大跨度连续梁桥加长节段支架法施工关键技术

1、大跨度连续梁桥加长节段支架法施工关键技术孟庆亮赵新民摘要采用常规的悬臂挂篮进行连续梁施工，需制作挂篮，节段长度考虑到挂篮重量、预应力布置等因素影响，设计节段短，节段数多，施工工期比较长，在地面条件允许的情况下，采用节段支架法进行大跨度连续梁施工，依托支架进行悬臂节段施工，节省了挂篮的投入，支架作为周转性材料，可以循环重复利用，同时节段长度无需考虑挂篮重量等因素的影响，节段可以设计的比较长，节段数量减少了，可以有效加快施工进度。关键词大跨度连续梁加长节段支架施工引言在预应力技术、混凝土垂直运输技术不发达的年代，交通设施一般采用盘山公路的形式跨越高山峡谷及江河， 随着施工技术和施工材料的发展， 大

2、跨度连续梁桥大量兴建。常见的大跨度连续梁桥一般是跨越大江大河及高深沟壑，由于施工条件限制，采用挂篮法施工。由于挂篮悬臂法施工所限，挂篮重量影响，在控制单节重量的前提下，限制了单节浇筑长度，而每节浇筑后到张拉完成的时间是不能压缩的，因此，跨度越大、节数越多、工期越长。连霍高速公路南水北调大桥采取斜桥正做的方案，桥型选用预应力混凝土连续箱梁，跨径布置为 30m+60m+90m+60m+30m，桥梁全长 278m。A 幅桥宽 20.25m，B 幅桥宽 26m。上部采用变截面预应力混凝土连续箱梁，下部结构采用柱式墩台，钻孔灌注桩基础。桥梁桥型布置图见图 1、图 2。图1桥梁桥型布置立面图设计上游单幅（

3、 A 幅）箱梁横断面采用单箱双室，下游单幅（ B 幅）桥箱梁横断面采用单箱三室， 高度 2.5m5.5m。上、下游主梁均为三向预应力结构， 纵向及横向预应力钢绞线采用 s 15.2 低松弛钢绞线，竖向预应力材料采用 JL32 高强精轧螺纹钢筋。由于南水北调中线通水工期要求，希望跨主干渠的连霍高速公路桥能提前完成，及早拆除临时改线部分。为此对原挂篮法悬臂施工方案进行优化：调整为 12m；（ 2）主梁节段长度由3.5m 和 4m分别加长为（ 1）主梁 0 号块长度由5m和 6m，节段数由原设计的8m11 个减少为7 个。图 2桥梁桥型布置平面图支架施工关键技术2.1地基处理由于连霍高速路面高于周围

4、地面， 主跨两端承台在渠坡以下， 因此先开挖承台基坑，桩基完成后浇筑承台。承台浇筑完成后，进行承台基坑回填。渠坡反滤层以下的基坑要求分层回填压实，要求如下：1）采用石灰土按 20cm 分层回填，使用小型机具碾压，并经碾压试验确定施工参数，压实度不小于 0.95 。2）土体回填范围如小边尺寸大于2m，分层铺设 TGSG45-45型双向土工格栅。为满足支架基础承载要求，渠道边坡以上基坑采用素土回填，利用18t 振动压路机进行分层碾压。基础最上层填筑30cm 厚碎石土作为承重层，表面浇筑20cmC20砼垫层。2.2支架搭设立杆采用 48 3.0mm 碗扣件式脚手架。经计算确定，0 号块梁体腹板和横隔

5、梁下支架纵横向间距为30cm 30cm；底板部位纵横向间距60cm60cm，其他节段腹板下支架纵横向间距为60cm 30cm；底板部位纵横向间距60cm 60cm；翼缘板下立杆横桥向间距为 60cm 90cm，纵向为60cm，横杆步距全部为0.6m。箱梁底、腹板部位顶托上布置 2 层方木，底层主分配梁用15cm 15cm方木，纵桥向布置；上层次分配梁采用10cm 10cm方木，横桥向布置，中心间距为20cm。支架横桥向每4 排不大于3m设一道剪力撑， 纵桥向每5 排不大于3m设置一道剪刀撑，剪刀撑倾角控制在45 60。为确保支架整体稳定性在支架底、顶部设置扫地杆和水平剪刀撑。1#段到 7#段采

6、用分节支架法施工，支架根据现场进度情况采用每端搭设三段，循环进行施工，见图3 支架搭设循环施工示意图。图 3支架施工顺序示意图2.3支架预压为消除支架受力后的非弹性变形，验证支架和基础的强度、刚度及稳定性，支架搭设完成后，需对其进行预压。预压以消除其非弹性变形并测出弹性变形，确定底模预拱度，并检验支架的安全性能。采用砂袋和钢筋按各段设计荷载进行预压。预压重量按箱梁重量的 1.2 倍。堆载预压及调整方法加载前在节段支架前端底模（距设计梁端0.2m）两边和轴线上布置3 排观测点， 并测量标高。加载顺序：按照先底板、后腹板、再翼缘板，顺桥向由低处向高处逐段分4级进行加载，加载按照梁重量的50%、80

7、%、100%、120%（卸载时相反）逐步进行。每级加载 4 小时后进行沉降观测，预压荷载达到120%后持荷 24 小时。在这期间对底模、支架等处的观测点进行连续观测（一天最少2 次），作好详细记录。当沉降观测结果趋于稳定（沉降差小于 2mm）时可以开始分级卸载。加载前和卸载后高程差为非弹性变形，对此通过调整顶托或垫板消除非弹性沉降变形；加载前和加载后的高程差为总变形，总变形与非弹性变形之差为弹性变形，以此设置预拱度。数据整理及分析将监测各数据以表格形式归纳整理，并计算出沉降量、弹性变形、非弹性变形最终得出模板调整高程。模板高程调整：调整高程 =设计高程 - 设计预拱度 +弹性变形其中：弹性变形

8、 =沉降量 - 塑性变形沉降量 =加载前测点高程- 加载后测点高程塑性变形 =预压前测点高程- 卸载后测点高程钢筋模板安装箱梁外模面板采取18mm厚竹胶板，内模采用15mm厚竹胶板，分别用50100mm方木和双 48mm3.5mm 扣件式钢管做次背楞和主背楞。模板采用内外撑和对啦加固。梁底和外侧翼缘板下搭设满堂支架。为防止内侧模倾斜布置，浇筑混凝土过程中出现上浮，必须在支架上布置抗浮装置。在混凝土浇筑完成，等强、拆除内模板后立即将满堂支架支撑钢筋割除后，用C50聚合物砂浆进行封闭。钢筋采用塔吊吊至现场进行绑扎，外侧模板支立且其稳定性符合要求后进行箱梁钢筋安装，钢筋安装顺序按：底板钢筋及预应力束

9、腹板钢筋及预应力束、竖向预应力筋支立内模及加固绑扎顶板钢筋及预应力束。绑扎钢筋的同时，要注意波纹管定位钢筋的安装。波纹管的固定采用钢筋定位架，制作成“ #”型与相应钢筋焊接定位，在直线段每隔0.5m 间距设一个定位架，曲线段起弯点开始布置，间距0.3m 设一定位架。混凝土浇筑4.1浇筑前准备工作4.1.1节段梁端腹板预应力张拉槽口处钢筋密集，不宜振捣，为防止锚垫板下混凝土不密实，施工中在腹板侧开设振捣孔。箱梁边腹板为斜腹板，振捣棒无法靠近内侧模，易造成混凝土振捣不密实等质量问题，施工中采取以下措施解决：（ 1）在内侧模距底板倒角1m 处开设一排振捣孔，振捣孔纵桥向间距0.5m ；（ 2）从梁顶

10、斜腹板部位插入10cm槽钢为振捣棒提供振捣导向，导向槽钢纵桥向布置间距0.5m，导向方钢每根长度4m，靠上部2m范围内间距0.3m 钻孔，以便内插钢筋固定在梁面钢筋上。采用高压水枪对仓号内的锯末和其他杂物进行冲洗至底模预留排污孔流出。4.2混凝土浇筑顺序段混凝土连续浇筑。混凝土浇筑顺序：中横梁支座底板腹板顶板。其他节段混凝土横桥向浇筑顺序：底板腹板顶板。纵桥向从悬臂的远端向节段根部浇筑。浇筑底板混凝土汽车泵泵管从节段梁端伸入内箱内进行浇筑。4.3混凝土浇筑施工工艺混凝土在浇筑过程中，一次连续浇筑完成，中间不得停歇。混凝土采用水平分层、斜向推进浇筑工艺。混凝土浇注时应用串筒下料，混凝土自由下落高

11、度不超过2m，严防混凝土产生离析。使用插入式震动器振捣，混凝土灌筑分层厚度不大于30cm，振动时间20 30s ，操作时垂直插入混凝土内，拨出时速度要缓慢，相邻两个插入位置的距离不大于 50cm，插入下层混凝土的深度为 5 10cm。混凝土的现场振捣必须严格按照规范及交底进行，要求振至表面泛浆，不再冒气泡，混凝土不再下沉。因波纹管较密集，现场准备 30mm振动棒来配合 50mm振动棒进行混凝土振捣施工， 混凝土浇筑完毕后表面及时进行整平、压实。采用木抹子二次收浆后，进行横向拉毛。预应力张拉5.1张拉程序号块：竖向预应力钢筋纵向预应力束横向预应力束；其余节段：纵向预应力束竖向预应力钢筋横向预应力

12、束。孔道压浆采用真空辅助压浆。纵向预应力钢束采取对称同步张拉每个节段的顶、腹板悬臂束；对称同步张拉顶板合拢束，底板合拢束；按先长束，后短束，先边束，后中束，对称间隔张拉。纵向：0初应力（ 10% con）划记号 20%( con) 50%(con) 100%( con) 持荷 5 分钟 ( 测伸长量）锚固。竖向预应力筋的预应力损失一般较大，所以竖向预应力筋的施工应采用“滞后张拉”和二次张拉的方式，即本梁段前方4 排竖向预应力钢筋，与下一梁段同时张拉。竖向预应力钢筋第一次张拉完毕后 1 2 天，再由另一个独立工作班组重新进行张拉操作，二次张拉后 24 小时内需进行灌浆处理。张拉采用张拉应力为主，

13、伸长量检校。5.2孔道压浆当灌浆泵的高压橡胶管出口浆体浓度与设计浓度一样时，关掉灌浆泵，将高压橡胶管出口端接到孔道的灌浆管上，扎牢。关掉灌浆阀，启动真空泵，当真空度达到并维持在 -0.06 -0.10MPa 时，启动灌浆泵，打开灌浆阀，开始灌浆。当浆体经过空气滤清器时，关掉真空泵及抽气阀，打开排气阀。观察排气管的出浆情况，当浆体稠度和灌入之前稠度一样时，关掉排气阀，仍继续灌浆 3 5 分钟，使管道内保持不小于0.5MPa 的稳压期，最后关掉灌浆阀, 关掉真空压浆机和负压装置，整个真空灌浆完毕。合拢段施工6.1合拢段施工流程边跨临时锁定浇注边跨合拢段张拉边跨合拢钢束中跨临时锁定浇注中跨合拢段解除

14、主墩临时固结，完成全桥体系转换。6.2边跨合拢段施工边跨合拢段临时锁定是将悬浇段与边跨现浇段通过劲性骨架焊接锁定，减少浇筑边跨合拢段时因温度应力引起的梁段变形。临时锁定形式及安装边跨现浇段及7 号块靠合拢段一端的顶板、底板上各预埋钢板（由H 钢和钢板焊接而成），H 钢一端埋入梁体，同时设置加强钢筋与混凝土连接增加抗拔力，支撑型钢用双40#c 槽钢对扣焊接而成，钢板预埋时应注意温度的影响，在混凝土浇筑前前几天凌晨最低温度时，将支撑型钢焊于两侧梁内预埋的钢板上，起到支顶作用并起部分抗拉作用，焊接时对周围混凝土进行覆盖降温，注意同一根型钢一端焊完后再焊接另一端，为保证焊缝牢固，每个骨架与预埋钢板的焊

15、缝均采用四周满焊，焊缝厚度8mm。临时锁定的解除当边跨合拢段混凝土达到设计张拉强度时，此时劲性锁定梁已经失去作用，并且会影响张拉预应力的传递。因此，应在张拉的过程中予以同步割除，实际施工较难操作，但必须在纵向钢绞线张拉完成后立即割除。合拢段配重当合拢段两侧高差大于15mm，则在合拢段一侧用沙袋压重，使合拢段两端标高一致，待混凝土强度达到50Mpa后，方可取消配重。蒋头村东南跨渠公路桥施工中，标高差值在 15mm以内，没有采用配重，较挂篮悬臂浇筑合拢必须进行配重平衡节省了工期和投入。边跨合拢段混凝土浇筑及张拉浇筑前，先对边跨合拢段进行等载预压，其变形值作为边跨合拢段立模依据，使得梁段线型平顺。合

16、拢段混凝土灌注前，预先将所有的预应力钢绞线全部穿入波纹管内，为防止混凝土浇筑时波纹管道堵塞，除接口处用胶带缠绕密封外，并在合拢段每根纵向波纹管顶埋设排气孔，以防合拢段发生堵管，影响压浆质量，同时混凝土浇筑时避免泵管直接冲击波纹管。浇筑选择在一天温度最低时，即凌晨2 点左右浇筑合拢段混凝土，这样使得混凝土在初凝后随着温度的升高处于受压状态。浇筑时间宜控制在 4h 内，尽量使得浇筑时的变形完成在初凝之前。当混凝土达到设计张拉强度时，注意对称张拉，先长后短。6.3中跨合拢段施工根据设计图纸要求，在中跨合拢段混凝土浇筑、张拉完成后，解除两侧的大钢管临时固结，完成全桥体系转换。流程控制2号、3号主墩为加

17、快施工进度缩短周期, 施工时需逐段搭设三个节段的支架与底模, 每节段设定四个观测点，支架预压重量按照节段自身重量进行压载 , 在全断面均匀加载，同时每天对设定的观测点进行观测两次，节段之间支架模板断开搭设，避免相邻节段之间支架变形数据互相影响， 提前预压 , 消除支架的非弹性变形及支架与地基接缝变形， 压载观测稳定后，方可卸载或移至未预压的节段；调整模板标高，与一般预应力桥梁施工控制相似，逐块浇筑、张拉、拆除支架，循环逐块流水作业，所有压载均用标准称重纤维砂袋，用吊车起吊对称移动就位。线形控制利用碗扣式支架纵横向步距小的优点, 为使变截面连续箱梁线形平滑流畅, 每一节段施工时 , 沿纵向每步距0.6m 计算出该断面底板设计标高, 并按照支架步距精确调整底模标高 , 使其更贴近设计线形 , 避免挂篮施工底模以 3.5m 或 4.0m 直线段 ( 节段长度 ) 过渡组成抛物线。通过在每一节段前端设置标高观测点，每个块件在浇筑前、后及预应力束张拉完成后，及时观测箱梁标高控制点，测试各施工阶段主梁的标高变化，同时可检测桥墩的沉降，并与施工控制数据、设计提供的数据进行比较分析，如有偏差，在下一节段施工中调整立模标高，使得桥梁建成后线形满足设计要求。小结南水北调中线工程荥阳 2 标蒋头村东南跨渠