大跨径预应力混凝土连续刚构桥施工技术分析

张朝荣

(厦门兴海湾工程管理有限公司，厦门 361000)

1 引言

随着我国社会经济及科学技术水平的快速发展，使得我国的桥梁施工技术水平得到显著提高。 在当下众多桥梁的施工技术中， 大跨径连续桥梁施工技术具有跨度能力大、刚度强，养护成本低，动力性能好等优越性，因而在桥梁施工中得到广泛应用。

大跨径连续刚构桥梁是在连续梁基础上通过梁体及桥墩固接在一起而演变成的一种桥梁体系。 受力特点表现为连续梁和T 形刚构桥的综合体系[1]。

由桥墩和上部结构固结为一个整体， 可发挥共同承压效应，降低连续墩墩顶负弯矩；但该结构体系为超静定结构，在施工过程中，易受外界温度变化、预应力损失、混凝土收缩徐变、 桥墩支座不均匀沉降等因素影响产生结构内力，影响结构体系的稳定性。施工方案的合理与否直接影响着成桥的线型、结构内力、施工过程中质量及安全风险。 因此本文以东峰互通枢纽A 匝道1 号桥为例，对悬臂施工过程中，0 号块施工、箱梁悬臂施工、边跨现浇段施工、 箱梁合拢段施工等关键技术及施工风险因素进行了详细分析，为提高该类工程质量提供技术借鉴。

2 悬臂施工技术

悬臂施工法是大跨径混凝土连续刚构桥施工中应用最多的一项技术，从已经建成的桥墩开始，分别从相邻两个跨径方向两侧对称进行梁段现浇或将预制节段对称拼装[2]。悬臂施工法包含悬臂拼装及悬臂浇筑二种施工工艺。悬臂拼装是利用平衡原理将特制的托架安装在完工的墩台顶两侧， 利用两侧的托架形成的悬臂向跨中拼装梁体预制构件， 在拼装预制构件时同时逐段张拉预应力的操作方案； 悬臂浇筑是利用平衡原理将工作平台分设于完工的墩台顶两侧， 通过工作平台形成的悬臂向跨中现场浇筑梁体， 在现场浇筑梁体时同时逐段张拉预应力的操作方案。

3 工程概况

东峰互通A 匝道1 号桥桥长487.5m， 最大桥高约48m，桥面宽11.75～22.12m。 本桥平面位于R=494.5m 圆曲线上及竖曲线半径R=8000m 的竖曲线上， 全桥共5联：(45+80+45)m+(2×25)m +(2×20)m +(20+25+25+20)m +(5×25)m，其中主桥(45+80+45)m 采用预应力混凝土变截面连续刚构箱梁，挂篮分段悬浇施工，其它联采用预应力混凝土(后张)简支(桥面连续)T 梁。先简支后连续结构，采用架桥机吊装施工，施工现场图如图1 所示。

图1 施工现场图

主桥上部结构为(45+80+45)m 三跨预应力混凝土连续刚构单箱单室变高度箱梁， 箱梁中支点高度5.0m，边支点及跨中高度2.1m；箱梁顶板宽度为13.9m，底板宽度为7m，顶板悬臂长度为3.45m，悬臂板端部厚度为18cm，腹板根部厚度为130cm。 箱梁顶板厚度30cm，箱梁底板厚30～120cm，箱梁梁高以及箱梁底板厚度至跨中按2 次抛物线变化。箱梁腹板50～70cm，在腹板变化段箱梁腹板厚度按直线段渐变。 箱梁顶设预设3%的横坡，跨中及中支点半截面如图2 所示。箱梁浇筑采用悬臂法施工，分段长度依次为：0 号梁段长12m+3m+4×3.5m+4×4m，边跨合拢段及中跨合拢段长均采用2m， 两个边跨现浇梁段长6m。

图2 跨中及中支点半截面(单位：mm)

4 施工关键技术分析

在东峰互通A 匝道1 号桥施工过程中，0 号块施工、箱梁悬臂施工、边跨现浇段施工、箱梁合拢段施工是整个项目施工的关键，因此结合工程施工方案，对该四项关键施工技术进行了详细分析。

4.1 0 号梁段施工

0 号梁段采用托架在墩顶进行现浇，0 号梁段托架布置如图3 所示。在墩身施工过程中，采用钢管和槽钢搭设三角托架作为0 号梁段安装平台及承重体系， 在设计位置预埋钢板，并同时在已完工墩身上附着承重牛腿。浇筑0 号梁段产生的施工荷载可通过三角托架及承重牛腿传递到墩身上。由于0 号梁段处于高墩墩顶悬空位置，结构受力复杂，浇筑的混凝土强度高、方量大，且0 号梁段底层管道、钢筋密集，为减轻托架负载和保证混凝土浇筑质量，减少混凝土施工过程中不均匀膨胀、收缩、温度应力等不利因素，0 号梁段竖向应分二层浇筑，两次浇筑高度分别为H1=3.5m(混凝土约190m3)，H2=3.8m。 为了避免二层浇筑的混凝土因收缩徐变差异造成混凝土开裂， 因而二层混凝土龄期应控制在15d 以内[3]。同时0 号梁段浇筑完成后，要及时加强构件内部的通水降温、浇水养护，及时拆模， 以防0 号梁段因内外温差导致混凝土出现内外开裂。

图3 0 号块托架布置(单位：cm)

4.2 箱梁悬臂施工

(1)1#～9# 梁段箱梁在挂篮上对称悬臂浇筑， 悬臂浇筑施工过程如图4 所示。在箱梁悬臂施工前，需对挂篮进行选择。目前应用于悬臂施工技术的挂篮包括三角挂篮、滑动斜拉式挂篮、菱形挂篮及弓弦析架式挂篮四种，结合工程实际，本项目采用菱形挂篮施工，挂篮设计如图5 所示，挂篮主要技术性能如表1 所示。

图4 对称悬臂浇筑施工过程图

图5 挂篮断面设计图

表1 挂篮主要技术性能

为了避免挂篮变形过大造成结构结合面开裂， 挂篮需保证自身具有足够的刚度及承载能力。 此外挂篮应行走方便且尽可能轻量化， 全部施工荷载及挂篮自重之和要小于800kN。 在0 号梁段上安装完挂篮后，应在挂篮上布置测点，通过预压测试测出挂篮的初始标高。试验加载系统采用砂袋配重分级加载， 荷载加载等级按照最大箱梁混凝土实际重量的25%、50%、75%、100%、120%依次进行加载，加载完成后一次性卸载。为了尽可能模拟各种工况下挂篮浇筑混凝土施工过程中受力状态， 试验加载时应根据主梁不同位置的不同荷载数值， 将荷载均匀对称地布置在挂篮上，测出挂篮的承载能力、主梁弹性阶段及非弹性阶段变形情况， 并尽可能消除主梁非弹性阶段的变形，以获取标高控制数据。

(2)各悬臂施工梁段必须一次现浇完成，无论是悬臂浇筑阶段、挂篮移动阶段，还是挂篮拆除阶段，均需保持悬臂端两侧载重一致对称平衡施工，在特殊情况下，悬臂一侧载重最大容许超重20t。

(3)在悬臂施工过程中，应加强箱梁的施工监测及控制，做好各项试验数据及试验参数的采集，通过数据实时反馈做到对悬臂浇筑时箱梁轮廓线性及梁体受力状态进行准确的控制及调整，并将其误差控制在允许的范围内，箱梁合拢段两端相对高度及箱梁中心轴线偏差均不得大于1cm。

李离听得直拍腿：“吴耕兄弟你说得对！桃花源里人也不能光种桃树吃桃子，刘肇阮晨遇到的小仙女，也会种芝麻呢！我们去万花谷里，种地开菜园子，好是好，就是忘了带上小麦高粱的种子，也忘了牵两只猪崽，揣一窝孵窝的鸡蛋，怎么办？”

4.3 边跨现浇段施工

(1)边跨现浇段在托架上浇筑前，需对托架进行预压处理来抵消托架非弹性阶段的变形， 在浇筑时按照施工控制要求及实测的弹性变形量， 来确定现浇段立模的标高及预拱度，整个浇筑过程需一次完成。

(2)边跨现浇段底模安装时，应按规定在交接墩处设置支座。

4.4 箱梁合拢段施工

(1)箱梁合拢段的温度、合拢的顺序及施工工艺直接影响成桥后的受力状态及全桥线形的控制， 因此对箱梁合拢段施工需严格控制。

(2) 为了尽量减少合拢时温度对合拢段施工的影响，施工时段应安排在光照对箱梁上下缘温差影响较小的季节或者温度相对比较稳定的时段进行施工。 浇筑完成后应注意浇水降温养护，并对箱梁表面进行覆盖保护，待混凝土达到设计强度后要尽快开展预应力张拉工作。

(3)在合拢时要求施工单位、监理、施工控制单位做好充分准备，并严格按照施工方案控制合拢流程，以避免合拢段施工时出现的过大的变形及不平衡载荷。

5 施工风险因素类别与控制措施

由于桥梁施工项目设计、工序和技术相对复杂，在施工过程中， 尤其是在连续大跨径桥梁的施工过程中会存在一定的安全隐患，这些诸多的不确定性，会伴随风险的产生，因此有必要对施工风险因素制定防控措施，防患于未然[5]。 根据风险因素性质，可将施工安全风险分成人、物、管理、环境等四个方面[6]，每个风险的具体内容如图6所示。

图6 桥梁工程施工安全风险

(1)在施工人员方面风险方面：加强施工人员专业技能、安全防护措施及安全意识培训。要求现场施工人员通过专业的技术培训持证上岗， 严格按照施工设计要求施工，遵守施工规范。 在各环节施工中，要确保人为施工操作无误。

(2)在材料设备风险方面：加强材料质量检测，在材料存储时，严格控制材料存储温度，用完的废料及时处理，杜绝废料污染原材料； 找器械供应单位定期给技术人员做机械操作培训， 规范施工机具操作， 加强设备安全防护，定期给机械设备保养，并进行升级更换。

(3)在安全管理风险方面：认真贯彻执行组织设计，采用合理的组织设计措施， 加强现场指挥管理及施工现场安全监管力度。建立健全的管理制度体系，加强施工技术人员管理[7]。

(4)在施工环境风险方面：施工前做好地形地貌调查，完善测量控制网，在雨天、雪天、高温、严寒等特殊气候条件施工时，做好施工安全防护方案，夜间施工时，检查施工照明及做好施工技术交底工作，安装施工消音设备，降低施工噪音。

6 结论

随着悬臂施工技术在桥梁工程施工建设中的广泛应用， 该技术已成为大跨径连续刚构桥梁施工的关键技术之一， 合理的悬臂施工方案会对竣工后结构施工质量产生较大的影响。本文以工程项目为例，对施工过程中关键技术及施工风险因素进行了详细分析，得到如下结论：

(1)对大跨径预应力混凝土连续刚构桥施工过程中关键技术问题及注意事项进行分析， 能有效提高此类工程施工环节质量安全。

(2)对大跨径预应力混凝土连续刚构桥施工过程中的施工风险类别及控制措施进行深入的分析， 能有效预判和防范施工过程中可能存在的风险因素。

大跨径连续梁技术对我国桥梁建设工作起到了积极的推动作用，在科学技术不断发展的今天，大跨径连续梁技术将不断地趋于完善， 并进一步在我国桥梁建设中得到越来越广泛的应用。