浅谈某特大桥连续梁悬臂灌注施工的关键工序和技术控制
2017-10-30
某新建客运专线全长806.27km，桥隧总长673.285km，桥隧比为83.5%。其中一座特大桥全长7390.78m，有连续梁5处，均采用悬臂灌注法施工。
1.连续梁0#块施工
0#块采取一次立模整体灌注施工。
1.1 托架设计。首先，在主跨两个桥墩墩顶的永久性支座两侧各安装临时支座，支座底部用原预埋在墩侧基础顶面的大螺栓锚固。0#段采用托（支）架法现浇施工，施工托（支）架支承在承台、墩身或地面上。可采用万能杆件、贝雷架及型钢等组成。其上铺设定型三角托架，再安装底模和侧模，标高与梁底设计线型一致。
1.2支架预压。支架预压的做法是：在支架上用钢丝绳挂一水箱，水箱距地面高度一定，混凝土灌注以前，将水箱内注水，注水量应与现浇混凝土重量相同，并通过支架上的纵横梁将水的重量均布在支架上，使支架的受力状态与现浇后混凝土给支架的受力状态相同。在现浇梁段混凝土时，边灌注混凝土边放出水箱的水，灌注多少混凝土即放出多少相同重量的水，保证放水与浇筑同步，待梁段现浇完后将水箱用木垛或千斤顶支起，最后解除钢丝绳。
1.3模板制备。箱梁内外侧模均设计成框架式结构，由模架、模板、横带、竖带等组成。外侧模板面板采用大块定型钢模，以提高梁体表面光滑度。内模面板采用30mm厚的木板拼装而成，设计为插板式，浇筑混凝土时，随着梁体腹板混凝土浇筑高度的提高，逐步安插内模面板。
2.连续梁挂篮悬浇工艺
为了加快悬臂施工进度，各梁段亦采取全断面一次浇筑。
2.1、挂篮结构。菱形挂篮结构主要由桁架、提吊系统、走行及后锚系统、模板系统和张拉操作平台等六部分组成。挂篮是施工梁段的承重结构，挂篮按其悬灌所承受的最大梁段重量及施工荷载等最不利荷载设计。
2.2、挂篮拼装及试验。在墩顶现浇段现浇施工完成后，采用吊机进行挂篮构件起吊和拼装。新加工的挂篮采用试压台加压法检测桁架的受力性能和状况，通过试压消除结构的非弹性变形。试压可采用在桥位附近试验台加压法进行。对拼装就位待灌注混凝土的挂篮，采用水箱试压法检查挂篮的性能和状况。加压水箱设于菱形桁架的前上横梁吊点处，计算施加力后，分级进行灌水试压，记录全过程挂篮变化情况即可求得控制数据。
2.3挂篮的前移。待已灌注梁段混凝土强度和弹性模量达到设计要求指标后，对纵向预应力筋张拉并压浆后，铺设垫梁和轨道。轨道锚固后，放松底模架前后吊带并将底模架后横梁用2个10t倒链悬挂在后上横梁上；拆除后吊带与底模架的联接，先放松所有后吊杆再放松前吊带，按照同样的方法松开外侧模。用2台5t倒链牵引前支座使菱形桁架带动底模侧模前移，就位后安装底模后吊带，将底模吊起。解除外模走行梁的一个吊带前移至预留孔，调整立模标高进入下一循环施工。
2.4挂篮底模、侧模标高调整及位置控制。当挂篮安装完成后，即可进行模板标高及中线调整。模板控制标高=设计标高+施工预留拱度。设计标高由设计院提供。施工预留拱度由设计院提供的理论预留拱度结合现场挂篮试压测试数值等因素，通过编制的线型控制软件计算而得。同时在每个承台顶面上设水准点4个，观测群桩的沉降；在墩顶现浇段顶面腹板位置处各设水准点4个，观测墩身的压缩。
3.混凝土施工
本标悬灌现浇全部采用泵送混凝土，含砂率要满足泵送技术要求，添加泵送剂等外加剂，以增强混凝土的流动性和和易性，加快悬灌施工速度。梁体混凝土配合比设计时掺入早强减水剂。由于梁段钢筋及预应力管道较密，选用的混凝土配合比的坍落度控制在14～18cm。为了使后浇混凝土不引起先浇混凝土的开裂，箱梁梁段混凝土一次浇筑成型，并在底板混凝土凝固以前全部浇筑完毕。
4.预应力施工
纵、横向预应力筋穿束前用通孔器疏通预应力管道，纵向预应力筋穿束时先将导线穿过孔道与预应力筋束连接在一起，由卷扬机牵引穿束；横向预应力筋采用人工穿束。穿束后检查预应力筋外露情况，保证两端外露长度基本相同，满足张拉要求，然后安装锚具、千斤顶。竖向预应力筋按设计下料直接加工成型，并在梁段混凝土灌注前直接安放在梁体竖向波纹管中。
钢绞线的张拉在梁段混凝土强度和弹性模量达到设计要求的指标后，按设计要求的张拉方法和顺序进行张拉。张拉程序为：0→初应力→бcon（持荷2min锚固）→бcon。竖向预应力筋在纵横向预应力筋张拉完成，挂篮前移后进行张拉，张拉程序为：0→初应力→бcon。
张拉时确保“三同心两同步”，并采取双控措施，以预应力控制为主、伸长量校核为辅。“三同心”即锚垫板与管道同心，锚具和锚垫板同心，千斤顶和锚具同心。“两同步”即两侧两端均匀对称同时张拉。在张拉及使用过程中，按规定对张拉机具定期进行校验和标定。
孔道压浆在预应力张拉完成、挂篮前移之前进行，压浆采用真空辅助压浆工艺施工，水泥选用42.5级普通硅酸盐水泥，水灰比为0.40～0.45。为增强其流动性，可掺入FDN-5高效减水剂，掺量约为水泥用量的0.6%，此时水灰比可减小到为0.35。
5.边跨现浇段施工
边跨直线段支架安装完成之后，必须做静载压重试验，以消除结构残余变形。立模调整标高后绑扎钢筋，安装预应力管道及预埋件，浇筑混凝土。直线段混凝土应在悬臂段倒数第二节段施工结束前完成，以利控制最后节段的施工放样高程，确保合拢段的施工精度和成桥设计线型。施工顺序如下：⑴支架基础处理；⑵架设万能杆件支架，支架上铺设型钢平台；⑶按梁段设计重量对支架进行等载预压，消除其非弹性变量，并测定弹性变形值，做为调整模板高程的依据；⑷安装现浇底模及侧模，底模下设木楔调整块；⑸测量底板高程和位置；⑹绑扎底腹板钢筋及底板纵向预应力管道，安装竖向预应力筋；⑺装内顶模，绑扎顶板底层钢筋，安装纵、横向预应力管道，绑扎顶板顶层钢筋；⑻浇筑梁体砼，养生凿毛。⑼拆除外侧模和内模，等待合拢张拉后，落模拆除支架。
6.连续梁合拢段施工
合拢段采用吊架法进行施工，按照先合拢边跨、后合拢中跨的顺序施工。
⑴焊接安装合拢段体外固结劲性骨架，绑扎钢筋，连接预应力管道并定位，并使劲性骨架与周围钢筋焊接，对中间跨合拢段须设体外钢结构劲性骨架及临时预应力束并张拉锁定。
⑵安装吊架于合拢段上方，并调整就位，再安装内模，在梁体悬臂端采用砖砌水池充水配重，选择日温度最低的夜间浇筑合拢段混凝土，并逐级解除合拢段压配重。
⑶等边跨混凝土达到设计强度后，开始中跨施工。
⑷在混凝土强度达到设计张拉强度后，按设计张拉顺序，对称张拉梁体预应力束，先长束后短束，待预应力束张拉完毕后，将管道压浆封锚。
⑸等中跨合拢完毕后，按设计要求张拉所有剩余的预应力束，全部完成体系转换。
7.动态跟踪控制
从施工到运营要经历多种引起梁体线形变化的因素影响，这些因素有：结构自重、结构附加荷载、预加应力、收缩、徐变、活载、施工荷载等，因此在施工中除严格控制混凝土拌制质量和预加应力外，还应采取计算程序进行动态跟踪控制。
连续梁悬臂施工中要在设计给出的理论挠度值的基础上，通过测得各种材料的实际参数（混凝土弹模、强度、容重、坍落度，挂篮变形，温度等）和实际梁段位移，采用大跨度预应力混凝土梁桥施工动态跟踪程序 “TRBT”计算并调整梁端立模标高，确保其合拢后的线形符合设计。
8.结语
通过对以上关键工序进行了严格的技术控制，该座特大桥连续梁悬臂灌注施工合格率100%，完全满足了设计要求。
