连续梁桥悬臂浇筑施工技术

陈永森

(广西桂通工程咨询有限公司，广西 南宁 530028)

0 引言

随着我国交通基础设施建设的快速发展，社会对于作为交通咽喉的桥梁工程也提出了越来越高的要求：桥梁不仅需要具备基本的通行功能，同时还需要符合环境美化和景观要求。对于桥梁的通行功能而言，结构、材料和施工工艺均会对于桥梁性能产生较大的影响[1-2]。鉴于整体效果好、施工效率高的特点，连续梁桥在跨越山涧和河流的桥梁工程中得到了较为广泛的应用。对于连续梁桥尤其是预应力连续梁桥的设计和施工，悬臂浇筑方法是当前跨越河流、山涧和道路的桥梁中优先选择的施工方式。悬臂浇筑，即将整体桥梁划分为不同长度的阶段，采用挂篮进行对称施工。鉴于连续梁桥对称施工，对施工稳定性和后期合龙段施工精度的要求较高，因此需要在悬臂浇筑过程中对立模标高有具体的要求、控制和调整，否则容易造成连续梁桥在成桥时的线形和内力不符合设计线形要求[3-4]。当前对于连续梁桥的悬臂浇筑方法，缺乏系统的研究和探索，仅凭借经验和简单的计算，很难满足当前快速发展的交通行业对于桥梁线形和受力合理性的要求。

本文结合灌阳(永安关)至全州(凤凰)高速公路塘屋岭特大桥施工情况，主要介绍分析了连续梁桥的悬臂浇筑施工工艺，通过施工工艺流程和测量两方面的控制保证施工质量，并对其质量控制措施进行阐述。

1 工程概况

塘屋岭特大桥位于桂林市灌阳县塘屋岭村境内，跨越两山之间的山麓平原地带。桥梁全长为784.08 m，起讫里程桩号为K24+057.42～K24+841.50。主桥为(92+2×172+92)m预应力混凝土连续梁结构，主墩墩身为单肢式钢筋混凝土空心薄壁墩，墩身高103 m，每片墩纵向宽10 m，主桥结构如图1所示。

图1 主跨示意图

根据图1可知，在悬臂施工T构时，为了抵消梁段两端因施工的不平衡荷载引起的倾覆力矩，在墩身设置临时支撑，通过φ32精轧螺纹钢筋将箱梁和承台进行对拉，满足结构对称施工的平衡要求，使得结构标高满足设计要求，后期合龙满足精度和成桥受力合理性的要求。

2 连续梁桥悬臂浇筑施工工艺

连续梁桥的悬臂浇筑施工是一个较为系统的工程，不仅包括0#块的浇筑施工，同时还包括挂篮悬臂浇筑和后期合龙段的施工。

2.1 挂篮悬臂浇筑工艺流程

对于连续梁桥的悬臂浇筑施工，具体施工工艺流程如图2所示。

图2 挂篮悬臂浇筑施工流程图

2.2 端部0#块施工

鉴于0#块是连续梁桥施工的第一步，同时0#块的施工精度对于整体桥梁的施工控制产生较大影响，因此对于0#块需要严格按照工艺要求施工。

2.2.1 准备工作

本工程0#块的总长度为12.0 m，竖向预应力筋为φ32精轧螺纹钢筋，根据受力和设计要求，采用间距为50 cm进行设置，每组3根，主要布置在箱梁边腹板和中腹板位置。

在预应力筋设置完毕后，下一步较为重要的就是临时固结措施。鉴于工程中桥墩为刚性墩，因此采用拉压形式即可以施工：在0#块施加向下的预应力，同时在成台上设置支撑，为了确保主梁的稳

定性和临时支座受力均匀，0#块固结措施尽量保持对称布置。具体如图3所示：

(a)截面图

(b)立面图

2.2.2 临时支座安装

在临时固结措施完成之后、模板安装之前，为了主梁受力均匀合理，需要在墩顶设置临时支座。根据施工要求和后期体系转换要求，临时支座采用硫磺混凝土分两次浇筑，首次为垫石混凝土浇筑，二次为支座混凝土浇筑，浇筑和养护达到设计要求后，通过预埋钢筋进行固定施工，按照楔形模板标高，浇筑硫磺混凝土直至标高超过设计永久支座5 cm，这是为了在悬臂施工过程中避免永久性支座参与主梁受力[5]。

2.2.3 托架结构及模板安装

在临时固结措施和临时支座安装完毕后，需要将临时墩位置作为临时联结系构件设置托架，托架支撑主要包括临时墩、钢管柱和工字钢，采取顺桥向进行布置，起到对整体支架的支撑作用。

在托架结构完成之后，即可进行模板的安装。0#块模板包括内模和外模两部分，其中内模顶部采用钢模板，侧模为竹胶板，外模则全部采用钢模板。

2.2.4 混凝土浇注

在0#块浇筑之前，需要留置预留孔，便于后期挂篮拼装。对于0#块混凝土的浇筑，采用分层、均匀和对称的方式。鉴于本工程0#块体积较大，分两次进行浇筑。第一次浇筑至腹板受力较为简单的中间靠上1.0 m位置，第二次则对于剩余部分进行浇筑施工，同时在二次浇筑前需要对接缝进行处理。在混凝土浇筑养护达到设计强度的90%以后，则需要进行预应力束的张拉，在张拉完毕后即可进行下一步的挂篮施工。

2.3 挂篮施工

对于挂篮施工，不仅包括挂篮的安装，挂篮预压也是挂篮施工中不可缺少的一部分。

2.3.1 挂篮安装

在挂篮安装之前，需要对挂篮进行试拼装，并采取水箱加水的方式进行承压试验。挂篮安装首先安装主桁梁，然后安装锚固系统，锚固系统由锚固桁梁、锚杆和蹬筋三部分组成，主梁尾部通过锚固连接器锚固于竖向预应力蹬筋上。主要结构完成后，需要安装主梁、立柱和平联，在调整三角桁片之后，安装桁架前、中和上横梁，最后进行吊带和底栏的安装。安装完毕之后，需要通过吊带提升设备调整平台标高，全面检查挂篮安装质量。本工程采用三角形挂篮，如下页图4所示。

(a)立面图

(b)断面图

2.3.2 挂篮预压

鉴于挂篮施工跨越道路或河流，对于成桥后线性和受力合理性均有较大影响，因此在施工中应严格控制挂篮的变形，需要在安装完毕后进行预压。本工程桥墩预埋螺栓采用预应力筋进行预压，荷载分别为20%、50%、80%、100%和120%，然后进行卸载[6]。在分级加载和卸载过程中，对于挂篮关键系数进行记录，本工程挂篮控制参数如表1所示。

表1 挂篮控制参数表

2.4 挂篮悬臂施工

在挂篮安装完成并进行预压调整后，要进行外侧和翼板模板钢筋的安装：首先安装底层钢筋、腹板钢筋和顶板钢筋，然后安装腹板竖向、纵向和顶板纵向、横向波纹管和预应力钢束，在所有检查完毕并安装标高测量点之后进行混凝土浇筑。为了悬臂两端的受力平衡和稳定，混凝土浇筑应该从两端对称进行。对混凝土进行养护，在达到设计强度的90%后，对纵向预应力钢束进行两端对称张拉，而后进行压浆处理。

为了后续施工的精度和成桥后的受力合理性，在混凝土预应力钢束张拉前后进行标高的测量，如果发生的偏移量较大，则需要分析清楚原因才能进行下一步的施工；同时在混凝土浇筑过程中实时监测桥墩偏移量，避免因偏移量过大影响施工安全和稳定性，发现偏移量应及时采取针对性措施进行处理[7]。

2.5 挂篮移机

在混凝土浇筑完毕，预应力张拉和压浆施工作业完成后，需要将挂篮移机到下一梁段，具体施工过程如下：

(1)拆除竖向精轧螺纹钢锚固措施；

(2)安装手拉葫芦并进行张拉移动；

(3)在前后保险打开后，利用手拉葫芦移动挂篮至下一梁段；

(4)挂篮就位后，安装后锚固精轧螺纹钢；

(5)收紧挂篮吊杆，并进行底板标高测量。

在上述挂篮移机完成后，可以进行内外侧模板和底部模板的安装，在测量和调整后，即可进行混凝土的浇筑施工。

2.6 合龙段施工

从循环挂篮移机、混凝土浇筑和预应力张拉过程，直至合龙段施工，对于本工程而言，首先进行边跨合龙段的施工，接着进行中跨合龙段施工[5-6]。施工关键流程如下所示：

2.6.1 劲性骨架安装

对于连续梁桥，本工程选择首先进行边跨的合龙，在合龙段施工中，劲性骨架的安装较为重要，决定合龙的顺利完成和后期成桥阶段的线性和受力合理性。进行骨架安装截面图如图5所示。

根据图5可知，为了将两侧已经完成的梁段浇筑成一个整体，需要根据设计和合龙段联测标高要求，分别在面板和底板位置设置刚性支撑架，并采用40a槽钢进行连接固定，为了尽量减少温差对于支撑架的影响，选择在夜间温度最低时进行焊接施工，同时焊接需要在两侧对称进行，整体焊接操作时间不得超过3 h。

2.6.2 合龙段施工

在刚性支撑架和配重水箱安装完毕后，需要进行合龙段的施工。为了保证浇筑过程中的受力合理性，在混凝土浇筑过程中应逐渐卸载配重。在合龙段混凝土强度达到设计强度的90%以上时，即可拆除顶拉装置，并进行边跨合龙束的张拉，而后拆除临时支座，固定支座开始承受荷载作用。

边跨合龙之后，需要进行中跨合龙段施工。具体施工工艺与边跨合龙束类似。为了防止合龙段混凝土因为温差或收缩产生裂缝，混凝土浇筑之前可张拉部分预应力束。合龙段施工尽量选择在气温最低时；养护混凝土达到设计强度后，则进行纵向预应力钢束的张拉施工，最终完成体系转换。

3 施工质量控制

对于连续梁桥，施工质量的好坏决定着成桥后的线性和受力合理性，因此需要对施工控制测量和施工工艺进行控制，保证施工质量。

3.1 施工控制测量

挂篮悬臂浇筑过程中，由于自重作用箱梁产生向下位移，张拉的预应力钢束又会产生负弯矩，产生向上的位移。同时混凝土属于时间依存性材料，结构容易发生非线性的变形，因此结构在复杂的施工环境下的标高测量显得尤为重要[6]。鉴于施工环境变化较为复杂，应对悬臂浇筑段混凝土进行如下工况的测量：

(1)挂篮移机就位后、模板调整完毕后的梁段标高测量；

(2)混凝土浇筑后控制测量；

(3)张拉纵向预应力钢束后的控制测量。

鉴于连续梁桥的悬臂施工过程对于标高的控制要求较高，因此标高测量成为连续梁桥施工质量控制的关键因素，这是指导后期施工的主要依据，也是控制桥梁成桥线性和受力合理性的关键因素[7]。对于监控测量主要包括以下因素：

(1)主梁标高测量；

(2)主梁轴线平面坐标测量；

(3)每一节标高、轴线监控测量。

3.2 施工工艺流程控制[8]

连续梁桥的悬臂浇筑施工，需要严格按照施工流程进行：

(1)每次挂篮移机就位后，对箱梁底模进行标高测量，出现偏差后应在后续梁段进行适当纠正。

(2)各梁段混凝土施工应监测梁体挠度和应力，及时分析、掌握梁体弹性和非弹性变形，为后续施工提供技术支持。

(3)梁段浇筑完毕后，要放样中线，布置标高点；对张拉后梁段的上翘值和扭曲值进行设计值和实测值的对比分析。

(4)控制混凝土质量，保证坍落度在12～14 cm之间，尽量采取一次性浇筑施工完毕。

(5)严格控制纵向预应力钢束的张拉。混凝土强度达到设计强度的90%以上才可以进行张拉。张拉时应首先张拉腹板连续束，然后是顶板连续束和横向预应力钢束；在张拉过程中采取两端对称张拉的方式张拉，采取双控因素：伸长量误差保持在±6%之间，并做好张拉数据的记录。

4 结语

对于连续梁桥的施工，挂篮悬臂施工是当前应用较为广泛的施工选择。通过本工程连续梁桥的悬臂浇筑施工，本文对大跨径连续梁桥的施工工艺和质量控制进行了系统的分析和介绍：

(1)从挂篮悬臂浇筑施工流程开始，分别介绍了0#块施工、挂篮施工和移机、混凝土浇筑和合龙段的施工。

(2)分别从施工控制测量和工艺流程方面介绍连续梁桥的施工质量控制措施。

通过本工程的实施，对于今后同类工程的施工和质量控制提供工程和理论经验借鉴。

[1]郑 渊，李 帅，龚权华.施工监控在连续梁悬臂浇筑中的应用[J].工业c，2016(58)：198-199.

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[3]蒋志强，曾燕玲.悬浇连续梁墩梁临时固结技术的验算与应用[J].西部交通科技，2013(5)：64-69.

[4]张万军.悬臂浇筑大跨度预应力混凝土连续梁桥施工控制的研究[J].价值工程，2016(26)：204-206.

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[6]刘 旭.连续梁桥悬臂浇筑施工设计及工艺[J].工程技术：引文版，2016(11)：106.

[7]刘 斌.连续梁桥悬臂施工浇筑中挠度控制探讨[J].科技创新与应用，2017(6)：240.

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