重庆双碑嘉陵江大桥上部结构关键施工技术

何树凯

（重庆建工桥梁工程有限责任公司，重庆 400060）

重庆双碑嘉陵江大桥上部结构关键施工技术

何树凯

（重庆建工桥梁工程有限责任公司，重庆 400060）

重庆双碑嘉陵江大桥是重庆主城区“5619”快速路网规划三横线的重要组成部分，为高低塔单索面混凝土斜拉桥，由于其独特的结构设计与周边复杂的环境给工程建设造成极大的困难。该文针对其工程重难点，从零号块现浇托架与主梁悬臂施工挂篮设计到引桥移动模架法施工做了详细介绍，并在常规施工方法的基础上发散思维，改进创新，专项设计，为类似条件下的工程建设提供一定的参考。

斜拉桥；托架；挂篮；移动模架法

1 工程概况

重庆双碑嘉陵江大桥工程线路长，地形起伏大，由东引桥、主桥和西引桥组成。主桥为高低塔单索面混凝土斜拉桥，全长644m，桥面全宽28m，最大跨径330m；西引桥全长1019m，东引桥全长263m，均为预应力现浇箱梁，跨越居民区与轨道交通三号线。

2 工程重难点

2.1 零号节段

主梁无索区零号块纵向总长25m，混凝土重约2500t，梁底距承台高度约60m，且承台平面尺寸远小于零号节段，常年低于施工水位。主墩零号节段因其独特的双向大悬臂、大吨位使得现浇支架设计及施工难度极大。

2.2 主梁悬浇

双碑特大桥主桥上部主梁为单箱三室斜腹板结构，梁宽32.5m，标准节段长度7m，非标准节段有4m及8m两种形式，标准节段重量约470t，个别特殊节段重量最重达到708t，混凝土节段超宽、超重，目前国内无论是前支点挂篮还是后支点挂篮，其浇筑重量均未达到这个水平，因此主梁挂篮的设计也十分重要，直接影响大桥的施工质量与成桥线型。

2.3 引桥现浇

西引桥高架桥长度约1km，跨越厂区及居民区，五处跨越詹家溪，一处跨越现有杨双路，一处跨越轨道交通三号线，施工受拆迁影响，干扰大，条件复杂，施工难度大。

3 零号节段施工

双碑大桥主桥零号块非常庞大，纵向长25m，相当于普通斜拉桥的零号块和1号块的总长度，无斜拉索设计，形成纵向12.5m的大悬臂，主梁横向宽32.5m，横向悬臂达16m，形成了零号块纵横双向大悬臂的特点，再加上零号块距地面过高，施工难度非常大。

综上因素，经多次研究决定，将零号块顺桥向划分为三段（6.3m+12.4m+6.3m），分2次进行施工。中段12.4m采用托架现浇，混凝土数量约749m3，两边各6.3m采用挂篮进行施工，混凝土数量约202m3，第二次施工时，设临时斜拉索，按有索段浇筑剩余部分[1]。

3.1 托架设计

托架采用万能杆件设计，底部设型钢牛腿承为主要支撑点，上部设铰座分摊水平力反力，单点由精轧螺纹对拉，托架上布置单层分配梁与型钢组焊桁架，其间设10cm厚楔块，以便脱模及调整标高。

图1 现浇托架示意图

3.2 托架安装

托架由万能杆件进行现场拼装，先在地面拼装成桁架组，再由塔吊移运至牛腿上形成整体。在索塔施工过程中预埋型钢牛腿，其作用是将托架承受的施工荷载传递到塔身，避免支架落地，是整个结构的关键部位[2]。为避免预埋牛腿周围混凝土承受荷载较大而产生局部受损，在预埋牛腿周围布置适当数量的构造钢筋网片，以提高该部位的抗压能力。

3.3 托架预压

在混凝土浇筑前需对托架作预压，传统的预压方法一般是采用堆载预压，即在托架上堆放沙袋、水箱等配重。由于托架距地面太高，若采用堆载，费工、费时、费料，故采用预拉方式，利用施工用张拉机具，通过在托架上安装锚固端，于底部承台对钢铰线进行张拉实现等效预压，以节约人力物力及时间[3]。

3.4 托架现浇

首次施工零号块中部12.4m，结合混凝土振捣所用时间和输送运输混凝土的能力，将混凝土的初凝时间定为36h左右，将坍落度控制在20～22cm之间。混凝土由下至上分层浇筑，从端部向中间对称进行，分层厚度约为30cm[4]。

因零号块体积较大，内部结构复杂，容易发生大体积混凝土开裂的情况，对此，针对结构配筋设置了多层冷却水管进行温控，确保混凝土的浇筑质量。

3.5 零号块第二次混凝土施工

零号块第二次施工两端各6.3m，若继续采用托架现浇，要求托架设计相当庞大，对支承点要求极高，对索塔墩壁受力极为不利，故考虑采用主梁悬臂施工挂篮进行浇筑，由于该节段为无索区，先于上塔柱设置临时索以提供挂篮前支点作支承，按悬臂节段进行浇筑[5]。先将临时索上端锚固于主塔1号索管上，下端锚固于挂篮上进行浇筑，临时索的锚固、张拉、体系转换与正常挂篮施工相同。当零号块形成后，将临时索进行锚固，梁端设置锚固块混凝土和索管，并在梁端进行张拉。混凝土达到设计强度要求后按要求进行预应力张拉，压浆封锚后实施体系转换。

图2 零号节段二次施工示意

4 主梁悬臂施工

主梁节段超宽、超重以及单索设置已无法变更，且由于双碑大桥箱梁截面设计要求，对作用于已浇筑箱梁上的荷载进行了限制，导致现有任何形式的挂篮构造都无法满足如此吨位的节段施工，因此创新性利用前后支点结合的原理，分次浇筑、多次张拉，分摊桥面锚固点支反力，满足施工需要。

4.1 挂篮设计

根据挂篮设计原则和节段长度划分，要在施工零号块第二次时就能形成挂篮，左右两套挂篮在平面上需交错布置[6]，两套外挂篮中心线横桥向相隔75cm。

图3 挂篮立体模型

（1）底平台

底平台是挂篮的主体结构，由支承模板体系的分配梁、弧形梁及行走滑梁组成，平面上由两横梁、六纵梁组成。

（2）上部结构

上部结构采用三角斜拉式，其在混凝土浇筑时要承担一部分混凝土荷载，并兼作整个挂篮的行走装置。三角主体中支点支承于已浇块件前端，后支点通过锚杆锚固于已浇块件上。

由于箱梁翼板悬臂大，板较薄，为控制翼板处荷载不超过60t，选择横向布置预拉结构将翼板处的大部分荷载分配到腹板上，预拉结构由预拉立柱、预拉横梁和预拉带组成。

（3）牵索系统

牵索系统作为挂篮与斜拉索之间的联系，并在悬浇完成后，将斜拉索与挂篮分离，实现索力的转换，牵索系统由张拉梁、垫块及连接杆组成，张拉千斤顶固定在张拉垫块上，垫块根据弧形梁底部曲线设置。

图4 挂篮立面示意

（4）悬挂与锚固

挂篮底平台与上部结构以及已浇箱梁之间的连接由吊杆与锚杆提供，其中底平台设置8根吊杆以满足悬挂，上部结构尾端设置4处锚杆以提供挂篮支承。

（5）剪力键

为抵抗斜拉索张拉形成的水平分力，挂篮底平台上需布置剪力键。剪力键采取可调整的构造，以减少预留孔位置误差的影响，通过其上的整体浇筑的钢柱与已浇节段嵌固。

（6）行走系统

上部结构前后支点均设计为船形拖子，在其正下方沿顺桥向布置不锈钢滑道，在轨道上设置反力点利用千斤顶牵引挂篮前行，底平台则利用悬挂于托轮上行走。由于节段长度较长，挂篮无法一次前移到位，锚箱需中途轮换一次，直至挂篮到达下一节段浇筑位置。

（7）模板系统

模板系统由底模、内模、堵头模板组成。底模采用8mm钢板，直接铺于底平台分配梁上，为适应箱底折线变化，两侧翼板和中箱模板分开，在翼板模和中箱模接缝处用薄铁皮搭接，防止漏浆；箱室内模采用组合钢模组拼，施工时分箱室整体安装，周转时拆散后从隔板人孔中运出。

4.2 挂篮安装

根据挂篮设计与现场情况，采取分部分段进行拼装，即上部三角主体和底平台分配梁为单件现场安装完成，下部弧形梁和内行走梁，在拼装平台上组装后整体吊运安装到位。当挂篮浇筑完成零号块第二次浇筑后，对主纵梁进行接长而最后形成挂篮整体。

4.3 荷载试验

挂篮采用工厂制作，制作成型后先对各构件进行单件试验，待接长形成完整体系后再做整体荷载试验，试验方法同托架。

4.4 挂篮行走

由于挂篮预拉结构上下游为一整体，平面上与斜拉索呈纵横相交，在行走时先将上部平联钢带和下部横梁拆卸后才能进行，首先索力调整，进行体系转换，安装、检查行走吊杆、托轮，延长轨道梁并润滑，然后依次拆除千斤顶、钢带、底撑、柱脚、吊杆，进行行走系统复检，检查合格后由牵引千斤顶同步牵引前进，后锚（压）同步倒换，分2次行走到位，而后安装吊杆，再将底平台整体提升到设计标高准浇筑混凝土。

4.5 混凝土浇筑

主梁悬臂节段混凝土浇筑方式类似零号块浇筑，由于BSB20节段混凝土方量约为272m3，节段重708t，在P25号辅助墩顶需设临时支撑顶升调节系统，配合挂篮进行浇筑，完成体系转换后，卸落临时顶升支撑，挂篮主体前移，形成辅助墩永久支撑体系，然后浇筑下一节段。

5 引桥施工

由于引桥跨越厂区及居民区，若采用跨越式落地支架或满堂式脚手架现浇，需对区域内河道进行改道，措施复杂，难以协调，成本高，进度慢。结合现场实际情况，采用无支架施工技术，即移动模架法施工，对环境影响小，机械化程度高，成本经济，施工速度快[7]。

5.1 移动模架构造

移动模架系统主要由主梁、前后鼻梁、横梁、模板系统、推进小车、支撑托架、推进悬挂、中悬挂、前悬挂及平台走道组成。每一部分都配有相应的液压或机械驱动系统，依靠纵向推进油缸做纵向前行；通过滑板和不锈钢轨道依靠横向推进油缸实现横移；支撑托架和推进小车通过设备本身来完成转运和安装，不需任何辅助设备。

图5 栈桥立面布置

5.2 施工工艺

（1）移动模架就位，设备检查，箱梁钢筋绑扎、拼组内模、浇筑混凝土。

（2）箱梁预应力张拉后，降低移动模架，安装中墩悬挂、连接吊架及安设千斤顶。

（3）自行支撑架和工作车前行到位，安装支撑托架。

（4）安装后推进吊架，放松前吊架，拆除连接螺栓并下放千斤顶，拆除中墩悬挂，依靠前推进工作车上的推进油缸进行纵向推进。

（5）前行到下一跨后，设备作横向调整，到位后重新连接横梁，然后提升到设计位置。

5.3 移动模架拼装

由于24号过渡墩因拆迁原因完成较晚，决定先施工第21跨，然后施工第22跨，直至24号过渡墩完成后，再反向行走，退回第起始跨，施工剩余各跨[8]。因此移动模架在第21跨安装，其中两主纵梁和牛腿为一次安装完成；主横梁及模架、模板等构件或设施均采用现有塔吊分节分段依次安装到位；鼻梁则采用大吨位汽车吊进行安装。

5.4 预压与调整

移动模架预压采用传统堆载预压，箱梁腹板位置采用加钢筋与砂袋，其它位置加水箱堆载，堆载顺序同混凝土浇筑顺序。待支撑变形收敛稳定后，观测各测点标高，根据每次记录绘制沉降曲线，最终确定预拱度。移动模架预拱度的调整是施工中重点，第一次浇筑混凝土后，可用垫片调整。

5.5 混凝土浇筑

箱梁混凝土浇筑时由箱梁两端向跨中对称分层浇筑，同一断面混凝土灌注顺序为先底板及腹板根部，再腹板至上梗肋处，最后顶板。浇筑时纵向分段水平分层，斜坡形逐层浇筑，分层厚度25～30cm，振捣与浇筑交替进行。

5.6 脱模及前行

每跨混凝土箱梁浇筑完并张拉后，利用顶升油缸落模，使主梁下移带动模板脱离混凝土面，安装中墩悬挂托架和后吊架，将主梁用中墩悬挂横梁和后吊点横梁固定，同时前鼻梁端的前支撑支撑在墩顶上；牛腿随小车一同被吊起，通过小车上的横移油缸将牛腿从墩中移出，脱离墩柱；小车及牛腿挂在主梁上，启动液压装置，带动牛腿纵移；当两组牛腿行进到下一桥墩时，将牛腿插入墩中，至此牛腿前行、安装完毕；这时顶升油缸带动主梁继续下落至小车滚轮上，拆除中吊点横梁，收回前支撑，纵移油缸推动主梁带动模板纵移至浇筑位置，横向合模，连接横梁，上升至浇筑位置，调好模板后，即可准备浇筑下一跨箱梁。

5.7 拆卸

当最后一跨箱梁浇筑完毕后，利用墩梁部施工时的预留孔，在梁顶安装卷扬机进行拆卸。首先将前后导梁拆除而后将外侧模、底模、主梁分节悬挂在箱梁顶面，再按照横梁、牛腿、推进平车、主梁、模板的顺序依次将其拆除。模架拆除时确保起重设施有足够的安全系数，防止起吊物坠落，发生安全事故或损坏结构物。

图6 箱梁浇筑

6 结语

双碑嘉陵江大桥历时5年，于2013年年底竣工，因其独特的设计与复杂的现场条件影响给施工造成了诸多困难，本文结合以上难点对关键施工技术作了详细介绍，主要形成如下成果：

（1）零号节段分块浇筑，结合托架和挂篮进行施工，相比落地支架与托架整体现浇，节约了工期和成本，免受洪水影响，施工安全更有保障。

（2）创新了挂篮设计，首次使用前后支点结合的挂篮结构，解决超大、重、宽主梁节段悬浇难以实现的问题；两套挂篮错位设计、阶段拼装，解决零号块上挂篮安装尾部重叠的问题。

（3）利用张拉机具，通过在托架上安装锚固端，于底部承台对钢铰线进行张拉实现等效预压，相比传统的堆载预压，在高空作业省时省料，并能有效的保证预压目的。

（4）采用移动模架法施工引桥，在较长且跨数较多的条件下施工中更为经济，机械化程度高，而且有效地缩短了施工时间，避免了桥下复杂环境对施工造成的影响。

[1]颜东煌.斜拉桥合理设计状态确定与施工控制[D].长沙:湖南大学，2001：19-32.

[2]巩春领.大跨度斜拉桥施工风险分析与对策研究[D].上海:同济大学，2006.：23-36.

[3]李维瑞.矮塔斜拉桥施工关键技术研究[D].上海:同济大学，2007：17-25.

[4]朱传娣.大跨高墩连续刚构桥0号块托架法施工技术[J].混凝土与水泥制品，2009（08）:21-22.

[5]陈骑彪.前支点挂篮施工0#块技术[J].公路交通技术，2007（09）:64-67.

[6]方银明.斜拉桥38.6m宽混凝土主梁挂篮设计及悬浇技术[J].世界桥梁，2011（11）:17-21.

[7]吴麒麟.重庆新牌坊立交移动模架施工技术[J].重庆建筑，2007（02）:6-10.

[8]宫旭黎.移动模架在50m跨径现浇箱梁中的应用[J].森林工程，2007，19（03）:67-68.

责任编辑：孙苏，李红

Key Technology for Superstructure Construction of Jialing River Bridge in Shuangbei,Chongqing

Jialing River Bridge in Shuangbei is a very important part of the highway planning in Chongqing.It is a single plane cable-stayed concrete bridge,whose unique structuraldesign and complicated surrounding environmentpose greatchallenges on its construction.Based on the key and difficult points,zero block cast-in-situ bracketand hanging basketdesign forgirder cantileverconstruction and the movable formwork method for approach bridge are introduced in detail.Moreover,some creative thoughts are also presented for references.

cable-stayed bridge;bracket;hanging basket;movable formwork method

TU997

：A

：1671-9107（2014）03-0049-04

10.3969／j.issn.1671-9107.2014.03.049

2013-10-22

何树凯（1982-），男，重庆人，硕士，工程师，主要从事桥梁施工。