論塘屋嶺特大橋連續(xù)剛構(gòu)合龍施工技術(shù)

張均海

(廣西桂通工程咨詢有限公司，廣西 南寧 530028)

0 引言

連續(xù)剛構(gòu)橋本身憑借可跨度大、可采用空心薄壁高墩、可采取懸臂澆筑梁施工等得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)，在西部高速公路建設(shè)中發(fā)揮了重要的作用。而連續(xù)剛構(gòu)橋合龍段施工是最為關(guān)鍵的工序之一，是連續(xù)剛構(gòu)橋受力體系轉(zhuǎn)換的必經(jīng)之路。正確地掌握合龍段施工工藝、加強(qiáng)技術(shù)控制是確保剛結(jié)構(gòu)橋施工質(zhì)量的關(guān)鍵所在。

1 工程概況

灌鳳高速公路塘屋嶺特大橋位于桂林市灌陽縣塘屋嶺村境內(nèi)，跨越兩山之間的山麓地帶。橋梁全長(zhǎng)784.08 m，橋型方案采用：橋跨組合為5×40 m+92 m+2×172 m+92 m+1×40 m，主橋?yàn)?92 m+2×172 m+92 m)預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)，引橋永安關(guān)側(cè)為先簡(jiǎn)支后連續(xù)后張法預(yù)應(yīng)力混凝土T梁，鳳凰側(cè)為簡(jiǎn)支后張法預(yù)應(yīng)力混凝土T梁。6#、7#、8#主墩墩身為單肢式鋼筋混凝土空心薄壁墩，墩身高103 m。全橋共有2個(gè)邊跨合龍段及2個(gè)中跨合龍段，共計(jì)4個(gè)合龍段，左右幅合計(jì)共8個(gè)合龍段箱梁。每個(gè)合龍段箱梁長(zhǎng)2.0 m，高3.6 m，底板厚0.38 m，腹板厚0.5 m，單個(gè)合龍段C55混凝土工程量為23.4 m3，重約60 t。采用先托架現(xiàn)澆邊跨塊件，然后采用掛籃合龍邊跨，最后掛籃合龍中跨的施工方案。

2 施工步驟及施工工藝

2.1 自然條件及環(huán)境調(diào)查

2.2 邊跨合龍段施工工藝

由于合龍段施工的重要性，除了確定好最適宜的澆筑施工時(shí)間，制定完善可行的施工方案，還應(yīng)該做好其它必要的準(zhǔn)備工作。施工前應(yīng)清除與合龍段施工無關(guān)的箱梁頂板、梁體內(nèi)的材料、機(jī)具、雜物等；用于合龍段施工的材料、設(shè)備有序放至0#段箱梁上，不得放在懸臂端。同時(shí)，根據(jù)氣候變化特點(diǎn)，合龍段一般在夜間施工，要提前準(zhǔn)備好照明燈具以及做好夜間施工的安全防護(hù)措施等工作。

2.2.1 邊跨合龍段吊架及模板安裝

根據(jù)塘屋嶺特大橋的合龍方案，采用先托架現(xiàn)澆邊跨塊件、然后采用掛籃合龍邊跨的施工方法。因此，待邊跨現(xiàn)澆段箱梁混凝土強(qiáng)度大于設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90%后，將邊跨現(xiàn)澆支撐托架的最外側(cè)貝雷梁拆除。由于合龍段長(zhǎng)度只有2 m，為使模板能夠緊貼兩端已澆筑好的混凝土，將原來的掛籃模板進(jìn)行改裝，底模、側(cè)模、頂模由原來的長(zhǎng)4.5 m改裝為2.5 m。掛籃模板改裝完成后，將23#塊段的掛籃下前橫梁前移進(jìn)邊跨現(xiàn)澆段箱梁底部，并用精軋螺紋鋼通過現(xiàn)澆段底板預(yù)埋孔將掛籃前橫梁錨固在現(xiàn)澆段底板處。掛籃的內(nèi)外滑梁兩端通過預(yù)留孔道，用精軋螺紋鋼錨固在兩端箱梁混凝土上。箱梁模板沿用原掛籃模板，通過吊帶調(diào)整模板標(biāo)高。如圖1所示。

圖1 邊跨合龍示意圖

2.2.2 平衡配重

為使合龍段混凝土在澆注過程中始終處于穩(wěn)定狀態(tài)，同時(shí)保證T構(gòu)的平衡，減少梁體變形對(duì)合龍段產(chǎn)生的負(fù)面受力影響，需要在施工中對(duì)梁體各懸臂部分采用施加配重保證力矩平衡，即分別在合龍段兩側(cè)的懸臂端，沿梁面橫向擺放配重；在合龍段鋼筋安裝及混凝土澆注過程中逐步撤出邊跨端的壓重，中跨側(cè)配重重量保持不變，以確保合龍段施工整個(gè)過程中的受力處于平衡狀態(tài)。塘屋嶺特大橋采用在“T構(gòu)”兩懸臂端21#、22#節(jié)段相接處安放水箱，施工過程中往里面注、放水，充當(dāng)施工平衡配重。監(jiān)測(cè)單位根據(jù)合龍段施工工藝，考慮掛籃、臨時(shí)施工器械及合龍段混凝土重量600 kN進(jìn)行了受力分配計(jì)算分析，邊跨現(xiàn)澆段施工完成、23#懸臂節(jié)段張拉后，懸臂端分配200 kN，掛籃重量按實(shí)際計(jì)。

圖2 配重示意圖

根據(jù)受力分配及力矩情況，提出了以下邊跨合龍配重方案：首先邊跨掛籃前移2.3 m，用掛籃施工邊跨合龍段，中跨掛籃位置不變。移動(dòng)邊跨掛籃過程中在中跨21#、22#節(jié)段相接處配平衡重18 kN；待邊跨掛籃就位后，同步往兩端配重，在邊跨側(cè)21#、22#節(jié)段相接處配重213 kN，中跨側(cè)配重同步增加到231 kN；安裝合龍段模板和鋼筋，開始澆筑邊跨合龍段，同步(相同比例)減輕邊跨側(cè)的配重，中跨側(cè)配重不變，澆筑完成后，邊跨側(cè)配重減至零，如圖2所示。

2.2.3 邊跨合龍鎖定

根據(jù)灌鳳高速公路一階段施工圖設(shè)計(jì)的要求，塘屋嶺特大橋設(shè)計(jì)合龍段勁性骨架采用“預(yù)埋鋼板+連接工字鋼+連接固定鋼板”三段式結(jié)構(gòu)。預(yù)埋鋼板在施工邊跨現(xiàn)澆段和懸臂段時(shí)，提前在梁體按圖紙要求預(yù)埋，然后將工字鋼與兩個(gè)梁段上的預(yù)埋鋼板焊接固定。邊跨合龍段鎖定安裝需注意事項(xiàng)：勁性骨架合龍(封焊)溫度應(yīng)≤20 ℃，保持相對(duì)穩(wěn)定；安裝勁性骨架前應(yīng)鑿混凝土露出錨板，并按要求將其表面打磨平整光潔；安裝勁性骨架，其一端與錨板焊接固定，另一端作為調(diào)節(jié)端。梁體內(nèi)的預(yù)埋鋼板與雙36b槽鋼截面焊接牢固，以確保勁性骨架能承受足夠的拉力；臨時(shí)張拉合龍束，勁性骨架鎖定，對(duì)勁性骨架調(diào)節(jié)端封焊；合龍段混凝土澆筑完成后對(duì)勁性骨架灌注同箱梁標(biāo)號(hào)壓漿劑。

2.2.4 合龍段混凝土澆筑

合龍段用勁性骨架連接固定后，采用和合龍段同標(biāo)號(hào)的水泥漿將勁性骨架注滿。合龍段混凝土澆注過程中，按新澆注混凝土的重量分級(jí)卸去平衡重(即分級(jí)卸載)，保證平衡施工。為減少合龍段混凝土在凝固過程中的收縮變形，提高其早期強(qiáng)度，施工時(shí)混凝土的配合比中適當(dāng)添加微膨脹劑，同時(shí)降低水灰比。合龍段混凝土要求一次澆注成型，先澆筑底板再澆筑腹板，后澆筑頂板，采用分層澆筑，并應(yīng)快速連續(xù)澆筑，時(shí)間控制在3 h以內(nèi)。

2.3 中跨合龍段施工

中跨合龍段施工工藝和邊跨合龍工藝大體上相同，差別較大之處就是合龍的鎖定。因此，本文在中跨合龍段施工中只對(duì)合龍鎖定作主要論述。

連續(xù)剛構(gòu)中跨合龍鎖定的關(guān)鍵是準(zhǔn)確計(jì)算頂推鎖定。各項(xiàng)合龍前的準(zhǔn)備工作完成后，合龍鎖定前對(duì)連續(xù)剛構(gòu)中跨合龍前施加定量的水平頂推力，可改善因長(zhǎng)期荷載作用下混凝土收縮、徐變及溫度效應(yīng)對(duì)連續(xù)剛構(gòu)橋墩柱受力及變位產(chǎn)生的不利影響。施工時(shí)可以使用千斤頂改善合龍段受力情況，一般只在中跨合龍時(shí)適當(dāng)使用。在計(jì)算水平頂推力時(shí)應(yīng)對(duì)設(shè)計(jì)頂推力進(jìn)行優(yōu)化，合龍溫差所需的頂推力與溫差值近似成線性關(guān)系。若高溫狀態(tài)下進(jìn)行合龍，則要增大頂推力來抵消高溫合龍溫差產(chǎn)生的墩頂水平偏位，從而減小合龍溫差對(duì)結(jié)構(gòu)的影響。大跨徑混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋合龍時(shí)施加頂推力后，不但減小了薄壁墩墩頂?shù)乃狡唬疫€能有效改善主墩的受力，特別是橋墩底部的內(nèi)力。

塘屋嶺特大橋勁性骨架合龍鎖定前由監(jiān)測(cè)單位根據(jù)實(shí)際情況計(jì)算得出水平頂推力為3 550 kN。施工過程中，用千斤頂在兩個(gè)合龍段同步施加水平頂推，頂推到位后用勁性骨架進(jìn)行焊接合龍鎖定。焊接鎖定后立即往勁性骨架內(nèi)灌注C55高標(biāo)號(hào)水泥漿，待水泥漿強(qiáng)度達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90%后撤去頂推千斤頂。

2.4 合龍段預(yù)應(yīng)力鋼筋施工

大跨徑連續(xù)鋼構(gòu)橋基本采用的是單箱大體積箱梁，設(shè)計(jì)縱、橫、豎向三個(gè)方向均設(shè)有預(yù)應(yīng)力鋼筋(束)，合龍段預(yù)應(yīng)力鋼筋的設(shè)計(jì)同樣三個(gè)方向均設(shè)有預(yù)應(yīng)力鋼筋(束)。塘屋嶺特大橋合龍段縱向預(yù)應(yīng)力鋼束采用φ15.2鋼絞線；橫向預(yù)應(yīng)力鋼束采用2-φs15.2鋼絞線；豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋采用1-JL32高強(qiáng)度精軋螺紋鋼。

2.4.1 縱、橫向預(yù)應(yīng)力鋼束施工

合龍段混凝土澆筑完成養(yǎng)護(hù)7 d后，混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)值的90%以上應(yīng)及時(shí)進(jìn)行預(yù)應(yīng)力施工。施工過程應(yīng)嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求的先后次序進(jìn)行張拉：對(duì)預(yù)應(yīng)力束進(jìn)行張拉伸長(zhǎng)值計(jì)算，如在曲線部分，則要考慮曲線部位摩阻力的影響，并根據(jù)技術(shù)規(guī)范精確地計(jì)算出每束鋼絞線的伸長(zhǎng)值；千斤頂?shù)目v向軸線與鋼絲束中心線處于同一直線上；油泵加壓應(yīng)緩緩進(jìn)行，速度不宜過快，分級(jí)加壓，兩端張拉時(shí)應(yīng)使兩端的伸長(zhǎng)值基本接近；預(yù)應(yīng)力筋張拉完成后，要及時(shí)進(jìn)行孔道壓漿。

2.4.2 豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋施工

豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋要求逐根張拉到位，逐根記錄備查，嚴(yán)防遺漏。豎向預(yù)應(yīng)力精扎螺紋鋼筋要求采取可靠的施工方法確保豎向預(yù)應(yīng)力施加的準(zhǔn)確。施工過程中應(yīng)注意保護(hù)豎向預(yù)應(yīng)力管道，嚴(yán)禁水泥砂漿等雜物進(jìn)入管道內(nèi)。為防止預(yù)應(yīng)力損失過大或漏張拉，豎向預(yù)應(yīng)力首次張拉后暫不灌漿封錨，待7 d后進(jìn)行二次張拉，確保預(yù)應(yīng)力達(dá)到設(shè)計(jì)噸位。豎向預(yù)應(yīng)力完成二次張拉后進(jìn)行灌漿封錨。

3 結(jié)語

連續(xù)剛構(gòu)橋多用于大跨度的薄壁高墩上，即把高墩看作一種擺動(dòng)支承體系，從而降低墩的內(nèi)力，

由于其具備超越連續(xù)梁橋跨徑的能力，且造價(jià)低廉、施工技術(shù)成熟等特點(diǎn)，是近年來使用較多的梁式橋。連續(xù)剛構(gòu)橋合龍段施工是懸臂澆筑技術(shù)非常關(guān)鍵的工序之一，是連續(xù)剛構(gòu)橋梁體體系轉(zhuǎn)換的必經(jīng)之路。灌鳳高速公路塘屋嶺特大橋全橋順利合龍并完成體系轉(zhuǎn)換，橋梁線形平順，結(jié)構(gòu)合理，受力良好，為今后大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋懸臂澆筑法施工提供了借鑒和參考。

[1]JTG/TF 50-2011，公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[S].

[2]JTG D60-2015，公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范[S].

[3]胡 浩.連續(xù)剛構(gòu)橋施工階段關(guān)鍵力學(xué)問題的有限元分析[D].合肥：合肥工業(yè)大學(xué)，2010.