论塘屋岭特大桥连续刚构合龙施工技术

张均海

(广西桂通工程咨询有限公司，广西 南宁 530028)

0 引言

连续刚构桥本身凭借可跨度大、可采用空心薄壁高墩、可采取悬臂浇筑梁施工等得天独厚的优势，在西部高速公路建设中发挥了重要的作用。而连续刚构桥合龙段施工是最为关键的工序之一，是连续刚构桥受力体系转换的必经之路。正确地掌握合龙段施工工艺、加强技术控制是确保刚结构桥施工质量的关键所在。

1 工程概况

灌凤高速公路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地带。桥梁全长784.08 m，桥型方案采用：桥跨组合为5×40 m+92 m+2×172 m+92 m+1×40 m，主桥为(92 m+2×172 m+92 m)预应力混凝土连续刚构，引桥永安关侧为先简支后连续后张法预应力混凝土T梁，凤凰侧为简支后张法预应力混凝土T梁。6#、7#、8#主墩墩身为单肢式钢筋混凝土空心薄壁墩，墩身高103 m。全桥共有2个边跨合龙段及2个中跨合龙段，共计4个合龙段，左右幅合计共8个合龙段箱梁。每个合龙段箱梁长2.0 m，高3.6 m，底板厚0.38 m，腹板厚0.5 m，单个合龙段C55混凝土工程量为23.4 m3，重约60 t。采用先托架现浇边跨块件，然后采用挂篮合龙边跨，最后挂篮合龙中跨的施工方案。

2 施工步骤及施工工艺

2.1 自然条件及环境调查

2.2 边跨合龙段施工工艺

由于合龙段施工的重要性，除了确定好最适宜的浇筑施工时间，制定完善可行的施工方案，还应该做好其它必要的准备工作。施工前应清除与合龙段施工无关的箱梁顶板、梁体内的材料、机具、杂物等；用于合龙段施工的材料、设备有序放至0#段箱梁上，不得放在悬臂端。同时，根据气候变化特点，合龙段一般在夜间施工，要提前准备好照明灯具以及做好夜间施工的安全防护措施等工作。

2.2.1 边跨合龙段吊架及模板安装

根据塘屋岭特大桥的合龙方案，采用先托架现浇边跨块件、然后采用挂篮合龙边跨的施工方法。因此，待边跨现浇段箱梁混凝土强度大于设计强度的90%后，将边跨现浇支撑托架的最外侧贝雷梁拆除。由于合龙段长度只有2 m，为使模板能够紧贴两端已浇筑好的混凝土，将原来的挂篮模板进行改装，底模、侧模、顶模由原来的长4.5 m改装为2.5 m。挂篮模板改装完成后，将23#块段的挂篮下前横梁前移进边跨现浇段箱梁底部，并用精轧螺纹钢通过现浇段底板预埋孔将挂篮前横梁锚固在现浇段底板处。挂篮的内外滑梁两端通过预留孔道，用精轧螺纹钢锚固在两端箱梁混凝土上。箱梁模板沿用原挂篮模板，通过吊带调整模板标高。如图1所示。

图1 边跨合龙示意图

2.2.2 平衡配重

为使合龙段混凝土在浇注过程中始终处于稳定状态，同时保证T构的平衡，减少梁体变形对合龙段产生的负面受力影响，需要在施工中对梁体各悬臂部分采用施加配重保证力矩平衡，即分别在合龙段两侧的悬臂端，沿梁面横向摆放配重；在合龙段钢筋安装及混凝土浇注过程中逐步撤出边跨端的压重，中跨侧配重重量保持不变，以确保合龙段施工整个过程中的受力处于平衡状态。塘屋岭特大桥采用在“T构”两悬臂端21#、22#节段相接处安放水箱，施工过程中往里面注、放水，充当施工平衡配重。监测单位根据合龙段施工工艺，考虑挂篮、临时施工器械及合龙段混凝土重量600 kN进行了受力分配计算分析，边跨现浇段施工完成、23#悬臂节段张拉后，悬臂端分配200 kN，挂篮重量按实际计。

图2 配重示意图

根据受力分配及力矩情况，提出了以下边跨合龙配重方案：首先边跨挂篮前移2.3 m，用挂篮施工边跨合龙段，中跨挂篮位置不变。移动边跨挂篮过程中在中跨21#、22#节段相接处配平衡重18 kN；待边跨挂篮就位后，同步往两端配重，在边跨侧21#、22#节段相接处配重213 kN，中跨侧配重同步增加到231 kN；安装合龙段模板和钢筋，开始浇筑边跨合龙段，同步(相同比例)减轻边跨侧的配重，中跨侧配重不变，浇筑完成后，边跨侧配重减至零，如图2所示。

2.2.3 边跨合龙锁定

根据灌凤高速公路一阶段施工图设计的要求，塘屋岭特大桥设计合龙段劲性骨架采用“预埋钢板+连接工字钢+连接固定钢板”三段式结构。预埋钢板在施工边跨现浇段和悬臂段时，提前在梁体按图纸要求预埋，然后将工字钢与两个梁段上的预埋钢板焊接固定。边跨合龙段锁定安装需注意事项：劲性骨架合龙(封焊)温度应≤20 ℃，保持相对稳定；安装劲性骨架前应凿混凝土露出锚板，并按要求将其表面打磨平整光洁；安装劲性骨架，其一端与锚板焊接固定，另一端作为调节端。梁体内的预埋钢板与双36b槽钢截面焊接牢固，以确保劲性骨架能承受足够的拉力；临时张拉合龙束，劲性骨架锁定，对劲性骨架调节端封焊；合龙段混凝土浇筑完成后对劲性骨架灌注同箱梁标号压浆剂。

2.2.4 合龙段混凝土浇筑

合龙段用劲性骨架连接固定后，采用和合龙段同标号的水泥浆将劲性骨架注满。合龙段混凝土浇注过程中，按新浇注混凝土的重量分级卸去平衡重(即分级卸载)，保证平衡施工。为减少合龙段混凝土在凝固过程中的收缩变形，提高其早期强度，施工时混凝土的配合比中适当添加微膨胀剂，同时降低水灰比。合龙段混凝土要求一次浇注成型，先浇筑底板再浇筑腹板，后浇筑顶板，采用分层浇筑，并应快速连续浇筑，时间控制在3 h以内。

2.3 中跨合龙段施工

中跨合龙段施工工艺和边跨合龙工艺大体上相同，差别较大之处就是合龙的锁定。因此，本文在中跨合龙段施工中只对合龙锁定作主要论述。

连续刚构中跨合龙锁定的关键是准确计算顶推锁定。各项合龙前的准备工作完成后，合龙锁定前对连续刚构中跨合龙前施加定量的水平顶推力，可改善因长期荷载作用下混凝土收缩、徐变及温度效应对连续刚构桥墩柱受力及变位产生的不利影响。施工时可以使用千斤顶改善合龙段受力情况，一般只在中跨合龙时适当使用。在计算水平顶推力时应对设计顶推力进行优化，合龙温差所需的顶推力与温差值近似成线性关系。若高温状态下进行合龙，则要增大顶推力来抵消高温合龙温差产生的墩顶水平偏位，从而减小合龙温差对结构的影响。大跨径混凝土连续刚构桥合龙时施加顶推力后，不但减小了薄壁墩墩顶的水平偏位，而且还能有效改善主墩的受力，特别是桥墩底部的内力。

塘屋岭特大桥劲性骨架合龙锁定前由监测单位根据实际情况计算得出水平顶推力为3 550 kN。施工过程中，用千斤顶在两个合龙段同步施加水平顶推，顶推到位后用劲性骨架进行焊接合龙锁定。焊接锁定后立即往劲性骨架内灌注C55高标号水泥浆，待水泥浆强度达设计强度的90%后撤去顶推千斤顶。

2.4 合龙段预应力钢筋施工

大跨径连续钢构桥基本采用的是单箱大体积箱梁，设计纵、横、竖向三个方向均设有预应力钢筋(束)，合龙段预应力钢筋的设计同样三个方向均设有预应力钢筋(束)。塘屋岭特大桥合龙段纵向预应力钢束采用φ15.2钢绞线；横向预应力钢束采用2-φs15.2钢绞线；竖向预应力钢筋采用1-JL32高强度精轧螺纹钢。

2.4.1 纵、横向预应力钢束施工

合龙段混凝土浇筑完成养护7 d后，混凝土强度达到设计值的90%以上应及时进行预应力施工。施工过程应严格按设计要求的先后次序进行张拉：对预应力束进行张拉伸长值计算，如在曲线部分，则要考虑曲线部位摩阻力的影响，并根据技术规范精确地计算出每束钢绞线的伸长值；千斤顶的纵向轴线与钢丝束中心线处于同一直线上；油泵加压应缓缓进行，速度不宜过快，分级加压，两端张拉时应使两端的伸长值基本接近；预应力筋张拉完成后，要及时进行孔道压浆。

2.4.2 竖向预应力钢筋施工

竖向预应力钢筋要求逐根张拉到位，逐根记录备查，严防遗漏。竖向预应力精扎螺纹钢筋要求采取可靠的施工方法确保竖向预应力施加的准确。施工过程中应注意保护竖向预应力管道，严禁水泥砂浆等杂物进入管道内。为防止预应力损失过大或漏张拉，竖向预应力首次张拉后暂不灌浆封锚，待7 d后进行二次张拉，确保预应力达到设计吨位。竖向预应力完成二次张拉后进行灌浆封锚。

3 结语

连续刚构桥多用于大跨度的薄壁高墩上，即把高墩看作一种摆动支承体系，从而降低墩的内力，

由于其具备超越连续梁桥跨径的能力，且造价低廉、施工技术成熟等特点，是近年来使用较多的梁式桥。连续刚构桥合龙段施工是悬臂浇筑技术非常关键的工序之一，是连续刚构桥梁体体系转换的必经之路。灌凤高速公路塘屋岭特大桥全桥顺利合龙并完成体系转换，桥梁线形平顺，结构合理，受力良好，为今后大跨径连续刚构桥悬臂浇筑法施工提供了借鉴和参考。

[1]JTG/TF 50-2011，公路桥涵施工技术规范[S].

[2]JTG D60-2015，公路桥涵设计通用规范[S].

[3]胡 浩.连续刚构桥施工阶段关键力学问题的有限元分析[D].合肥：合肥工业大学，2010.