预应力混凝土变截面连续梁施工技术探讨

徐士见

(江苏隆泰工程咨询监理有限公司，江苏 连云港 222000)

0 引言

路桥工程施工行业是建筑业的重要组成部分，对维持社会生产、流通、分配、消费各环节正常运转以及保障国民经济持续快速健康发展、改善人民生活水平和促进现代化建设具有十分重要的作用。在路桥工程施工中，预应力变截面连续梁桥梁施工技术得到了广泛应用，此类工程的施工难度较为复杂，各环节都需要加强重视并控制好施工细节，才能保证工程的总体施工质量。文章以通海大桥为例，对该工程的施工技术进行总结探讨，以期为相关工程的施工提供参考。

1 工程概况

通海大桥(主桥为52 m+90 m+52m三跨)位于江苏省宿迁市沭阳县高墟镇，桥梁跨越宿连航道，该航道最高通航水位为3.53 m，最低通航水位为1.24 m，现状为VI级航道，规划为内河IV级航道，水面宽为70 m。

该桥梁工程主桥为预应力变截面连续梁，单箱单室截面，箱梁的底部宽度为6.5 m，两侧的翼缘板悬臂长度为2.75 m，总体宽度为12 m。箱梁0#块节段总长度为11 m，利用托架现浇法浇筑，两侧共设置10个悬浇节段，各悬浇节段的长度主要由2种形式，包括3 m×3.5 m，以及7 m×4.0 m，均采用挂篮悬臂浇筑工艺，悬臂浇筑梁段的最大节段其重量可达125 t，主桥共设置有3个合拢段，包括1处中跨合拢段，以及2处边跨合拢段，合拢段的长度约为2 m，边跨现浇段的长度为6 m，通过支架进行浇筑。

2 预应力混凝土变截面连续梁施工技术的应用

2.1 临时锚固支撑体系

该工程的临时锚固支撑结构为外固结体系，由800 mm支撑钢管和内部2根JL32 mm精轧螺纹钢筋所构成，在钢管中灌注C30的混凝土。JL32 mm精轧螺纹钢筋穿入50 mm波纹管内下部置入承台内，上部直达到0#块顶板，0#块砼浇筑完成后设置导梁及张拉精轧螺纹钢筋形成临时锚固支撑体系。临时锚固支撑体系是箱梁悬臂施工中的主要受力构件，当箱梁两悬臂偶尔出现不对称荷载作用时，临时支撑体系是保证本桥施工安全度及悬臂倾覆稳定的重要措施，支撑钢管的根数、位置及预应力束数量是根据施工安全度及施工倾覆稳定计算而定，并参与施工期结构受力。支撑钢管的尺寸、规格由施工单位自行选择，但必须保证支撑体系的强度和刚度。

2.2 0#块梁段施工

0#块是连续梁施工的第一步，0#块梁段施工浇筑可用托架法或支架法。该工程采用的0#块为预埋托架现浇形式，具体分为托架及底模2个主要部分。托架体系由墩身两侧各预埋牛腿与承台之上的钢护筒，以及双拼40a的钢槽共同构成。底模部分包括竹胶板和方木，其分配量通过10根18a的工字钢固定住底模，且在分配梁下方设置28a的工字钢用于调节垫梁，并于调节垫梁、托架之间设置双拼40a的工字钢，共3根作为横梁。托架法或支架法应通过设计及计算过程以符合0#块梁段的施工要求并与桥梁设计相吻合。

托架或支架搭设完成后要进行施工验收，检查托架或支架设计图的一致性及各部位安装是否符合规范要求；托架或支架轴线、标高调整到设计位置后进行支架预压，托架预压后消除其非弹性变形并对其进行准确测量，为0#块底模预拱度设置提供依据；托架预压荷载应考虑托架范围内施工荷载。本工程连续梁托架范围内单侧混凝土体积为71.1 m3，钢筋混凝土自重计算为184.8 t，外侧钢模计算荷载为8.9 t，内模及施工人员机具荷载按5 t考虑，预压按最大施工荷载1.1倍考虑，计算连续梁托架单侧需要预压荷载为218.6 t。托架预压荷载全部加载完毕后静载24 h，最后2次沉降量观测符合要求后，即可终止预压卸除预压荷载。预压完成后进行模板及钢筋绑扎施工。

0#块的混凝土灌注是本环节施工重点之一，浇筑时除了要按照对称浇筑的原则，还应由悬臂端向根部进行，以减少交界面的收束缩裂纹。浇筑顺序依次为箱梁底板、腹板至顶板、翼板砼、按分段水平分层浇筑砼，每层砼厚 20～35 cm。为防止浇筑腹板时砼从底板处上翻，底板砼浇筑后在其顶面加铺模板并进行反压。底板与腹板连接倒角处振捣较困难，容易出现蜂窝麻面现象，振捣时必须格外注意。为保证浇筑砼质量，应一次浇筑成功，并在初始浇筑的砼终凝前完成，以免箱梁底板接缝处产生微裂纹。严格控制砼的坍落度和配合比，根据温度变化进行调整，并掺用适量的减水、缓凝剂。严格控制砼倒入模的高度，用小型串筒伸入到梁体底部浇筑，振捣采用φ50 mm插入式振捣器均匀振捣，在浇筑完成后覆盖洒水养护不少于7 d。预应力张拉应严格按照设计及规范要求进行，本工程设计要求混凝土龄期达到7 d、强度及弹性模量达到设计值的 90%时，方可进行该梁段预应力钢束张拉。预应力钢束张拉应按设计顺序、张拉控制应力进行，预应力张拉顺序可按纵向预应力张拉—横向预应力张拉—挂篮前移—前一块件竖向预应力张拉—5～7 d后复张拉前一块件竖向预应力。预应力张拉、千斤顶与油泵压力表应按有关规定配套及定期标定，张拉人员应持证上岗，认真做好张拉记录。横梁预应力在强度及弹模达到设计值90%时进行张拉，并在初次张拉后5～7 d 内进行复张拉。竖向预应力复张拉完成后应及时管道灌浆、封锚，顶、底板合龙束应按先长束，后短束以对称均衡原则进行张拉。

2.3 挂篮系统

在上述0#块环节施工完成后，开始着手挂篮施工，挂篮应根据桥梁施工图要求及梁段重等进行挂篮设计，悬臂挂篮按构造形式可分为桁架式(平行弦、菱形挂篮、弓弦式)、斜拉式、型钢式及混合式4种，施工单位可根据实际情况选择构造形式。

该工程采用菱形挂篮，挂篮由主桁、底篮、悬吊系统、后锚、行走系统及模板系统等组成。在挂篮安装好后，对挂篮进行预压，根据现场施工条件和实际情况，采用预制块预压法分级加载。分级加载次数和加载量尽量与梁段实际接近，每级加载完成后停顿2 h再加下一级，逐级记录压重荷载与挂篮前端变形情况，绘制荷载与挂篮变形曲线。选取1#块(悬浇最重节段)重量的120%作为预压重量。

挂篮荷载预压试验的目的如下。①在挂篮正式使用前，通过对挂篮加载消除挂篮的非弹性变形。②实测挂篮的弹性变形，与理论值进行比较，为计算挂篮立模标高提供依据。③通过预压验证挂篮设计及安全性能是否满足施工要求。在进行挂篮荷载试验前，须对挂篮进行全面检查，检查内容主要包括：挂篮所有栓接点情况；螺栓是否有遗漏；螺帽(含垫圈)是否都已安装、拧紧到位；挂篮主桁架是否已调成水平(通过前支点抄垫和后锚蹬筋张拉调节)；挂篮后锚系统是否都已安装到位，螺栓是否已紧固。

满载持荷72 h后观测数据与满载到位时各点对应数据，相差小于3 mm，视为已经稳定，进行卸载。加载和卸载均按照两只挂篮同步进行，卸载的顺序按照压载的反顺序进行并作好观测记录，卸载完成后，对预压期间获得的数据进行分析。观测各测点的标高，计算各测点的弹性和非弹性变形值，并绘出荷载-变形曲线。

2.4 挂篮悬浇施工

挂篮系统安装并预压完成后，调整好模板高程，平面位置等进行钢筋及预应力管道安装、砼浇筑等施工具体同0#块梁段施工，浇筑过程中应严密监视模板与挂篮变形情况，发现问题及时处理。

2.5 挂篮行走

在每一梁段混凝土浇筑及预应力张拉完毕后，挂篮将移至下一梁段位置进行施工，直到悬臂浇筑梁段施工完毕。挂篮前移时工作步骤如下。①当前梁段预应力张拉、压浆完成后，进行脱模。②挂篮后支点进行锚固转换，将上拔力转给后锚反压轮。③拆除底模后锚杆，将后托梁、外侧模通过倒链悬挂于外滑梁上。④在已浇筑好的梁段上铺轨道垫梁，轨道须铺设平稳、高差一致，控制好轨道间距，挂篮前支点力较大，采用不少于 4 根轨道垫梁，使其均匀分布于梁面并与原有钢枕梁顶面保持水平。⑤挂篮行走时，保证结构稳定；挂篮移动必须匀速、平移、同步，采取划线吊垂球的方法，随时掌握行走过程中挂篮中线与箱梁轴线的偏差，如有偏差，使用千斤顶逐渐纠正；底模、外侧模、主桁系统及内模同时向前移动，直至下一浇筑位置。⑥挂篮就位后，进行锚固转换，将上拔力由行走锚固转给主桁后锚杆。

2.6 连续梁边跨支架现浇段施工

该工程连续梁边跨段采用的是落地式满堂支架，搭设支架前先安装底托，在底托安装完成后再安装满堂支架。支架的总宽度在桥梁水平面投影宽度以内，混合桥墩有效形成一个稳固的支撑体系，并在钢管架上铺设方木，以及设置底模、立外模等。在搭设支架结构之前，考虑当地水系比较丰富，基础较软，在搭设满堂支架之前一定要先处理好地基，设置排水沟以减少地基的水分，另外还须铺设一层混凝土基层，在这一基层上搭设满堂支架。

为保证满堂支架体系的施工效果，应从以下几个方面控制好施工细节。①满堂支架的主体施工严格按照设计尺寸、位置来进行拼装施工。支架和桥墩相连的位置做好连接固定，支架中各钢管建通过横杆、斜杆、捆扎钢筋等充分连接固定，从而有效保证其稳固性。②在支架钢管架上设置可调顶托，可调节模板高度以控制底模高程符合设计要求。③本工程总体较为平坦，为满堂支架施工带来了便利，但也偶有存在一定坡度的轻快，坡度可能导致偏心，为应对此类问题影响施工质量，对有坡度的位置可焊接小型钢筋或钢垫板来调整坡度，从而避免偏心问题。④在满堂支架施工完成之后，对安全质量开展全面的验收检查，包括安装尺寸、位置等。

2.7 合拢施工

2.7.1 合拢施工的顺序

合拢施工需要按照设计及规范的施工顺序进行，首先，于边跨合拢作业的位置设置临时支架结构体系，之后进行模板部分的安装，待模板安装结束后，进行合拢部分的骨架结构、钢筋等安装，随后进行内模、侧模等方面的安装；其次，进行对接合拢端、混凝土浇筑以及预应力钢束的张拉等；最后，将各临时结构、挂篮以及满堂支架等逐一拆卸。

2.7.2 边跨合拢段施工

在施工边跨现浇段和悬浇节段时预埋好临时锁定钢结构中的角钢等，临时锁定结构按又撑又拉的原则进行设计，临时锁定结构角钢预埋时充分估计施工误差，留足预埋件之间的间距，且同一合拢段后施工的一个悬臂端预埋时其横、竖向相对应箱梁的位置应与先施工的一个悬臂端保持一致，尽量使合拢时预埋槽钢在同一直线上。合拢时间宜选在日照温差小的阴天或选择一天中气温最低时，且梁体温度均匀时进行锁定，锁定前在边跨与中跨块段采用水箱对称加载预压，水箱距离梁端1 m，水箱预压重量为对应合拢段混凝土重量的一半，锁定结束后，立即浇筑边跨合拢段混凝土。在浇筑混凝土过程中，一边浇筑一边放水卸载，保持混凝土加载速度与水箱卸载速度平衡，待强度达到设计强度的90%且龄期不小于7 d后，张拉预应力束后封锚、压浆，完成边跨合拢。

2.7.3 中跨段合拢施工

合拢前，解除主墩处的临时固结，拆除边跨支架和挂篮及劲性骨架，中跨合拢段利用挂篮将底模、外侧模系统进行前移并用精轧螺纹钢反吊在两侧梁体上。中跨合拢段采用水箱配重法施工，施工前在合拢口两端向两侧各1 m位置布置水箱，加载重量根据加载位置、1/2合拢段重量及合拢口实际情况等来综合确定。选择日气温较低、温度变化幅度较小时锁定合拢口并浇筑合拢段混凝土。合拢口的锁定，应迅速、对称进行，先将外刚性支撑一端与梁端部预埋件焊接，然后迅速将外刚性支撑另一端与梁连接。砼强度达到设计强度90%后张拉中跨合拢束，拆除中跨外刚性撑，完成体系转换。至此完成连续梁施工。

3 结语

本文以通海大桥工程实例，对预应力混凝土变截面连续梁施工技术展开探讨，着重论述了各施工重点环节。此类工程首先从0#块为起点，之后进行挂篮、悬浇、合拢等一系列施工工序，且连续梁边跨需要设置满堂支架结构，形成稳定的支撑体系，有效把控各工序施工，保证整体施工质量。本工程采用上述施工方案，在工期内如期完成施工，各分项质量的验收合格率达100%，优良率达98.5%，取得了理想的施工效果，可供同类工程予以参考。