超长多跨十字连续梁施工关键技术研究

袁 江

（中铁上海工程局集团第三工程有限公司，安徽 合肥 230000）

在现代桥梁工程建设中，连续梁已经得到了越来越广泛的应用。预应力混凝土连续梁桥由于施工方法灵活、跨越能力大、结构刚度大、适应性强、抗地震能力强、造型美观等等特点，目前在世界各国已得到广泛应用。预应力混凝土连续梁桥的施工方法甚多，有满堂支架法施工、装配式整体施工、顶推法施工、悬臂法施工等。随着连续梁的总体长度的增长，连续梁的施工将面临着诸多的问题。长联多跨十字交叉连续梁桥墩与梁结点既有横向预应力又有纵向预应力，空间受力复杂，施工期间设计体系转换，稍有不慎极易造成结点处出现裂缝，影响全桥施工的安全质量，因此十分有必要针对上述问题展开长联多跨十字连续梁施工关键技术研究。本文以太仓特大桥28#～36#墩（8×32）m十字连续梁为工程背景，对超长多跨十字连续梁的满堂支架法施工技术、门式十字连续梁施工工艺以及超长预应力索施工研究［1］。

1 项目背景

本文依托的工程是太仓特大桥，位于江苏省太仓市境内。NYJZQ-10标里程范围为DK257+052.760-DK281+120.487，桥址区主要为农田旱地、村镇等，地势较为平缓，路网发达，水塘及排水灌溉沟渠较多，水系发达。全桥主要跨越墙石路、规划江南路、太仓（沪通场）至徐行下行联络线，S339郑和东路等。

（8×32）m有砟轨道十字预应力混凝土连续梁采用满堂支架法施工，十字连续梁梁体采用单箱单室、等高度、等截面结构，梁端顶板及腹板向内侧逐步加厚，底板逐步向内侧、外侧加厚。标准设计梁宽12.2m，梁全长253.54m，中支点处横梁高为2.6m，跨中梁高2.6m，边支座中心至梁端0.75m。梁端底宽5.3m，梁顶板厚度34-69cm，腹板厚度50-90cm，底板厚度30-60cm。在端支点、中支点共设9个横隔板，隔板设有进人洞，供检查人员通过。梁两侧腹板上设置直径为100mm的通风孔，通风孔两排布置，分别距梁顶0.8m和梁底1.8m，间距2m，太仓特大桥立面、平面布置图见图1所示。

十字预应力混凝土连续梁作为新建江苏南沿江城际铁路为数不多的特大桥，属于项目全线施工的控制性重难点工程，其重要性不言可喻。其不同于一般连续梁桥，采用满堂支架方法施工、又是长联多跨连续梁桥，面临着桥梁线型控制、超长束预应力张拉及其压浆质量控制难题；墩顶十字交叉部分结点受力复杂，又面临着长联多跨十字交叉连续梁施工难题；钢绞线的长度较长，重量大，尤其针对长联多跨连续箱梁，整根钢绞线的长度接近300m，穿束、张拉、压浆难度大；十字预应力混凝土连续梁桥梁结构庞大而复杂，传统施工可能会因安排疏忽错失细节质量把控。因此十分有必要针对上述问题展开超长多跨十字连续梁施工关键技术研究［2］。

图1 太仓特大桥立面、平面布置图

2 超长多跨十字连续梁满堂支架施工技术

太仓特大桥28#～36#墩（8×32）m十字连续梁采用支架现浇法进行整体浇筑，二次成型。连续梁采用承插型盘扣式钢管支架现浇施工，盘扣支架搭设区域地面地基在承台基坑和泥浆池处理完成后，将原地面下挖50cm，掺入6%石灰拌合压实，进行土质改良，上面铺设不低于0.6m厚的砖渣，地基承载力满足设计要求后及时在其表面浇筑C20混凝土，厚度20cm。

支架采用承插型盘扣式钢管支架，根据荷载分布，支架顺桥向立杆间距60cm，水平杆标准步距150cm，顶底部调节采用100cm，水平方向每6个标准步距（9m）设一道水平剪刀撑，分别为第一层、第七层、第十二层共设3道；支架横桥向立杆间距分为两种：a、标准断面：2×120cm+4×60cm+2×120cm+4×60cm+2×120cm，b、横梁断面：n×60cm（n根据横梁长度调整）；架体竖向斜杆满布设置［3］。

支架上下设可调节顶、底托，顶托上设I16工字钢纵梁，底、腹板纵梁上设10×10cm方木横梁，中到中间距20cm，翼板上方木中到中间距30cm，横梁上1.8cm厚竹胶板底模。腹板处设水平设3道拉杆，拉杆采用φ20圆钢，间距60×60cm。支座及其与梁体连接的预埋件安装在底模安装前完成，钢筋、钢绞线在加工场集中加工，运输至梁底，由汽车吊配合人工搬运，在模内绑扎成型。钢绞线采用先穿法。

连续梁采用盘扣式满堂支架原位现浇施工。支架体系结构自下而上由硬化后混凝土地面、盘扣式满堂支架、方木纵梁、方木横梁、底模、侧模及支撑等构成。支架现浇连续梁施工工艺流程见图2。

图2 支架现浇连续梁施工工艺流程图

3 门式十字箱梁施工工艺

超长连续箱梁采用满堂支架施工方法，采用一次浇筑成型则易因混凝土收缩过大造成混凝土开裂，仅采用“从两侧向中部”的施工顺序又会造成中部节段金属波纹管易破损，桥梁通长的预应力束穿束施工不易等问题。超长连续箱梁采用满堂支架施工方法应当考虑梁体跨度、梁体收缩量和施工工期等因素灵活分段施工。因此建议采用满堂支架施工的超长连续箱梁根据桥梁实际情况把全桥分为3段或4段来灵活施工，这样可以大大降低产生上述问题的风险，并且缩短了施工周期，加快了建设项目的施工进度，可获得较好的技术经济效益［4］。

针对长联多跨十字交叉连续梁交叉结点施工期受力情况复杂，进行科研攻关，结合现场施工实际情况，提出符合桥梁受力情况的施工方法，长联多跨十字交叉连续梁满堂支架分段施工方法，桥梁沿跨度方向分为A、B、C三段或者A、B、C、D四段，再按照一定的顺序现浇施工。具体按照梁体跨度、梁体收缩量和施工工期来分段。本方法能够大幅度减小混凝土收缩，降低了因混凝土收缩导致开裂的风险，便于超长预应力束穿束，节省支架和模板用量，保证工程质量的同时加快了施工进度，缩短了施工周期，应用于实际工程中可获得较好的技术经济效益。

超长连续箱梁满堂支架分段施工方法，对于100～250m左右的梁体，建议分为3段施工。B段位于中间，长度为30～85m，AC段等长。B段的两端头应位于零弯矩附近；对于250～350m左右的梁体，建议分为4段施工。B、C段位于中间，AC段较长，BD段较短。B、C两段的两端头应位于零弯矩附近。超长连续箱梁满堂支架分3段、4段施工方法示意图分别为图3、图4所示。

上述方案中，所述的超长连续箱梁满堂支架分段施工方法，对于分为3段施工，其施工流程为：

1）地基处理，搭设B段满堂支架，并预压；2）安装B段模板，绑扎B段钢筋，安装B段波纹管及预应力，浇筑B段混凝土，养生并张拉B段预应力；3）拆除B段支架和模板（注：两端悬臂段不拆除）；4）搭设A、C段满堂支架，并预压；5）安装A、C段模板，绑扎A、C段钢筋，安装A、C段波纹管和预应力，同时安装A、B、C段通长预应力，浇筑A、C段混凝土，养生并张拉A、C段预应力和A、B、C段通长预应力；6）完成桥面和其他附属设施的施工，拆除所有支架，成桥。

上述方案中，所述的超长连续箱梁满堂支架分段施工方法，对于分为4段施工，其施工流程为：

1）地基处理，搭设A、C段满堂支架，并预压；2）安装A、C段模板，绑扎A、C段钢筋，安装A、C段波纹管和预应力，浇筑A、C段混凝土，养生并张拉A、C段预应力：3）拆除A、C支架和模板（注：两端悬臂段不拆除）4）搭设B、D段满堂支架，并预压；5）安装B、D段模板，绑B、D段钢筋，安装B、D段波纹管和预应力，同时安装A、B、C、D段通长预应力，浇筑B、D段混凝土，养生并张拉B、D段预应力和A、B、C、D段通长预应力；6）完成桥面和其他附属设施的施工，拆除所有支架，成桥。

图3 分3段施工方法示意图

图4 分4段施工方法示意图

本文提供一种超长连续箱梁满堂支架分段施工方法，该方法能够大幅度减小混凝土收缩，降低了因混凝土收缩导致开裂的风险，既能保护各施工节段金属波纹管，又便于超长预应力束穿束作业，保证工程质量的同时加快了施工进度，缩短了施工周期，可获得较好的技术、经济效益。

4 超长预应力索施工技术

预应力混凝土连续梁桥具有节省材料、伸缩缝少、变形和缓、刚度大、行车平稳、养护简便等优点，因此在近代桥梁建筑中已得到越来越多的应用。修建大跨度钢筋混凝土结构修建愈发普及。为了缓解混凝土拉力不足，增加桥梁的拉力，在桥梁施工的过程中需要使用预应力结构和钢绞线，将钢绞线沿着桥梁的长度方向贯穿，通过钢绞线来增加桥梁的拉力［5］。

4.1 波纹管安装

1）预应力管道采用金属波纹管，采用厚度0.3mm的镀锌钢带制作，其制造质量应满足要求，应具有良好的强度，以使其保持形状不变，防止在搬运和浇筑混凝土过程中的变形及损坏。

2）预应力管道安装前应对波纹管进行仔细的外观检查，对有破裂及变形部分应截除，波纹管直径、强度都要符合设计要求，并满足压浆工艺的要求。

3）定位网的制作及安装

①定位网功能是确保制孔器管道精确定位，应严格按设计图布置，设计未作要求时应按规范规定设置。②波纹管安装前，直线段按设计规定的50cm、曲线段30cm的间距计算各束预应力的中心位置，依此编制各断面预应力管道的定位坐标，按坐标设置定位网。③定位网与主筋骨架固定，采用Ф10mm钢筋焊接成井字形框架，定位网钢筋不但位置正确而且要以电焊焊牢。④定位网应按设计图的要求，在定型胎具上精确制造。⑤定位网安装要求任何方向的偏差不大于6mm，定位网孔应大于管道外径2～3mm，或按设计规定的尺寸施工，不允许负公差。⑥定位网孔内侧钢筋上不得有尖刺，以免损伤预埋管道管壁。

4.2 管道安装

1）纵向预应力筋顶板、底板采用内径φ100mm，腹板采用内径φ110mm的金属波纹管制孔。因梁的孔道较长且带有弧度，采用两根波纹管接头，从两端穿入，中间连接段采用稍大直径的同材质波纹管，连接时，接头不应发生角度转动，在混凝土浇筑时管道不能发生转动或移位，并应缠裹紧密防止水泥浆的渗入。为了严格保证管线形，直、曲线部分定位管道距离为60cm［6］。

2）预应力锚头下的锚垫板在预埋时需与预埋管道垂直。波纹管直接插入与其配套的锚垫板喇叭管内，波纹管端头不能超过锚垫板压浆孔的内孔，为防止渗浆，应将锚垫板内波纹管端口用土工布塞实，胶带缠绕封堵牢固。

3）波纹管的直径与预应力根数相配套，波纹管的埋置长度按设计要求下料。

4）保证管道畅通的措施

严格按照管道坐标尺寸进行安装。保证管道通畅，以减少摩阻损失。钢筋绑扎和管道安装完成后，对所有管道定位钢筋均应采用点焊成形。波纹管安装过程中，应避免反复弯折，防止管道破损，同时还应采用临时遮挡的方式防止电焊火花烧伤波纹管。波纹管安装后检查其位置、线形是否符合设计要求、波纹管的固定是否牢靠，接头是否完好，壁管有无破损等。

4.3 预应力安装

1）钢绞线的下料，①双端张拉钢绞线的下料长度=孔道的实际长度+1600mm（千斤顶高度×2+工具锚厚度×2+工作锚厚度×2+限位板的有效高度×2+200mm）；单端张拉钢绞线的下料长度=孔道的实际长度+1000mm（千斤顶高度+工具锚厚度+工作锚厚度+限位板的有效高度+200mm）。钢绞线下料允许误差：±10mm。②钢绞线放线前，首先查对该批钢绞线是否经检验，未经检验和检验不合格的钢绞线不得投入使用。③下料时将钢绞线放入预先做好的下料槽内，保证钢绞线的平直，然后测量长度后采用砂轮切断机切断下料，切断前端头先用扎丝绑扎。④采用现场下料时，下料场地必须进行架空，钢绞线架离地面10cm。

2）钢绞线的编束，切割后的钢绞线应进行梳理，保证平直，然后用扎丝每隔1.5m绑扎一道编束，其扎丝头应向内部伸入钢绞线空隙，编束后应在钢绞线束两端挂上长度及编号标志、使用部位标识牌，并分类存放，且应下垫离地，防止生锈。

3）钢绞线的安装，下料好的钢绞线运输时，保持2～3m有1人，两端钢绞线悬空不大于0.75m。在进行钢绞线穿束前，应首先检查孔道，保持孔道畅通。核对管道位置钢绞线束标识牌是否对应，保证钢绞线束伸出梁端长度基本相同，允许偏差为3cm。将编束好的钢绞线束吊装至下孔的支架上整束穿入孔道内。安装采用人工配合穿束机穿束，穿束顺序为：由上向下，由内向外进行，穿钢绞线时，用力均匀徐徐穿入。

4.4 预应力张拉

预施应力分阶段一次张拉完成，纵向预应力应在梁段混凝土达到设计值100%，弹模达到设计值100%后进行，且必须保证张拉时混凝土龄期不少于10天。在梁体张拉前，应出具合格强度报告，根据试验室下达作业计划通知检查试验报告单，确认梁体混凝土强度达到设计要求方可进行张拉。钢束张拉时，应避免滑丝、断丝现象，当出现滑时，其总量不得大于预应力筋总数的5‰，且不应位于结构的同一侧，每一束滑丝、断丝的数量不得超过一根，否则应更换钢束。纵向预应力钢绞线张拉顺序按设计图纸规定的束号及顺序均匀进行张拉。

4.5 超长束压浆

预应力筋张拉验收合格后，进行管道压浆工艺施工。压的浆作用：包裹保护预应力筋防止锈蚀、保证预应力筋与梁体混凝土的有效粘结，以控制超载时裂缝的间距与宽度并减轻梁端锚具的负荷状况、增强梁体强度，减少收缩徐变引起的预应力损失。

1）搅拌工艺

①搅拌前，先清洗施工设备。清洗后设备内无残渣、积水，检查出浆口过滤网。在压浆料搅拌完成进入储料罐时，须经过空格不大于3mm×3mm的过滤网过滤。②浆体搅拌操作顺序为：首先加入实际拌和用量的80%～90%的水，然后打开搅拌机，并均匀加入全部压浆剂，边加入边搅拌，然后均匀加入全部水泥。粉料全部加入后继续搅拌2min；然后加入剩余的10%-20%的拌和用水，继续搅拌2min。③待搅拌均匀后，现场进行出机流动度试验，每10盘进行一次检测，其流动度在规定的范围内，通过过滤网进入储料管。浆体在储料池中继续搅拌，防止浆体凝固，保证流动性。

2）压浆工艺

压浆采用真空辅助压浆工艺。

①钢绞线穿束完成后，应采用手持砂轮机切除多余的钢绞线，保留3～4cm，锚板、夹片、外露钢绞线用聚氨酯防水涂料进行防水处理。压浆前，应清除孔道内的杂物及积水，疏通锚垫板压浆孔，保证压浆孔与孔道连接通畅；安装球阀、引出管、接头等并检查，确保施工顺利进行。②压浆前，打开压浆泵，使浆体从压浆泵嘴中排出少许，从而将压浆管路中的空气、水和稀浆排出。当排出的浆体流动度和搅拌池中的流动度一致时，开始正式压浆。③压浆的最大压力不超过0.6MPa。压浆充盈度达到孔道另一端饱满并与排气孔排出与规定流动度相同的浆体为止。关闭出浆口后，保持不小于0.5MPa且不少于3min的稳压期。④进行压力补浆时，让管道内水-浆悬浮液自由地从出口端流出。再次泵浆，直到出口端有匀质浆体流出，然后0.5MPa压力下保压5min。此过程重复1～2次。压浆完成后从应检查压浆密实情况，如有空洞，立即补压，以保证孔道无空洞。⑤压浆前对管道进行抽真空，使管内真空度维持在-0.06MPa～-0.08MPa之间。真空度稳定后，即可开始连续不间断压浆。⑥压浆顺序应从下至上，同一管道压浆应连续不间断。从浆体搅拌到压入孔道时间不超过40min。⑦压浆过程中，对压浆进行记录。记录内容为：配合比、压浆材料、搅拌时间、压浆日期、出机流动度、浆体温度、浆体环境温度、保压压力及时间、真空度、现场压浆负责人及监理工程师等。压浆试件的取样、批量、养护、试验、评定符合表8.11.7-1。试件注明制作日期和梁号。每孔梁制作3组40mm×40mm×160mm标养试件，进行抗压强度和抗折强度试验。⑧浆体性能指标检测取样位置为压浆时梁体出浆端浆体［7］。

5 结语

本文结合具体工程实例，对连续梁满堂支架施工控制技术、门式十字箱梁施工工艺以及超长预应力索施工技术进行了论述。满堂支架施工是很重要的基础性施工工艺环节，施工过程中要对地基的处理，支架体系设计，支架搭拆，支架预压等工序给予高度的重视，严格按照有关规范和要求施工，确保施工质量和施工安全。分节段施工方法能够大幅度减小混凝土收缩，降低了因混凝土收缩导致开裂的风险，既能保护各施工节段金属波纹管，又便于超长预应力束穿束作业，保证工程质量的同时加快了施工进度，缩短了施工周期，可获得较好的技术经济效益，对指导今后同类大跨径桥梁的设计与施工具有较大现实的意义。