特大桥连续梁悬臂灌注施工探讨
2017-10-30
引言
悬臂浇筑法是一种广泛应用的预应力混凝土连续梁桥的施工方法，它是以已经完成的墩顶段（通常称“0号块”）为起点，通过悬吊的挂篮从立模、浇筑混凝土、张拉预应力钢筋，逐段对称地向两侧跨中合拢，形成整桥。
1. 悬臂浇筑法施工预应力混凝土连续梁桥的特点
（1）预应力混凝土连续梁桥的结构受力状态有利于悬臂施工。施工时的预应力筋张拉既是施工时的临时需要，又是成桥后的结构受力筋；
（2）作为无支架施工，有利于通航河流建桥、有利于深山峡谷之间建桥、有利于城市立交建桥，不妨碍桥下净空，不影响桥下交通；
（3）有利于节省施工费用，降低工程造价。因为挂篮结构简单，成本低廉，逐段浇筑混凝土无需大型吊装设备；
（4）有利于施工作业，加快施工进度。每个节段施工（包括立模、钢筋绑扎、管道定位、混凝土浇注、预应力张拉、管道压浆等）均在挂篮内进行，挂篮可设顶棚和养生设备，施工较少受环境影响，可以保证施工的连续性，同时每墩至少有两个工作面平行作业，几个墩可同时施工，各作业面互不干扰，施工速度较快，施工进度有保证。
2. 悬臂浇筑预应力混凝土连续梁桥施工
2.1挂篮
预应力混凝土连续梁悬臂浇筑施工挂篮国内早期大多采用平行桁架式挂篮，随着建桥工程的发展，挂篮形式出现多样化，挂篮结构越来越轻型；受力越来越合理；施工越来越方便；使用也越来越广泛。平弦无平衡重挂篮由于主桁上部的前后上横桁吊挂底模平台抗倾覆，故可取消压重，具有一定优点。三角形组合梁式挂篮虽然较平行桁架式挂篮轻，但仍需一定量的压重，因此挂篮总重与梁段重之比的指标也不低。这种挂篮还可适应弯箱梁桥悬臂浇筑施工。
2.2支架与模板
悬臂浇筑预应力混凝土连续箱梁桥一般采用挂篮悬臂浇筑和在支架上现浇梁端节段相结合的施工方法。支架的拼装与拆除，必须严格遵守施工规范和设计的规定，并应按照支架设计图，安全地进行施工作业。对支架的拼装与拆除应注意以下几点：
（1）当部分模板与支架要先期拆除时，必须考虑荷载重分布对支架影响。
（2）边跨合拢时在支架与梁底之间产生较大摩阻力，要求在浇筑混凝土前应确保支架与梁底之间能相对滑动。目的使边跨合拢时现浇段能随悬臂浇筑段自由伸缩，避免在混凝土内产生过大的拉应力。尤其在支架刚度比较大时，支架不能随梁体共同变形，则在梁体混凝土内将受到很大拉力。
（3）当施加预应力时，若支座不滑动，或者梁不能在支架上滑行，或者支架对梁的滑动有阻力约束梁的伸缩，就不可能将规定的张拉力施加给梁上。
（4）在施加预应力时，还要注意支架的反弹高度，若支架的弹性升高很大，不仅支架很难拆除，而且梁体还要受到支架产生的向上的力的作用，在施加预应力的同时，有时要采取支架下降的措施。
模板使用必须能使混凝土构件尺寸准确，浇筑成型的表面光滑，便于周转，并且是作业安全的材料。使用的模板有木模板、胶合板和金属模板等。
2.3混凝土浇筑
悬臂浇筑施工一般分为4大部分：0号段为墩顶梁段（一般为5-10m），对称悬浇段（可分为若干段，一般每段3-5m），边孔支架现浇段（一般为2-3个悬浇分段长）和合拢段（一般为1-3m）。
边孔支架现浇段，支架可在墩旁边搭设临时支承平台，采用满堂支架或采用万能杆件、贝雷架等拼装，在其上进行分段浇筑。现浇段的浇筑顺序是靠近边墩的先浇，逐段向合拢段靠拢，以便逐渐调整现浇段各梁段标高，使合拢口现浇段与悬臂端高差不致过大。墩顶段的0号块结构复杂，混凝土浇筑施工尤须注意。无论是采用托架或临时支架现浇0号块混凝土，由于支架和托架的弹性、杆件连接处有缝隙、地基有沉降等因素，可能使支架和托架下沉，引起混凝土梁段出现裂缝。因此，在混凝土浇筑以前，应对托架或支架进行试压。试压方法可反复采用水箱灌水多次加压，或用千斤顶张拉加压的锚绳等，以消除非弹性变形。测出弹性变形值，为外侧模预留高度提供参数，并检验托架是否安全。0号块混凝土浇筑视其结构型式及高度，一般分二层浇筑或三层浇筑。施工缝留在底板梗肋以上或腹板承托以下20cm处。底板及腹板混凝土均采用串筒入模分层浇筑。待0号块混凝土达到规定的设计强度后，即进行预应力筋张拉，其顺序一般是先横向，再纵向，后竖向；纵向索对称中线张拉；先腹板后顶板，先下后上，先长索后短索；张拉后及时压浆，以免力筋松弛造成预应力损失。
2.4合拢段施工要点
（1）在合拢前应对箱梁顶面标高及轴线进行联测，并连续观测气温变化及梁体相对标高的变化和轴线偏移量，观测合拢段在温度影响下的梁体长度变化。连续观测时间不少于48h，观测间隔根据温度变化和梁体构造而定，一般可间隔3h观测一次。
（2）全桥必须同时均衡对称合拢。必须清除T构件上不必要的施工荷载；T构件上的施工荷载应处于相对平衡状态，合拢时也必须对称同步进行，避免在合拢段端部造成相对变形，产生剪力差变位，影响产生次应力和合拢精度。
（3）合拢口刚性支撑的设计和临时束的张拉力必须严格按设计要求实施。
（4）合拢施工时，不宜引起该段施工的附加应力，因此，在浇筑过程中需要调整两悬臂端合拢施工荷载，使其变形相等，避免合拢段产生竖向应力。调整悬臂合拢施工荷载，可设置水箱，注水调整。
（5）合拢段混凝土宜比梁体提高一个等级，并要求早强，最好采用微胀混凝土，应做特殊配合比设计。
（6）合拢段混凝土浇筑时间应选在日气温较低，温度变化幅度小的时间区内进行。浇筑完成后，时值气温开始上升为宜。注意混凝土在浇筑时振捣和浇筑完成后的养护，以防产生早期裂缝。
（7）当合拢段混凝土达到设计要求的强度后，应解除另一端的支座临时固结约束，完成体系转换。解除临时固结约束后，应注意观察永久支座的下沉量，并做好记录，以校核转换效果。
（8）连续预应力筋的张拉顺序应按照设计的规定，一般先顶板后底板再腹板，先长束后短束，并对称实施张拉。
2.5结构体系转换及支座反力调整
预应力混凝土连续梁采用悬臂浇筑施工时，梁的结构形式要由静定结构转换为超静定结构。由于梁体在施工过程中及连续后所产生的内力是不平衡的，以及施工荷载和体系转换对梁体受力影响亦比较大，因此，有时有必要对支座进行反力调整。以桂林漓江桥为例，临时支座设置在托架上，每墩4个，采用2500kN盆式橡胶支座作为悬臂浇筑中的平衡支点。因此，在悬臂浇筑中受力很大，为防止其受力不匀使箱梁产生较大的弯曲和扭转，在0号块张拉和压浆完毕，对支座进行反力调整。
2.6预应力张拉和孔道灌浆
施加预应力的方式很多，包括一端张拉、两端张拉、对称张拉、超张拉、分批张拉、分阶段张拉、分段张拉和补偿张拉等。竖向孔道压浆一直存在效果不理想的问题，包括进浆不通、压浆不饱满、压浆起不到粘结、握裹作用等。为此应尽量改进压浆工艺的方案，如：确保竖向压浆管道畅通无阻，并在张拉端设置持压装置。在两头锚垫板上焊接一节长6cm的钢管，以增强锚垫板的承压刚度，将竖向筋的波纹管固定在钢管内，并用胶布密封。在固定端管旁焊一节小钢管，将压浆塑料管插入，并使进浆管牢固。上面锚垫板上斜钻一孔，与管内相通，作为排浆口排浆孔，并插一根小塑料管引出来，塑料管长80cm作为持压长度，张拉锚固后，用高标号混凝土密封张拉端。
参考文献：
[1]王立中，李亮，樊云龙.十堰堵河特大桥悬臂浇筑施工监控.路基工程，2008（2）
[2]张立.某大桥挂篮悬臂浇筑施工关键技术. 中国高新技术企业，2010（13）
