红山崖大桥箱型连续梁全悬灌施工技术

1、红山崖大桥箱型连续梁全悬浇施工技术作者：中铁十四局二处 孙德新 内容提要：本文较详细地介绍了朔黄铁路红山崖大桥预应力砼箱型连续梁0#块扇形托架体外预应力等效预压技术、菱形挂篮的构造及特点、预应力施工工艺、全悬浇施工方法、梁的线形控制、合拢段施工及体系转换等内容。关键词： 砼连续箱梁 全悬浇 施工技术 1 概述 红山崖大桥为跨越滹沱河的铁路双线桥，是朔黄线“三桥、三隧”六大重、难点控制工程之一，其主桥采用（50+80+50）米的预应力砼连续箱梁。连续梁悬灌T构中点位于1#、2#主墩，1#、2#主墩高分别为40.41m、41.45m，0#块长12m，其中连续梁横截面设计为单箱单室变截面箱形梁，箱梁

2、中支点处梁高6.1m，跨中及端支点处梁高3.3m，箱梁顶宽8.2m，底宽5.2m，中支点处加宽到6.2m，中支点、跨中及端支点处共设五个隔墙（梗助），梁体砼为C50级，采用三向预应力体系。连续梁支座采用TPZ-型盆式橡胶支座。合拢方式为先中跨合拢，然后通过中跨加载，再悬浇至全桥完成。竣工后检查，梁体合拢精度及各项质量标准均满足设计和规范要求。 2 连续梁施工 2.1 全悬浇施工方法 2.1.1 全悬浇施工法与悬浇支架组合法的区别所谓全悬浇法即连续梁除了主墩墩顶安装挂篮所必须的梁段用托架施工外，其余梁段（包括边孔不平衡段）均采用挂篮悬浇施工，合拢顺序为先中孔后边孔，全悬浇施工法与一般的悬浇施工法

3、的根本区别在于边孔不平衡段通过挂篮悬浇完成，进而要求先合拢中孔后合拢边孔。采用全悬浇法时，与支架法相比具有下面的优点：省去了搭设边孔不平衡段施工支架（托架）所需的大量钢材、人力及时间消耗；施工方法单一，利于施工组织，缩短施工周期；避免了支架高、变形不易控制、施工标高容易产生偏差的问题。 2.1.2 全悬浇连续梁施工工艺全悬浇连续梁施工工艺流程图，如图1所示。安装临时支座安装永久支座安装扇形托架墩顶0#、1#段施工安装菱形挂篮悬灌梁段施工中跨合拢段施工体 系 转 换边跨不平衡梁段施工桥 面 施 工托架设计托架预压压。110挂篮设计挂篮预压张拉临时钢束中跨配重图1 全悬浇连续梁施工工艺流程图全悬浇

4、连续梁施工程序，如图2所示 图2 全悬浇连续梁施工程序示意图 2.2 扇形托架施工扇形托架是墩顶梁段施工的承力架和脚手架，其强度、刚度和作业空间都必须能满足施工要求。因红山崖大桥墩身较高，选用了“N”型万能杆件拼组成扇形托架（如图3所示），通过预埋在墩身里的特制节点板，四片主桁联接形成桁架式结构，其上铺设两层钢垫梁。 图3 扇形托架结构示意图（单位：cm） 2.2.1 等效预压施工技术0#块C50砼210m3，作用在每侧扇型托架的竖向力达160t。为控制托架在砼浇注过程中随荷载的增加而变形过大，使梁体局部产生过大次内力，导致砼初凝后产生裂缝。原设计要求采用吊重水箱预压，但要制作大量水箱及吊架，

5、费工、费时、费料，不便于操作和控制，并且现场空间条件不能满足吊重要求。因此，经方案比选后利用现有的液压千斤顶张拉设备施加集中力进行等效预压，并随砼荷载增加逐级卸载，使托架变形保持稳定。 2.2.2 等效预压原理托架结构在变形较小的情况下，把作用在其上的梁体均布荷载转换为集中荷载，使两种情况下变形效果近似一致，即挠度曲线一致。利用液压千斤顶施加集中力，并随砼重量的增加逐级卸载，使托架变形量最小，达到等效预压的目的。通过预压，使托架沉降，结构非弹性变形基本消除，弹性变形则通过调节千斤顶张拉力得到有效控制。 2.2.3 设备、机具布置在托架悬臂端点的下垫梁两侧对称设置两台YCW-150型千斤顶，每顶

6、最大张拉吨位45t。75高强度低松弛钢绞线两束，每束5根75组成，下端锚固于基础承台上。 2.2.4 预压步骤首先试压，在托架上按设计位置安装好千斤顶及钢绞线，用小型千斤顶对每根钢绞线进行应力初调整，使其均衡受力，两侧千斤顶对称缓慢施压，使压力稳定在45t。加压过程中应仔细观察托架及垫梁变形，并测量施压前后标高，持荷24小时后卸载、测量标高。这时托架结构的非弹性变形基本消失。施压前后变形之差即为托架弹性变形，检查是否与理论值相吻合，并据此预设箱梁底板上拱度。在0#块砼浇筑前1小时，再次对千斤顶施压至45t，然后随砼圬工量的增加对称分级卸载，每级所对应的箱梁砼数量应在模板上标出位置。施工中应根据

7、砼浇注速度及方量随时观测托架变形。注意预压的最终目的是使托架不变形或变形最小。因此，千斤顶卸载吨位应以变形控制为主，砼增加数量为辅。变形量严格控制在1.5mm之内。 2.3 支座安装在梁体施工前根据图纸要求灌筑临时支座和安装永久支座，临时支座分布在永久支座两侧。 2.3.1 临时支座灌筑临时支座是以能够承受T构荷载，不平衡力矩并便于拆除为原则设计的，每个T构4个，用C40砼浇筑。支座内设有32精轧螺纹钢筋，该筋伸入梁体和顶帽内。为便于拆除，在临时支座中设有一层4cm厚硫磺砂浆夹层，夹层中布有电阻丝。 2.3.2 永久支座安装因永久支座体积和重量较大，采用在墩下解体、上下盆分开吊装、墩上组装的办

8、法施工。施工中应注意以下事项： 支承垫石上预埋钢板与橡胶支座的下盆应密贴，预埋钢板平整度控制在2mm以内。支座上、下盆按图纸要求设置上、下盆纵向预偏量、组装前应用丙酮擦净滑移面，在四氟乙烯板涂硅脂，不得夹有灰尘和杂质，支座定位准确，除满足设计高程外，支座平面两个方向的水平高差2mm。在上盆上部、梁体底部预埋钢板，安装此钢板时可先在上盆上部垫四块楔木（据设计厚度加工，每板四个，垫在四角）放好后，钢板与支座焊牢，保证取掉楔木后不动，然后周边铺以垫梁（用I25工字钢与木垫梁即可），周边垫梁与钢板搭接长度不少于2cm，使钢板边正好与工字钢中轴重合，控制钢板位置的准确性，钢板误差2mm。 2.4 0#段

9、及1#段施工0#段和1#段是连续梁悬灌施工的起步作业段，是在扇形托架上进行的。0#段梁外侧模板采用整体大块钢模板，在模板外侧形成桁架，承受翼缘荷载，并使模板能稳定地设于工作平台上，内模采用组合钢模拼装就位。1#段内外模板及底模均采用挂篮模板。0#段及1#段的施工程序为：铺设0#及1#梁段底模安装0#及1#梁段外侧模绑扎0#及1#段底板、腹板钢筋安装竖向预应力筋及部分纵向预应力管道安装0#及1#段内模绑扎顶板钢筋安装纵横向预应力管道搭设灌筑平台灌筑0#及1#段混凝土养生拆内外模端部凿毛张拉压浆脱底模安装菱形挂篮0#及1#段混凝土共计210m3，数量较大，施工时采用两台砼输送泵同时灌筑，灌筑要求是

10、一次灌完且必须在最早灌筑部分终凝前灌完，灌筑时间控制在12h以内。 2.5 悬灌段的施工在已灌筑好的0#及1#段上组装菱形挂篮，2#段及以后的梁段施工均采用菱形挂篮悬臂灌筑（含边跨不平衡梁段施工）。悬灌梁段的施工程序为：安装菱形挂篮前移挂篮模板加固校正底模及外侧模板绑扎底板腹板钢筋安装底腹板波纹管及预埋件前移、加固内模绑扎顶板钢筋安装顶板波纹管及预埋件浇筑混凝土养生拆端模凿毛拆内模和侧模张拉压浆下一梁段施工。 2.5.1 菱形挂篮的构成及特点菱形挂篮由菱形桁架、提吊系统、走行系统、模板和张拉操作平台五部分组成。（如图4所示）图4 菱形挂篮结构示意图结构特点：加工制作简单、安装方便、不需要特殊材

11、料和设备；自重轻、刚度大、弹性和非弹性变形小，主要杆件受力明确，计算简便；挂篮通过钩板沿轨道行走，外模及底模随桁架前移一次到位，不需要设平衡重，且作业时间短，移动灵活、简便，中心控制准确，操作安全可靠；挂篮工作面开阔，为施工提供了较为充裕的空间；挂篮主桁架顶部设有调整千斤顶，便于调整底模板；主桁架的间距可以调整，遇到宽度大，自重大的桥梁，通过调整两片桁架之间的联结系改变其间距或增加一片桁架进行检算后，就能进行悬灌施工。 2.5.2 工艺原理菱形挂篮组装后通过对桁架预压消除桁架拼装时的非弹性变形，并测试挂篮的弹性变形量在以后梁段的施工中综合考虑挂篮的立模标高。挂篮一端通过精轧螺纹固定于已张拉成型

12、的梁体上，另一端进行悬灌段施工，当一个梁段施工完毕后，挂篮前移通过精轧螺纹固定在新的梁段上，如此循环直至连续梁完成。 2.5.3 钢筋、波纹管和预应力束的安装钢筋采取梁上绑扎，两次成型。具体做法是：先绑底板、腹板钢筋、安装预应力钢束，待内模支立完成后，再绑扎顶板钢筋，相邻段搭接钢筋用点焊焊牢。在腹板钢筋绑完后，焊接定位钢筋网，每50cm设一道，高度用高程来控制。波纹管的连接一律采用外接，接头必须旋紧、顶死，再用胶布缠绕，以防进浆，露出端模板的波纹管长度不得少于15cm。 2.5.4 混凝土施工连续梁的砼为C50级，其强度和弹性模量必须符合设计和规范要求，且每个梁段的砼必须一次完成，并必须在最早

13、灌筑部分终凝前灌完外，还要确保T构对称灌筑。根据以上特点，选用符合要求的砂石料、水和水泥；并掺加FDN-A高效减水剂和FDN-100型减水缓凝剂；砼从搅拌站进入砼输送泵，再由输送泵将砼直接送入模板，减少了中间运输环节；配两台输送泵对称灌筑砼以满足需要。为保证钢筋密集处混凝土顺利灌筑，在内模顶部开设天窗，用串筒、漏斗把混凝土送入底模和腹板模内，并在内腹板模上开窗，在窗内既捣固又可以送混凝土。把0#段顶板上的钢筋打开，捣固工钻入钢筋网内把固定支座上的混凝土捣固密实，防止支座上的混凝土形成空洞而影响桥的质量。 2.6 预应力施工 2.6.1 预应力筋的下料、编束和穿束预应力筋采用砂轮锯切割进行下料。

14、钢绞线下好料后，即可编束，编束时钢绞线束不得相互缠绕，每隔11.5m用铁丝绑扎一道，距端头2m范围内每隔0.5m捆扎一道。编好束后将端头焊在一起，中间1根长出510cm，然后将端头打磨成卵形，以便穿入波纹管。穿束前用较预应力束直径大0.51.0cm的通孔器疏通波纹管,再用高压风吹净管内的杂物。穿束时先将导线穿过管道与预应力束连接，然后过牵引导线并辅之以推送，将预应力束穿入管道，使两端外露部分满足张拉要求。 2.6.2 张拉、压浆预应力筋张拉梁段混凝土强度达到设计值的90%即可张拉。张拉顺序：先腹板后顶板，先下部后上部，先中间后两边，且按先张拉纵向、横向，后张拉竖向预应力筋的原则进行。张拉前需校

15、正千斤顶及其油压表，使之在使用期内校正系数不超过1.05。张拉采用张拉力和量测伸长值双控的原则进行质量控制。纵向、横向预力筋的张拉程序为：安装工作锚安装顶压器安装千斤顶安装工具锚初张拉超张拉持荷5min张拉顶锚、卸载回程、退楔割断多余钢绞线清洗孔道压浆。竖向预应力筋的张拉程序为：安装工作锚安装千斤顶安装连接器和张拉杆安装工具锚初张拉张拉至锚下控制应力，持荷2 min测量伸长值，拧紧工作锚大缸回程拆除千斤顶。孔道压浆压浆目的：一是让灰浆将张拉后的钢索紧紧包裹住，免使钢索锈蚀。二是通过灰浆将梁体和钢索紧紧粘结在一起，加强梁体的整体性。增强梁体的结构性能。压浆操作程序如下：清洗孔道安装压浆器具拌制灰

16、浆压浆拆卸压浆器具。 2.7 施工线形控制 2.7.1 线形控制的重要性箱梁合拢时一般施工要求两悬臂端高程差小于2cm，中线误差小于0.5cm，精度要求很高。因此，在施工过程中搞好线形控制，精密准确测定悬臂梁挠度变化，正确确定立模标高，对大跨度悬灌梁施工是至关重要的。 2.7.2 现场施工控制为了有效地进行线形控制，成立了梁段施工挠度变化观测组，负责梁段施工过程中各个环节的观测，采集数据资料，分析确定立模标高，并采取了以下相应措施。对托架进行等效加载来消除其非弹性变形，测出其弹性变形量，在安装模板时根据弹性变形量将底模抬高。对挂篮进行等效预加载来消除其非弹性变形，测出其弹性变形值，为确定立模高

17、程提供依据。严格控制混凝土质量，准确控制混凝土的配合比、坍落度等技术指标，确保梁段混凝土各龄期的强度和弹性模量符合设计要求，以此来保证各梁段的实际挠度与理论值相符，从而达到控制线形的目的。严格控制预应力筋的材料质量，定期校正张拉机具，掌握好张拉时机（必须在混凝土达到规定强度后进行张拉），张拉时采用张拉力和伸长值双重控制。精确测量，科学分析。用高精度水准仪进行连续梁的水准测量，将测量结果进行分析，按分析的结果进一步调整梁段的预留挠度值，使连续梁的线形真正实现“动态”控制。控制点位设置在梁中心线及每个梁段设置两个水准观测点，同时在1#、2#墩0#梁段上设置两个水准点，作为观测本梁段的基准点，并经常

18、与0#台水准点进行联测。观测方法对T构梁上设置的测点，在梁段每一次循环过程中进行六次观测：即灌筑砼前后、张拉前后、挂篮移动前后。并对部分梁段砼施工过程进行观测，准确测出各工序梁段挠度变化，根据实测梁段挠度变化，研究分析确定立模标高，有力地保证了各梁段施工和合拢梁段施工的精度。 2.8 合拢段施工及边跨不平衡段的施工 2.8.1 合拢段模板支撑及砼灌筑合拢段的外模、底模均由挂篮模板改成，底模及外模下部的加固方法与挂篮模板的加固方法相同。内模采用组合钢模。合拢段设4个内支撑，每个支撑由2根I36b工字钢焊接而成。加工时注意：顶板支撑的工字钢间距要适当加宽，以免安装竖向预应力筋时切割工字钢而使其断面

19、减小。安装支撑时，先将其一端焊牢，另一端加楔稍稍打紧，待合拢段的钢筋、预埋件安设完毕和临时张拉前再将楔子打紧，并在楔子与支撑、楔子与预埋钢板间施以点焊。钢筋、管道绑扎安装后，将支撑打紧，然后张拉顶板和底板各4束临时钢束，将合拢段临时锁定。待合拢段混凝土达到张拉强度后，拆除顶板临时钢束，将底板临时束张拉力补至后期张拉力值。合拢段混凝土灌筑选择夜间最低温度时灌筑，从锁定到灌筑砼完毕时间越短越好，一般控制在4h之内灌完。砼比梁体提高一个等级，并采用微膨胀砼灌筑合拢段。 2.8.2 体系转换体系转换工作是在合拢段纵向连续钢束张拉压浆完毕后进行的，即将临时支座的反力全部转换到桥墩的永久支座上，将八个临时

20、支座同时拆除，完成梁体由T构向构的转换。 2.8.3 边跨不平衡段的悬浇利用挂篮对称悬浇边跨不平衡段，同时在主跨中设置配重，随着梁段砼的浇筑将压重逐步增至设计要求值。悬浇两边跨不平衡段13#梁段时先将挂篮的一侧搭于边墩的边支座上，预先就位，然后浇筑梁段砼，形成三跨连续梁，施工时要确保边支座的安装精度，并按设计要求设置预偏量。 3 施工中的关键技术 3.1 防开裂技术在红山崖大桥连续梁的施工中，为防止梁体开裂，主要抓了以下几项工艺： 3.1.1采用自动计量设备，严格按设计配合比配制混凝土，杜绝混凝土自身引起开裂。 3.1.2接头处理方法:混凝土强度达到设计值的60%时按规范要求将接触面凿毛，确认

21、露出新鲜混凝土面后才能接灌混凝土。 3.1.3严格控制预应力筋的坐标和张拉力，保证梁体的受力状态与设计一致，避免由于梁体内力不合理而引起开裂。采用的控制方法是：预应力筋标高采用高程控制，张拉采用张拉力、伸长量双重控制。 3.1.4合拢段施工采用型钢支撑及临时锁定措施；临时支座设硫磺砂浆夹层，以便及时拆除；合拢时间选在晚上气温最低时完成，以消除因温度变化产生裂纹的可能性。 3.2 线形控制线形控制，即在悬臂灌筑过程中对各梁段高程的动态控制，使连续梁顶面平顺，各部的高程都能满足设计和规范要求。在灌筑过程中，影响梁段挠度的因素很多，其中主要的有0#段托架的下挠、挂篮的下挠、预应力施工、浇注混凝土、温度变化及徐变等因素。施工时主要从以上几方面加以控制。 4体会 4.1 主要体会托架安装、预压是悬灌梁施工的基础保障；工程试验是悬灌梁施工的重要环节；挂篮模