超宽变截面0#块支架及临时固结一体化施工技术研究

王彦虎，朱建华，张 钊

(中建六局土木工程有限公司 天津300457)

超宽变截面0#块支架及临时固结一体化施工技术研究

王彦虎，朱建华，张 钊

(中建六局土木工程有限公司 天津300457)

以武汉西四环通顺河大桥为依托，研究超宽变截面 0#块支架及临时固结一体化施工技术。针对通顺河大桥超宽、变截面以及大跨度等特点，研究并采用了超宽变截面 0#块支架及临时固结一体化施工技术和金钢绳锯切除刚结构混凝土临时固结块技术。这两项技术的成功应用，不仅最大限度地节省了费用、缩短了工期，在以后同类桥梁0#块设计与施工过程中也具有借鉴意义。

0#块 临时固结 变截面 连续梁 连续墩

0 引 言

近年来，大跨度桥梁应用越来越广泛，开创了桥梁施工的新局面。连续梁悬臂浇筑法是我国大跨度预应力混凝土连续梁施工的主要方法之一，而 0#块则为施工的重难点部位。[1-6]已有的 0#块施工技术均未涉及到本课题所研究的在连续墩墩顶顺桥向布置两组钢筋混凝土临时固结块，并在每个连续墩顺桥向承台上布置两排钢管柱的临时固结方式；文献[3]虽然公开了一种用绳锯割除连续梁桥临时支座的方法，但是未对金刚绳锯切除钢结构混凝土临时固结块的具体方法进行研究。基于此，本文提出超宽变截面0#块支架及临时固结一体化施工技术研究，与传统的 0#块施工方法相比，本施工技术有如下特点：①与传统的、成熟的 0#块支架法施工相比较，0#块支架及临时固结一体化施工沉降差小。采用0#块支架法施工时，支架的基础一部分是承台，另一部分是地基础，容易形成很大的沉降差。②0#块支架法施工时，不在承台上的支架基础需要进行处理，这样无形中增加了成本，拖慢了工期。③支架法施工时，支架在0#施工时只承受竖向力，而0#块支架及临时固结一体化施工时，钢管柱(Φ900×10,mm，单个 0#块两排，每排3根)具有双重作用，0#块施工时作为支架承受竖向力，悬浇段施工中时抵抗不平衡弯矩产生的拉力，安全性明显增强。④金刚绳锯切除刚结构混凝土固结块新技术的应用，节省了成本，缩短了工期。

1 工程概况

武汉西四环通顺河特大桥是武汉西四环线的重要控制性工程，全长 460,m，单幅桥面宽 20,m，上部构造为 80＋2×150＋80,m变截面预应力混凝土连续梁-钢构组合体系，全桥采用挂篮悬浇施工，在国内高速公路同类桥梁中跨度、宽度均位居第一。1#、5#墩为过渡墩，2#、4#墩为连续墩，3#墩为固结墩，全桥0#块共 6个(2#、3#、4#墩左右幅各一个)，单个 0#块长14,m，箱梁顶宽20,m，底宽12,m，0#块中部梁高9.5,m，混凝土方量803.25,m3，重2,193,t。

2 施工技术原理

挂篮悬浇施工的前提是临时固结连续墩，使梁体由可变体系临时转换成静定结构。通顺河大桥连续墩 0#块施工采用钢管架及临时固结一体化施工技术，即在连续墩墩顶顺桥向布置两组钢筋混凝土临时固结块，每组横桥型设 3个，主要承受施工过程中的竖向力，并在每个连续墩顺桥向承台上布置两排钢管柱作为临时墩，抵抗不平衡弯矩产生的拉力，将连续墩 0#块由可变体系临时转换成静定结构，为挂篮悬浇施工提供了条件。

在全桥合龙前，即中跨合龙段刚性支撑焊接完毕后，要快速、彻底地切除连续墩钢筋混凝土临时固结块及钢管柱临时墩，将桥梁体系由超静定结构转换成静定结构。为了高效切除连续墩钢筋混凝土临时固结块，采用了金刚绳锯新技术。

3 施工工艺流程及操作要点

3.1 施工工艺概述

针对通顺河大桥如此宽幅、变截面、大体积 0#，支架临时固结施工是整个 0#块施工的重要环节，结合现场实际情况，采用钢管架及钢筋混凝土块临时固结一体化施工方法，在连续墩墩顶顺桥向布置两组钢筋混凝土临时固结块，每组横桥型设3个，主要承受施工过程中的竖向力，并在每个连续墩顺桥向承台上布置两排钢管柱作为临时墩，抵抗不平衡弯矩产生的拉力。

3.2 施工工艺流程

承台施工时，安装关于钢管支架的预埋件→墩柱施工时，安装关于钢管支架的预埋件→焊接钢管柱→焊接牛腿A和牛腿 B→钢筋混凝土临时固结块安装→安装分配梁→安装支架排架→支架预压→中跨合龙前切除临时固结块及钢管支架。

3.3 操作要点

3.3.1 承台施工时安装关于钢管支架的预埋件

连续墩承台安装钢筋时，应顺桥向布置两排关于钢管架的预埋件，单个承台工布置6个，两个预埋件横桥向中心间距为5.5,m，每排预埋件的中轴线到承台中轴线为4.2,m，详情如图1所示。

图1 连续墩承台施工时关于钢管架预埋件平面图(单位：mm)Fig.1 Platform about caps steel frame embedded parts for continuous pier(Unit：mm)

3.3.2 墩柱施工时安装关于钢管支架的预埋件

连续墩墩柱施工时，墩柱侧面和正面布置两排关于钢管架的预埋件。墩柱正面预埋件布置如图2所示，墩柱侧面预埋件布置如图3所示。

3.3.3 焊接钢管柱

连续墩焊接钢管柱时，钢管柱的吊装必须有专人指挥，钢管柱的定位必须准确，钢管柱的固定必须牢固可靠，钢管柱焊接时杜绝咬边、气孔，未融、未焊透等焊接通病，严格控制焊接质量。钢管柱布置正面如图4所示，侧面如图5所示。

图2 正面图(单位：mm)Fig.2 Front view(Unit：mm)

图3 侧面图(单位：mm)Fig.3 Side view(Unit：mm)

图4 正面图(单位：mm)Fig.4 Front view(Unit：mm)

图5 侧面图(单位：mm)Fig.5 Side view(Unit：mm)

3.3.4 焊接牛腿A和牛腿B(见图6、7)

图6 连续墩牛腿AFig.6 A corbel for continuous pier(Unit：mm)

图7 连续墩牛腿BFig.7 B corbel for continuous pier(Unit：mm)

针对 2#、4#连续墩，0#块正面焊接牛腿 A，侧面焊接牛腿B。牛腿焊接时杜绝咬边、气孔，未融、未焊透等焊接通病，严格控制焊接质量。

3.3.5 钢筋混凝土临时固结块安装

钢筋混凝土临时固结块布置如图 8所示，单个连续墩 0#块临时固结块所需钢筋7.3,t，混凝土方量8.8,m3。

图8 连续墩0#块支架及临时固结布置Fig.8 Arrangement for zero block bracket and tem porary consolidation on continuous pier(Unit：mm)

3.3.6 安装分配梁

钢管柱、牛腿焊接完毕后，进行安装分配梁。连续墩钢管架分配梁布置如图 9所示，分配梁一横桥向布置，分配梁二顺桥向布置。

图9 连续墩分配梁安装图Fig.9 Installation diagram of distribution beam on continuous pier(Unit：mm)

3.3.7 安装支架排架

钢管架及托架的分配梁安装完毕后，安全排架，排架结构示意图如图10所示。

图10 排架结构示意图(单位：mm)Fig.10 Diagram of bent structure(Unit：mm)

3.3.8 支架预压

预压的目的是检验支架、托架的承载力和可靠性，消除塑性变形，测出弹性变形，以指导底模的预反拱值，保证箱梁灌注混凝土后满足设计的外形尺寸及拱度要求。

3.3.8.1 预压荷载计算

混凝土自重取：27.3,kN/m3；侧模及支架：1.5,kN/m2；内模及支架：1.2,kN/m2；底模：1.2,kN/m2；施工荷载：2.0,kN/m2。各部位计算如下：

① 箱梁荷载：

F1＝180.5×27.3＝4,927.7,kN

② 箱梁侧模及支架荷载：

F2＝(4＋8.6)×2×4.5×1.5＝170.1,kN

③ 箱梁内模及支架荷载：

F3＝((9.75＋3)×2＋11.7)×4.5×1.2＝200.9,kN

④ 箱梁底模荷载：

F4＝12×4.5×1.2＝64.8,kN

⑤ 施工荷载：

F5＝20×4.5×2.0＝180,kN

F＝F1＋F2＋F3＋F4＋F5＝4,927.7＋170.1＋

200.9＋64.8＋180＝5,543.5,kN。

实际压重为：

554.3×1.2＝665.2,t

3.3.8.2 加载材料选用钢筋或砼块

3.3.8.3 加载程序：

0→20%,→50%,→100%,→120%,→0

每次加载从支座端向悬臂端水平加载。加载时，必须有专人进行检查支架或托架、模板等部位，观查稳定情况。有异常情况应立即停止加载，查明情况按处理意见进行。

3.3.8.4 测点布置

悬臂端和支座端的线路中心线及左右侧位置，各设置1个观测点。

3.3.8.5 数据收集与整理

观测按精密水准测量作业。加载前先观测一次作为初始值，以后每加载完毕一次观测一次，每次加载完成后每 2,h观测一次，一直观测到两次沉降差不大于1,mm时再加下一次。

全部加载完成后，支架稳定 24,h且两次沉降差不大于1,mm时，可以卸载(后加先卸，先加后卸顺序，卸载时按加载逆顺序观测)。卸载前、卸载后各观测一次，根据加载数据绘制“时间-下降”关系曲线，根据卸载绘制“时间-回弹”关系曲线，对比分析支架弹性和非弹性变形量。

非弹性变形值＝加载前高程－卸载后高程

弹性变形值＝卸载后高程－卸载前高程

根据变形值抬高底模，预留变形值。支座端抬高值为弹性变形值，悬臂端抬高值为：弹性变形值＋非弹性变形值。

3.3.9 预埋件及支架局部部位应力应变监测

在支架分配梁一及预埋件连接处贴上应力片，其中分配梁一上应变片的布置如图11所示。应变及应力监控量测过程中先测局部部位的应变，再以相关材料物理力学参数计算该部位的应力。

拉应力及压应力的计算由公式 σ＝Eε得出，其中 E和 ε分别为材料的弹性模量和型钢正应变；剪切应力的计算由公式 τ＝Gγ得出，G和 γ分别为材料的剪切模量和型钢剪切应变。

图11 分配梁应变片布置图Fig.11 Arrangement for strain gauge on distribution beam(Unit：mm)

3.3.10 中跨合龙前切除临时固结块及钢管支架

目前国内连续梁临时固结块大多采用硫磺砂浆等类似材料，在全桥合龙前，通电熔解这些材料，使桥梁从超静定结构转换为静定结构，达到桥梁体系转换的目的。实际上，这些材料的熔解需要精准的配合比和过程控制，一旦出现偏差导致熔解失败，将严重影响连续梁桥体系转换的质量。武汉西四环通顺河特大桥单幅临时固结块如何快速、彻底地切除临时固结块是合龙的必备条件。结合通顺河特大桥临时固结块所独有的特点，决定采用新技术金刚绳锯切除连续墩钢筋混凝土临时固结块。

对于连续墩所布置的钢管柱，在切除连续墩钢筋混凝土临时固结块时，在承台上搭设钢管支架施工平台，割除临时Φ900钢管。

① 临时固结块切割工艺流程

施工准备→施工围挡及安全标识设置→支撑脚手架搭设→划线定位→确定切割断面位置→安装固定导向→固定绳锯机→安装金刚绳链锯→连接相关操作系统→钢筋混凝土临时固结块的切割→砼块吊装运出工地→清理场地、支架拆除。

② 施工工艺

通顺河大桥连续墩临时固结块拆除时按照先上后下、由内及外的原则进行。根据切割路线，在不能通过钢丝绳的地方，用水钻钻一直径 76,mm的透孔，以便于链条穿过。取适当位置安装膨胀螺丝，用来固定切割机与导轮。金刚绳锯切除固结块时，应该对称切除。金刚绳锯切割机示意图如图12所示。

图12 切割机示意图Fig.12 Schematic diagram of the cutter

4 结 语

随着桥梁向大跨度、宽幅趋势的发展，预应力连续梁 0#块施工技术越来越重要。本文以具有典型代表的武汉西四环通顺河大桥(在国内高速公路同类桥梁中跨度、宽度均位居第一)为依托，研究了超宽变截面 0#块临时固结一体化施工技术，为以后同类桥梁0#块设计与施工提供了借鉴。■

［1］ 夏艳国. 悬臂浇筑连续梁 0号块现浇支架探讨[J]. 铁道建筑技术，2013(11)：8-11.

［2］ 申永利. 临时固结支撑在客运专线铁路连续梁 0号块施工过程中的应用[J]. 铁道标准设计，2009(1)：67-69.

［3］ 李德荣. 客运专线大跨悬臂连续梁临时支座的拆除技术[J]. 铁道建筑技术，2014(增1)：79-81.

［4］ 杨转运. 深水承台上连续梁刚构桥 0号块施工技术方案研究[J]. 现代交通技术，2008，5(2)：52-55.

［5］ 杨重虎. 高脚水库大桥悬臂梁施工零号块临时固结措施[J]. 道桥工程，2011，10(97)：29-31.

［6］ 吴涛，彭立敏，施成华，等. 高速铁路隧道线下工程变形监测系统的开发与应用[J]. 铁道标准设计，2009(1)：69.

Study on Integrated Construction Technology of Super W ide Variable Cross Section Zero Block Support and Tem porary Consolidation

WANG Yanhu，ZHU Jianhua，ZHANG Zhao
(China Construction Sixth Engineering Bureau Civil Engineering Co.，LTD.，Tianjin 300457，China)

Relying on the building of Tongshun River Super Large Bridge on Wuhan Western Fourth Ring，the integrated construction technology of zero block ultra w ide variable cross-section w ith temporary consolidation was studied．With the properties of ultra w ide，variable cross-section and large span in Tongshun River Bridge，the integrated construction technology of zero block and temporary consolidation was discussed and performed．By using the technology，the cost was reduced and the schedule was cut short significantly．In addition，the technology proposed can be used in the design and construction of sim ilar bridges，which possesses important reference significance.

zero block；temporary consolidation；variable cross-section；continuous beam；continuous pier

U445

：A

：1006-8945(2015)10-0072-05

2015-09-08