峡谷混凝土斜拉桥主梁全悬浇施工技术

蒋亮，刘成，刘冬冬，杜磊*

（1.贵州高速公路集团有限公司，贵州 贵阳 550000；2.贵州省交通建设工程质量监督局，贵州 贵阳 550000；3.中交第二航务工程局有限公司，湖北 武汉 430000）

0 引言

预应力混凝土斜拉桥（PC斜拉桥）充分发挥了混凝土材料的抗压性能和斜拉索的抗拉性能，且混凝土主梁具有可就地取材、受施工环境限制小的特点，在山区应用广泛。斜拉桥辅助墩能够改善斜拉桥整体的受力状况，显著提高全桥的整体刚度，降低主梁挠度位移值，提高结构的整体抗风和抗震效应，带辅助墩的斜拉桥结构已经比较普遍。

但由于辅助墩的存在，PC斜拉桥辅助墩过渡墩间边跨主梁无法进行挂篮悬浇，通常采用支架法、支架法+前支点挂篮进行施工，而在山区峡谷等复杂地形条件下，斜拉桥辅助墩过渡墩间主梁支架施工面临以下难题。

1）超高支架刚度低，线形控制困难，支架受温度影响大，已浇梁段和新浇梁段间极可能因温度影响产生裂缝，质量控制困难。

2）山区陡坡地形地基承载力不足，支架搭设难度大，且超高支架设置多道横向连接，焊接量大，施工过程安全风险高，且材料耗费大。

3）支架法施工辅助墩过渡墩间主梁，虽能提前结束双悬浇施工状态，降低施工风险，但受中跨悬浇影响，无法节约主线工期。

1 工程概况

乌江大桥为双塔双索面预应力混凝土斜拉桥，跨径布置为（40+110+320+110+40）m，全桥共设4伊25对钢绞线斜拉索，塔墩处设支座，纵向半漂浮体系，边跨设辅助墩，辅助墩附近设置大容重混凝土压重。

乌江大桥主梁为预应力混凝土薄壁箱梁，全桥共105个梁段，包含2个0号块，2个边跨现浇段和1个中跨合龙段。箱梁宽37.6 m，中边跨各设置25个梁段，标准梁段长度为6 m双边箱结构，边跨19~25号梁段处在密索区，为4.4 m的单箱四室结构，辅助墩墩顶17号、18号梁段间设3 m宽横梁。边中跨主梁采用载荷720 t智能化前支点挂篮悬浇施工[1]。

乌江大桥辅助墩过渡墩间主梁距地面最大高度达101 m，主梁下方为山区大陡坡（40毅）地形，材料设备进场困难，且地表溶蚀现象发育，可见溶沟、溶槽、溶洞等，支架搭设的地基处理复杂。搭设超高支架施工边跨梁段难度大，安全风险高，超高支架温度效应导致主梁质量控制困难。因此需改进传统施工工艺，实现辅助墩过渡墩间主梁无支架悬臂浇施工。针对支架法施工带辅助墩混凝土斜拉桥主梁存在不足，提出了混凝土斜拉桥主梁全悬浇施工方法[2-4]，挂篮过辅助墩悬浇施工见图1。

2 边中跨主梁全悬浇施工工艺

2.1 边中跨梁段概况

乌江大桥主梁形式多样，除6 m双边箱标准梁段和密索区4.4 m单箱四室标准梁段外，还设有渐变段和墩顶超重梁段，梁段差别造成中边跨不对称悬浇，对中边跨混凝土梁段形式和质量进行分析（表1），以此制定施工总体工艺流程。

图1 PC斜拉桥边跨主梁挂篮过辅助墩悬浇施工Fig.1 Suspension casting construction of PC cable-stayed bridge side span main girder hanging basket over auxiliary pier

表1 乌江大桥中边跨梁段情况Table 1 The mid-span beam section of Wujiang Bridge

2.2 主梁全悬浇施工工艺

依据梁段形式和前支点挂篮相关参数，制定主梁全悬臂浇筑总体施工工艺流程如图2。

图2 主梁全悬臂浇筑施工总体工艺流程Fig.2 Overall process of full cantilever pouring construction of main girder

3 边中跨不对称悬浇施工技术

3.1 边中跨配重悬浇施工

为实现不对称悬浇，需要在中跨主梁相应位置进行配重，配重的目的是平衡梁段重量对于塔柱中心线处的弯矩，避免悬浇过程中结构发生倾覆，或不对称受力产生局部位移或应力过大，造成结构破坏。根据边中跨不平衡梁段情况、挂篮自重及梁段长度，采取在中跨配重克服不平衡弯矩[5-6]方式。配重位置设置在中跨施工梁段的前一个梁段，配重方式主要采取水箱加载法，水箱尺寸为3 m伊3 m伊3 m，单个水箱最大加载重量27 t，水箱自重1.5 t，配重水箱在主梁左右幅对称布置，水箱流量满足混凝土浇筑施工最快速度要求。梁段配重荷载差额部分由预制混凝土块补充，预制混凝土块规格为1 m伊1 m伊1 m，单个重量2.5 t。

3.2 墩顶超重梁段悬浇施工

辅助墩墩顶梁段17号、18号块支座处设置有3 m宽横梁，辅助墩墩顶梁段质量达924 t，超过挂篮载荷720 t，因此辅助墩墩顶梁段采取分次浇筑法进行施工，17号块设置1.5 m后浇段，18号块设置1 m后浇段，以实现挂篮悬浇施工，梁段划分见图3。

图3 墩顶超重梁段分次浇筑划分图Fig.3 Dividing chart of graded casting of overweight beam section on pier top

3.3 辅助墩过渡墩间主梁悬浇

通过中跨配重，实现挂篮边中跨对称悬浇，配重对称悬浇过程一直持续至挂篮通过辅助墩区域（22号块），不影响辅助墩剩余节段及支座施工为止。施工墩顶超重梁段预留二次浇筑混凝土下料孔以及铁砂混凝土配重下料口，同时还需预留墩梁临时锚固锚杆孔并预埋锚固钢板，在主梁相应位置预留辅助墩墩顶模板拆装孔和支座安装孔，在梁底支座顶预埋钢板。预留下料口、锚杆孔、模板安拆孔、支座安拆孔示意图见图4。

图4 挂篮过辅助墩悬浇墩顶梁段预留孔示意图Fig.4 Schematic diagram of reserved holes in top beam section of suspension casting pier with hanging basket passing through auxiliary pier

中跨配重不对称悬浇至边跨22号块时，挂篮通过辅助墩区域，施工墩顶后浇段并安装辅助墩支座，支座安装完成进行17号、18号块二次浇筑，辅助墩参与受力，完成铁砂混凝土压重后，不配重施工21~25号梁段，铁砂混凝土永久压重。

4 辅助墩墩顶先梁后墩施工技术

为保证挂篮顺利通过辅助墩，辅助墩顶需预留适当长度让挂篮通过，支座安装处于先浇筑梁体后安装支座的工况，需设置相应的标高调整和临时锚固措施，以确保支座安装标高准确，并不因漂浮梁体振动而导致支座受拉破坏。同时辅助墩二次施工后需对辅助墩支座的受力进行监控，若与设计出入较大可通过斜拉索调索、增加配重等措施来调整。

4.1 辅助墩支座后安装施工流程

挂篮通过辅助墩悬浇施工，主要解决挂篮过墩和支座后安装问题，辅助墩支座安装施工见图5，支座后安装施工过程如下：

1）在辅助墩墩身施工期间预留墩顶4.2 m空间便于挂篮通过，预留空间高度包括墩顶支座垫石（120 cm）、支座（30 cm）和实心段（300 cm），墩顶预留高度应满足挂篮下放行走空间。

2）悬浇挂篮通过辅助墩后开始施工墩顶预留节段，包括墩顶实心段和墩顶支座垫石，施工墩顶时预埋4根准32 mm对拉精轧螺纹钢。

3）调整主梁斜拉索张索力，将支座处梁底标高调整至设计值。

4）支座标高调整完成，通过对拉精轧螺纹钢（受拉状态）和对撑千斤顶（未卸荷持压状态）将漂浮梁体锚固锁定。

5）安装墩顶支座，将支座上支座板与梁底预埋钢板焊接，安装下支座板地脚螺栓，最后快速灌注支座垫石混凝土。

6）待支座垫石强度到达设计值后，可卸载千斤顶并解除精轧螺纹钢约束，完成梁段混凝土17号、18号块二次浇筑。

图5 辅助墩支座后安装施工Fig.5 Installation and construction of auxiliary pier support

4.2 支座受力调整

支座安装完成，为保证后安装支座受力，在支座安装完成及桥梁合龙后，对支座应力进行调整，确保支座受力满足设计和规范要求。

1）永久压重

在主梁施工至22号块时，辅助墩支座安装完毕后，施工边跨主梁17号块和18号块左右幅中箱配重铁砂混凝土。通过永久压重使支座承受压应力，施工期间和成桥后，支座与主梁不分离，并不因漂浮梁体振动而导致支座受拉破坏。

2）索力调整

斜拉桥合龙成桥后，塔梁临时固结拆除，斜拉索索力重新分布，此时需要按设计要求对索力进行调整，一方面控制成桥线形，另一方面改善主塔支座和辅助墩支座受力。索力调整时除将索力控制在设计允许范围内，还需考虑支座反力多个指标。

5 无合龙段边跨现浇段施工技术

乌江大桥边跨主梁全部采用挂篮悬浇施工，未搭设现浇支架用于合龙，因此乌江大桥设置边跨现浇段，而未设边跨合龙段，一方面避免了超高合龙支架搭设，另一方面使后期预应力束管道安装和穿束更为便利。采取在过渡墩顶搭设小支架连接悬浇挂篮作为现浇段施工承载结构[7]。

5.1 边跨现浇段施工支架系统

边跨现浇段施工需解决大悬臂施工温度效应问题，主要包括温度变化带来纵向位移和垂向位移，垂向位移通过增强支架系统小纵梁强度并在挂篮上设置斜撑进行解决；为避免现浇段因已浇梁段纵向位移引起现浇段与已浇段出现相对位移，在过渡墩顶支架主横梁与小纵梁间设置层间涂黄油的不锈钢板。挂篮与支架系统焊接在一天中温度最低时进行，确保支架各层紧贴不出现脱空。边跨现浇段支架见图6。

图6 边跨现浇段施工支架Fig.6 Construction support for side span cast-in-situ section

5.2 边跨现浇段施工材料与时机选择

边跨现浇段使用微膨胀混凝土进行施工，膨胀率0.02%，使混凝土不因失水干缩而产生裂缝[8]；现浇段施工在一天温度最低时快速施工完毕，当温度升高时，现浇段新浇混凝土处于升温膨胀凝结状态，不出现不利拉应力。

6 结语

带辅助墩混凝土斜拉桥边跨主梁通常采用支架法现浇，该方法虽能提前结束双悬臂浇筑状态，但峡谷地区混凝土斜拉桥受地形地理条件影响，支架法施工面临诸多安全、质量风险且成本高。采取“中跨配重+辅助墩支座后安装”全悬臂浇筑方法，实现了超高墩边跨梁段无支架施工，并采取措施实现了无合龙段边跨现浇段施工，该方法较支架法施工辅助墩过渡墩间主梁更为方便，经济效益明显，具有推广意义。