊跨掛籃同步后退，掛籃簽下橫梁一直退后至9#、9'#斷面后50cm位置，即邊跨掛籃前下橫梁錨固位置，然后錨固前下橫梁。②配重，按設計在中跨及邊跨9#、9'#段各配重28T，現場采用砼預制塊及水箱。③邊跨9#斷面高程監測。為防止溫度引起的梁體下撓對直線段施工的影響，對邊跨9#段高程進行監測。④撓度監測點布置：0#塊位置埋設基準點，保證基準點能夠監測到9#斷面的觀測點，9#斷面共布置4個點。⑤撓度的監測方法。在9#斷面設置觀測點，對箱梁上的監控點進行觀測。觀測方法采用水準儀測量法。利用0#塊設置的基準點測量9#段的四個監測點，且四個觀測點組成閉和水準路線進行觀測。連續監測一周。通過對9#斷面埋設的觀測點的觀測，溫度度9#斷面引起的撓度最大9mm，在懸臂段下撓過程中，直線段以支座橫向中心線為旋轉軸線隨懸臂段下撓而變化，支座中心至梁端距離為54cm，支座中心至掛籃前下橫梁距離為420cm，可算出直線段端部最大豎向位移為：f=54/420*9mm=1.2mm。為盡量消除溫度引起的下撓對梁體支座及端部砼的影響，選擇夜間溫差小的時候澆筑，待第二天九點左右，砼已達到部分強度，可以最大可能的消除溫度引起的下撓對直線段的影響。

7.2 支架安裝

底板分配梁采用25號工字鋼，在蓋梁和掛籃前下橫梁上按間距30cm布置，分配梁上橫向采用10×10方木按30cm間距布置，底板面層采用15mm后竹膠板，翼緣板下按60×120間距布置鋼管架。

7.3 直線段澆筑過程中砼自重引起的懸臂段下撓

為消除在澆筑直線段砼過程中砼自重對懸臂段的影響，采取配重的方式消除。直線段砼受力如圖4。

直線段1.2的重量約為54.6T，則q2=54.6/1.2*10=455kN/m。因4#墩原設計圖中已設置12cm的偏心，已考慮到直線段對蓋梁及墩柱受力情況，可不做對其的受力檢算。前下橫梁距離9#段端頭距離為50cm，合攏段為2m，以前下橫梁為支點計算。

力矩平衡原理可計算懸臂段受力為：

455×1.2×0.6=F×3.7

F=88.54kN

在中跨合攏段施工完成后，對懸臂段處施加88.54KN（即8.854T）的水箱，在澆筑直線段過程中，邊澆筑砼邊放水，保證澆筑過程中懸臂段位置受力基本不變。

8 結束語

佛子凹大橋由先合攏邊跨、后合攏中跨，調整為先合攏中跨、后合攏邊跨后，最大限度地利用了既有掛籃設施，節省了大量人力、鋼材、資金，施工方便快捷，有效解除了邊跨無法按期合攏帶來的安全風險和工期風險。

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