施工控制技术在特大跨预应力连续悬臂箱梁 施工中的应用
云桂铁路云南有限责任公司
【摘 要】xx 特大桥 125 m 跨预应力连续悬臂箱梁施工中成功应用了改进的挂篮法施工工艺。着重对该新型挂篮法施工中 0# 块抵抗不平衡弯距、悬臂梁施工的成型控制、合龙段施工等方面的工艺和技术进行研究和总结 , 较好地指导了工程的施工。
关键词：悬臂梁 挂篮法 施工控制
1 工程概况
xx 特大桥 59#-62# 墩为 75+125+75m 三跨双线预应力混凝土变截面单箱单室连续箱梁，共分 71 个梁段，墩顶 0# 块长度为 13m，圬工量为490.1m3，0# 块重量为 1298.77T。悬浇箱梁节段长度为 3.0 m、3.5 m、4.0 m，合龙段长度为 2.0 m，边跨直线段长 12.05m，最大悬浇箱梁节段重量为 182.32t。
2 施工特点与难点
(1) 高压线横跨施工区域顶部，可供悬浇法施工的挂篮机构钢结构安装场地极为有限。同时 0# 节段设计高度达 8.6 m, 给模板排架支撑和挂篮机构安装带来很大困难。
(2) 挂篮悬浇法中施工中不平衡弯距的处理、对永久支座的保护、挂篮机构的设计、悬浇梁施工工艺、悬臂段施工成形控制、合龙段施工温度对混凝土的影响以及临时加固构件的拆除等所固有的问题 , 必须结合工程自身特点进行处理和控制。
3 主要施工关键技术
本工程采用挂篮悬浇法施工 , 需要在 60# 墩、61# 墩 0# 节段各布置 2 套挂篮机构同时向两侧对称平衡推进施工。
3.1 0# 块施工
3.1.1 压载措施
0# 块采取在承台上搭设落地支架施工，由于支架高度高 , 且承受的荷载大 , 为确保施工安全以及保证大桥的线形符合设计要求 , 在 0#块支架及梁底模铺设完毕后 , 按梁段设计自重的 1.2 倍进行压载 , 作为施工控制技术。
3.1.2 临时固结与临时支座
悬臂段采用挂篮悬臂对称浇筑法施工 , 随时可能出现不平衡弯矩而发生纵向绕支点转动和水平向的位移、转动 , 必须对支座采取临时固结措施 ; 同时为避免由于不平衡弯矩引起纵向绕支座的转动可能会将墩顶盆式支座压坏 , 需设临时支座。
3.2 悬浇段挂篮法施工
3.2.1 挂篮机构的形式与构造
挂篮机构设计为贝雷梁稳定体系 , 设计以最不利施工梁段为荷载取值依据 , 荷载主要包括梁自重、模板及支撑重量、施工人群以及振动器重量及振动荷载等。主要由承重系统、吊挂系统、锚固系统、行走移动系统、模板系统及张拉操作平台等六大系统组成。
3.2.2 悬臂梁施工成型控制技术
大桥线型控制是保证工程质量的关键。根据设计要求各悬浇梁段完成后 , 相对应两悬臂端的相对竖向标高差不应大于 20 mm, 轴线水平偏差不大于 10 mm。但悬臂梁在采用挂篮悬浇作业过程中 , 由于结构实际施工情况与理论计算之间固有的差异以及挂篮测量定位标高放样的偏差 , 使得已建桥体梁段线形曲线容易与设计线形产生偏差 , 因此 , 施工中必须采取控制技术。
（1）在 0# 节段结构施工时 , 在桥墩中心附近埋设临时水准点 ,以精确控制不同阶段不同工况下的结构标高 ; 在箱梁各节段断面中心处、翼缘悬臂端以内 20 cm 设高程测点 , 监测各工况下断面标高。另外 ,在 0# 段桥结构中心轴线位置埋设 3 块 150 mm×150 mm 预埋件 , 埋件略高于混凝土面。混凝土浇筑后 , 埋件上定出桥轴线点作临时导线点 ,控制主桥施工时的轴线。
（2）挂篮机构堆载试验
施工前 , 根据施工程序和施工方案、挂篮吨位、吊点位置计算出沉降观测值 ( 理论值 ), 作为实际施工的理论依据。悬浇挂篮在墩顶梁段上安装完毕后 , 首先进行挂篮静载试验 , 一方面可消除挂篮制作安装过程中的塑性变形 , 同时 , 可以确定前吊点的弹性变形值 , 以此和设计考虑悬浇施工时由于悬臂段自重引起的理论变形值叠加 , 以确定挂篮施工时预抛高量。
（3） 箱梁施工预拱度和立模高程均为理论计算 , 悬浇过程中通过加强对挂篮走行前后、混凝土灌注前后、预应力张拉前后 6 个时态的挠度监测 , 在每节段施工后 , 整理出挠度曲线进行分析 , 及时准确地控制和调整施工中发生的偏差值 , 以便对理论计算值进行修正 , 确保箱梁合龙精度满足要求。
（4）挂篮推进 ( 安装 ) 到位 , 平面位置确定后 , 收紧后吊点 ,使底模紧贴于箱梁底板。调节前吊点 , 将底模 ( 前端断面位置 ) 调整到指定标高。底模标高 = 结构设计标高 + 施工控制理论值 + 前吊点伸长变形值 , 标高测量宜在早晨 9:00 前完成。
（5）合龙前相接的最后 2 个节段在立模时进行联测 , 以便互相协调 , 以保证合龙精度 , 同时请设计、专业监测单位协同作战 , 开展标高动态控制、立模高度的确定 , 挠度、变形的监测等工作。合龙段施工前 , 监测合龙节段混凝土标高 , 控制在 2cm 以内 , 若标高偏差较大 , 则通过压重等措施予以调节。
（6）合龙段施工、合龙束张拉 , 以及临时固结解除时，均需对全桥桥轴线控制点和翼缘控制点标高进行全面测量。
3.3 合龙段施工
3.3.1 合龙顺序
根据设计要求本桥合龙先边跨后中跨。根据实际施工进度 61# 墩比60# 墩快一节 , 先施工 61# 墩边跨 , 接着施工 60# 墩边跨 , 最后施工中跨合龙段。
3.3.2 边跨合龙段施工
两边跨合龙段均采用挂篮悬臂现浇施工 , 待 16# 节段对称施工完毕后 , 挂篮向前推进 , 将主纵梁搁到边跨现浇段上 , 调节合龙段两侧箱梁标高 , 使之差值满足规范要求。边跨合龙段按设计要求进行钢筋、模板、混凝土施工 , 在边跨合龙段混凝土强度达到设计要求后 , 按设计要求进行预应力张拉施工。
3.3.3 中跨合龙段施工
在中跨合龙段施工以前 , 先释放梁墩固结后拆除临时支座 , 将梁体由双悬臂结构转化为单悬臂结构。解除临时固结时先同步、对称的释放梁墩固结的预应力 , 后凿除临时支墩 , 实现逐步释放临时固结。拆除临时支座应做到“ 对称、均匀、同步”要求 , 先卸下设置在临时支座四周的漏沙螺栓 , 使干砂漏出 , 使梁体落入永久支座 , 再用气割对称割除槽钢。中跨合龙段采取强制合龙 , 为确保安全 , 在中跨合龙段浇筑混凝土前期和全过程中 , 对两边箱体采取了拉、压和施工预应力等措施。
在合龙段相应位置内设置型钢拉、压支撑 , 与悬臂两端连固 , 最后浇入混凝土中 , 待混凝土强度达到设计强度的 85% 后 , 进行预应力张拉。
3.3.4 合龙时间及混凝土浇筑措施
由于温度的影响而引起箱梁的伸缩以及混凝土凝固过程的收缩 , 会使合龙段的混凝土产生缩裂或压碎 , 所以选择合龙的时间至关重要。
准备工作就绪后选择凌晨 6:00—8:00 焊接刚性措施 , 随后绑扎钢筋 ,安装模板。合龙段混凝土浇筑也选择在气温较低的凌晨 2:00—4:00 之间进行 , 这样到次日 7:00- 8:00 时温度升高 , 混凝土已终凝 , 已能承受膨胀所产生的压力。
合龙段混凝土采用微膨胀混凝土 , 浇筑时 , 在混凝土初凝前应对与两端接缝处混凝土采用复振的措施 , 以防止混凝土裂纹的产生。中孔合龙段混凝土达到设计的 85% 以上 , 按设计要求进行连续梁全桥预应力的张拉 , 钢束的张拉从底板的正弯距束开始 , 完成最终的体系转换。
4 实施效果
施工完后的特大桥每一节段的标高与设计标高控制在 20mm 以内 ,全桥线形变化平顺 , 达到了设计的要求。混凝土强度、预应力均符合设计和规范要求 , 标高、轴线误差在设计允许范围内。
5 结语
(1) 本工程临时固结采用增设临时钢筋混凝土立柱来抵消由于不平衡弯矩产生的拉力和压力 , 不仅受力合理 , 而且也是比较经济的。
(2) 在悬臂梁施工过程中 , 由于实际施工工况与设计理论工况存在一定的偏差 , 因此 , 采用施工控制技术来确保大桥的线形是非常有必要的。
(3) 本工程悬臂梁宽 12.5 m, 悬臂浇筑阶段最大悬臂长度接近 4.0m, 悬臂梁侧向刚度差 , 为确保特大桥的轴线水平偏差满足设计要求以及挂篮前进、使用过程的安全 , 在挂篮设计时 , 后锚固系统采用后锚螺栓和配重相结合的方式是比较合理的。
(4) 本工程 60#、61# 墩采用钢管支墩、型钢支撑体系 , 施工高度高 ,荷载重 , 属超高、超重模板支撑体系 , 采用堆载预压的方式消除排架支撑的竖向塑性变形 , 对确保工程质量是非常有效的。
