大跨度预应力混凝土连续梁桥合龙段施工技术要点探讨

赵永鹏

（山西路桥建设集团有限公司，山西 太原 030012）

0 引言

大跨度预应力混凝土连续桥梁以其结构刚度大、伸缩缝少、行车舒适、施工难度相对较低、运营成本低等优点得到广大桥梁工程师的青睐，在我国得到了广泛的应用。随着施工技术的进步，该类型桥梁的施工技术也得到了长足的发展，支架现浇、顶推施工、悬臂现浇、悬臂拼装等施工方法都得到成功应用，但目前最常用的施工方法是悬臂现浇。该施工方法的特点是建设周期相对比较漫长和复杂，而且期间要经过几次结构体系的转换，较易受到外界环境的影响，尤其是合龙技术是大跨度预应力混凝土连续梁桥施工中的一个重要环节，对桥梁的线形、受力、耐久性有较大的影响。因此对合龙段的施工技术应受到足够的重视。本文主要以某3跨连续梁桥为例，就大跨度预应力混凝土连续梁桥合龙段施工技术要点进行探讨和阐述。

1 工程概述

某3跨连续梁桥位于直线路段，总长265.6 m，跨径组合为（68+128+68）m，79号、80号为主墩，如图1。该桥上部结构采用单箱单室、变高度、变截面箱梁，中跨跨中、边跨端支点梁高5.6 m，中支点梁高为10 m，其余梁段梁底下缘按二次抛物线Y=5.6+4.4×X2/512 m，变化；箱梁顶板宽12.5 m，箱梁底宽7.0 m；全桥顶板厚50 cm，底板厚46～100 cm。本桥采用悬臂施工法，以桥墩为中心，向两端逐段现浇混凝土并张拉预应力，最终在边跨和中跨位置合龙。

图1 连续梁块段划分图（单位：cm）

图2 合龙段截面图（单位：mm）

2 合龙施工方案的选择

对于悬臂浇筑施工的大跨径预应力混凝土连续梁桥，通常合龙顺序可采用逐孔合龙或多孔一次合龙，但由于悬臂较长，在施工过程中要由T构实现几次结构体系转换，其结构体系属于超静定结构，因此其受到外界环境、温度、施工荷载等的影响，合龙段的混凝土应力会产生较大的变化，合龙段混凝土强度相对较低，很容易出现裂缝，同时混凝土存在收缩徐变现象，对桥梁后期的线形和受力状态也有较大的影响。因此合龙方案的选择尤为重要。

根据本桥的结构特点，其施工合龙方案采用了边跨合龙段施工→中跨合龙段施工的合龙顺序。具体合龙工序见图3。并且在合龙时采用体外钢支撑予以临时锁定，使合龙段两端形成可以承受一定弯矩和剪力的刚结点，避免温度等作用导致合龙尚未完成之前就产生变形，然后浇筑合龙段混凝土方案。

图3 合龙段施工工序流程图

3 施工技术要点

3.1 合龙段模板与支撑系统

考虑到施工进度及施工控制等因素，本桥合龙段均利用现有的挂篮，采用吊架法施工[1]。临时结构及内外模现浇支撑系统拼装时，必须保证结构之间的紧固和密贴，尽可能减少分配梁、钢（木）支架、模板之间的缝隙，必要时进行预压，减小混凝土浇筑过程中的非弹性变形。

3.1.1 边跨合龙段

在托架上浇筑18号块现浇段混凝土（可提前完成），浇筑时按规范要求制作试块并进行同条件养护，通过实验测试混凝土强度达到95%、弹性模量达到100%，且龄期不小于5 d后，利用挂篮做合龙吊架及模板系统，采用竖向精轧螺纹将悬臂端与托架之间临时竖向固结（对悬臂端竖向标高变化进行限位），完成边跨合龙段的施工。

3.1.2 中跨合龙段

中跨80号墩侧挂篮前进2 m，79号墩侧挂篮后退2 m，中跨合龙段施工以80号墩中跨合龙侧挂篮底模及内顶模支架作为承重支撑，合龙段另一侧挂篮不拆除作为配重。

3.2 平衡配重

平衡配重主要由施工荷载平衡配重和浇筑混凝土配重两部分组成。本桥在施工合龙前将桥面上所有不需要的临时荷载全部清除，然后根据现场实际情况采用在悬臂端堆放钢绞线的方法设置平衡重，近端及远端所加平衡重量由施工平衡设计确定。包括以下荷载：

a）合龙架自重及混凝土浇筑前作用于合龙吊架的荷载。

b）直接作用于悬臂的荷载。

c）合龙段两端高程偏差调整。

根据《公路桥涵施工技术规范》要求，合龙段两端的高差应控制在小于等于20 mm（早上6：00日出前进行测量）。因此，线形偏差调整配重应在监控单位的指导下，采用压重（不同于置换合龙段混凝土的配重）的办法微调，直至达到误差控制范围之内。

浇筑混凝土配重采用水箱法进行设置。在合龙段钢支撑锁定前，在合拢段的两端分别配置水箱进行压重，每侧水箱的重量应为合龙段混凝土自重的1/2，并能保证水箱内的水能够连续地排出，水箱重量在合龙段混凝土浇筑过程中与浇筑混凝土的重量等量同步减载，以达到换重施工的效果。

3.3 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，试穿所有底板束，发现问题及时处理。合龙段底板束管道为双层波纹管，管道内穿入钢绞线芯棒，以保证合龙段混凝土浇筑后底板束管道的畅通。其余预应力束及管道安装同箱梁悬浇梁段。

3.4 合龙段端口临时锁定

大跨度预应力混凝土梁桥悬臂施工过程中，因受到太阳的照射、昼夜温差、风、雨等温度不断变化的各种天气的影响，其悬臂端会发生轴向伸缩、竖向挠曲和水平偏位变形，合龙段端口的长度和标高均在不停地变化。因此，在合龙口混凝土浇筑前必须进行合龙段端口临时锁定。

a）时间的选择 为了合龙段端口两侧尽可能保持相对固定，防止合龙段混凝土在浇筑及早期硬化过程中发生明显的变形，造成混凝土开裂，应选择最佳锁定时机。另外，按照施工工期安排首先选定一个天气较好的时间，同时对合龙前三天合龙口的温度实测并记录，找出梁体随温度变化的最小时间段（合龙口长度、标高较稳定），一般选择在凌晨23:00～1:00点为最佳合龙锁定时间。

b）标高的确定 在合龙前由施工单位和监控单位对合龙段标高及线形进行测量核实，根据监控单位检算情况进行压重重量的配置，按要求进行合龙口标高调整。

c）刚性支撑安装 标高调整完成后，在合龙处先将刚性支撑的一端与梁端部预埋件（合龙段钢性支撑及预埋件设计，考虑顶推力、纵向预应力的共同组合作用）进行焊接，当到达计划锁定时间时，迅速将刚性支撑的另一端与梁体预埋件焊接，将合龙口先进行临时锁定。

d）预压力的施加 刚性支撑联锁后，边跨选用2N19、2N39号钢束，中跨选用2N21、2N44号钢束作为临时预应力束，临时锁定时每束张拉力为设计张拉力的30%[2]。如遇气候发生突然变化，应根据监控单位的要求对临时预应力钢束进行张拉力调整，并对合龙钢支撑及预埋件进行检算，确认临时支撑及梁体结构安全稳定后再按调整后张拉力实施，以确保结构安全[3]。

e）临时约束的解除 合龙口临时锁定后，立即释放一侧的箱梁固定约束，使梁一端在合龙口锁定的连接下能自由伸缩。边跨合龙段采用刚性骨架措施锁定后，由于中墩临时支撑尚未拆除，在温度作用下，梁体变化引起的微小变形，其力主要由边跨现浇段混凝土与模板的摩擦力抵消，边跨现浇段施工完成后，拆除边支座处的临时固结，使支座能够活动。

3.5 合龙段混凝土施工

合龙段采用微膨胀混凝土，运输过程中应持续搅拌，以保证混凝土的施工和易性。

a）合龙梁段混凝土浇筑前，应全面检查模板及支架、钢筋及预应力管道、钢筋保护层、垫块及模板紧固件等安装情况，经检查签证后，在设定的合龙温度下，方可浇筑合龙段混凝土。

b）浇筑过程中，合龙段混凝土浇筑应全断面一次完成，且浇筑时间不宜超过4个小时，浇筑速度约10 m3/h。混凝土的浇筑顺序：先完成底板和腹板根部浇筑，设置压舱板，再分层浇筑腹板，分层厚度一般不超过30 cm，然后浇筑顶板两侧翼缘板，顶板中部，减小模板支架变形对混凝土裂缝形成的影响，最后浇筑腹板倒角区顶板。浇筑时可采用附着式振捣器和插入式振捣棒相结合，振捣时不得碰及钢支撑和制孔波纹管。

c）浇筑完成后，合龙梁段混凝土浇筑完成后应及时覆盖塑料薄膜及土工布等进行保温保湿养护，专人进行混凝土测温记录，并将合龙梁段及梁悬臂端部1 m范围进行覆盖洒水，降低日照温差影响。

3.6 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，放松支架外侧模及内侧模，按照设计要求的张拉力及顺序进行张拉，横向、竖向及顶板纵向预应力施工工序与箱梁悬灌梁段相同，钢束张拉完成后方可脱底模。

预应力压浆时应遵循“由张拉端向锚固端压浆，由较低一端向较高一端压浆”的原则。梁体预应力筋张拉时，用作临时锁定的永久预应力束应在其他纵向预应力筋张拉完毕后再补充张拉到设计值。

3.7 合龙段施工监测

a）施工中要严格控制箱梁顶面荷载的分布及大小，拆模后废弃的模板等杂物应及时清理到地面。根据监控单位提供的数据进行压重荷载的准确布设，压重物计量要准确。

b）施工过程中应及时采集观测断面实时标高值，确保连续梁的线形。

c）为获得较为准确的温度变化规律，可在梁体上布置温度观测点进行观测。

d）合龙时，除设计要求的荷载外，不得在梁面随意堆放荷载；合龙段混凝土养护期间，梁面荷载也不得移动变化[4]。

4 结语

大跨径连续梁合龙段施工时会受到昼夜温差、现浇混凝土的早期收缩、水化热、已完成梁段混凝土的收缩徐变、结构体系转换及施工荷载等因素的影响，本文着重分析合龙段的施工工艺及技术要点，以减少施工过程中各种因素的不利影响，提高施工质量，为今后类似桥梁的施工提供借鉴。