连续钢构挂篮施工要点控制

2020-06-29石峰

四川建材 2020年6期

石峰

(山西交通建设监理咨询集团有限公司，山西太原 030012)

0 前言

随着社会的不断发展，人口基数不断增加，人均拥有私家车的数量也日益递增。据统计，2019年全国民用汽车保有量超过3.1亿辆。2012～2018年平均增速超过10%，从另一方面体现出交通压力逐渐加大。但事物皆有两面性，在看到交通压力增大的同时也可看到桥梁作为交通线路的重要组成部分正处于高速发展的黄金阶段。本文结合笔者多年的桥梁施工经验介绍连续钢构挂篮施工的优缺点，分析了连续钢构挂篮施工必须重视的问题。

1 工程概况

山西省黎城县至长治市公路是《国家高速公路网》中第6横，亦是调整后的《山西省高速公路网》(2009年2月)“三纵、十一横、十一环”中第9横的路段。本项目在原有长邯高速公路基础上按照高速公路标准进行改扩建，起点位于晋、冀两省交界的黎城线下湾村，终于长治北互通立交。终点位于太长连接线与青兰高速长临段相接。因为该线路要横跨浊漳河，地貌为U型河谷，相对高程差较大且跨原长邯高速，特大桥桥墩平均高度约为60 m，具有结构复杂、施工难度大、安全风险高的特点，故浊漳河特大桥在施工中选用了挂篮悬臂浇筑的施工方法。

特大桥全长为1 534 m，跨原长邯高速路4～7跨采用(45+75+45) m预应力混凝土钢构，箱梁断面采用单箱单室直腹板断面，箱梁顶面宽16 m，底面宽7.5 m，悬臂段长度为4.25 m，箱梁墩顶梁高度为4.6 m，跨中、边跨合龙段和边跨现浇段梁高为2 m，其余梁底下缘按1.8次抛物线变化。在每个0#段对应墩壁设有2道横隔板，板厚60 cm，横隔板处设置人洞。在箱梁根部的底板处设置泄水孔，腹板处设置通气孔。

纵向预应力钢束采用公称直径为Φs15.2 mm高强度低松弛钢绞线，采用钢束群锚两段张拉方式。横向预应力钢束采用公称直径为Φs15.2 mm高强度低松弛钢绞线，采用单端张拉方式。竖向预应力钢束设置在各梁段腹板处，每侧腹板按照纵向基准间距50 cm，横向的位置设置2根，锚固系统为精轧螺纹钢筋并进行单向张拉。

2 挂篮的制作、试装配与测试

在挂篮施工中，挂篮设计的合理性直接关系到施工安全、施工进度以及工程质量，具有举足轻重的作用。因此，对挂篮设计提出明确要求：①挂篮的结构尺寸要与施工需求相符合；②挂篮自重控制在最重节段重量的30%～50%；③挂篮验算时要确保其在行走同施工的状况下，其抗倾覆的安全系数必须>2，最大变形量控制在2 cm以内且自锚系统的安全系数>2。

浊漳河特大桥结合施工现场条件采用菱形挂篮，如图1所示，由走行系统、悬吊系统、模板系统、操作平台以及主桁架等结构组合而成。加工成形的挂篮在加工场地内进行试组装。因各构件连接方式以销接和焊接为主，为确保挂篮质量，要对挂篮的重要构件的焊缝进行探伤。在施工使用前对两个主桁架进行对拉，分级加载(最大加载为1.3倍的最大使用时荷载)，收集变形和承载力相关的数据。挂篮主桁架试验如图2所示。

图1 菱形挂篮示意图

图2 挂篮主桁承载力及变形试验图

3 挂篮施工方法

3.1 施工顺序

悬臂浇筑梁段施工阶段：每块悬臂浇筑梁段按4个施工阶段考虑，即挂篮安装或移动及立模、混凝土浇筑、单元形成强度、预应力钢束张拉。

3.2 合龙顺序

按照先边后中的顺序进行合龙。

3.3 0#块及边跨直线段施工

0#块在托架上现浇，浇筑混凝土前按设计的压力大小和压力分部情况对托架进行预压，采用水箱灌水进行预压，预压重量≥相应梁段重量100%，观察测量其弹性、非弹性变形的大小，按照预压所得的数据重新仔细调整模板高度，并检验托架与支架强度、刚度、稳定性。0#节段在混凝土初凝时间内整体一次性浇筑完成。

需注意的是，0#梁段和墩身的龄期相差不宜超过10 d。0#梁段由于预应力管道集中，钢筋密集，混凝土数量大，为保证施工质量混凝土施工可采用分层浇筑，其他各悬臂段对称一次完成混凝土的浇筑，从而确保箱梁整体性。

边跨直线段也采用托架现浇，为消除支架非弹性变形，搭好托架后要先进行超载预压以确保托架的承载能力，同时测出弹性变形值，为确定铺设箱梁底模标高作参考。

3.4 挂篮悬臂灌注

底部模板及外部模板随桁架前移就位后开始安装底板、腹板钢筋，然后准确定位纵向预应力管道坐标并安装，并将内模板从0#段梁段箱体内拖出后安装，接着安装顶板钢筋以及准确定位横向预应力管道并安装，浇筑混凝土且洒水养生，最终强度达到要求后进行预应力张拉压浆。

3.5 合龙段施工

合龙是体系转换的重要环节，合龙段施工必须满足受力状态的设计要求并且保证梁体的整体线形。严格控制合龙段的施工误差及昼夜温差对混凝土施工时的影响，尤其是合龙时混凝土的温度。浇筑混凝土在2～3 h内完成[1]。

合龙段施工利用吊架浇筑合龙。边跨合龙时安装边跨合龙段的劲性骨架，并浇筑边跨合龙段混凝土，待混凝土强度达到设计强度90%以上，张拉边跨底板、顶板合龙钢束[2]。

中跨合龙梁段在混凝土浇筑前应设置水箱或砂箱等方式的配重，在浇筑混凝土过程中同步释放配重，中跨合龙时安装中跨合龙段吊架、架立模板，施加梁段平衡重，布设劲性骨架，浇筑中跨合龙段混凝土，边浇边卸平衡重，待混凝土强度达到设计强度90%以上，张拉中跨底板、顶板合龙钢束。

边跨现浇段、边跨合龙段及中跨现浇段浇筑后应加强养护，减少温度变化对箱梁线形的影响。

3.6 预应力施工

主桥预应力钢束种类较多，考虑到横坡的影响，同一断面中同类钢束在不同位置存在细微差别，因此，应注意严格按照钢束编号设置、接长预应力钢束管道，以避免出现错误。

横向预应力管道安装时一定要防止水平和竖直弯曲，严禁人踩和挤压。

横向预应力管道定位要准确、牢固。接头处严密平顺，混凝土浇筑前可在管道内插入硬塑料管芯以防止管道堵塞。浇筑完成后拔出塑料管芯、清孔。

混凝土养生最少7 d且强度达到设计强度的90%方可张拉。

张拉采用双控，张拉力达到设计后实际伸长量与理论值的误差控制在±6%。且张拉完后应在24 h内完成压浆。

第2段、第3段悬臂纵向预应力钢束张拉完成后施工方可对1段的横向、竖向预应力进行张拉。竖向预应力钢筋张拉完成后约20 d左右对其进行二次复张拉。张拉完成后及时割除外露部分并封锚。

3.7 连续箱梁的控制线性要点

已成梁段施工中的误差、混凝土自重、温度差、墩柱的压缩变形及挂篮自身的弹性和非弹性变形等因素都会使悬臂段的标高发生变化，因此，立模标高的准确性将直接影响到桥梁的线形，进而影响最后能否顺利合龙。

为了保证合龙后的桥梁线形最大满足设计的要求，本项目委托同济大学对梁段自重、结构刚度、混凝土收缩徐变参数、温度、施工临时荷载等因素进行计算，采用现代控制理论中的自适应控制方法对桥梁进行监控，根据设计单位提供的设计线性、在设计线性基础上计入活载和混凝土长期徐变的目标线性及计算的预拱度线形，通过公式计算出立模标高。

1)竖向控制。在每梁段的端头表面埋设顶部打磨光滑的Φ20钢筋并露出混凝土面1～2 cm钢筋头，作为各梁段挠度观测点进行检测。监控点的截面布置位置如图3所示。