铁路客运专线现浇混凝土连续梁施工技术研究

季连晋

摘要：本文以某城市跨四环路60+128+60m连续梁采用了挂篮悬浇法施工为例，并对菱型挂篮的设计、施工和施工监控等关键技术进行了分析研讨，同时对该技术进行总结整理形成了一条比较成熟的工法，为我国大跨度连续梁施工积累技术经验。

Abstract： In this paper， it has taken a construction of the suspending pouring with hanging basket of 60+128+60m continuous beam across the 4th ring road in a city as the example， analyzes and discusses the key technologies such as rhombic hanging basket design， construction and monitoring. Meanwhile， summarize this technology to form a more mature method to accumulate technology experience for our large span continuous beam construction.

关键词：铁路客运专线；现浇混凝土；连续梁施工技术

Key words： railway passenger line；cast-in-situ concrete；continuous beam construction technology

中图分类号：U445.57 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）01-0102-04

0 引言

随着我国铁路轨道交通客运专线的发展，跨道路连续梁越来越多，施工中为保证城市道路的正常通车运行，需广泛采用悬臂浇筑混凝土连续梁施工技术，即篮悬浇施工技术。本文以某城市跨四环路60+128+60m连续梁采用了挂篮悬浇法施工，并对菱型挂篮的设计、施工和施工监控等关键技术进行了分析研讨，形成一套规范可行的工法，为我国大跨度连续梁施工积累技术经验。

1 现浇混凝土连续梁工程工艺原理

混凝土连续梁悬臂浇筑法是把桥体沿桥梁轴线分成2～5m若干阶段，从桥墩附近开始应用悬臂挂篮（或活动脚手架）悬挂在已浇注的梁段上，进行主梁悬臂浇筑的一种施工方法。挂篮是一个能沿梁顶滑动或滚动的承重构架，其锚固悬挂在已经施工梁段上，在挂篮上可进行下一梁段的模板、钢筋、预应力管道的安设，混凝土灌注和预应力张拉，灌浆等作业。完成一个阶段的循环后，挂篮即可前移并固定，进行下一阶段的悬灌，如此循环直至悬臂灌注完成。该工法的工艺原理及施工流程如下：

1.1 工艺原理 连续梁钢筋、混凝土、模板荷载通过吊带吊挂在已浇段梁部及主桁前端上横梁上。主桁前支点支承于已浇梁的顶面，后支点通过竖向筋锚住以平衡不平衡力矩。挂篮走行时，主桁通过后勾板倒扣于走道梁上，走道梁通过与梁顶板内预埋的精扎螺纹钢提供反力及不平衡弯矩。模板通过吊环吊挂在内外导梁上滚动，内外导梁通过倒链提供反力向前走行。

1.2 施工内容 混凝土连续梁使用挂篮悬臂施工的主要工作内容包括：在墩顶浇筑起步梁段（0#块）；在起步梁段上拼装悬灌挂篮并依次分段悬浇梁段（如图1所示）；边跨、中跨合龙。

1.3 施工流程 挂篮悬浇混凝土连续梁工程通用施工流程如图2所示。在具体施工项目中，可根据现场条件进行略微调整，以适应实际工况。

2 工程概况

我国南部某桥梁工程为三跨一联连续梁，其上部结构使用的是（40+70+40m）的钢筋混凝土连续箱梁，以悬臂浇筑方式施工，悬灌梁长3.5m，合拢段长2m，边跨现浇段长度为4.6m。在该桥梁中，其设置有横向、竖向以及纵向三种预应力。

2.1 临时支座施工 在悬臂梁施工中，永久性制作存在不能够对施工中产生的不平衡力矩进行承受的情况。在施工过程中，其采用临时支座承受的力矩以及力，临时支座在墩顶位置以对称方式进行布置，在不同主墩墩顶设置4个，其平面尺寸为0.6*0.8m，同永久性支座相比要高出2mm。锚固钢筋方面，使用的为30mm螺纹钢，在每个临时墩设置36根钢筋，其长度为3.761m。

2.2 钢筋施工 该项工作要严格按照设计图纸开展工作，对于纵向非预应力钢筋，要以单面方式进行焊接，保证深入阶段钢筋在同一截面的数量都能够符合要求。对于钢筋保护层厚度，需要在35mm以内，且绑扎铁丝的尾端避免深入到保护层当中。对该梁属于三项预应力体系，管道以及钢筋具有较为密集的特点，在普通钢筋以及钢绞线等具有冲突情况时，则需要对其进行适当的调整，即先调整普通钢筋、后精轧螺纹钢，之后才是预应力钢筋，并在整个过程中保证预应力管道位置能够具有固定的特征。在实际绑扎工作开展中，需要对不同预埋件以及波纹管位置加强控制，如果在施工中其同梁体产生冲突，则可以适当调整普通钢筋。如果防崩钢同波纹管间相距抵触，则需要对钢筋的安装以及加工角度进行适当调整，保证在张拉时高估强度能够满足要求，且具有较好的安全水平。对于所有梁体，其预留孔位置都具有相应的环状钢筋，并在泄水孔位置做好井字形钢筋的设置。

2.3 混凝土施工 对于0#块混凝土，需要使用泵车按照两端对称的方式浇筑，保证两端不平衡重需要在8吨以内。浇筑工作中，需要按照从两边向中间的方式分层浇筑，即先进行底板以及腹板的浇筑，之后是隔板以及顶板，都使用汽车泵送入模方式浇筑。为了避免在振捣过程中因对波纹管造成撞击导致漏浆情况发生，则需要在浇筑活动开展前做好塑料衬管的插入，并在混凝土材料初凝之后通过塑料布以及土工布的应用做好覆盖与养护，以此避免其表面出现裂缝。

2.4 合拢段施工

2.4.1 现浇支架合龙 合龙段处于相对稳定的支架上，相对变形和受力较小，对合龙段的受力是有利的。边跨支架现浇段一般设计为直线段，因此合拢段的位置宜布置在直线段上（如图3所示），以使构造简单，施工方便。

合龙在两个悬臂端之间，一般采用悬臂浇筑的挂篮浇筑合龙段或设计一套吊架浇筑合龙段。在该项工作中，如何对已有的支架以及挂篮进行利用是关键。在充分联系设计要求以及施工区域实际情况的基础上，要通过落地支架配合边跨挂篮底模为支撑的方式开展工作，并对10*10cm的方木进行铺设，在形成支架平台的基础上开展相关施工活动。在完成边跨9#段施工后，则需要对两幅挂篮的底模操作平台以及前端张拉平台进行拆除，对边跨底模的后吊带以及前吊杆进行调节，并保证其余模型、拉杆以及吊杆等都能够保持不动。同时，由于挂篮侧模吊挂系统需要向边跨方向移动，在移动之前，则需要及时拆除三角形主桁架，将现浇段纵向工字钢可能对系统底模部分产生影响的部分进行割除。

2.4.2 合拢撑架安装与拆除 在每个合拢段，都需要对4道工字钢进行设置作为合拢撑架，在对9#段混凝土以及边跨现浇段进行浇筑之前，需要内箱底板下以及腹板上方底板位置对钢筋以及后钢板进行预埋，并在锁定时将完成安装的双40梁体预埋钢板以及工字钢进行焊接锁定，以此对因温度升高使悬臂伸长产生的压应力进行承受，并对部分纵向预应力束穿过，通过预应力的应用对温度降低两端缩短产生的拉力进行抵消。对于合拢撑架来说，其作用就是对合拢段的两端梁体进行支撑以及连接，在保证合拢段具有较好净空特征的基础上避免合拢段两端梁体在浇筑活动开展中、在混凝土还没有达到设计强度前就发生错动现象，并能够因此抵抗因梁体问题升高而在合拢段当中产生压应力。

在正式合拢的3天之前，需要安排专门工作人员对昼夜气温变化进行观测，在对合拢口长度、轴线变化以及高程进行观测的基础上对长度、轴线以及高程建的关系进行确定，以此实现最佳合拢施工时间的把握。一般来说，其时间需要选择在对混凝土进行浇筑之前，在焊接锁定过程中，需要保证环境具有较为稳定的特征。在施工完成后，经过测量工程轴线偏差以及梁体标高等条件都能够对合拢工作的精度要求进行满足，为了保证焊接工作开展的对称性以及快速性，则需要事前做好梁端预埋钢板同刚性支撑端钢板的焊接，并使用4台焊机同时对4个合拢撑架进行焊接，以此避免因时间方面存在的差异导致应力以及梁体变化情况的发生。对于临时刚性连接，要选择同时撑拉的方式，以此在将两端连接成同一整体的基础上通过对拉力以及压力承受装置的设置实现合拢段混凝土的较好保护。

2.4.3 加设换重 对于合拢段换重，通过水箱注水的方式进行处理。在对合拢段混凝土进行浇筑时，根据浇筑数量以及速度情况，需要一边进行混凝土的浇筑一边放水，在整个过程中保证浇筑速度同放水速度能够具有一致性的特征。其原则，即保证在同一时间段内，所浇筑的混凝土重量需要同放出水具有同等的重量，且两者重量差在5吨以内。在对混凝土进行浇筑之前，要先在水箱上做好水位标记，以此更好地便于放水量的计算与控制。通过水箱放水方式的应用，则能够使合拢段两端悬臂在整个混凝土浇筑工作中都具有一致的受力特征，并保证两端悬臂在施工当中具有同等的高差，且不会发生变化。此外，要避免因施工原因使结构因此才产生一定的附加应力对施工产生影响。

2.4.4 混凝土浇筑 在正式对合拢段混凝土进行浇筑之前，需要将现场多余的机具进行及时移除，以此保证合拢口两端具有平衡的施工荷载。在对混凝土浇筑后、合拢钢束张拉之前，要做好施工荷载的控制，避免因此导致不平衡变化情况的发生。对于混凝土材料来说，由于其自身抗拉能力较低、抗压能力强，为了避免因温度变化使梁体收缩、进而破坏合拢段混凝土，就需要在当天气温最低、且温差变化最小的时间段进行浇筑。浇筑方式方面，合拢段混凝土需要按照左右对称、水平分层的方式完成浇筑，并将其中对适量的膨胀剂进行掺加，以此避免混凝土收缩情况的发生，并保证其具有良好的流动性以及和易性。混凝土浇筑完成后立即进行保湿养护，特别是面板等大面积混凝土浇注后，立即用塑料薄膜严密覆盖。养护可采用洒水养护，及时覆盖麻袋等以保证混凝土表面湿润。养护期间，混凝土内部温度最大不得超过65℃，芯部与表层、表层与环境之间的温差不得超过20℃，当超限时，采用洒水、通风等措施降温，降温速度控制在10℃/h内。养护时间不小于14天。

3 悬臂施工线性控制

3.1 线性控制目标 在不同施工阶段，要根据状态相应理论值同实测值的差异做好影响参数的误差识别，并根据已完成施工梁端的影响参数做好结果的识别，而对于没有施工的节段，则需要同样做好误差预测工作。之后，在对影响参数误差对成桥标高产生的影响进行计算，在此基础上做好不同节段标高调整值的获得。

监控要求方面，对于施工监控这项工作来说，其开展的目的即是做好成桥目标的控制，对施工过程当中对成桥目标参数误差可能产生的影响进行修正，以此保证在成桥完成后，桥的线性以及结构受力情况能够对设计要求进行满足。对此，在实际施工控制工作开展中，则需要按照线性控制为主、应力控制为辅的方式开展工作。该种方式的原因，即对于悬臂施工梁段来说，其为静定结构，在合拢过程中，如果不对其进行额外压重的施加，在成桥完成后，内力状态则可能存在较大的偏移。对此，就需要在整个施工过程中保证线性方面能够对施工设计进行满足，并在施工中做好标高控制，以此保证合拢的顺利开展。

3.2 线性要求 对于线性控制这项工作来说，其工作目标就是对主梁每一段的横向偏移以及竖向挠度进行控制。如果其偏差较大，则需要通过误差分析方式的应用做好调整方式的确定，以此为后续阶段的精确施工做好准备。对于主梁线性控制的工作目标来说，其是保证主梁的局部平顺性以及整体标高能够满足施工要求，并保证在成桥后主梁标高能够对上述要求进行满足。其次，要保证主梁理论桥轴线偏差以及实际桥轴线偏差也能够对设计要求进行满足。

3.3 调控策略 对于主梁线性调整工作来说，其最为直接的手段是及时对主梁的立模标高进行调整，如果理论值同应力实测值之间具有较大的偏差，则需要在找到原因之后及时做好调整。一般来说，要通过对预应力张拉进行调整、额外压重方式的应用实现误差调整。

3.4 挠度观测 对于连续梁挂篮悬臂来说，其每个梁端分为三个阶段，即混凝土浇筑后、预应力张拉后以及挂篮就位之后，由专门的监控该小组做好已经施工箱梁的观测。在该过程中，通过工作人员对实测数据的分析以及计算，则能够在对下节段立模标高进行确定的情况下使悬臂施工状态能够同设计状态相接近。而为了对温度方面的影响进行减少，则需要在日出之前进行观测。

4 竣工验收

工后组织各部门进行了严格的质量验收。从表1所示验收结果来看，悬臂梁段、合拢段、支架以及混凝土浇筑这几个关键部分的技术参数基本符合设计要求，说明现浇连续梁施工对技术指标和工程质量的控制非常得力，达到了预期的施工效果。

5 效益分析

5.1 社会效益 ①悬浇施工时，在挂篮底部设置全封闭的薄铁皮防护，侧面采用密目铁丝网防护，形成一道严密的保护屏障，做到了不掉一块碎石，不掉一块焊渣的目标，确保了四环路的绝对安全。②挂篮悬浇法施工，确保了跨四环路连续梁安全、保质、按期地完成，并在施工期间保证了四环路的正常通车运行。

5.2 经济效益 ①为加快施工进度，创造性地在有中隔板的地段加入可滑移的内导梁及可拆卸的顶模拖架，使顶板钢筋与腹板钢筋绑扎可以同时进行，大大缩短了工期，降低了人工费。②在边跨现浇段施工时，一改支架现浇的传统方法，采用在墩身上搭设支撑，并与挂篮相结合，节约了大量的支架及模板，节约成本10万元，创造了显著的经济效益。

6 结论

从前文的竣工验收结果及社会效益和经济效益的分析来看，连续梁悬梁挂篮浇筑施工达到了预期要求，合拢段施工、临时支架施工、混凝土施工以及线性控制等工序中总结的工法和技术措施规范可行，为同类工程提供了一套具有实践性的工法。另外，在具体施工中对混凝土养护关系到梁体成型质量，对此笔者重点提示：混凝土养护期间，应对梁体结构进行温度监控，定时测定混凝土芯部温度、表层温度和环境的气温、相对湿度、风速等参数，并根据混凝土温度和环境参数的变化情况及时调整养护，严格控制混凝土的内外温差，以确保工程质量达标。

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