客运专线多跨连续梁合龙段施工技术

张宁军

(中铁二十一局集团 第四工程有限公司，西宁 810000)

1 工程概况

京石客运专线石太直通线跨青银高速公路特大桥石铜路连续梁，位于石太直通线DK8+324.7—DK8+606.4段，该段位于半径为3 000 m的圆曲线上，梁顶纵坡为16.7‰。本桥桥跨布置为(52+88+88+52)m预应力混凝土连续梁，全长281.5 m。全桥共分81个梁段，包括3个0#段、4个合龙段、2个直线段及一般梁段，其中0#段长9.0 m，合龙段长2.0 m。一般梁段是以中支点(即主墩)为对称的悬臂节段，每个主墩有12个对称节段，各节段由3.0 m，3.5 m组成。该连续梁梁体构造为单箱单室、变高度、变截面结构，中支点处梁高6.65 m，边跨直线段和跨中梁高3.85 m。梁底按二次抛物线变化，抛物线方程y=(7/3 610)x2。梁顶宽12.2 m，底宽6.4 m。底板厚0.4～1.0 m，腹板厚0.5～0.7 m，顶板厚0.4 m。全桥共设7道横隔墙，分别设置在中支点、端支点和跨中。在中支点处设置厚2.4 m的横隔板，梁端支座处设置厚1.25 m的端横隔板，跨中合龙段设置0.6 m中横隔板，横隔梁处设有供检查人员通过的孔洞。梁体采用C50混凝土，最大悬臂浇筑段重1 603.3 kN。主桥合龙顺序:先合龙两个中跨，然后合龙两个边跨。中跨合龙段混凝土浇筑后，张拉中跨预应力束，解除主墩墩梁临时固结，使悬臂 T构变为连续梁悬臂结构;边跨合龙后，形成一个四跨连续梁，完成两次体系转换。连续梁合龙段施工是悬浇施工中技术难度最大的一部分，而体系转换是合龙段施工的关键。特别是对于多跨长大连续梁，采用合适及合理的合龙段施工顺序和施工方法，既能节省施工时间又能使合龙段的施工受力处于最有利的状态。合龙工艺和施工是连续梁施工的关键，它包含了线性控制、应力控制、体系转换、合龙精度、温度伸缩等一系列施工重点和难点。本文根据京石客运专线石太直通线跨石铜路连续梁施工的成功实践，对大跨度预应力混凝土连续梁的合龙工艺及技术要求作一介绍，供同行参考。

2 合龙段施工

2.1 合龙段施工顺序

主桥合龙顺序:先中跨合龙，然后边跨合龙。该连续梁在主墩上采用墩梁临时固结体系，在中跨合龙段施工完毕，临时固结体系拆除后，利用支座本身的纵向滑移量来适应由预应力、混凝土收缩徐变和温度变化所引起的纵向位移。在边跨合龙施工完毕后，整个梁体形成连续梁体系。

1)在完成梁体各悬浇块段及边跨直线段施工后，尽早完成合龙段施工。根据设计要求，合龙顺序为先中跨、后边跨。根据本桥的挂篮形式，中跨和边跨合龙段施工均采用挂篮施工。中跨合龙在B12段施工完毕后将一端的挂篮后移，一端的挂篮前移至合龙位置进行中跨合龙。在中跨合龙段及边跨直线段施工完毕后，将现浇段靠近合龙段端头1 m范围内的支架拆除。然后将挂篮移至边跨合龙段相应位置，进行边跨合龙。

2)连续梁中跨合龙前，先测量并调整21#墩 B12段与22#墩B12段的端部梁底高程及23#墩 B12段与22#墩A12段的端部梁底高程(根据现场实际情况在22#墩A段及22#墩B段悬臂端压配重的方法调整)→安装中跨合龙段吊架及模板→安装底、腹板钢筋及预应力管道→焊接箱内劲性骨架的一端→内模安装→顶板钢筋及预应力管道安装→在温度最低时刻锁定劲性骨架→张拉2根 B2'及2根 T13钢束至30%(同时在21#、22#、23#三个主墩两侧的 12#节段上配重)→浇筑中跨合龙段混凝土(同时按浇筑速度卸载中跨合龙段两端的配重)→当混凝土强度达100%时张拉中跨合龙段预应力筋→拆除中跨合龙段临时锁定→拆除中跨合龙吊架→拆除0#块临时固结，体系转换为连续悬臂结构。

3)边跨合龙前，根据20#及24#墩侧边跨直线段的梁底高程，测量并调整21#墩A12段与23#墩A12段的端部梁底高程(根据现场实际情况在悬臂端用调整配重的方法调整)。从边跨合龙段挂篮吊架安装到拆除边吊架，使体系转换成四跨连续梁的施工过程与中跨合龙相似，至此完成全桥合龙。

2.2 合龙段临时锁定

合龙段混凝土浇筑后，因气温的变化会引起梁体伸缩变形，同时梁体左右日照温度不同还会引起梁的扭曲变形。因此，为抵抗温度应力、T构两端不平衡弯矩等多种外力对合龙段的影响，合龙段施工前需对合龙段采用劲性骨架及临时预应力进行临时锁定。劲性骨架采用36号工字钢焊接在事先预埋在梁内的钢板上，将合龙段两端的梁体连接为一个整体，临时张拉较短的预应力束以起到对合龙段更好的约束作用。按设计要求，连续梁中跨合龙时选择临时张拉2根B2'及2根T13钢束至30%;边跨合龙时选择临时张拉2根B13及2根T15钢束至30%，以抵消温度降低时两端梁体对合龙段新浇混凝土的拉应力。

合龙施工前，加强气象观察，以便选择在较稳定的天气下进行合龙施工。同时安排在一天中气温最低时(凌晨1∶00—5∶00)进行合龙段劲性骨架焊接，焊接要求迅速完成，并形成刚性连接。为缩短合龙时的焊接时间，劲性骨架安装后可提前先焊好一端，合龙时安排四台焊机在最低温度时同时对称焊接另一端。

2.3 平衡配重

合龙段两端配重的目的:为保证浇筑混凝土过程中，合龙口始终处于稳定状态，减少混凝土浇筑时的挠度变形;保持T构两端的不平衡弯矩小于主墩顶临时固结所能提供的不平衡弯矩。

中跨合龙段混凝土浇筑前须在每个T构的A12或B12梁段按照合龙段混凝土重量的一半同时加载(配重)。配重采用水箱加水，分别置于 A12、B12节段。

配重计算:B13合龙段混凝土重22.5×26=585 kN，对 0#段中心的弯矩 585/2 ×44=12 870 kN·m。A12节段中心距0#段中心42.5 m，配重对0#段中心的弯矩须与B13合龙段对0#段中心的弯矩大致相等，由此须配重P=12 870/42.5=302.82 kN。A12段配备30 m3水，符合配重要求(现场根据实际线形监控结果调整配重，见图1)。

图1 合龙段配重示意

合龙段混凝土采用平衡法浇筑，即边浇筑边卸载。在合龙段混凝土浇筑过程中，安排专人按照混凝土的浇筑速度，将梁端水箱的水逐渐排除，使浇筑混凝土的增重与水箱卸载的减重保持一致，达到合龙段梁端在混凝土浇筑时保持稳定、无变形的目的。

2.4 合龙段混凝土的浇筑

为保证合龙段的施工质量，合龙段采用微膨胀混凝土。混凝土的浇筑在低温下进行，在升温条件下养生，以防止混凝土产生裂缝。选择合龙时间时，应收集3 d的气象资料，如3 d内有大风降温时，不得进行合龙段混凝土浇筑。根据当地气象条件，选择在一天凌晨2点左右气温最低时浇筑合龙段混凝土，浇筑时间≤4 h。混凝土浇筑前一天将全梁表面、箱内洒水保湿，进行降温。将两端的混凝土连接面充分凿毛、湿润，并冲洗干净。在实际操作时，浇筑的混凝土重量与卸载不可避免地存在差异，为减少混凝土浇筑过程中因T构两侧重量变化产生的挠度变形对新浇混凝土的影响，尽量加快浇筑速度，使变形在混凝土初凝前完成，入模混凝土坍落度≤20 cm。混凝土浇筑后专人进行喷水雾养生，初凝后覆盖塑料薄膜及土工布保湿养护，专人进行混凝土测温记录。合龙段混凝土灌筑前，要将所有的预应力钢绞线全部穿入波纹管内。为防止混凝土浇筑时波纹管道堵塞，除接口处用胶带缠绕密封外，还要注意逐根检查有没有受电火花影响打开的孔洞。混凝土浇筑的入口要尽量避开波纹管位置，以防合龙段预应力管道发生堵管，影响压浆质量。

2.5 合龙段张拉

合龙段混凝土强度达到设计要求后，松开外侧模，将临时张拉束补张拉至100%，然后按顺序进行其他预应力束张拉，并在48 h内完成孔道压浆，张拉完成后方可脱底模。

2.6 结构体系转换

根据设计要求，多跨连续梁桥采用悬臂施工在结构体系转换时，为保证施工阶段的稳定，先合龙中跨，将两个中跨T构由双悬臂转换为单悬臂。在中跨合龙完成后，按设计要求解除0#块与墩身的墩梁固结，即拆除墩梁固结混凝土块，切断墩梁固结锚固钢筋。具体转换顺序和施工方法如下:由中间向两边在墩身两侧对称解除墩梁固结钢筋，前后对称凿除临时固结位置所有的混凝土。即以22#墩为中心，先同时凿除21-22及22-23中跨内的墩梁固结，最后同时凿除21-20及23-24边跨内的墩梁固结。

2.7 合龙施工注意事项

1)环境温度选择

在连续梁桥合龙时，梁体对温度变化的反应对合龙段质量乃至整个连续梁桥体系受力有很大影响。理论和实践表明，在大跨度预应力混凝土箱形截面梁桥中，特别是超静定结构体系中，温度应力可以达到甚至超过活载应力，故常常是预应力混凝土梁桥产生裂缝的主要原因。若合龙温度较高，则合龙段新浇筑的混凝土在硬化过程中会收缩，同时合龙口两端已浇梁体也将会随着温度的下降产生收缩，在连接处的薄弱面可能会产生裂缝。若合龙时温度较低，则随着温度的上升，两端已浇筑的梁体将伸长，使得合龙段过早参与受压。而新浇筑的合龙段混凝土在短时间内未具备一定的强度，过早承压则会破坏混凝土内部胶结构造，使其强度受到影响。因此，为保证合龙段的施工质量以及合龙后体系能达到设计的受力状态，必须选择合适的合龙温度，并针对以上问题采取某些构造措施和施工措施。为了消除这一影响，一般合龙段施工采用低温合龙，在日温差较小的一天，且梁内温度最低时进行施工。这样，合龙后利用缓慢的温升使梁伸长来挤压合龙段，克服合龙段混凝土硬化收缩而产生的梁端接头裂缝。

2)刚性支撑锁定和张拉临时束

合龙口刚性支撑的锁定和临时束的张拉必须严格按照设计要求实施。刚性支撑锁定时间根据连续观测的结果确定，要求在梁体相对变形最小和温度变化幅度最小的时间内，对称、均衡、同步锁定。为了减少锁定时间，在锁定之前，应完成合龙临时束张拉的准备工作。待刚性支撑焊接完后，要求在1 h之内张拉完按设计要求的全部合龙临时束。在合龙口锁定后，立即释放一侧的支座固结约束，使梁一端在合龙口锁定连接下能沿支座自由伸缩。

3)混凝土的浇筑

混凝土的浇筑时间应控制在4 h以内，避免因时间过长，出现混凝土的不均匀升温现象。混凝土浇筑前应将合龙段两侧梁端混凝土凿毛和润湿，以利于新旧混凝土接合。浇筑顺序按底板→腹板→顶板的顺序，并应左右对称。在施工中加强与梁端混凝土接缝处的振捣，确保合龙段混凝土密实。在混凝土施工中，严格控制混凝土的自由下落高度在1.0 m以内，避免产生过大的梁体振动。同时控制桥面上机械设备、材料等的吊落或移动，以免影响混凝土质量。

3 结语

客运专线多跨预应力混凝土连续梁桥合龙段施工采用低温合龙技术。在确定施工方案时，应结合设计文件，以气象观测、临时锁定、配重、混凝土浇筑、预应力张拉及体系转换等关键技术点为主线，认真研究各关键工序的技术要点、细化施工工艺，制定切实可行的施工方案，用可靠的技术理论指导施工。京石客运专线石太直通线跨石铜路连续梁施工由于抓住了施工技术要点，从而顺利合龙，合龙段梁体表面混凝土未产生任何裂纹，梁体中线、高程、平面位置均符合设计要求，各项技术指标均符合或超过设计图纸和规范要求，证明了合龙方案的正确。

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