高架桥悬臂盖梁定型化模板与预应力混凝土施工技术

丰荣良 何大为

江苏镇江路桥工程有限公司 江苏 镇江 212017

近年来，随着我国城市化的快速发展，一线城市中的交通拥挤现象急剧增加。大城市中的交通网络复杂，用地紧张，普通的城市地面道路难以满足需求，而高架桥的出现很好的解决了这一难题。城市高架桥既要保证足够的桥面宽度，还需要预留足够的桥下空间，减小对桥下道路通行的影响，因此高架桥的桥墩往往采用大悬臂预应力盖梁。现浇悬臂盖梁技术是一种用于建造悬挑盖梁的传统施工方法，其通常也需要安装模板，用于支撑混凝土的浇筑。但普通的盖梁模板是现场制作拼装的，其制造可以更加灵活，但也存在许多问题。由于普通盖梁模板是由多块钢板拼接，难以保证模板的尺寸和形状一致，而且不能承受大荷载，不适用大型的悬臂盖梁。同时其安装以及拆卸要耗费大量时间，人工成本[1-4]。针对以上问题，本工程采用悬臂盖梁定型化模板，提高悬臂盖梁模板工程效率与经济性。

大跨度盖梁在日常的使用过程中，主要承受弯矩作用。由于荷载较大，普通混凝土可能会出现强度不足，挠度过大，裂缝等问题，不仅影响高架桥的外观，而且具有安全风险。针对以上问题，本工程在盖梁浇筑过程中应用预应力混凝土技术，解决了以上问题，而且预应力混凝土技术的应用能够使高架桥有更快的施工速度，更好的抗震性以及更长的使用寿命[5-8]。有效提高了工程的经济性及安全性。

本文基于在建工程项目，结合悬臂盖梁施工中的重难点问题，提出了一种安全、经济、高效的悬臂盖梁定型化模板与预应力混凝土施工技术，为大跨度盖梁的施工提供了新的思路。

1 工程概况

1.1 背景介绍

本工程为S302平湖至安吉公路平湖平善大道至南湖嘉南公路段改建工程(一期)第 1 施工标段。线路总长8.65公里，桥涵公路等级 I 级，主线采用连续高架桥梁（含互通主线高架桥），下穿沪杭高铁、规划通苏嘉甬铁路、上跨规划沪嘉城际铁路，上跨杭州湾环线高速、沪杭高速，上跨规划乍嘉苏线（南市 河）等三级航道。

本工程现浇盖梁有三种型式，分别应用于不同路段的各个墩柱：（1）“Y”型独立墩双悬臂盖梁，在本工程中应用最多，共计224支；（2）双墩柱单门洞单悬臂盖梁（另外端为悬臂端），共计19支；（3）三墩柱双门洞框架盖梁，共计32支。现浇盖梁锚具采用YM15-（15//14/13/12），波纹管采用内径C-90/75 mm塑料波纹管。预应力钢束采用双端双控张拉。

1.2 施工难点

本工程悬臂盖梁施工过程中存在如下技术难点：

（1）盖梁模板支撑体系较复杂：盖梁结构类型较多，样式复杂，结构尺寸跨度及变化较大。盖梁模板设计多样化及成本加大。悬臂盖梁设计的悬臂结构大，渐宽段的框架盖梁长度大，盖梁支撑结构体系经过精心的设计。

（2）由于悬臂盖梁必须与其他桥梁部件无缝连接，其施工的精细化程度对工程质量至关重要，尤其在不稳定的施工环境中，悬臂盖梁测量和定位的精确性是一个挑战。

（3）施工作业难度较大：本工程围挡内施工场地狭小，作业面施工机械多。安全文明施工环保要求高，难度大。

（4）施工交通压力大：盖梁悬臂端伸出道路施工围挡范围，围挡外两侧保通道路车流量较大，框架门墩盖梁施工存在门洞内的社会交通压力，故支架施工可能直接影响两侧既有道路的交通，施工期间交通组织难度高、保通压力大。

（5）边通车边施工安全风险高：支架现浇施工时，两侧支架悬挑（或者门洞框架）在保通道路车道上方，来往社会车辆多，施工时存在着坠落物伤害车辆、行人的风险。

2 技术原理及方法

2.1 盖梁定型化模板

盖梁定型化模板技术可以根据盖梁结构的形状和尺寸进行设计，以确保结构的精确性和稳定性。其在施工过程中能够为混凝土结构提供一个支持和模板，以便混凝土能够凝固成所需的形状，同时保持所需的强度和质量。

本工程模板均采用钢模，委托模板加工厂加工制作。外模均不设对穿盖梁混凝土的拉杆。 钢模板面板采用8mm厚钢板，筋板12mm，面板外侧横肋型钢采用[12]槽钢，竖肋型钢采用型钢双拼槽钢18，最大间距90~100cm，模板栓接面采用螺栓栓接，模板节段接头均采用螺栓栓接，空隙处采用橡胶垫垫实堵塞。模板底部螺栓连接，底部、顶部设置2道精轧螺纹钢对拉。如图1所示，定型化盖梁模板由底模以及侧模所组成。

图1 定型化盖梁钢模板示意图

2.2 预应力混凝土施工技术

预应力混凝土结构就是构件在使用荷载作用之前，利用高强钢筋预先对混凝土受拉区施加压应力的结构。这种人为建立的应力状态，能够有效减少混凝土的裂缝，减小盖梁挠度，增加混凝土的强度和使用寿命。后张法是先制作构件或者结构，待混凝土达到一定强度，在构件或结构上张拉预应力筋的方法。其不需要台座设备，灵活性大，适用于本工程现浇盖梁的施工方法。

在盖梁混凝土浇筑养护后，盖梁施工采用后张法预应力混凝土技术，应用智能张拉设备进行钢束张拉，其原理如下：

张拉采用智能张拉设备进行，盖梁张拉采用智能张拉设备进行，以应力控制为主，钢绞线伸长值作为校核。预应力束张拉前应对孔道摩阻的实际检测，并进行张拉力、伸长量进行计算确认，选取相应规格型号的张拉设备。

启动张拉智能平台系统后，由现场操作人员启动张拉程序。智能张拉平台系统发出信号，传递给智能张拉仪张拉系统，通过张拉系统控制专用千斤顶按预先系统编制的张拉顺序进行对称均衡张拉，按三级加载过程上升油压。

盖梁第二批钢束张拉时，采用型钢挂架作为张拉操作平台，平台在加工完成后通过汽车吊安装到梁顶，并采用混凝土配重块防止张拉平台倾覆，用方木垫块进行支垫，防止损坏梁预埋护栏钢筋。

3 结构验算

为验证本工程定型化盖梁模板的安全性，在施工前对模板的面板、肋槽钢、模板拉杆进行验算。

3.1 面板计算

分别对底模板和侧模板的抗弯强度以及挠度进行计算，如表1所示，通过与规范设计结果进行比较，表明盖梁模板的面板抗弯强度和挠度均符合要求，其结构安全。

表1 面板的验算结果

3.2 肋槽钢计算

分别对横向肋槽钢和竖向肋双槽钢的抗弯强度、抗剪强度以及挠度进行计算，结果如表2所示，通过与规范设计结果进行比较，结果表明，横向肋槽钢和竖向肋双槽钢抗弯强度、抗剪强度和挠度均符合要求，其结构安全。

表2 肋槽钢的验算结果

3.3 模板拉杆计算

根据计算公式:N < [N]= fA，取对拉螺栓的抗拉强度设计值f= 170N/mm2；对拉螺栓有效直径为23mm，则有效面积为490.9mm2，对拉螺栓最大容许拉力值 [N]= 170×490.9=83.4 kN，对拉螺栓所受的最大拉力N = 46.558 kN< [N]，故对拉螺栓强度验算满足要求。

4 施工技术要点

本工程现浇预应力混凝土悬臂盖梁施工工艺流程如图2所示。

图2 本工程施工工艺流程

4.1 模板施工

盖梁底模采用由中间平直段和两边挑臂段组成的钢模板，放样出盖梁横桥向和顺桥向的轴线，根据放样出的中线定出盖梁的边线，并对底模进行标高调整，使底模的标高和坡度与设计相符，模板接缝处安装前侧面贴橡胶条，底模安装前，对墩柱顶面进行凿毛处理。

模板安装时检查拉杆及螺栓、垫片型号及数量是否符合设计要求，砼浇筑时检查螺栓是否上满、松动。模板节段接头均采用螺栓栓接，模板底部螺栓连接，底部、顶部设置2道精轧螺纹钢对拉。模板安装前需清理模板面板并进行打磨，并均匀刷模板漆，涂刷完成后用海绵擦拭模板表面，防止模板漆流挂现象出现。模板底模与侧模空隙用软胶管（橡胶垫垫实）堵塞。

4.2 钢筋运输吊装

（1）钢筋骨架吊装

盖梁钢筋骨架分段运输，钢筋骨架吊点及跨中设置一道型钢加强圈避免吊装过程变形，现场采用钢丝绳4点起吊，吊装结束后钢筋骨架的骨架片和主筋在现场采用搭接单面焊方式进行连接。

（2）波纹管安装

波纹管穿管可以在吊装前或者吊装后进行，波纹管定位时测量管道的正确坐标，保证波纹管位置准确后方可固定。现场钢筋骨架分节吊装完成后，波纹管接长采用热封管进行连接，以防后续混凝土浇筑时，浆液进入管道内发生堵管现象。

盖梁分段运输到起吊现场，汽车吊吊起盖梁分段钢筋。起吊后，抬升至超过盖梁作业平台护栏的高度，再向底模处旋转，吊至底模位置，再用同样方法吊装另外节段盖梁钢筋骨架。

（3）钢绞线安装

采用穿束机进行钢绞线穿束；钢绞线在穿入孔道前，已采用清水冲洗管道，然后用不含油脂的压缩空气将管道吹净。

（4）侧模安装

侧模板采用定型钢模板，混凝土外露面内无对拉螺杆，如图3所示。

图3 侧模安装

（5）预应力管道安装

波纹管后场统一下料、随盖梁钢筋一起安装接长，接长采用热熔焊接。钢绞线编束时，每隔1.5m绑扎一道铁丝，钢绞线端头胶布包裹，防止穿束时顶漏波纹管。

波纹管按设计给定的曲线要素布置，位置要准确。严格按照设计给定的坐标将波纹管用 HRB400Φ12“#”形定位筋与结构钢筋焊接定位，直线段每80cm、曲线段每40cm设置一组。定位过程中应防止锐器刮破、电弧焊火花烧伤波纹管，以免造成波纹管进浆堵塞波纹管。

波纹管安装完成后为防止波纹管在混凝土浇筑过程中受压变形影响钢绞线穿束，预先在波纹管中穿入内衬管，待混凝土浇筑完成初凝后，拔出内衬管，然后再穿入钢绞线。波纹管防崩钢筋间距在直线段不大于50cm、曲线段不大于 30cm。

4.3 混凝土浇筑及养护

盖梁混凝土采用自拌混凝土，混凝土运输车运输至施工现场，混凝土泵送浇筑，浇筑顺序由中间向两端对称浇筑，混凝土施工严格按照《公路桥涵施工技术规范》JTGT3650-2020及相关混凝土施工标准要求进行，分层振捣。

混凝土初凝后开始养护，养护选用土工布覆盖滴灌淡水，将土工布覆盖全盖梁，在盖梁两端头顶放置2个1m3的水箱，再将软水管每间距30cm均匀布置针眼接至水桶里，缓慢滴灌淡水对盖梁进行养护，养护周期不少于7d。

4.4 模板拆除

盖梁侧模在混凝土强度达到2.5MPa（或者常温下6~12h）后可拆除，底模需在盖梁首次预应力束张拉、压浆完成后方可拆除。

采用人工配合汽车吊拆除盖梁侧模，至模板与混凝土表面完全脱离后，以汽车吊配合，将模板吊开放置一侧。

拆除底模时，用手拉葫芦将底模拉紧使其承受底模自重，再将主横梁下的卸荷砂箱出砂口依次打开使其缓慢卸荷（卸荷块依次从中间割开），然后移除卸荷砂箱，缓缓拉动葫芦卸力，待底模与混凝土脱落后，将底模抽出。

拆摸后应及时对模板清理、整修、涂刷养护剂，加强模板的维修与保养。

4.5 预应力施工

（1）预应力施工顺序

盖梁预应力施工顺序为：波纹管及锚垫板安装、固定（与钢筋绑扎同时进行） →内 衬管或钢绞线穿入→盖梁砼浇筑→盖梁龄期养护→ 钢绞线穿束 → 锚具安装、千斤顶安装 → 第一次预应力束张拉 → 孔道压浆 →支架体系卸落→上部结构安装→第二次预 应力束张拉→ 孔道压浆封锚。

（2）预应力张拉

预应力施工采用后张法施工工艺，张拉采用双控，以应力控制为主，钢绞线伸长值作为校核；当伸长值偏差在-6%～+6%范围之外时应停止张拉，查明原因再继续进行。盖梁钢筋笼制安时，钢绞线提前穿入预应力管道内。预应力束张拉前应对孔道摩阻的实际检测，并进行张拉力、伸长量进行计算确认，选取相应规格型号的张拉设备。

本工程盖梁张拉采用智能张拉设备进行，启动张拉智能平台系统后，现场操作人员、监理员现场摄像，由现场操作人员启动张拉程序。智能张拉平台系统发出信号，传递给智能张拉仪张拉系统，通过张拉系统控 制专用千斤顶按预先系统编制的张拉顺序进行对称均衡张拉。

油泵供油给千斤顶张拉油缸，按3级加载过程依次上升油压，分级方式为后张法张 拉操作程序为：0→初应力（0.1σcon）→张拉应力σcon（持荷5分钟）→锚固。

张拉过程中智能张拉平台系统对每一级进行测量和记录，测量每一级张拉后的活塞伸长值的读数，并随时检查伸长值与计算值的偏差。

张拉时，通过智能张拉系统平台和智能张拉系统控制好专用千斤顶加载速度，确保给油平稳，持荷稳定。

（3）灌浆、封锚

预应力束张拉完成后，进行孔道压浆，孔道压浆采用真空辅助压浆施工工艺，必须保证压浆质量。

5 结语

针对现浇悬臂盖梁施工技术施工周期长，施工难度大，精确性差以及盖梁变形和裂缝等问题，本文基于平湖至安吉公路平湖平善大道至南湖嘉南公路段改建工程，对该类工程施工技术加以研究：

（1）通过采用定型化模板，委托模板加工厂加工制作，确保了构件的尺寸和形状的一致性。相较于传统的安装方法，省去现场模板拼装的施工环节，能够有效加快施工进度，减少了人工错误，降低人工成本。

（2）对盖梁的浇筑采用后张法预应力混凝土技术，在浇筑混凝土后，通过张拉智能平台系统对钢筋进行张拉，保证钢筋张拉质量，增加混凝土结构的承载能力，降低裂缝的发生，提高结构的稳定性和耐久性。