铁路客运专线连续多孔大跨径桥梁悬臂施工技术

丁任盛DING Ren-sheng

（沪昆铁路客运专线浙江有限责任公司，杭州 310009）

（Shanghai Kunming Rai1way Passenger Dedicated Line Zhejiang Limited Liabi1ity Company，Hangzhou 310009，China）

0 引言

在我国桥梁建设中，悬臂施工工艺已被广泛应用，近几年我国铁路客运专线迅猛发展，大跨度连续梁在高速铁路、客运专线的设计建设中正被大量使用，采用CRTSⅡ型板式无碴轨道的客运专线，对大跨度连续梁的成桥线形和质量控制要求很高，大跨度连续梁对于客运专线CRTSⅡ型板无碴轨道的实用性已经有成功的经验，但（75+4×135+75）m大跨度连续梁桥在时速350公里铁路客运专线上使用还是首次，与其他相类连续梁不同之处在于该桥大跨度多跨连续，连续梁上CRTSⅡ型板式无砟轨道温度跨长达到378.6m，是目前我国铁路客专CRTSⅡ型板式无砟轨道设计最大温度跨长之一，对桥梁徐变和线形控制要求很高，施工控制和难度相对较大，随着我国经济建设的发展，考虑远期规划，今后大跨度连续梁建设项目将会更多，通过对金华江（75+4×135+75）m大跨度连续梁桥悬臂施工开展研究，为今后类似工程提供借鉴。

1 工程概况

金华江（75+4×135+75）m连续梁全长 691.5m，计算跨度（75+4×135+75）m，梁体为单箱单室、变高度、变截面结构，全桥箱梁顶宽12米，底宽7米，顶板厚0.48米；腹板厚分别为0.5、0.75、0.95、1.15米，按折线变化；底板厚0.485～1.2米，按曲线变化，局部加厚到1.8米，底板设60cm×60cm梗肋，顶板设150cm×150cm梗肋，中支点截面中心梁高10.03米，跨中2米直线段及边跨9.25米直线段截面中心梁高5.83米，梁底按圆曲线变化，边支座中心线至梁端0.75米，边支座横桥向中心距6.0米，中支座横桥向中心距5.8米，单孔跨有十七个悬臂节段，悬臂节段长度分别为3.0m、3.5m和4.0m，悬臂节段最大重量为231吨，0号段长12m，混凝土方量568.3m3。

2 悬臂施工法的原理

悬臂施工法是利用己建成的桥墩沿桥跨径方向逐段地悬出接长对称施工，两个相邻的桥墩同时向两侧分段进行，水平推进，直到跨中合拢，各梁节段用预应力紧密连成整体，合拢之后再解除临时固结转换体系。

3 悬臂施工

3.10号段支架现浇方案 考虑到0#段长度12m,承台横桥向尺寸19.1m，纵桥向尺寸17.7m，支架可以直接坐落在承台上。支架体系从上往下结构分别为：模板、Ⅰ40a工字钢和H400×200×8纵梁（挂蓝底模系纵梁）、I50a双拼工字钢横梁、Φ630mm×8mm钢管柱。支架结构正面图见图1。

图1 支架正面图

整个支架系统拼装完成后需要对支架进行预压，以实测支架的非弹性变形和弹性变形，验证支架的承载能力，同时消除非弹性变形值，根据测得的数据推算0号悬臂段底模的预拱度，确保支架的使用安全，加载重量按照最大施工荷载的1.2倍配重，加载顺序为从支座向端部依次进行，每级持荷时间不少于0.5小时，当荷载压至设计荷载的60%、80%、100%时都要对观测点进行沉降观测，当压至总重量的120%时停止加载并持续荷载二天。预压及施工中，对称均衡施工，并且对底模、支架处的观测点进行连续观测。然后再逐级卸载，并测量变形量。卸载的顺序按照压重的反顺序进行并且做好观测记录，在压重物全部卸完后对现浇支架全面进行测量并做好记录。

0#段箱梁的混凝土采用一次浇注完成，考虑到梁体支座处加宽部位钢筋密集，进入梁内捣固人员难以将混凝土捣固到位，在该处梁体距底板3m高处外模上开观察孔，以观察混凝土是否捣固密实，同时也利用观察孔将震动棒插入捣固混凝土，以确保混凝土能充分捣固到位。

图2 挂篮结构计算模型

3.2 悬臂节段浇筑施工

3.2.1 挂篮设计 挂篮设计主要技术参数为悬臂浇注箱梁梁段最大重量231t，悬臂浇注箱梁梁段最大分段长度4m，挂篮设计基本参数为梁段混凝土重量26KN/m3，人群及机具荷载取2.5Kpa，超载系数取1.05，新浇混凝土动力系数取1.2，挂篮行走时的冲击系数取1.3，抗倾覆稳定系数2.0，荷载组合：混凝土重+挂篮自重+施工、人群机具+动力附加系数（强度计算）；混凝土重+挂篮自重（刚度计算）；挂篮自重+冲击附加系数（行走稳定性）。

悬臂浇注梁段高度变化10.03m～5.83m，箱梁悬臂灌注采用菱形挂篮，由菱形桁架、提吊系统，走行及锚固系统、模板系统共四大部分组成，菱形桁架是挂篮的主要承重结构，桁架由型钢加工而成，分两片立于箱梁腹板顶位置，其间用角钢组成上下平面联结系，每片桁架均用槽钢组焊而成，节点处用结点板和螺栓联接，前上节点处和前上横梁联结，前上横梁由工字钢组焊成桁架结构，上设吊点，吊外侧模、内模和底模架；提调系统前吊带的作用是将悬臂灌注的底板、腹板及顶板混凝土及底模板重量传至桁架上，后吊带的作用是将底模模板荷载传至已成箱梁底板；走行系统在两片桁架下的箱梁顶面铺设轨道（工字钢和钢板组焊），轨道锚固在梁体的竖向预应力筋上，滑道上预设顶座固定眼，将顶座固定在滑道上，用千斤顶对主桁架中部作用力，两侧要均匀走行；锚固系统是利用箱梁的竖向预应力钢筋把轨道锚固在已浇筑完成箱体上，通过后锚扁担梁把菱形桁架后节点锚固在轨道上。

挂篮结构计算模型见图2、3，包括主桁架、立柱间横向连接系、前上横梁、底篮、导梁等所有的承重系统。

挂篮主桁受力计算：

挂篮主桁杆件在长度为4m长节段施工强度荷载组合条件下内力。（表1）

图3 菱形挂篮结构计算空间模型

表1

图4 一片主桁

图5 主桁轴力（kN）

图6 单片主桁后锚反力：703.87kN、前支点反力：1419.22kN

图7 菱形挂篮主构架预压安装布置图

3.2.2 挂篮安装 挂篮安装前，对主桁架采取千金顶对拉预压，以达到消除其非弹性变形和测取其弹性变形值的目的，将主桁架反扣（见图7），利用现有的梁体张拉设备（精轧螺纹钢筋和液压千斤顶）对拉，加载力按悬浇梁段最大自重的1.2倍分20%、40%、60%、80%、100%、120%等6级进行加载试验，测试前后吊点扰度值，以指导立模标高，主桁架对拉完成后，用吊车配合人工将挂篮主桁架吊装到0#块梁段上的滑道上，采用预埋在0#块梁体内的U型螺栓连接，第一片主构件在吊装连接后采用支架定位，待第二片构件吊装到位后利用横联将挂篮两片主构件连成一体，然后再安装门架和吊带等装置，挂篮主体安装到位后，吊装底模和底模架，采用吊带与底模架连接利用倒链将底模调整到设计位置后，再吊装挂篮侧模。

当底模、侧模安装到位经检查合格后进行底板和腹板钢筋和管道安装，完毕后吊装内模架，安装内模板，绑扎顶板钢筋安装剩余波纹管，由于内模尺寸不断在变化，内模采用活动芯模，采用液压千斤顶可达到内模伸缩的目的，端模采用木模板加工，梁体纵向钢筋从木模板专门制作的缝中伸出，伸出的钢筋要确保满足不在同一截面的要求。各项施工准备工作完成后，经监理检查完毕，可进行梁段浇注。

3.2.3 悬浇混凝土施工 由于梁体高度较大（梁高5.83～10.03m），混凝土自由落体高度大于2m，所以安装底板及腹板串筒，搭设顶板卸料平台，然后用净水冲洗模板表面特别在气温较高时要洒水使模板和钢筋降温，在做以上工作的同时，检查混凝土的拌合、运输、振捣等机械（具）是否齐备，运转是否正常。

混凝土通过泵管入模，灌注顺序由中线向两侧进行，混凝土采取分层浇注，每层厚度控制在30cm之内，用50振捣棒振捣，振捣棒移动距离（即插入间距）不得超过振捣棒振捣半径的1.5倍，插入下层的深度以10cm为宜，在腹板内侧模上每隔2m左右开设振捣窗口，以利于混凝土的振捣，待混凝土灌至窗口下缘时将之封严，在倒角、张拉齿板处、锚垫板后加强振捣，以防出现蜂窝、麻面等现象，混凝土灌注完成后用抹子将顶面抹平。

3.2.4 悬灌段预施应力张拉 预应力设计为纵向、横向、竖向三项预应力体系，纵向和横向预应力筋采用Ф15.2-1860-GB预应力钢绞线，竖向预应力筋采用PSB830Ф32mm高强精轧螺纹钢，纵向预应力管道形成采用内径Ф97/107mm金属波纹管成孔，横向预应力管道采用內径90×19mm扁形金属波纹管成孔，竖向预应力管道采用Ф45mm铁皮管成孔。预应力张拉在该段梁体混凝土强度及弹性模量达到设计值的90%且梁体混凝土龄期不小于7天后进行，采用两端同步张拉（除一端张拉的钢索），并左右对称进行，最大不平衡束不超过1束，竖向预应力筋从已施工顺序进行，采用两次张拉方式，在第一次张拉完成一天后进行第二次张拉，弥补由于操作和设备等原因造成的预应力损失。张拉顺序按照先腹板束、后顶、底板束，从外到内左右对称进行，同一节段预应力筋张拉按照纵-横-竖的顺序进行，预应力张拉采用张拉力与伸长量双控措施，预施应力值以油压表读书为主，以预应力钢筋伸长值进行校核，实际伸长量与计算伸长量差值控在±6%以内，同时保持两端的伸长量基本与计算一致，张拉后观察有无滑丝、断丝现象，作好张拉记录，竖向和横向预应力筋张拉滞后纵向预应力筋张拉控制在不大于3个悬浇节段。

3.2.5 悬灌段预施应力孔道压浆 预应力管道压浆采用真空辅助压浆工艺，在预应力筋终张拉后48小时内完成，压浆前先用清水清洗预应力管道，然后用高压风将管内积水吹净，启动真空泵试抽真空，检查管路、锚头、排气孔、渗水孔等处的密封情况，压浆前管道真空度稳定在-0.06～-0.080MPa，预应力管道压浆时由下端向上端压浆，纵、横向预应力管道由一端向另一端压浆，管道出浆口应装有三通管，在确认出浆浓度与进浆浓度一致时，在0.50～0.60MPa下持压2min，压浆最大压力不得超过0.60MPa。同一管道压浆连续进行，压浆时注意观察有无串孔、漏浆，做好压浆记录，压浆顺序先下后上，一次完成，水泥浆搅拌结束至压入管道时间间隔不超过40min。

3.3 合拢段施工 该连续梁全桥共计6个合拢段，合拢方式为先合拢边跨，再合拢次中跨，最后合拢中跨，合拢段长度均为2m，其中边跨合拢段H1混凝土方量29.8m3，中跨及次中跨合拢段H2混凝土方量55.9m3。

合拢段施工是悬浇施工中的关键，因悬臂较长，结构恒载和施工荷载将产生较大的挠度，这些挠曲变形除在各节段施工中不断调整外，合拢时需详细调整；为了控制合拢段的位置，防止合拢段混凝土在浇筑及早期硬化过程中发生明显的体积改变，合拢前在合拢段内设置劲性骨架刚性支撑定位，使合拢段两悬臂端临时连接，尽可能保持相对固定，同时采用早强水泥、控制合拢温度等措施提高施工质量。

3.4 线形控制

3.4.1 线形监控 桥梁施工线形监控是为了确保施工过程中结构的可靠度和安全度，施工监控的原则是稳定性、内力和变形控制的综合考虑，全桥控制截面应力和主梁绕度在施工过程中实时监控并反馈，整个施工过程中以主梁标高和内力作为双控控制指标。

梁体线型变化与挂篮变形、梁段自重、预应力张拉、温度、混凝土徐变及活载作用等多种因素有关，主要包括平面线形控制和纵向线形控制。

平面线形控制是在每一现浇段挂篮走行完成后，用全站仪对挂篮中线进行调整，模板加固完成后，对挂篮中线进行复核。

纵向线形控制的关键是分析每一施工阶段、每一施工步骤的结构挠度变化状态，控制立模标高。先计算出各梁段的立模预拱度，结合前一梁段的挠度实测值，修正预拱度值后，在下一梁段灌注施工中预以调整立模标高，以便成桥后与设计标高接近。

内力控制以墩顶0#段中心、箱梁悬臂根部、L/8、L/4、L/3、L/2（其中L为大桥主跨跨度）截面及边跨端部为控制截面（图8），在每一个控制截面内布置应力测定元器件，测点布置见图9，对梁体内力和支座反力进行监测。

图8 控制截面位置图

图9 控制截面测点布置图

根据监测结果，可了解施工阶段箱梁的受力状态，保证施工安全。同时，成桥后亦可继续测量各点应力，验证大桥的设计承载能力。

3.4.2 线形控制对策与措施 通过计算分析可以确定桥梁结构各施工阶段理想目标状态，但在实际施工中结构的实际状态并不是与理想状态吻合，各状态控制数据实测值与理论值总存在一定的误差，施工过程中各类误差的出现只能通过对后续施工的监控予以预防并修正误差，采取的线形控制措施有：

①严格控制模板尺寸偏差，防止胀模，严格按照设计图纸要求定制、安装模板，加强现场检查，控制好混凝土坍落度。②控制好混凝土弹性模量，防止因混凝土配合比、张拉龄期等导致实际测量值与理论计算模型中取值出现较大的偏差，施工过程中确保张拉龄期，对不同龄期混凝土的弹性模量进行测试，根据实际测量参数，通过对计算模型参数的修正，来指导后期参数的预报。③加强预应力控制，防止预应力钢索引起误差，对典型预应力钢索进行预应力损失测试，确保对预应力张拉设备的标定准确、定期，注重提高施工人员的技能素质。④加强对挂篮的定位、锚固控制，通过对挂篮加载预压测出挂篮的自身变形值，防止因挂篮原因造成梁段结构的标高误差。

4 结束语

杭长客运专线跨金华江特大桥75+4×135+75m连续梁梁部工程从开始施工就严格按照确定的方案组织实施，严格控制各道工序施工质量，梁部悬臂施工从2011年5月份开始，2012年7月份完成全部合拢，成桥线形与设计基本一致，通过工程实践，科学的组织施工，取得了较好的经济和社会效益，对（75+4×135+75）m连续梁桥的施工组织及方案形成标准化作业成果，为以后类似的工程施工提供借鉴。

[1]沈阳.贵阳北二环偏坡大桥主桥连续刚构0#段施工技术[J].科技资讯，2013：72-74.

[2]王建军，刘兴旺.徽水河特大桥连续箱梁支架搭设施工方案[J].中小企业管理与科技，2012（10）:180-181.

[3]王强.大跨径预应力混凝土连续梁悬臂施工技术应用[J].科技信息，2011(07).