基于悬臂挂篮的大跨度预应力连续梁中跨合龙技术

2022-07-18吴磊

建筑施工 2022年3期

吴磊

中铁十九局集团第一工程有限公司北京 100176

悬臂浇筑法的成功问世，极大地促进了预应力混凝土连续梁桥的应用与发展。随着施工工艺的不断革新和施工质量的不断提高，预应力混凝土连续梁桥所具有的变形小、结构刚度好、行车平顺舒适、伸缩缝少、养护简单以及抗震能力强等优点得到了更加充分的体现[1-4]。作为预应力混凝土连续梁桥施工中最重要的环节之一，合龙段的施工是确保桥梁建成后在受力状态和梁体线形这2个方面能否满足设计要求的关键。因此，合龙段的施工技术越来越受到人们的重视。

在具体施工实践中，关于预应力连续梁合龙段的合龙方法选择，需要根据工程特点、所处环境、技术水平以及经济情况等因素综合考虑确定[5-6]，不同的合龙方案将会导致不同的成桥线形和最终受力状态，继而对桥梁的使用安全、工程质量以及使用寿命等产生影响[7-8]。

本文以国家高速公路网G5615墨江至临沧公路土建1标段工程中的中寨河特大桥为案例，总结分析了几种较为典型的中跨合龙方式，并对相应的合龙控制要点进行了简要阐述，可为业内同行提供借鉴。

1 工程概况

国家高速公路网G5615墨江至临沧公路是云南省州市间高速公路连通的重点建设路段，将形成墨江县、普洱市、临沧市等地区间的主骨架通道。项目的建成将形成滇西南的主骨架布局，对完善国家高速公路网、云南省高速公路网，改善西部地区公路交通现状具有重大的意义。

土建1标段路线起点位于普洱市墨江县联珠镇碧溪，起点桩号－K0＋000.057，通过碧溪枢纽互通连接昆磨高速。之后路线向西北布线，在曼海东侧越岭，之后沿中寨河西侧布线，过簸箕山后设长160 m的刚构桥跨过中寨河，到达本标段终点，终点桩号K5＋610，本标段路线长度5.61 km。

在本标段工程施工中，设计有若干座大型连续梁桥以跨越沿途的河流区域或地质复杂路段。其中，中寨河特大桥上部采用4×40.5 m＋85 m＋160 m＋85 m＋9×39 m预应力混凝土连续刚构和装配式预应力混凝土连续T梁；下部结构采用双肢薄壁墩、空心墩、柱式墩、柱式台，基础采用钻孔灌注桩。

高速公路大型连续梁桥一般选用悬臂浇筑法，涉及边跨合龙或者中跨合龙时的技术方案选择。本工程连续箱梁合龙施工时先合龙边跨，再合龙中跨。为保证中跨合龙施工的科学性和合理性，本文对比提出了3种方案并介绍了相应的工艺特点。

2 单挂篮合龙

2.1 工艺原理

单挂篮合龙即在边跨合龙完成后，中跨的2个挂篮中的一个拆除，另一个挂篮向前推进，行至中跨的位置，利用其进行中跨合龙段合龙的方式。

2.2 施工工艺流程

边跨合龙完成→一套挂篮拆除→另一套挂篮推至中跨位置就位→配重及劲性骨架焊接→底侧模系统支设→钢筋系统及内模系统支设→混凝土浇筑→预应力施工→中跨合龙完成

2.3 施工操作要点

1）挂篮就位。边跨合龙完成后，中跨中的一套挂篮后退至可拆卸位置拆除。另一套挂篮先拆除内模板，可放置在当前节段箱梁内，也可放置在挂篮底模上。利用液压千斤顶等工具推动挂篮前移，到达对向混凝土面时，利用对向箱梁顶板预留孔将挂篮外侧模固定，然后将挂篮推移到位后，同样利用对向箱梁预留孔将挂篮底模板固定，同时挂篮后锚固定好，挂篮就位。单挂篮合龙如图1所示。

图1 单挂篮合龙示意

2）配重及劲性骨架焊接。根据中跨合龙段的质量分别在合龙段两侧布置配重，同时利用测量仪器观测合龙段两侧的梁面标高，使梁面标高差控制在规范范围内。同时将劲性骨架一侧焊接就位，另一侧等浇筑混凝土之前焊接。

3）其他操作要点。劲性骨架焊接完成后，外侧模板固定好，开始绑扎钢筋、预应力钢绞线穿束、安装内模板、浇筑混凝土等工作。待混凝土强度及弹性模量达到要求后，即进行预应力施工，最终拆除挂篮，完成中跨合龙。

3 双挂篮合龙

3.1 工艺原理

在挂篮设计时，考虑到挂篮前端要留工作平台，故此底纵梁的长度比最长节段长度长。在中跨合龙时，只需将2套挂篮底纵梁各切除一部分然后对接，正好形成合龙段底板支撑系统。然后在上面做支撑系统完成中跨合龙。双挂篮合龙如图2所示。

图2 双挂篮合龙示意

3.2 施工工艺流程

2套挂篮就位→临时固结拆除→配重及劲性骨架焊接→底侧模系统支设→钢筋系统及内模系统支设→混凝土浇筑→预应力施工→中跨合龙完成

3.3 操作要点

1）挂篮就位。中跨合龙采用双挂篮施工，由于2套挂篮在浇筑上一节段混凝土时已经就位，且经过混凝土浇筑等施工过程的压重，挂篮本身已经处于稳定状态。故此，挂篮不需要移动即已就位。

2）配重及劲性骨架焊接。由于在边跨合龙时，中跨的配重已经安放，故此中跨配重采用边跨配重时留下的水袋即可。配重完成后，即对劲性骨架进行焊接作业。劲性骨架采用双拼工字钢焊接在两悬浇段端头的预埋钢板上，要求焊缝饱满，不夹渣，无气泡等杂质。同时控制劲性骨架焊接时间，选择在晚上气温较低时进行，且要求底板、顶板劲性骨架焊接左右对称、上下同步。完成后把中墩支座上下面板连接螺杆切除，使支座处于自由状态。

3）形成底侧模系统。临时固结解除后，测量组量测中跨两端的标高。经测量，在允许范围内。由于2套挂篮原地不动，所以底模系统只需要将2套挂篮的底纵梁连接在一起，在上面铺设胶合板，即形成底模系统。侧模板采用胶合板。将挂篮侧模板稍微松开一点，在挂篮侧模板上铺设方木、胶合板形成侧模系统，侧模下方利用钢管架支撑在挂篮下横梁上，形成侧模加固系统。

4）其他操作要点。一切就绪后，在一天中温度最低时浇筑混凝土。浇筑混凝土过程中，同时卸载中跨配重水袋中的水。要求浇筑速度和卸载速度平衡。混凝土养护期满后，即进行预应力张拉。张拉前将劲性骨架拆除。张拉完成后，对预应力管道进行孔道压浆封锚。

4 吊架合龙

4.1 工艺原理

吊架施工即利用挂篮的部分构件组成合龙段吊挂系统来合龙中跨合龙段。将挂篮推移至中跨合龙段位置，利用挂篮底模板作为合龙段底模板，挂篮下横梁利用预留孔提吊在箱梁顶底板上，同时侧模板提吊在顶板上，组成提吊模板系统。

4.2 施工工艺流程

吊架就位→临时固结拆除→配重及劲性骨架焊接→钢筋系统及内模系统支设→混凝土浇筑→预应力施工→中跨合龙完成

4.3 操作要点

1）吊架就位。中跨一套挂篮拆除，另一套挂篮拆除多余组件，剩下底模板系统和提吊系统。然后移动到中跨位置。利用中跨两侧箱梁预留孔，将挂篮底模板锚固在箱梁顶底板上，侧模板锚固在腹板上。内模板待钢筋绑扎、预应力孔道安装及钢绞线穿束完成后锚固于箱梁顶板，以此来施工合龙段。吊架合龙如图3所示。

图3 吊架合龙示意

2）配重及劲性骨架焊接。由于在边跨合龙时，中跨的配重已经安放，故此中跨配重采用边跨配重时留下的水袋即可。其余操作要点基本与双挂篮合龙工艺相同。

5 合龙工艺分析及施工控制

5.1 平衡设计

本工程考虑实际情况，结合工程特点，采用吊架进行合龙施工。

合龙段施工时，每个T构悬臂加载应尽量做到对称平衡，合龙前，悬臂受力以弯矩为主，故平衡设计遵循对墩位弯矩平衡的原则，平衡设计中考虑如下几种施工荷载：

1）合龙吊架自重以及混凝土浇筑前作用于合龙吊架的荷载。

2）直接作用于悬臂的荷载。

3）合龙段混凝土的重力。

平衡配重在合龙锁定之前加到相应悬臂端，可使合龙锁定之后骨架处于“不动”，避免薄弱处受剪破坏。

5.2 合龙锁定设计

合龙锁定中采用又拉又撑的方法，即用劲性骨架承受压力，用临时预应力束承受拉力。劲性骨架根据温度荷载计算其所需截面积，同时应验算其压杆稳定性。临时预应力应确保降温时劲性骨架中既不出现拉应力，又要满足升温时骨架不致受压过大而失稳，具体张拉力根据合龙期间可能出现的温度范围计算，合龙锁定温度选择在设计要求的合龙最佳温度范围内。