跨京津塘高速特大桥悬灌箱梁合龙段施工技术

2018-05-28王会菊

建筑机械 2018年5期

王会菊

（中铁十八局集团第三工程有限公司，河北涿州 072750）

天津塘沽西跨京津塘高速公路特大桥跨津滨高速公路段（DK37+701.6～DK37+923.3）为60+100+60m的预应力混凝土连续箱梁结构。梁全长221.5m，边支座中心线至梁端0.75m，梁中支点处梁高7.85m，跨中10m直线段及边跨15.75m直线段梁高4.85m，梁高下缘按二次抛物线变化。梁体为单箱单室、变高度、变截面结构。梁顶宽12m，箱梁底宽6.7m。顶板厚度除梁端附近均为40cm，底板厚度40～120cm，按直线线性变化，腹板厚60～80cm、80～100cm，按折线变化。全联在端支点、中跨中及中支点处共设5个横隔板，横隔板设有孔洞，供检查人员通过。

1 结构体系的转换

连续梁桥采用悬臂施工法，在结构体系转换时，为保证施工阶段的稳定，连续梁边跨先合龙，释放梁墩锚固，结构由双悬臂状态变成单悬臂状态，最后跨中合龙，形成连续梁受力状态［1］。施工过程中存在梁的受力结构体系转换，施工时应注意以下几点：

（1）结构由双悬臂状态转换成单悬臂受力状态时，梁体某些部位的弯矩方向发生转换。所以在拆除梁墩锚固前，应按设计要求张拉一部分或全部布置在梁体下部的正弯矩预应力束。对活动支座还需保证解除临时固结后的结构稳定，如需控制和采取措施限制单悬臂梁发生过大纵向水平位移。

（2）梁墩临时锚固的放松，应均衡对称进行，确保逐渐均匀地释放。在放松前应测量各梁段高程，在放松过程中，注意各梁段的高程变化。如有异常情况，应立即停止作业，找出原因，以确保施工安全。

（3）对转换为超静定结构，需考虑钢束张拉、支座变形、温度变化等因素引起结构的次内力。若按设计要求需进行内力调整时，应以标高、反力等多因素控制相互校核。如出入较大，应分析原因。

（4）在结构体系转换中，临时固结解除后，将梁落于正式支座上，并按标高调整支座高度及反力。支座反力的调整应以标高控制为主，反力作为校核［2］。

2 合龙段施工

合龙段的施工工艺流程如图1所示。

图1 合龙段施工工艺框图

连续箱梁合龙施工时先合龙边跨，再合龙中跨。合龙温度应符合设计要求，合龙段两端悬臂标高及轴线允许偏差应符合设计或规范要求。

2.1 边跨合龙施工

2.1.1 施工准备

（1）悬臂梁段浇注完毕，拆除悬臂挂篮；

（2）清除箱顶、箱内的施工材料、机具，用于合龙段施工的材料、设备有序放至墩顶；

（3）在“T构”两悬臂端预备配重水箱；

（4）近期气温变化规律测量记录。

2.1.2 边跨合龙段支架及模板

边跨合龙段与边跨等高度现浇段一样，采用满堂支架支架施工。悬臂梁段浇注完毕，拆除挂篮，接长边跨等高度现浇段支架，拼装合龙段支架，支架的搭设与现浇段要求一样。外模采用挂篮模板，底模采用200mm竹胶板，内模采用组合钢模。

2.1.3 设平衡重

采用在悬臂端的水箱中加水的方法设平衡重，近端及远端所加平衡重吨位由施工平衡设计确定。配重及合龙步骤见图2。

图2 边跨合龙施工步骤图

其中，图2a“T构”悬臂浇注及边跨等高度现浇段施工完毕，搭设合龙段支架；图2b加水箱配重，钢筋绑扎，预应力管道安装，边跨合龙段锁定；图2c选择当天最低温度时间浇注混凝土，逐级卸除水箱配重；图2d边跨合龙段预应力张拉及锚固完毕，拆除合龙段支架。

2.1.4 支架预压

（1）边跨合龙段总重量及荷载分配。

合龙段14#和14`#块总重均为67.448t，其长为2m，考虑到施工中存在的附加荷载，现取1.2系数进行计算，则其总重80.9t。除去翼缘板的重量，则在合龙段的底宽范围内的预压重量为67.1t。

（2）预压物布置。

预压采用砂袋堆载预压，每个砂袋暂拟定装满砂后重量按1.2吨计算，施工时，根据现场实际称量重量为准，根据预压重量进行堆载预压。

砂袋数量：67.1÷1.2t/袋=56袋，底板宽度为6.7m，则平均每平米的预压重量为5t，即平均每平米4.2袋。

（3）沉降观测点的布置。

每端顺桥向各设1个断面，每个断面横桥向布设5个测点，5个测点分别设在两侧翼缘板各1个、两腹板处各1个，底板中心处1个，对各测量点进行编号。

（4）观测时间及频率。按加载前、加载50%荷载、加载100%荷载、加载120%荷载（完毕）。加载完毕后规定每天观测2次，早晚各1次，并做好沉降观测记录，以备支架预设预拱度时计算所用。

沉降观测应选择每天的气温较低时，大致时间为早上8：00和下午5：00左右。支架的预压时间无严格要求，一般以全部加载完毕后连续3d的沉降不大于2mm即可说明支架沉降已稳定。开始按预拱度要求调整底模高程，调整结束后即可卸载。

卸载按照荷载的100%、荷载的50%、卸载后进行观测。卸载时按加载先后顺序进行。

预压观测结果的整理：预压结束后算出支架的非弹性变形、基础沉降变形及弹性变形值，用以计算模板标高调整时的预留值。

2.1.5 普通钢筋及预应力管道安装

普通钢筋在地面集中加工成型，运至合龙段绑扎安装，绑扎时将劲性骨架安装位置预留，等劲性骨架锁定后补充绑扎。底板束管道安装前，应试穿所有底板束，发现问题及时处理。合龙段底板束管道采用钢管，或者用双层波纹管替代，管道内穿入钢绞线芯模，以保证合龙段混凝土浇注后底板束管道的畅通。其余预应力束及管道安装同箱梁悬灌梁段。

2.2 合龙施工

（1）合龙锁定。

合龙前使悬臂端与边跨等高度现浇段临时连接，尽可能保持相对固定，以防止合龙段混凝土在浇注及早期硬化过程中发生明显的体积改变。锁定时间按合龙段锁定设计执行，临时“锁定”是合龙的关键。合龙“锁定”遵循又拉又撑的原则，即“锁定”包括焊接劲性骨架和张拉临时预应力束。支撑劲性骨架采用“预埋槽钢+连接槽钢+预埋槽钢”三段式结构，其断面面积及支承位置根据锁定设计确定。合龙时，在两预埋槽钢之间设置连接槽钢，并由联结钢板将连接槽钢与预埋槽钢焊接成整体，同时注意焊缝应设在不同截面处。临时预应力束按设计布置，临时预应力张拉吨位按锁定设计确定。劲性骨架顶紧后进行张拉，临时束张拉锚固后不压浆，合龙完毕后将拆除。合龙锁定布置如图3所示。

图3 合龙段合龙锁定布置示意图

（2）浇注合龙段混凝土。

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（即分级放水），保证平衡施工。合龙段混凝土选择在一天中气温较低时进行浇注，可保证合龙段新浇注混凝土处于气温上升的环境中，在受压的状态下达到终凝，以防混凝土开裂，混凝土的浇注速度每小时10m3左右，3～4h浇完。

（3）预应力施工。

合龙段永久束张拉前，采取覆盖箱梁悬臂并洒水降温以减小箱梁悬臂的日照温差。底板预应力束管道安装时要采取措施保证管道畅通，待合龙段混凝土达到设计规定强度和相应龄期后、张拉前解除临时锁定。先张拉边跨顶板预应力束，再张拉底板第一批预应力束，按照设计要求的张拉吨位及顺序双向对称进行张拉。横向、竖向及顶板纵向预应力施工同箱梁悬灌梁段施工，合龙段施工完毕后，拆除临时预应力束并对其管道压浆。直线段支架下落，拆除模板及支架。

3 中跨合龙施工

3.1 吊架及模板安装

中跨合龙梁段采用合龙吊架施工，合龙吊架和模板采用施工挂篮的底篮及模板系统组装施工。

安装步骤为：（1）将挂篮的底篮整体前移至合龙段另一悬臂端；（2）在悬臂端预留孔内穿入钢丝绳，用几组滑车吊起底篮前横梁及内外滑梁的前横梁；（3）拆除挂篮前吊杆；（4）用卷扬机调整所有钢丝绳，使底篮及内外滑梁移到相应位置，安装锚杆、吊杆和联接器将吊架及模板系统锚固稳定；（5）将主桁系统退至0＃梁段后拆除。

3.2 设平衡重

采用在悬臂端的水箱中加水的方法设平衡重，近端及远端所加平衡重吨位由施工平衡设计确定。配重及合龙步骤如图4所示。

图4 中跨合拢段施工过程示意图

其中，图4a边跨合拢；图4b施工挂篮后移，中跨合拢吊架安装。加配重水箱；图4c钢筋绑扎，预应力管道安装，合拢锁定；图4d选择当天最低温度时间浇注混凝土，逐级卸除水箱配重；图4e合拢段预应力张拉及锚固完毕，拆除合拢吊架。

3.3 合龙施工

普通钢筋及预应力管道安装与边跨合龙段相同。

（1）合龙锁定。合龙前使合龙段两共轭悬臂端临时连接，尽可能保持相对固定，以防止合龙段混凝土在浇注及早期硬化过程中发生明显的体积改变。合龙前除“T构”悬臂端按平衡要求设置平衡重外，如施工控制有要求时还将对合龙段处采取调整措施。合龙段支撑劲性钢骨架施工及临时预应力束张拉施工同边跨合龙段施工。

解除连续梁墩顶的临时锁定，并切断该墩临时支座锚固钢筋，完成体系转换。

（2）浇注合龙段混凝土。中跨合龙段混凝土浇注与边跨合龙段施工相同。

（3）预应力施工。中跨合龙完成后，张拉中跨预应力束，再张拉边跨底板第二批预应力束。合龙段施工完毕后，拆除临时预应力束并对其管道压浆。

（4）合龙锁定设计。合龙锁定中采用又拉又撑的方法，即用劲性骨架承受压力，用临时预应力束承受拉力。劲性骨架根据温度荷载计算其所需截面积，同时应验算其压杆稳定性；临时预应力应确保降温时劲性骨架中既不出现拉应力，又要满足升温时骨架不致受压过大而失稳。具体张拉吨位根据合龙期间可能出现的温度范围计算，合龙锁定温度选择在设计要求的最佳温度范围内。