轨道交通(50＋74＋50)m连续刚构施工技术

赵启全

(中铁十八局集团有限公司 北京 300142)

1 引言

目前铁路或轨道交通建设中采用的大跨度连续梁或连续刚构桥梁结构越来越多。在大跨度结构施工过程中，结构耐久性要求越来越高，梁体变形要求越来越严格，需要采取措施确保桥梁结构施工质量满足规范要求。

2 工程概况

某轨道交通线路跨越城市主干路和河道，采用(50＋74＋50)m连续刚构，支架现浇法施工(见图1)。连续刚构全长为173.80 m，跨度为(50＋74＋50)m，计算跨度为(49.20＋74＋49.20)m，中支点处梁高5 m，中跨跨中设2 m直线段，边跨设13.9 m直线段，梁高为2.5 m，梁底下缘按二次抛物线变化，边支座中心线至梁端0.70 m。箱梁两侧腹板与顶底板相交处均采用圆弧倒角过渡。梁体为单箱单室、斜腹板、变高度、变截面结构，桥面宽度10 m。顶板厚度除梁端为70 cm外均为40 cm；底板厚度40～90 cm，按抛物线变化，其中端支点处为70 cm；腹板厚50～70 cm，厚度按折线变化，端支点处腹板局部加厚到120 cm。全联在端支点、中跨跨中及中支点处共设5道横隔板，横隔板设有孔洞，供检查人员通过[1-3]。

主墩为双薄臂墩，矩形实心截面，墩顶纵、横向宽度分别为1.1 m、4.06 m。墩高分别为10 m、9.0 m，纵、横向采用直坡。双薄臂墩之间的净距为0.9 m。采用桩基础，承台尺寸顺桥向×横桥向×厚度为10.6 m×10.6 m×3.5 m，桩基采用直径为1.5 m的钻孔灌注桩，每个承台下共设9根，按摩擦桩设计。

图1 连续刚构布置(单位:cm)

经计算，连续刚构列车静活载所引起的竖向挠度:边跨为6.86 mm(向下)，计算跨度的1/7 172；中跨为14.4 mm(向下)，为计算跨度的1/5 139。列车静活载所引起的梁端转角:梁体下挠时为0.701‰，梁体反弯时为0.409‰。梁体由于温度所引起的竖向挠度:边跨为4.05 mm(向上)，为计算跨度的1/12 346；中跨为8.85 mm(向下)，为计算跨度的1/8 362。应力计算结果见表1。

表1 连续刚构应力计算结果

经计算，连续刚构各项指标满足规范要求。

3 连续刚构施工关键技术

3.1 总体施工方案及重难点

桩基施工采用悬挖钻机成孔，泵送混凝土灌注，钢筋笼采用吊车吊装；承台基坑采用人工配合机械开挖，定型钢模，泵送混凝土灌注。连续刚构采用满堂支架施工，材料采用汽车吊吊装，泵送混凝土。施工重点及难点主要为:连续刚构混凝土量达到1 040 m3，单次浇筑混凝土方量大、张拉工艺复杂，施工难度大；连续刚构结构复杂，梁体变形要求高，线形不易控制；结构物混凝土耐久性要求高[4-5]。

3.2 模板支撑体系

3.2.1 模板支撑体系概述

模板支撑体系主要采用满堂支架支撑，侧模及内模采用14 mm厚竹胶板做面板，10×10方木做骨架，碗扣件做支撑；底模采用14 mm厚竹胶板。模板在加工场制作完毕后运至施工现场进行安装。整联连续刚构混凝土分两次浇筑完成[6]。

3.2.2 支架基础处理

连续刚构满堂支架基础在河道内的，清除现况河道内填充的碎石至防水混凝土，河道防水层与支架基础混凝土间铺设一层防水复合土工布进行隔离，在土工布上铺设φ8＠10钢筋网片，浇筑20 cm厚C20混凝土作为支架基础；支架基础在河道外的，用挖掘机将表层土按宽14 m、深不小于0.5 m(根据土层的密实度与承载力进行调整，地基承载力不小于150 kPa)予以挖除，采用天然级配砂石回填，每层填筑25 cm，用振动打夯机夯实，再用振动压路机碾压密实[7-8]。

3.2.3 满堂脚手架搭设

满堂支架立杆横向间距布置为5×0.6 m＋4×0.3 m＋8×0.6 m＋4×0.3 m＋5×0.6 m，立杆纵向间距均为0.6 m，横杆步距为0.6 m，剪刀撑及扫地杆按规范要求设置。满堂支架顶部顶托上为横向15 cm×15 cm方木，横向方木顶部为模板。箱梁底模和侧模均为钢模。

碗扣支架为定型支架，安装时先确定起始安装位置，并根据地面标高确定立杆起始高度，利用可调底托调平，避免局部不平导致立杆悬空或受力不均。为确保安全可靠，根据梁体受力结构，支架立杆纵、横向间距取0.6×0.3、0.6×0.6两种形式，立杆之间由横杆连接，形成网格，水平杆步距采用0.6 m。为加强支架整体稳定性，沿桥轴线纵、横方向设置φ48剪刀撑，剪刀撑左右上下连通。横向剪刀撑沿纵向每3.6 m设置一道，墩柱两侧3.6 m范围内加密至180 cm/道；纵向剪刀撑设置5道，其中外侧两道，腹板正下方各一道，将各段支架连结成一个整体。顶端和底部设置水平剪刀撑，中部水平剪刀撑间距不超过4.8 m。斜杆每步与立杆扣接，扣接点距离碗扣节点的距离不应大于150 mm；当出现不能与立杆扣接时，应与横杆扣接，扣件扭紧力矩应为40～65 N·m。

3.2.4 支架预压

连续刚构施工前支架全部预压，支架预压荷载物拟采用过磅后的袋装砂石料并周转使用，使用完后回收于拌和站。采用分级加载形式，即依次加载到25%、50%、100%、120%，最大加载量按梁体重量的120%控制。

荷载加载顺序严格按照分级加载进行，并模拟混凝土浇筑顺序进行加载。加载应掌握对称、平衡的原则。为防止砂袋压载时碰到阴雨天气，砂袋吸湿重量增加而引起支架失稳，所有砂袋全部上完后，应用蓬布覆盖防雨。

加载时设专人进行指挥，每级加载要均匀连续，加载顺序与砼浇筑顺序相同，每次加载时间间隔不少于24 h，120%加载后支架承受荷载的时间不少于10 d。

3.2.5 沉降观测

每次加载完成应及时进行沉降观测，每2 h观测一次，并记录好数据。支架监测项目应包括支架沉降、位移和变形、地基沉降。每次观测都要严格记录加载量级及变形值、测量的日期与时间、大气温度、天气情况等数据。沉降观测达到15 mm或水平位移达到H/400(H为支架高度)时进行预警，停止加载，采取应急处理措施。

预压完成移除砂袋，卸载也要分级进行、分级观测，并根据数据重新调整立杆高度。

3.3 连续刚构线形控制

3.3.1 测量控制

连续刚构线形控制最重要的是要做好测量控制工作，包括支架预压前、预压过程中、预压完成后底模标高调整设置等。

支架预压前，经测量放线并先弹好墨线，做好标高控制点，严格控制模板的标高、位置、几何尺寸。

支架预压期间，每天对观测点观测1次，若24 h的沉降量小于2 mm，则可以确认为沉降稳定，并计算总沉降量，根据观测结果绘制出沉降曲线。预压过程中要进行精确测量，测出梁段荷载作用下支架将产生的弹性变形值及地基下沉值，将此弹性变形值、地基下沉值与施工控制中提出的因其它因素需要设置的预拱度叠加，算出施工时应当采用的预拱度，按算出的预拱度调整底模标高[9]。

在支架预压完成后，重新标定桥梁中心轴线，对箱梁的底模板平面位置进行放样。预压后通过顶托精确调整底模板标高，其标高设定时考虑设置预拱度。

在预压前、预压后和预压过程中，用仪器随时观测跨中、1/4梁跨位置的变形，并检查满堂支架各扣件及钢管立柱的受力情况，验证、校核施工预拱度设置值的可靠性和确定支架预拱度设置的合理值。

3.3.2 混凝土浇筑

大体积混凝土的施工技术要求比较高，特别在施工中要防止混凝土因水泥水化热引起的温度差产生温度应力裂缝。为保证大体积混凝土后续工作的质量，大体积混凝土的热功计算应力求及时、准确、全面，避免遗漏。

混凝土质量控制包括层(缝)面、模板、钢筋、预埋件等混凝土开仓前的准备工作以及混凝土运输、入仓、振捣等混凝土浇筑全过程，对其实行全面质量检查和监督控制。严格执行仓面设计规定，对仓面浇筑工艺、施工设备资源配置、人力资源配置、混凝土浇筑顺序、混凝土标号、开仓及收仓时间、混凝土浇筑方量等，进行全面详细地设计[10-11]。

连续刚构混凝土采用强制式拌和机拌制，每盘搅拌时间不小于90 s。冬季施工时，应采用热水拌和，保证拌和水温，使混凝土出机口温度满足设计要求。混凝土全部采用混凝土搅拌车进行运输，可防止混凝土发生离析、漏浆、严重泌水及坍落度过度损失等。拌制好的混凝土不允许二次加水。若混凝土发生离析现象，应在浇筑前进行二次搅拌。混凝土运输时间应控制在90 min内。若因特殊原因，混凝土运输出现延误，运输延误时间应控制在45 min内。在装卸、导运等环节中，混凝土自由下落高度应不大于2 m，超过2 m的应架设滑槽、串筒或漏斗等金属类器具。

混凝土浇筑时，分层次下料，分层振捣，各分层厚度宜不大于30 cm。本连续梁混凝土仓位面积较大，采用水平分段分层浇筑，混凝土振捣方向应统一一致，从连续梁中墩处往两侧逐步推进。混凝土振捣时，不过振、不漏振、不欠振，每点振捣时间控制在20～30 s为宜，并特别注意各个边角落。振捣时振捣器不得碰撞模板、钢筋和预埋件等。各分段内混凝土应一次性浇筑完成，各分段结合部位的混凝土应设置为阶梯状。混凝土浇筑应连续进行。混凝土浇筑过程中，其表面出现析水，应及时清除，但不得扰动已浇筑的混凝土。混凝土施工时应及时加强混凝土保湿养护。

混凝土配合比经设计由试验确定，报监理人批准后使用。在混凝土生产过程中，未经监理人同意，任何人不得更改配合比。

混凝土拌和能力、运输能力、浇筑能力和仓面具体情况要相适应。混凝土运输过程中尽量缩短运输时间，并减少转运次数。混凝土运输过程中混凝土不允许有分离、漏浆、严重泌水。

混凝土浇筑前应详细检查有关准备工作，如模板、钢筋、缝面、预埋件等是否符合设计要求，施工设备是否良好，技术交底是否已进行等。做好详细的混凝土工程施工记录。

结构缝处理应符合施工图纸规定；施工缝处理应符合设计和规范要求；预埋件种类、尺寸、生产加工、安装位置、间距等均应符合施工图纸规定，其偏差在规范允许范围内，安装稳固。混凝土浇筑时，在预埋件附近仔细振捣，严禁大粒径骨料堆积在预埋件周围，防止预埋件产生变形、移位。使用预制混凝土块对钢筋进行定位，预制混凝土块强度不得小于梁体混凝土强度。混凝土浇筑前仔细检查保护层块的位置、数量及其稳固程度。

混凝土采取保温(隔热)养护，主要是为了减少混凝土内外温差，延缓收缩和散热时间，使混凝土在缓慢散热过程中获得必要的强度来抵抗温度应力；同时可降低变形速度，充分发挥材料的徐变松弛特性，有效地削减约束应力，使之小于该龄期抗拉强度，防止内外温差过大导致温度裂缝出现。

3.3.3 预应力施工

浇筑混凝土过程中，波纹管容易变形，局部挤裂漏浆而堵塞管道。采取加密波纹管支点(直线间隔0.5 m、曲线间隔0.15 m)方法，波纹管内插入带活塞的通孔器，抽拉通孔器两端的钢丝绳，活塞将漏入波纹管内的灰浆刮干净。两段波纹管的连接处应使用胶带或其它材料包裹严实，以防混凝土的浆液渗入波纹管内，造成管路堵塞。

预应力筋张拉时，应左右对称两端同步张拉。预应力采用双控措施，预应力值以油压表读数为主、以预应力伸长值做校核，施加预应力过程中应保持两端的伸长量基本一致。

钢绞线束终拉完毕，在24 h内进行管道压浆。压浆材料为高性能无收缩防腐灌浆剂。

压浆前管道真空度稳定在-0.075～-0.08 MPa之间。当压浆管口流出的浆体浓度与压浆泵中的浓度一致时，连接压浆管道的压浆口，开启压浆口阀门进行压浆[12]。

4 结论

本文对工程概况进行介绍，并对支架方案及混凝土浇筑工艺进行了详细阐述。通过对支架、连续刚构进行受力和变形验算分析，表明该支架的强度、刚度和稳定性均能满足相应规范要求，从而验证了支架方案的科学合理性。此外，优化各工序施工工艺及工装设备，总结出大体积混凝土施工质量控制要点，加快了施工进度，取得了良好的经济效益和社会效益，对于类似工程的施工具有借鉴作用。