深谷公路桥超大跨径连续钢构梁施工技术

孙陈锋

摘要：在我国云贵川地区，公路桥梁需要跨越众多深谷，为节约投资，降低施工风险，大跨径的连续刚构梁应运而生，不但解决了施工难题，还提高了我国的基建水准。本案为四川省雅砻江两河口水电站库区复建县道X037线普巴绒特大桥（100+180+100）m预应力混凝土连续刚构施工，重点介绍了连续刚构的高墩顶0#块托梁设计、预压、施工，刚构浇筑;挂篮施工悬臂段;边跨直线段施工;边、中跨合拢段施工以及梁段体系转换。对各施工阶段的施工工艺流程和技术要求进行详细说明，还对连续刚构梁体的施工监测、施工误差分析及后续施工状态预测关键技术进行了阐述。

Abstract： In Yunnan， Guizhou and Sichuan area of China， highway bridges need to cross many deep valleys. In order to save investment and reduce construction risks， long-span continuous rigid frame beams have emerged， which not only solves the construction problems， but also improves the infrastructure level in China. Based on the case of the continuous rigid frame construction of the pre-stressed concrete of the Pubarong Bridge （100+180+100） m of the X037 line of the rebuilding county road of the Lianghekou Hydropower Station in Yalong River， Sichuan Province， this paper mainly introduces the design， preloading， construction and rigid pouring of the high-rise top 0# block joist in continuous rigid frame; the cantilever section of the hanging basket construction; the construction of the side-span straight section; the construction of the side and middle spans and the transformation of the beam section system. The construction process and technical requirements of each construction stage are described in detail. The key technologies of construction monitoring， construction error analysis and subsequent construction state prediction of continuous rigid frame beam are also described.

关键词：公路;超大跨径;连续钢构;施工技术

Key words： highway;super large span;continuous steel structure;construction technology

中图分类号：U445                                        文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2019）13-0084-05

1  工程概況

四川省雅砻江两河口水电站库区复建县道X037线普巴绒特大桥（100+180+100）m预应力混凝土连续刚构起止里程K30+136～DK30+524.8，全长388.8m，梁体C60混凝土合计6831.4m3。桥梁全部位于直线上，设计坡度为3‰，本桥跨越曲入沟，桥中心线与沟谷中心线交角64°，桥址地貌属高中山河谷地貌，地势较为陡峭，呈“V”型沟谷，地势起伏较大。桥位段河道顺直，河宽约28m，深约0.8m。调查范围内最高点标高2972m（沟谷两侧山坡），最低点标高2691m（曲入沟沟谷谷底），相对高差281m。下部结构为桩柱式台、桩基础+承台+薄壁空心墩，2座薄壁空心墩分别高达103m、106m。

2  连续刚构尺寸及技术要求

连续刚构箱梁为单箱单室、直腹板、变截面、高度结构，最小合拢段梁高4m，中支点处梁高11m，梁高按1.7次抛物线变化。箱梁顶板宽度9m。底板宽6m，翼板悬臂长1.5m。

箱梁腹板厚在墩顶范围内为120cm，自箱梁根部至跨中则有80cm、65cm、50cm三种，渐变方式为直线渐变。底板厚度按1.7次抛物线由跨中0.32m变化至箱梁根部1.5m。

主梁共91个梁段，其中0#梁段13m，边跨直线段长8.68m，合拢段梁长2m，一般梁段分成3m、3.5m、4.5m，最大悬臂浇筑块215.5吨。悬浇节段顶板厚度30cm，腹板厚度80～50cm，底板厚度112.1～32cm，截面梁高1037.5～400cm。

梁段为大部分为两向预应力体系，局部为三向预应力体系。钢束采用高强、低松弛钢绞线，由直径？准15.2编制成束。张拉控制应力为1395MPa，腹板、顶板、中跨底板纵向预应力束WC01～WC18、TC01～TC17、ZT01～ZT12为19？准15.2，采用OVM15-19大吨位锚固体系;腹板、顶板、中跨边跨顶板合拢束WC19～WC22、TC18～TC19、DT01、DT02、TT01、TT02为17？准15.2，采用OVM15-17大吨位锚固体系;边跨底板纵向预应力钢束BT01～BT07为15？准15.2，采用OVM15-15大吨位锚固体系。

由于墩高谷深，0#梁段采用托架施工，边跨直线现浇段采用？准630螺旋管组合碗扣式脚手架搭设支架法施工，1#～21#段采用菱形挂篮悬灌施工。

3  连续刚构施工技术

3.1 施工工序安排

①0#块托架拼装及托架预压检测;②0#块浇筑施工;③拼装挂篮及挂篮预压;④挂篮悬臂浇筑1#块→21#块;⑤边跨直线段支架现浇施工;⑥边、中跨合拢段施工;⑦拆除临时支座，完成梁跨体系转换。

3.2 0#块托架拼装及托架预压检测

3.2.1 托架构造

本桥1、2号墩墩身混凝土浇筑至墩身倒角，墩身外侧顺桥向每侧布置3道Ι32a工字钢作为主梁，其上双拼[10槽钢桁架。墩内设置4道Ι32a工字钢纵梁，以Ι32a工字钢作为分配梁，搭设Φ48钢管支架，铺设10×10cm纵横向方木，底模采用15mm竹胶板。

托架纵梁水平力通过精轧螺纹钢对拉解决。托架应有足够的强度、刚度及稳定性。托架结构设计见图1。

3.2.2 托架预压及检测

①预压方法。0#段托架预压采用堆载预压，预压荷载取0#段混凝土总重+模板、施工机具总荷载的120%。分级按60%、100%、120%加载。②观测方法。在搭设好的托架平面位置上，沿线路中线，在墩中、两侧悬臂端头各断面分别布置3个测量点。在加载前先测量一次，收集起始数值，每加载一个荷载阶段需要静停1小时观测取值，全部加载完毕，每3h测量取值一次，第三级预压24h且变形观测稳定后开始卸载，相应进行降载阶段弹性变形值观测。依据收集的测量值绘制（时间-下沉量）关系曲线。曲线图满足设计要求方可进行下道工序。③卸载。卸载时要与加载顺序相反，后加载的先卸，先加载的后卸。

3.3 0#块浇筑施工

施工流程为：托架预压完成→安装调平底模板→吊装外侧模板→制作安装底板钢筋及腹板钢筋→布设竖向预应力管道→布设纵向预应力管道→内模板装置→制作安装顶板钢筋→布设顶板纵向预应力管道→搭设工作平台→混凝土浇筑→混凝土养生→拆模→穿预应力钢绞线束→预应力张拉→压浆→封锚。

3.3.1 模板施工

将0#段底模布置在托架上，调平模板平整度，模板下层底梁采用10×10cm方木，用顶托调节标高细部标高。模板的标高应考虑预留支架沉降量及弹性变形，按要求设置预拱度。外侧模板及内模采用组合钢模板，以螺栓定位，对拉固定。

3.3.2 钢筋和预应力波纹管道安装

①钢筋的制安。

1）梁体钢筋在集中加工厂制作加工成各型号配件，运送吊装到施工面，钢筋安装顺序为先底板及腹板，再顶板;当钢筋与预应力管道、体系锚固筋相碰时，适当调整梁段钢筋。2）桥面顶板预埋件和钢筋较多，防撞护栏的预埋筋，通风孔、泄水孔，检查孔的加强筋，以及挂篮走行锚固预留孔洞钢筋，都应绑扎牢固;所有预埋件位置要准确。

②波纹管安装。

1）管道按设计位置用定位筋固定，若波纹管道与梁段钢筋位置共位时，要保证波纹管位置不动，微调钢筋位置。定位筋可根据需要进行加密。在安装锚具及配件时，要确保位置准确，波纹管和喇叭管平顺衔接，做到密封不漏浆。在各条预埋波纹管的最高处布置排气管，在压浆能利于排气，保证压浆质量。2）波纹管道安装一般露出梁端混凝土10cm左右，需要连接时，则用长度为30cm的套管套住两端接头，用宽胶带对接缝20m长度范围内进行密封，以防漏浆。

3.3.3 混凝土施工

①混凝土浇筑施工。

混凝土采用项目拌合站集中供应，强度为C60混凝土，严格控制搅拌时间，并且要根据骨料的含水率变化及时调整施工配合比，保证混凝土的和易性及其他性能指標。

由于是高墩浇筑混凝土，因此混凝土运送至工地后，采用高压混凝土输送泵进行垂直输送至工作面。由于腹板混凝土施工人员无法进行部分死角的捣固作业，为克服这一困难，在腹板内模处每隔2m开一进人孔和捣固孔，待混凝土灌筑到该处后再将钢筋按绑焊要求焊接，将模板孔洞封严。

②混凝土的养护。

梁面采取覆盖洒水养护，以无纺土工布覆盖保持梁面潮湿，梁体侧面及梁底沿纵向各布设两根PVC管，PVC管间隔约50cm打设直径1mm细孔喷水养护，养护期间不少于7d。同时要测量混凝土的内外温度，控制温差不能超过15℃。

梁段端头混凝土拉毛处理，并洒水润湿，保证混凝土的粘合度。人工凿毛时混凝土强度不低于2.5MPa，当采用机械凿毛时混凝土强度不低于10MPa。

3.3.4 预应力张拉及压浆

纵向预应力张拉分梁段一次张拉完成。在混凝土强度达到设计要求的90%以上，并且保证有7d龄期后方可进行纵向张拉。张拉时必须按规定顺序进行。纵向预应力张拉采用两端张拉，并且左右对称进行。预应力要油表读数为主，预应力筋伸长量为辅的双控校核。进行完纵向张拉后，竖、横向张拉应滞后一个施工梁段进行，横、竖向预应力张拉采用单端张拉，竖向张拉要左右对称，横向张拉端要与锚固端交错设置。

压浆的水泥砂浆标号要满足设计要求，同时要控制初凝时间。压浆时采用真空辅助压浆工艺，分别从曲线孔道和竖向孔道从最低点压浆孔压入，在最高点的排气孔排气，别外还要注意先压下层孔道。控制压力按设计要求进行。并要控制压浆时的外界温度。

3.4 挂篮悬浇1#块→21#块节段

挂篮逐段浇筑的工艺流程为：对0#块的高程和轴线进行量测，符合要求后安装支架→拼装挂篮→挂篮预压→浇筑梁段混凝土→挂篮前移→挂篮调整锚定→浇筑下一梁段→依次完成各段浇筑→合拢段施工→拆除挂篮。

3.4.1 挂篮结构

根据施工要求，挂篮主桁架为菱形。适于在0#块浇注完毕情况下进行安装。挂篮主要由主菱形构架系统、行走与锚定系统、吊杆、底托系统、模板系统等系统组成。挂篮示意图见图2。

3.4.2 挂篮预压

①预压参数。

预压荷载取值=最大节段箱梁混凝土重量×1.2+动力附加荷载+挂篮自重+施工機具及人群荷载。本方案挂篮预压时挂篮端头按一半的总荷载分配，且采用千斤顶张拉方案，故千斤顶预压荷载取值为：（荷载组合总值-挂篮自重）×0.25。

如图3所示，预压千斤顶张拉方案操作时，将两台拼装好的挂篮主构架后支点对拼起来，将对应的前鼻梁穿入（张拉钢绞线，用锚具将钢绞线锚固在其中一个鼻梁上，另一端鼻梁作为张拉端。使用千斤顶对挂篮分级加载预压。按照荷载的50%、80%、100%、120%逐级加载，检查挂篮各杆件焊缝情况，同时记录荷载逐级加载位移数据。

本挂篮依据实际计算的预压荷载加载程序为：

0→50%（持荷1h/37.61t）→80%（持荷1h/60.2t）→100%（持荷1h/75.22t）→120%（持荷24h/90.3）→卸载

挂篮变形测量必须同时满足非弹性变形、弹性变形、前吊带弹性变形允许要求。

3.4.3 梁段悬臂施工

①单段施工工序。

0#节段施工完毕后按构件编号及总装图拼装挂篮，拼装程序：走行系统桁架锚固系统底模板内外模。

连续梁段悬灌段施工工序流程为：挂篮前移就位→调平底模→吊装侧模→加工安装底板和腹板钢筋→布设竖向预应力筋及管道→布设纵向预应力管道→内模就位→安装堵头模板→安装顶板钢筋→搭设混凝土施工作业平台→灌筑混凝土→清孔、养生、穿束→张拉→压浆封锚。

②梁体悬灌循环施工工序。

梁体悬灌循环施工工工序流程为：上段混凝土施工→拆除堵头模、凿毛→安置、锚固走行轨道→挂好前行倒链→松前吊倒链、精扎螺纹钢→松内、外模→张拉、压浆→松掉后锚→操作前行倒链走行挂篮→布置体系标高、调整到位→安装钢筋及预应力管道→浇筑混凝土→下一号段。

3.5 边跨现浇段施工

3.5.1 支架构造

主桥连续箱梁两端的边跨直线段长度为8.68m，根据实际情况，采用支架法施工，在现场将场地整平后，浇筑20cm厚C20混凝土硬化层，兼做找平层意图。在混凝土硬化层四周做好排水措施后，采用？准630螺旋管组合碗扣式脚手架搭设，支架下部15m采用3排×3列布置？准630螺旋管，间距2m×2.75m。在螺旋管桩顶搭设双拼40a工字钢纵梁，上设40a工字钢横梁设作平台，进行碗口式脚手架搭设。本碗扣式脚手架底板间距采用60×60×60cm的做法，在箱梁腹板位置调整为30cm×30cm×60cm间距，保证施工安全，见图4。

3.5.2 预留孔道、预埋件

提前预留预埋边跨合拢段劲性骨架、挂篮模板锚固的预留管道和锚固件。

边跨现浇梁段施工安排与悬臂浇筑梁段相协调，基本在同时完成，后进行合拢段施工。在边跨合拢梁段施工完毕之后，才能拆除支架。

3.6 合拢段施工

3.6.1 连续刚构合拢段施工工艺

①此连续刚构有三处合拢段，中跨1个，边跨直线段2个。合拢顺序是先进行边跨合拢，再进行中跨合拢，合拢段混凝土的浇筑时间应选择在当天最低温度时候。②边跨合拢采用挂篮改装成吊架，其施工顺序如为拆除挂篮→吊架布置→安装底模和内模→钢筋制安→布置外模→混凝土浇筑→张拉并锚固纵向应力筋。③中跨合拢段施工工艺流程是：拆除挂篮→加设平衡水箱→支立合拢段支撑和模板→绑扎钢筋、安装管道、立内模→加钢支撑→张拉临时预应力筋→搭设灌注平台浇筑混凝土→预应力束张拉→压浆→拆模。

3.6.2 边跨合拢段施工

合拢段采用吊架法施工，吊架搭设时，上层铺设纵向I20工字钢做分配梁，再横向铺设12cm×12cm方木，铺设间距为30cm，最后在方木顶上铺设底模，底模标高要调整到位。

吊架搭设完成后同样需要荷载预压，现场使用砂袋加载。消除支架沉降量和弹性变形。为便于拆模，需要在纵梁和横梁间设置砂箱。

3.6.3 中跨合拢段施工

中跨合拢段施工前，先拆除其是一组挂篮，用挂篮的滑行梁和横梁组合成吊架体系进行施工。将配重水箱放置在指定位置，调整水箱配重重量，使合拢段标高差值在允许范围内，再进行合拢段立模、钢筋、混凝土施工。

需要注意的是合拢段的混凝土浇筑选择在一天中气温最低且稳定的时段内施工。

3.7 拆除临时支座，完成梁跨体系转换。

在合龙段纵向连续预应力筋张拉达到设计要求后，压浆封锚，拆除临时固结系统，完成连续梁的梁跨体系转换工作。

4  连续刚构施工控制要点

悬臂施工由于已成结构具有不可调整性，施工中拟按照预测控制法的原理从施工监测（包括结构变形与预应力监测）、施工误差分析以及后续施工状态预测三方面进行施工控制。

①结构变形与预应力监测利用以往的监测经验，在梁体内埋入IG120电阻应变片，采用UCAM-70A-10型数据采集仪（探头与仪器间采集3芯屏蔽电缆线传输信号）在混凝土浇筑、预应力的施加、合拢等各主要工序施工中实行监测，将测出的数据与设计的各工况对比，作为下步施工的依据。

②施工误差分析以及后续施工状态预测在本桥施工中采取的控制有：

理论立模标高的计算：利用行业内线性控制软件，根据梁段的划分和施工顺序，归集相关数据，把影响标高、挠度变化的数据分析出来，输入控制软件，通过计算机分析混凝土的弹性要素和结构尺寸，就可以运算得到每一节段的精确标高。

测量控制：从2#节段端部开始，在每个断面在顶板上分别在中线、腹板两侧100厘米处设置3个观测点，通过测量各节段端部标高变化值，测量时段为浇筑混凝土前;混凝土浇筑完毕;张拉完成后。将计算结果和测量结果汇总，通过各个阶段比较，分析整理出产生误差的原因，及时跟进修正计算参数，为后序施工提供出更高精度的立模控制标高。

③箱梁施工各步骤中加载和卸载均应逐步均稳进行。加强主梁变形检查，保证平衡施工。

④箱梁施工期间要注重气象、水文工作，及时掌握气候情况，做好施工预防措施。

5  施工期间的安全注意要点

①本桥计划安装塔吊2台，每个墩身分别在墩身同侧设置。墩身施工时，由于墩身较高，为保证人员上下的安全必须采用工业电梯，电梯设置在桥墩的另一侧，为确保电梯的运行稳定性，在墩身每10m相应位置设置预埋件与电梯固定在墩身上。②挂篮施工时在侧面和底面满铺安全防护网，将挂篮全封闭施工。要确保梁体及挂篮的稳定，并采取相应的稳定措施。③高空作业人员要经过严格体检，并且具备高空作业的身体适应条件。④施工时，要密切注意天气的变化，大风大雨时要停止作业，施工期间要布置避雷装置。

6  方案效果分析

本案为川西高原地区深谷超高墩、超大跨径连续刚构施工技术。通对各个工艺的要求控制以及一系列的观测措施、分析理念，科学施工，较高质量并确保安全地完成了相应任务。可为我国云贵川地区高大公路桥施工提供施工参考。

参考文献：

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[2]JTG/T F50-2011，公路桥涵施工技术规范[S].

[3]罗太原.探究桥梁施工中连续钢构梁技术[J].工程建设与设计，2017（13）.