软土地基预应力混凝土变截面箱梁及合龙段施工技术分析

彭国勇 李晓晖

（中国葛洲坝集团电力有限责任公司，湖北 宜昌 443000）

0 引言

预应力混凝土变截面箱梁具有刚度大、整体性好、受力性能好等特点，因而广泛应用于桥梁工程中，但是现实条件的限制容易带来工程的质量问题。本文结合佛山市凤凰路明湖大桥工程，对现浇连续箱梁及合龙段关键施工工序进行了研究，解决了软土地基处理、高空作业、变截面弧线控制和大体积混凝土施工存在的技术问题，确保了施工质量，提高了施工效率。总结其经验，可为同类型案例提供参考。

1 工程概况

凤凰路明湖大桥位于佛山市西江新城明湖公园，上跨明湖，与河道正交，道路中心线位于半径为850m的平曲线上，道路中心线与桥梁墩位线正交。主桥结构采用预应力混凝土V 型刚构，桥梁跨径布置为30+（35+50+35）+30m，主桥全长120m，两侧各设置30m引桥，桥梁跨径总长180m，桥头每侧耳、背墙长度均为2.1m，全桥宽39m，桥梁面积7020m2。变截面连续刚构的桥箱梁采用单箱三室直腹板截面，变截面渐变段按圆弧线设置。具体桥梁布置如图1、图2所示。

图1 主桥纵断面布置

图2 主桥箱梁断面布置

该工程位于珠江三角洲西岸冲积平原，地形平坦，周围水系发育，沿线地面标高为0.12～7.58m。根据现场地质勘察资料，支架基础挖至第四层土顶位置才能满足承载力要求[1-2]。该工程施工存在以下重难点：

（1）支撑系统和支架稳定是桥梁箱梁施工的基础，是上部结构施工的关键和重点；

（2）边跨及中跨的梁高和厚度渐变段按圆弧线变化，梁体预拱度控制及线形控制是施工难点；

（3）箱梁及合龙段高空作业风险大，加强安全技术作业，采取有效防护措施是工程安全控制重点；

（4）桥梁现浇箱梁为大体积混凝土施工，混凝土施工工艺和质量是工程质量控制重点。

2 整体施工工艺

箱梁总体施工顺序为：地基处理→搭设支架→底板模板安装→支架预压→底板钢筋绑扎→混凝土浇筑→腹板、箱室顶板模板安装→腹板、箱室顶板钢筋混凝土施工→合龙段模板安装及浇筑→预应力施工。

2.1 地基处理

支架基础采用40cm厚素土换填+40cm碎石+20cm厚C20混凝土进行处理，1#至2#墩之间部分淤泥较厚的区域额外换80厚cm片石。处理范围为桥长方向120m，桥宽方向39m，根据规范要求，在支架长、宽两向各外扩1.5m，支架场地硬化范围为桥梁长度方向128.8m，桥梁宽度方向42m。沿道路红线开挖宽0.55m、长360m的砖砌排水沟。

为保障雨季时积水的及时抽排，在道路红线外10m处修筑一道施工临时土围堰。为确保支架基础的稳定[3]，浇筑混凝土时从道路中线往东西两侧设置0.3%的横坡，在支架两边0.5m处各设置长180m的MU10砖砌排水沟，其净尺寸为50cm×50cm。在2#至3#墩之间设置2 个70cm×70cm×100cm的MU10砖砌集水井，将集水抽排至土围堰外明湖中，再利用现渠道引至1km外的秀丽河。

2.2 支架搭设

现浇箱梁采用满堂支架浇筑，合龙段采用吊架浇筑[4-5]。满堂支架采用Z 型承插型盘扣式支架，选用Q345B、Φ60×3.2mm钢管。盘扣支架纵桥向间距为1.2m；横桥向间距：腹板下方区域为0.6m，翼缘板边缘下方为0.9m，箱室底板下方为1.2m，翼缘板下方为0.9m；横杆步距为1.5m。横向主楞采用I10工字钢，间距同盘扣支架纵向间距；次楞采用10cm×10cm方木，腹板下方间距15cm，箱室及翼缘板位置间25cm；方木上铺设1.5cm厚竹胶板。外侧防护栏杆应高出施工平台≥120cm，在立杆0.5m 及1.0m高的盘扣节点设置两根横杆，在外立杆内侧设置高度≥180mm的挡脚板，并布置安全网进行防护。具体布置如图3、4所示。

图3 现浇支架纵桥向布置

图4 现浇支架断面布置

2.3 模板安装

现浇箱梁模板采用15mm厚竹胶板。现浇箱梁腹板位置采用三段式止水对拉螺栓，间距1m，竖向固定模板2组。

底模铺设前，放出箱梁轮廓线并测出底板标高，预抛高2cm以便预压后调整标高，根据轮廓线及标高铺设方木纵肋及底模面板。

外侧模支承按箱梁轮廓定位，用两层撑杆加固，可加设内外模拉杆，底板模板包住外侧模板。

内模采用碗扣架和方木支撑，与底模顶面预留距离，方便找平。内模采用建筑板，以方便拆除和减轻重量。

2.4 支架预压及预拱度设置

2.4.1 支架预压

支架预压荷载取为1.2倍承受的混凝土结构恒载，采用砂袋及预压钢筋结合堆载进行预压。预压分三级进行，按照设计荷载的60%、100%、120%加载。持荷24h后，再分别按加载的一半和全部卸载，测出每级荷载下各测点的高程值。

测点布置按支架顶和地基，沿纵桥向在箱梁的跨中、1/4跨、支点附近5个断面分别布设，在横向2个边腹板、箱室正下方及翼缘板上布置。

2.4.2 预拱度的设置

确定预拱度时考虑支架在荷载作用下的总变形量、弹性和非弹性压缩[6-8]。根据梁的拱度值线形变化，以中点为最高值，以两端为零，按二次抛物线进行分配。

2.5 钢筋及预应力孔道施工

底板纵向预应力束规格为15-12、15-15、15-9，采用SBG-90Y、SBG-80Y塑料波纹管成孔。钢筋及预应力管道安装顺序为：底板→腹板、横隔梁→顶板→护栏、灯柱底座和伸缩缝的预埋筋及桥面泄水孔等[9]。

2.6 混凝土浇筑

混凝土等级为C55，采用水平分层法分两次浇筑成型，第一次浇筑底板及腹板倒角处；第二次浇腹板和顶板，层与层浇筑间隔时间不超过初凝时间[10]。混凝土浇筑采用泵送混凝土，由于钢筋较密集，混凝土主要由横隔墙处灌入，此处底板顶面钢筋可后绑扎。

（1）浇筑底板混凝土时，由外侧向中间进行。当腹板下梗腋处的混凝土灌满堆高后，补充灌注底板中部的混凝土。

（2）浇筑腹板时同步对称浇筑，每层浇筑厚度≤30cm。

（3）顶板混凝土入模时，应将承托处填平、振实。顶板由外向内浇筑，避免悬臂过大导致裂纹，并顺桥向由梁段顶面两端向梁段中线方向浇筑。

2.7 预应力施工

用联结器联结，钢绞线端头加用挤压套。连续箱梁纵向张拉纵向钢绞线，并及时压浆，张拉顺序为：腹板束→底板束→顶板束。

张拉完成后，24h内进行管道压浆。孔道压浆自下而上进行，间隔时间≤40min。压浆作业应缓慢、均匀、连续进行。压浆端的水泥浆压力控制在0.5MPa左右，当另一端排气孔排出浓浆时，停止压浆，关闭出浆口阀门并持荷。

张拉后应切除外露的钢绞线，保留3cm 进行封锚。封端混凝土采用C55无收缩混凝土，应在终张拉2d内进行。封锚前应对锚具进行防水处理，并设置封锚钢筋网。采用无收缩混凝土封锚，保护层厚度≥35mm，封锚后24h内灌浆，封锚混凝土灌注后，在梁端表面满涂1.5mm厚的聚氨酯防水层。

2.8 合龙段施工

2.8.1 合龙段施工工序

合龙段施工顺序为：施工准备→吊架安装→合龙段两侧水箱配重→绑扎钢筋及安装预应力管道→内模就位→主梁悬臂梁对顶→劲性骨架焊接→绑钢筋及安装模板→浇筑混凝土，同时两端配重水箱泄水→混凝土养护强度达到设计强度90%且凝期≥7d→拆除劲性骨架、张拉中跨合龙段预应力钢束→拆除吊架及所有支架→合龙段及全桥主体施工完成。

2.8.2 合龙段模板制作安装

合龙段吊架包括挂蓝底模架、底模架前后横梁和内外模走行梁，合龙段模板为挂蓝悬浇模板。吊架模板结构如图5所示。

图5 合龙段吊架示意图

（1）箱梁施工后拆除内模，用原有内外模对拉拉杆将外侧模固定在已完成的箱梁段上，吊紧外模走行梁，取消前端与前上横梁间的吊带。悬吊轮轴转换后，用倒链牵引外模走行梁走行至已成直线梁段翼缘板预留孔下方，用预应力粗钢筋拉结。

（2）在底模前后横梁两端各设置2个10t的倒链，挂于外模走行梁上，取消底模后锚及前吊。

（3）走行前，底模和侧模自重应完全承托于侧模走行梁上，并最终作用于走行梁的滚轴吊点上。在前方牵拉走行梁滚动滑移，走形梁就位后，利用吊架预留孔洞与已成两端混凝土拉结。

2.8.3 劲性骨架连接

钢筋制作安装及内模就位后，进行劲性骨架锁定。考虑混凝土收缩徐变效应，合龙段劲性骨架施工前需采用顶推措施；顶推力按照图纸施加，位移量≤10mm；千斤顶可布置在腹板位置，需平均对称受力，其个数根据自身施工能力选择，不宜太少；可采用20%、50%、80%、100%分级加载。在中跨跨中采用千斤顶对主梁悬臂进行对顶，对顶力为800kN，顶推后及时安装劲性骨架进行锁定；锁定时间选在日内气温最低时进行。临时张拉中跨合龙段钢束，张拉吨位为设计吨位的15%。合龙段劲性骨架连接如图6所示。

图6 合龙段劲性骨架连接

2.8.4 合龙段配重

为平衡合龙段标高并减少挠度变形，安装吊架后在合龙段两侧和边跨处使用水箱压重。水箱应对称布置在纵向悬臂端，距离端部1m，其压重重量为中跨合龙段的一半。在合龙段浇筑混凝土时，根据浇筑速度分级卸载图纸的重量，分级卸载时应以浇筑重量的一半为宜。

2.8.5 合龙段混凝土浇筑

根据现场实测温度，浇筑时间选择温度变化较小的时刻。连接面两端的混凝土充分凿毛，应从下往上、左右对称浇筑。要加强与梁端混凝土接缝处的振捣，确保混凝土的密实。浇筑完成后，在混凝土初凝前需进行二次收面处理。

3 结束语

该工程通过采用基础处理、支架预压、预应力混凝土施工和合龙段施工等施工技术，解决了软土地基、高空作业和大体积混凝土施工等问题，保证了箱梁结构的工程质量，确保结构的良好受力，实现了支承平台的稳定性和线形控制要求。明湖大桥现浇箱梁采用的施工技术能提高施工效率和质量，其经验可为相同案例提供参考。