关于三渡水大桥连续梁施工技术的研究

董全忠

中铁十二局集团第三工程有限公司 山西 太原 030024

1 项目概况

三渡水大桥采用分离式断面设计，桥位地处低缓丘陵地段，跨山间洼地地方路，地势起伏较大。桥位区地面标高约182.3～228.1m，跨228省道。三渡水大桥的上部分结构设计采用预应力砼小箱梁、T构箱梁[1]。 跨径组合左幅为：2×25+2×75m，桥长207.8m；右幅：2×25+2×75+25m，桥长230.6m。

2 施工方案的确定与主要工艺过程

2.1 施工方案确定

针对该工程工期、质量、安全等因素要求， 施工方案确定为：

箱梁纵向划分为2个墩顶梁段、36个悬臂浇筑梁段。墩顶梁段长12m，悬臂浇筑梁段数及梁段长度从中墩至跨中布置分别为7×3.5m以及11×4.0m，过渡墩现浇段长度为3.92m。最大悬臂长度71m，最大悬臂浇筑段重量约176.5t。其施工顺序为：墩顶梁段施工→悬臂浇筑梁端施工→过渡墩现浇段施工→附属工程→成桥[2]。

2.2 主梁施工

（1）墩顶梁段施工

墩顶梁段长度12m，采用托架进行浇筑施工。托架的设计在满足强度和刚度要求后进行安装，并进行预压消除非弹性变形，预压重量大于其承担重量的1.2倍。该梁段混凝土采用连续浇筑一次成型，并对人孔、预应力管道和钢筋密集部位应加强振捣，以保证混凝土的密实性。由于在进行墩顶梁段施工时其环境温度较高，因此采取循环水降低混凝土入模温度等措施，并在外部采取遮阳措施。由于墩顶横梁、腹板、顶底板较厚，施工时应采取温控措施并加强养护，以防止水化热对混凝土的不利影响。为保证墩身与箱梁连接的整体性，墩身预留2～3m高，与墩顶块底板一起浇筑，为防止因墩身和墩顶梁段浇筑的龄期差而产生裂缝，施工过程中将墩顶梁段与墩身龄期差控制在20天以内。

（2）悬臂浇筑梁段施工

对于悬臂浇筑梁段，三渡水大桥采用挂篮对称悬臂技术进行浇筑。在对挂篮进行拼装和相关实验后，基于结构简单、轻质安全、行走方便以及保证刚度的设计原则下，其设计的最大承载力大于1.1倍最大梁段重，其自重加上施工荷载控制在900kN以内。挂篮最终采用无平衡重桁架式结构，其组成部分包括：军用梁、后锚固系统、走道系统、前后吊带系统、底模以及侧模。在悬浇挂篮安装过后立即进行预压测试，记录其弹性形变曲线，以避免非弹性变形造成的不利影响[3]。

在悬臂段进行浇筑施工时，为了保证挂篮拼装等工序的顺利进行，采用对悬臂根部节段与墩顶块段同时浇筑的方式，并采用三角托架支撑其荷载。同时，在桥墩内部设置预埋件，支撑托架进行施工，并在浇筑初期将挂篮承重梁联结，随浇筑过程逐渐分离，逐段推进。由于悬臂段浇筑施工过程中桥墩与梁体始终保持固结的状态，使桥墩承受不对称的荷载，使T型箱梁内出现负弯矩，因此在三渡水大桥悬臂段施工时在上缘采用逐段施加预应力的方法，确保其与已施工完成的梁段结合为一体。

3 施工难点总结

（1）桥梁跨度大，悬臂段浇筑困难。

（2）主梁位于半径为1866 m 的圆曲线及坡度为-3%的下坡地段， 线形控制难度增大。

（3）悬臂合拢段施工设计要求在温度为10℃～ 18℃的范围之内，但由于施工工期要求，施工时温度达远高于18℃，对施工质量容易造成较大影响。

（4）横隔板体量较大，水泥水化热难以释放，容易产生温度裂缝[4]。

4 关键技术及相应对策

针对上述施工难点，本工程项目关键技术集中在梁体的线性控制、悬臂浇筑时挂篮控制、大体积混凝土温度控制以及悬臂合拢段降温这四个方面上。

4.1 线形控制

三渡水大桥连续主梁位于曲线下坡地段， 其梁底平段间以2.0次抛物线连接。针对此项目情况之下，对悬臂浇筑段梁端挠度和主梁中轴线横向偏差的控制，以达到符合桥面线形的设计，其技术难度较大。

针对此问题，参考有关文献[5]，本工程采取了施工→测量→分析→报告→施工的循环控制方法来进行施工。在每一节未浇筑段施工前，利用Midas软件对相应构建进行数值仿真计算，并根据结果进行适当的施工参数调整，建立模型。在数值仿真计算中，主要针对该节段挠度值、应力和温度参数、挂篮弹性变形和恒荷载进行分析和计算。

在相应施工段中，布置观测点以观测其挠度值，具体位置为该施工段前段5cm处腹板处。除此之外，在混凝土浇筑施工和预应力张拉施工过程之前和之后进行标高检测，记录各个观测点挠度曲线变化过程。在考虑温度对挠度测量的影响之后，检测时间定为每日早上7点前和晚上6点后。

针对应力和温度，也布置一系列观测点，具体位置为梁前端1.5m顶板和底板处，应力及温度利用4只SZZX-A150型振弦式传感器进行测量，分别内埋于梁前端1.5m处的顶板和底板。另外，在距承台顶及梁底1m处的桥墩表面布置布置4 只SZZX-B150型振弦式传感器， 用来监测悬臂段施工期间桥墩稳定性和平衡性。

利用观测数据和数值仿真，有效解决了三渡水大桥线性控制的难题。

4.2 挂篮控制

在悬臂段浇筑施工中，需要对挂篮的空间位置如移位进行控制。如果挂篮在位移过程中位移量或者相邻两挂篮距桥墩中心距离相差较大，将导致T型箱梁受力的不平衡，进一步造成预测立模标高与实际情况不符，从而增大梁体线形控制的难度，并且会造成安全隐患。针对此问题，三渡水大桥在施工中采取了如下措施：

（1）在道梁上标记位移量，以确保挂篮走形的同步。

（2）使用角钢焊接在外滑梁端部以限制挂篮位移，并设置倒链控制挂篮反向走行。另外，对箱梁底板上预留的后吊带孔和底板后托梁上预留的吊带孔进行对齐操作，已达到控制挂篮走形的目的。

（3）每12小时安排专人观察挂篮走行情况，确保挂篮走形钩板螺栓、底模与外滑梁之间的连接牢固。

在使用挂篮之前，为监测挂篮施工质量、消除非弹性变形和测定相关数据，对挂篮采用千斤顶模拟外部荷载进行了加载实验。由于单只挂篮中间桁架承受载荷相对于其他位置最大，所以重点对中间桁架进行加载实验。其具体操作过程为，首先将主桁架背向搁置，在其后节点位置采用6条Ф32mm精轧螺纹钢进行锚固，随后采用2台YCW60千斤顶同步加载置于前节点位置的32mm精轧螺纹钢，观测其前后节点挠度值，测量工具为钢尺。

4.3 大体积混凝土温度控制

考虑到三渡水大桥横隔板体量大，并且其截面面积较大，在水泥水化过程中释放的水化热聚集在横隔板内部，造成较大的外部和内部的温度差。水泥水化过程中释放的水化热所产生的温度变化与砼收缩的共同作用，会产生较大的温度应力和收缩应力，需要采取一定的施工措施以防止上述现象对混凝土产生不利影响。 因此，在进行相应施工时，严格控制混凝土的入模温度在25℃左右，在配置混凝土时采取对碎石洒水，和采用冷水配置来减低混凝土的入模温度。同时为了监控混凝土内部的温度与表面温度的变化，在横隔板内部设置4个测温点，采用MHY-27975混凝土埋入式温度计测量混凝土中心的温度与下表面100mm处表面温度。在养护过程中，采用冷却水的循环方法使混凝土减少内外温差，并严格保证混凝土表面的湿润程度。

5 结束语

目前，我国在桥梁施工技术的研究和实践中取得了较好的成果，但是连续连梁施工技术的相应研究和实践相对较少。合理确定施工方案，采用正确的施工工艺，利用工程现场实际检测与计算机软件的数值仿真相结合的方法，并采取相应的措施控制挂篮走行以及相应构件的环境温度，可以有效解决连续连梁施工过程中的线形控制、挂篮控制、大体积混凝土温度控制以及合拢段温度控制的相应难点。因此，本文的研究内容对后续相似工程具有极其现实的指导和借鉴意义。