湖北鄖十頭堰大橋連續(xù)剛構(gòu)懸臂施工技術(shù)

武新占

（中鐵十四局集團(tuán)第二工程有限公司，山東 泰安 271000）

1 工程概述

湖北鄖十頭堰大橋位于湖北鄖縣頭堰村附近，跨越深溝。梁跨徑組成為5×40+（65+120+65）+3×40m連續(xù)剛構(gòu)、預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)連續(xù)T梁，橋梁全長(zhǎng)579m。主墩6#、7#墩為雙薄壁墩，其中6#墩高45.56m，7#墩高69.37m，跨越深溝，跨中距溝底約100m。主橋上部采用三向預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)，箱梁斷面采用單箱單室直腹板斷面，頂板寬度12m，箱梁根部梁高7.2m，跨中及邊跨合攏段梁高3m，箱梁底板下緣按1.8次拋物線變化。0號(hào)塊箱梁底板厚度為110cm，各梁段底板厚從懸臂根部至懸臂結(jié)束處由85cm~32cm，其間按1.8次拋物線變化。

2 0#塊施工

2.1 0#段施工順序

在托架上安裝0#塊段底模板→安裝外模板→安裝底板、腹板、隔墻鋼筋→豎向預(yù)應(yīng)力管道、腹板縱向預(yù)應(yīng)力管道、堵頭模板安裝→內(nèi)模安裝→第一次灌注混凝土→鑿毛→→頂板內(nèi)模安裝→綁扎頂板鋼筋、頂板縱向預(yù)應(yīng)力管道及橫向預(yù)應(yīng)力管道安裝→第二次灌注混凝土→養(yǎng)生→拆?！┦鷱埨淞侯A(yù)應(yīng)力筋→壓漿→封錨。

2.2 托架施工

托架設(shè)計(jì)為預(yù)埋牛腿桁架式，每個(gè)0#塊托架共有20片桁梁，分別組合為4個(gè)桁梁組，在每根墩柱兩側(cè)（一個(gè)0#塊坐落在兩個(gè)墩柱上）分別各設(shè)置1組。其中，每個(gè)桁梁組有5片桁梁，均沿橫橋向布置，間距為100cm+185cm+185cm+100cm，外側(cè)桁梁距。墩身外邊緣40cm。每片桁梁各預(yù)埋上牛腿1個(gè)，下牛腿1個(gè)，桁梁組五片桁梁間可設(shè)4道橫聯(lián)，以加強(qiáng)穩(wěn)定性。該設(shè)置由有資質(zhì)機(jī)構(gòu)得出的托架受力計(jì)算書(shū)結(jié)果顯示，滿足受力要求。

墩身施工完畢后，進(jìn)行0#塊托架施工，先安裝預(yù)埋部分，然后焊接連接板，再連接桁梁。

2.3 0#塊預(yù)壓

鋪設(shè)橫、縱墊梁前須對(duì)其進(jìn)行預(yù)壓以消除托架非彈性變形并測(cè)出托架在0#塊施工時(shí)的彈性變形為立模高度提供依據(jù)。承臺(tái)施工時(shí)，在承臺(tái)上預(yù)埋鋼絞線束，每束8根（鋼絞線選用15.24mm），其平面位置為0#塊施工托架節(jié)點(diǎn)在承臺(tái)上的投影點(diǎn)，預(yù)埋固定端為H型錨軋花自錨式固定端，鋼束在承臺(tái)上預(yù)埋深度為2m。托架安裝好后，在其節(jié)點(diǎn)上吊裝I30工字鋼，中部每節(jié)點(diǎn)處鋪放2根12m工字鋼，兩工字鋼關(guān)于對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)中心軸對(duì)稱。在每個(gè)節(jié)點(diǎn)兩側(cè)兩工字鋼上放置掛籃吊帶扁擔(dān)梁，其中心距節(jié)點(diǎn)中心沿橋橫向距離為35cm并關(guān)于兩工字鋼中心軸對(duì)稱，將YJBM15-3錨環(huán)放于扁擔(dān)梁上作為托架預(yù)壓鋼束張拉端。節(jié)點(diǎn)張拉順序?yàn)橄戎泻筮?，最后?duì)中部節(jié)點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)張；對(duì)每個(gè)節(jié)點(diǎn)處鋼束進(jìn)行張拉時(shí)應(yīng)節(jié)點(diǎn)兩邊鋼束同時(shí)對(duì)稱張拉避免局部偏壓造成托架扭曲。

2.4 模板安裝

預(yù)壓完成后，首先根據(jù)預(yù)壓得到的支架彈性變形量，預(yù)留和支架彈性變形值相當(dāng)?shù)纳瞎岸?，確定0#塊底模板標(biāo)高。底模標(biāo)高調(diào)整好以后再安裝外側(cè)模。由于0#塊采用兩次澆筑，因此在立模時(shí)先立底模、外側(cè)模，將底板、腹板和橫隔板的鋼筋綁扎完以后再立腹板內(nèi)模及橫隔板澆筑段內(nèi)模、端模，立腹板、隔板和內(nèi)模頂模并加固，再綁扎完頂板鋼筋，安放預(yù)應(yīng)力筋管道。立模板時(shí)，按設(shè)計(jì)標(biāo)高準(zhǔn)確確定砼澆注的頂標(biāo)高。

2.5 混凝土施工

為保證0#段托架的穩(wěn)定性和施工的安全性，0#梁段施工采用混凝土二次灌注完成的施工方法，第一次澆筑至腹板頂，第二次澆筑頂板。0#塊混凝土澆筑時(shí)，須采用PVC管預(yù)埋掛籃懸吊系統(tǒng)孔。混凝土采用混凝土輸送泵，混凝土攪拌運(yùn)輸車運(yùn)輸。

3 懸臂施工工藝

頭堰大橋主橋跨徑組成為5×40+（65+120+65）+3×40m連續(xù)剛構(gòu)。主墩6#、7#墩為雙薄壁墩，其中6#墩高45.56m，7#墩高69.37m，跨越深溝，跨中距溝底約100m。根據(jù)主梁類型和地理?xiàng)l件，主橋上部結(jié)構(gòu)施工采用懸臂施工法。

懸臂澆筑施工法采用掛籃在墩柱兩側(cè)對(duì)稱平衡地澆筑混凝土，每節(jié)段施工3.5m~4m，待梁段強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)值后張拉、壓漿，然后掛籃對(duì)稱前行，進(jìn)行下一階段施工，最后合龍完成橋梁施工。該橋先邊跨合攏，后中跨合龍。

3.1 掛籃系統(tǒng)介紹

該橋采用菱形掛籃施工。掛籃設(shè)計(jì)自重57t，掛籃設(shè)置兩排菱形支架，間距6.5m，掛籃用精軋螺紋通過(guò)扁擔(dān)梁錨固在箱梁上，軌道通過(guò)豎向預(yù)應(yīng)力筋錨固在箱梁上。菱形支架桿件采用2[36b，9根吊帶，2個(gè)吊外側(cè)模，2個(gè)吊內(nèi)模，5個(gè)吊底模，底模用14根I32a鋪在前、后底橫梁2[40c上，頂橫梁采用2I45。掛籃使用前須對(duì)各桿件進(jìn)行受力驗(yàn)算。掛籃結(jié)構(gòu)形式如圖1所示。

圖1 掛籃結(jié)構(gòu)形式

掛籃結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，受力明確，整體剛度較大；掛籃前端及中部工作面開(kāi)闊，便于掛籃軌道、腹板和底板鋼筋、豎向預(yù)應(yīng)力筋的安裝，加快施工速度。還可從掛籃中部運(yùn)送砼；走行裝置構(gòu)造簡(jiǎn)單，外側(cè)模、底?？梢淮蔚轿?，內(nèi)模也能整體抽拉就位；利用箱梁豎預(yù)應(yīng)力筋錨固軌道及掛籃，掛籃自重輕。

主桁系統(tǒng)為整個(gè)掛籃中的承重系統(tǒng)，由2片承重桁架和連接角鋼組成；承重桁架由前后拉桿、垂直桿和各節(jié)點(diǎn)組成，采用A級(jí)M30螺栓連接成菱形。頂橫梁2I45架設(shè)在兩榀桁架上；底橫梁分為前底橫梁2[40c和后底橫梁2[40c，橫梁間鋪設(shè)I32a工字鋼，設(shè)置于箱梁底板以下，懸吊于頂橫梁和箱梁底板上；外模走行梁2[36b設(shè)置于箱梁外側(cè)翼緣板下，懸吊于頂橫梁和翼緣板上；內(nèi)模走行梁2[32b設(shè)置于箱梁內(nèi)側(cè)，懸吊于箱梁頂板上。

主桁架后錨采用精軋螺紋通過(guò)扁擔(dān)梁直接錨固于箱梁頂板上，軌道通過(guò)接長(zhǎng)的豎向預(yù)應(yīng)力筋錨固。模板、底籃的錨固通過(guò)千斤頂或手拉葫蘆調(diào)節(jié)后用螺帽鎖緊。

掛籃行走前，先鋪設(shè)鋼枕及軌道，解除主桁架后錨和底模架后錨系統(tǒng)，底模架和內(nèi)外模后吊桿下錨固更換為滑車上，通過(guò)手拉葫蘆下放前吊系統(tǒng)，掛籃所有質(zhì)量錨固于軌道上，使掛籃處于活動(dòng)懸吊狀態(tài)。行走時(shí)，通過(guò)千斤頂對(duì)稱頂推主桁架前支座位置完成行走，行走同時(shí)，用手拉葫蘆牽引外模板的滑梁，并檢查底模，使外模板、底模連同主桁一起行走，行走完成后及時(shí)錨固各支點(diǎn)。

底模架懸吊系統(tǒng)采用在頂橫梁上中間設(shè)置3個(gè)主吊帶（Q345的扁鋼截面180mm×36mm）作為底模架的前懸吊系統(tǒng)，底模架的后懸吊系統(tǒng)采用3個(gè)吊帶（Q345的扁鋼截面180mm×36mm）錨固于箱梁底板內(nèi)側(cè)，后底橫梁兩端采用鋼絲繩和手拉葫蘆懸吊于外模行走梁上；外模滑道懸吊系統(tǒng)采用頂橫梁兩邊各設(shè)置一個(gè)吊桿（32mm精軋螺紋鋼）作為外?；狼皯业跸到y(tǒng)，后懸吊系統(tǒng)采用各設(shè)置一個(gè)吊桿（32mm精軋螺紋鋼）錨固于箱梁翼緣板上；內(nèi)?；缿业跸到y(tǒng)采用在頂橫梁上中間設(shè)置2個(gè)吊桿（32mm精軋螺紋鋼）作為前懸吊系統(tǒng)，后懸吊系統(tǒng)采用2個(gè)吊桿（32mm精軋螺紋鋼）錨固于箱梁頂板上。掛籃每個(gè)前吊桿處設(shè)置一個(gè)手拉葫蘆用于系統(tǒng)升降。

模板材質(zhì)采用Q235，面板6mm、邊框12×80mm扁鋼和80×8mm角鋼、主肋8#槽鋼、副肋6×80mm扁鋼、支撐架80mm雙槽鋼和80mm雙角鋼。模板與支撐架采用m16*45mm螺栓連接固定。根據(jù)施工梁段長(zhǎng)度，每節(jié)段長(zhǎng)為3.5m~4m，模板長(zhǎng)度加工為4.7m，多出長(zhǎng)度便于與上一節(jié)段搭接嚴(yán)實(shí)和提供施工平臺(tái)，主要包括內(nèi)模、外模、底模、端模。

內(nèi)模分為內(nèi)頂模和側(cè)邊模，內(nèi)頂模中部可拆分，適應(yīng)于梁段腹板厚度變化，內(nèi)頂模和側(cè)邊摸間用上轉(zhuǎn)角模通過(guò)螺栓連接，內(nèi)模可通過(guò)轉(zhuǎn)角模自由收放側(cè)邊摸，以便于施工。

外模將腹板和翼緣板模板制作成一整體，腹板由2m寬模板螺栓連接，0#塊時(shí)為最長(zhǎng)，施工前行梁段高度變小后，可對(duì)腹板進(jìn)行拆卸以減少掛籃自重。

底模系統(tǒng)采用面板6mm鋼板作為面板，底?？v梁采用I32工字鋼30cm間距架設(shè)在底橫梁上。

端模采用5mm薄鋼板制作，根據(jù)每梁段的截面尺寸加工，加工時(shí)預(yù)留縱向主筋、預(yù)應(yīng)力管道、張拉錨墊板的位置。

3.2 掛籃預(yù)壓

將掛籃主桁架背靠背對(duì)稱作為反力架，采用精軋螺紋鋼作為對(duì)拉桿件，對(duì)兩片主桁架對(duì)拉，采用1組[24槽鋼作為支撐橫梁，采用YDC-250T型穿心式千斤頂張拉，油泵為ZB2-2/50A型油泵。

得出掛籃變形值=（千斤頂活塞伸長(zhǎng)量—精軋螺紋鋼的伸長(zhǎng)量）/2，計(jì)算掛籃的彈性和非彈性變形量，為掛籃施工預(yù)抬值提供依據(jù)。

3.3 掛籃安裝

在0#塊施工完成后才可以進(jìn)行掛籃安裝。安裝順序：鋪設(shè)鋼枕及軌道并用接長(zhǎng)豎向預(yù)應(yīng)力筋錨固→采用塔吊安裝主桁架→安裝頂橫梁、吊帶及吊桿→安裝后底橫梁后錨和后懸吊并安裝底模架系統(tǒng)→安裝外模行走梁后懸吊、行走梁及外?！惭b內(nèi)模行走梁后懸吊、內(nèi)模行走梁及內(nèi)?！鷴旎@安裝完成。

3.4 懸臂梁施工

懸臂梁施工工藝流程如下：上一梁段張拉壓漿完成→掛籃后錨解除及前吊系統(tǒng)拆松→通過(guò)手拉葫蘆下放內(nèi)模、外模、底?！到y(tǒng)前移→測(cè)量定位→錨固系統(tǒng)錨固→鋼筋綁扎→測(cè)量復(fù)測(cè)→澆筑混凝土→張拉、壓漿→測(cè)量復(fù)測(cè)。

先進(jìn)行底板普通鋼筋綁扎及豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋梁底錨固端（包括墊板、錨固螺母及錨下螺旋筋）的安裝，再綁扎腹板鋼筋、豎向波紋管及預(yù)應(yīng)力鋼筋的接長(zhǎng)，安裝腹板內(nèi)縱向波紋管，最后綁扎頂板普通鋼筋，安裝頂板內(nèi)縱向波紋管、橫向鋼絞線以及波紋管。

混凝土采用泵送，兩對(duì)稱塊對(duì)稱澆筑，采用輸送管三通分流同時(shí)澆筑兩對(duì)稱塊時(shí)，由于橋存在縱坡，施工梁段越遠(yuǎn)，兩輸送管類壓力差越大，兩邊出混凝土速率不一致，甚至一端不出混凝土，因此采用多次搗管施工，順序如下：大里程梁段底板→小里程底板→大里程腹板→小里程腹板→大里程頂板→小里程頂板。

主橋采用三向預(yù)應(yīng)力體系，在施工時(shí)，按照先縱向后豎向再橫向的順序進(jìn)行，為消除懸臂端邊界效應(yīng)，橫向預(yù)應(yīng)力滯后懸臂3個(gè)節(jié)段張拉。縱向預(yù)應(yīng)力張拉壓漿完后可進(jìn)行下一梁段施工，橫向預(yù)應(yīng)力張拉完后及時(shí)壓漿，豎向預(yù)應(yīng)力全橋合攏后復(fù)拉再壓漿。

4 合龍段施工

該橋采用菱形掛籃，梁端中間和兩邊均存在前吊桿件，無(wú)法采用吊架支模施工法將模板直接前移，邊跨合龍段采用以掛籃和邊跨現(xiàn)澆段支架作平臺(tái)，中跨合龍采用兩掛籃作平臺(tái)。先邊跨合龍，后中跨合龍。

4.1 邊跨現(xiàn)澆段

安裝托架：根據(jù)預(yù)埋牛腿位置，組裝托架；托架預(yù)壓：預(yù)壓值須考慮合攏段的施工荷載；調(diào)整底模標(biāo)高：采用橫墊40工字鋼、10cm槽鋼和10cm方木調(diào)節(jié)標(biāo)高；立設(shè)模板：底模及外模采用鋼模板，內(nèi)模采用竹膠板；綁扎鋼筋：鋼筋綁扎、波紋管定位；澆筑混凝土：吊車或塔吊吊運(yùn)混凝土。

4.2 合龍施工

平臺(tái)搭設(shè)時(shí)，邊跨合龍利用現(xiàn)澆段托架和掛籃前下橫梁搭設(shè)，中跨合龍利用兩掛籃前下橫梁搭設(shè)。采用橫墊40工字鋼、10cm槽鋼和10cm方木調(diào)節(jié)標(biāo)高。底模、外模以及內(nèi)模均采用竹膠板，安裝模板時(shí)，用PVC管封套掛籃前懸吊桿件，便于拆除掛籃。

鋼筋及預(yù)應(yīng)力管道安裝同懸臂梁段施工。

合攏段混凝土施工選取一天中溫度最低的時(shí)刻，該橋另規(guī)定合攏溫度應(yīng)為（18±3）℃。

合龍前，須在合龍混凝土澆筑砼溫度下進(jìn)行梁段頂推，并及時(shí)安裝勁性骨架完成臨時(shí)鎖定。合龍段混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度90%后張拉前，解除臨時(shí)鎖定。

在安裝邊跨合龍段平臺(tái)模板系統(tǒng)，同步在跨中懸臂端部施加邊跨合龍段配重，按邊跨合龍段平臺(tái)模板系統(tǒng)質(zhì)量的一半施加；之后在單T懸臂兩端施加配重，為邊跨合龍段質(zhì)量的一半；安裝中跨平臺(tái)模板系統(tǒng)時(shí)，卸載平衡配重，在跨中兩懸臂端施加中跨合龍段配重，取中跨混凝土質(zhì)量的一半。采用在懸臂端加載沙袋的方法設(shè)平衡重（每個(gè)沙袋重1t），澆筑合龍段混凝土?xí)r塔吊卸載沙袋同步等量減少配重。

合攏段強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度90%后，才可以張拉剩余預(yù)應(yīng)力。該橋引橋部分為預(yù)制T梁，在現(xiàn)澆段施工前已架設(shè)完成，架設(shè)后，預(yù)制梁段和現(xiàn)澆梁段設(shè)計(jì)空間為24cm，現(xiàn)澆梁張拉時(shí)設(shè)計(jì)要求為兩端對(duì)稱張拉，因空間狹小，無(wú)法施工，如圖2所示。

圖2 現(xiàn)澆梁與預(yù)制梁張拉影響示意圖（單位：cm）

針對(duì)以上情況，及時(shí)聯(lián)系設(shè)計(jì)單位，經(jīng)專家論證通過(guò)后，方案定為預(yù)制梁端封錨24cm先不施工；T梁架設(shè)向大里程移10cm，并相應(yīng)挪動(dòng)梁底支座墊石；現(xiàn)澆梁段向小里程少施工10cm；定制總長(zhǎng)度23cm，頂行程為10cm的YCW450C-50型千斤頂?，F(xiàn)澆梁端與T梁端空間為24cm+24cm+10cm+10cm=68cm，采用定制千斤頂張拉時(shí)，滿足張拉空間。張拉完成后，及時(shí)進(jìn)行壓漿，封錨T梁端并補(bǔ)齊減少的梁端部分。

4.3 掛籃及模板拆除

拆除順序?yàn)椴鸪饽Ｐ凶吡汉髴业?、行走梁及外模→拆除后底橫梁后錨和后懸吊并拆除底模架系統(tǒng)→拆除主桁架→拆除鋼枕及軌道（內(nèi)模在合龍前拆除）。

拆外模時(shí)，用千斤頂同時(shí)下調(diào)外滑梁的吊桿，松開(kāi)外模，調(diào)整吊桿高度，是外模全部脫開(kāi)混凝土面，拆模過(guò)程中，始終保證吊桿有效提吊外?；旱觞c(diǎn)。

拆底模時(shí)，用千斤頂同時(shí)下調(diào)前吊帶、后錨桿，底模脫離混凝土表面約5cm，抽出錨在箱室內(nèi)的后錨桿，過(guò)程中始終保證前橫梁吊帶、后橫梁兩側(cè)錨桿有效提吊底藍(lán)，且始終保證吊桿有效提吊外?；旱觞c(diǎn)。

模板拆除后，直接下放至橋底。因邊中跨合龍?zhí)幙缍却螅嚯x遠(yuǎn)，不在塔吊的有效作用半徑內(nèi)，無(wú)法利用塔吊完成下放。邊中跨合龍?zhí)幍哪０逑路牛稍谝咽┕ず玫囊龢蛏霞茉O(shè)汽車吊完成下放，利用橋底施工便道直接拉運(yùn)。下放中跨合龍?zhí)幍哪０鍟r(shí)，因該橋跨中位置為溝谷，無(wú)施工便道，直接下放后無(wú)法拉運(yùn)，因此采用兩卷?yè)P(yáng)機(jī)斜拉下放模板至塔吊有效作用半徑內(nèi)，利用塔吊實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)運(yùn)，中跨合龍段模板下放示意圖如圖3所示。

圖3 中跨合攏段模板下放示意圖

4.4 體系轉(zhuǎn)換

邊跨先合龍，釋放墩梁錨固，結(jié)構(gòu)由雙懸臂狀態(tài)變成單懸臂狀態(tài)，最后跨中合龍，形成連續(xù)梁受力狀態(tài)。

5 監(jiān)控量測(cè)

施工監(jiān)控主要包括施工仿真計(jì)算和施工監(jiān)測(cè)，主要監(jiān)控施工過(guò)程中結(jié)構(gòu)的安全、施工過(guò)程中和竣工后結(jié)構(gòu)內(nèi)力狀況、成橋線形、主梁合龍前兩端標(biāo)高誤差、軸線偏差、結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)沉降。

5.1 線形控制

線形是大跨度橋梁施工控制的最直接控制指標(biāo)。通過(guò)對(duì)橋梁進(jìn)行線形控制，使其結(jié)構(gòu)在施工過(guò)程中的實(shí)際位置（平面位置、立面位置）與預(yù)期狀態(tài)之間的誤差在規(guī)范允許范圍內(nèi)，保證橋梁順利精確合龍、成橋線形最大程度地符合設(shè)計(jì)要求。每梁段線行數(shù)據(jù)須根據(jù)上一梁段實(shí)測(cè)結(jié)果進(jìn)行修正，施工過(guò)程中加強(qiáng)聯(lián)測(cè)。

5.2 應(yīng)力控制

通過(guò)對(duì)主梁和主墩墩柱主要截面的應(yīng)力監(jiān)控，實(shí)時(shí)了解結(jié)構(gòu)的實(shí)際應(yīng)力狀態(tài)，使其在允許范圍內(nèi)變化，避免發(fā)生工程施工事故。在部分梁段預(yù)埋應(yīng)力感件，實(shí)時(shí)了解結(jié)構(gòu)內(nèi)力狀況。

6 結(jié)語(yǔ)

總體來(lái)說(shuō)，頭堰大橋0#塊、懸臂施工法、合攏段等施工方案合理，技術(shù)先進(jìn)，工藝成熟，采用菱形掛籃施工效果良好，合攏段采用直接利用掛籃方案構(gòu)思巧妙；施工質(zhì)量?jī)?yōu)，全橋?qū)崪y(cè)線型和理論線相差最大2cm，全橋聯(lián)測(cè)標(biāo)高和設(shè)計(jì)高程相差最大2cm，監(jiān)控結(jié)構(gòu)內(nèi)力符合設(shè)計(jì)要求，結(jié)構(gòu)尺寸符合設(shè)計(jì)要求，混凝土施工質(zhì)量?jī)?yōu)，表面光亮，無(wú)結(jié)構(gòu)裂縫等，可為同類工程施工提供借鑒。