连续梁桥悬臂浇筑施工案例讲解

主讲：曹梦强公沟特大桥悬臂浇筑施工案例公沟特大桥处于峡谷河段，季节性有水，于DK36+480~DK36+850处跨越公沟，谷底开阔，地势较平坦。于DK37+061~DK37+108处跨越准东铁路，与准东铁路线路右前角为153度。准东铁路为单线电气化铁路，预留准东二线。准东二期预留复线暂定为既有准东铁路南侧，采用（48+80+48）m连续梁跨越既有准东铁路。主梁采用单箱单室、变高度、变截面预应力混凝土结构，梁底下缘按圆曲线变化。箱梁中支点梁高6.4m，端支点及跨中梁高3.4m；顶板宽度为10.9m，厚0.35m，底板宽度为7m，底板厚0.4～0.9m，腹板厚0.5～0.9m，翼缘板厚为0.2～0.65m。全桥设5道横隔梁，分别设置于中支点、端支点和跨中。中支点处设置厚2.4m的横隔梁，边支点处设置厚1.3m的端隔梁，跨中横隔梁厚0.8m。一、工程概况双线悬臂连续梁梁体采用C50混凝土、预应力混凝土结构，梁体施工采用悬臂浇筑法，其中A0#、边跨现浇A12#节段、边跨合龙A11#节段采用满堂支架现浇，A1#～A10#节段、B1#～B10#节段及中跨B11#合龙段采用挂篮施工。全桥共分47个梁段，中支点0号梁段长度10m；一般梁段分成3m，3.5m和4m，合龙段长2m，边跨直线段长9.65m。全梁采用三向预应力体系。（1）纵向预应力（2）横向预应力（3）竖向预应力（4）管道压浆采用M40水泥浆一、工程概况连续箱梁施工采用悬臂浇筑法，其中A0#、边跨现浇A12#节段、边跨合龙A11#节段采用满堂支架现浇，A1#～A10#节段、B1#～B10#节段及中跨B11#合龙段采用挂篮施工。以38#、39#为中心在A0#节段两端对称安装挂篮并对称平衡悬灌箱梁。A0#节段采用在主墩身周围搭设满堂支架，在满堂支架上浇注成形。其它悬浇段在挂篮上对称浇注混凝土，边跨现浇A11#节段搭设满堂支架现浇施工。悬浇段和现浇段施工完成后，在边跨先合龙，最后在中跨合龙，形成三跨连续梁。边跨合龙采用满堂架合龙，中跨合龙利用其中一套挂篮合龙。施工顺序为：[A0#段施工]—[悬臂灌注一般梁段（A1#~A10#节段）]—[悬臂灌注一般梁段(B1#～B10#节段）]—[浇筑边跨A12#节段]—[边跨合龙段A11#]—[中跨合龙段B11#]。二、施工总体方案1.挂篮结构根据混凝土悬臂浇注工艺及对挂篮设计的技术要求，综合各种形式的挂篮施工特点、用钢量、钢材种类、操作工艺等研究比选后，决定采用三角形挂篮施工，走行方式为无平衡重走行方式，使桁架走行时的稳定系数大于2.0，满足规范要求。满足挂篮下净高不小于4.5m。挂篮由承重系统、底模系统、模板系统（内、外）、走行系统、后锚固系统组成，挂篮的设计荷载为291t，当1#梁段的混凝土强度达到设计强度的100％且张拉F2、T2索后才可安装挂篮。三、挂篮结构的型式2.承重系统（1）主架系统承重三角架为挂篮悬浇主要受力结构，纵向主梁采用双槽钢[36b，长12m。前后拉杆采用[32b双槽钢。立柱采用[36b双槽钢。拉杆与主梁的连接采用45#钢φ60销轴进行连接。（2）悬吊系统吊点装置为挂篮主要传力结构，根据受力特性分前后主吊点、前后副吊点、外模边吊点、中吊点及内模吊点几部分。前端吊点支承于前上横梁上，后副吊点支承于已浇筑好的翼缘板上，后主吊点支承于后端已浇筑混凝土底板上，各吊点均三、挂篮结构的型式设千斤顶调节装置，用于控制底平台标高。各吊点通过φ32㎜精轧螺纹钢与底平台下横梁连接。为克服挂蓝前倾覆荷载，利用原设计的垂直φ25mm精轧螺纹钢和在箱梁腹板内预埋部分φ25mm精轧螺纹钢作为后锚筋，锚固于大梁尾端，挂蓝走行后支点上拔力亦通过走行滑道传递至预埋筋。（3）前上横梁：采用2根I56b工字钢栓接于主梁前端上翼缘，竖向配置6根承重吊杆。（4）后上横梁：采用2根I25a工字钢，竖向配置4根承重吊杆，2根后锚吊杆。（5）立柱：上端设有横向联连接杆，保证主梁横向稳定。三、挂篮结构的型式（6）模板系统①底模板底模长4.5m在混凝土悬臂施工中承担钢筋混凝土重量及施工机具重量，并兼做施工操作平台。底模采用大块钢模板，底平台主要采用前、后下横梁承重。上面铺设桁架式I22a工字钢4根承担腹板混凝土底模传递过来的荷载，中间底板混凝土由15根I22a工字钢承载，上底板底模支撑采用3根I40b工字钢，翼缘部分模板采用2根I40b，分配梁与下横梁通过扣环和焊接连接。三、挂篮结构的型式②侧板系统（内、外）外模用槽钢及角钢做骨架，其外围为大块钢模，钢模面板用6mm热轧板，骨架与模板连接均采用焊接，侧模与底模用螺栓连接，悬臂部分用钢管斜撑在外模槽钢上，侧面与底模同三角形挂篮一起移动，内模采用槽钢和角钢做骨架，钢木组合模板，采用内导梁移动。（7）走行系统走行系统分为三角形组合梁走行系统、侧模走行系统及内模走行系统三部分。三角形组合梁走行系统：在每片梁中部设滑动点2个，后部设平衡导向滑轮，箱梁顶面上设2个滑道，向前滑移。三、挂篮结构的型式外模走行：外模走行，在侧模上安装调节杆，当松开后锚栓、底模连接螺栓及支撑拆模时，在模板自重和调节杆共同作用下，侧模、底模向下脱落在主梁上，主梁、侧模、底模、内模滑梁同时前进。内模走行：放松内模后，内模板即落在内导梁上，与主梁、侧模、内模同时前进。（8）后锚栓采用φ25mm精轧螺纹钢筋。作用是将挂篮承受的荷载传至箱梁上，并防止挂篮倾覆。主梁移动的倾覆稳定由主梁后端压紧器来维持。三、挂篮结构的型式1.A0#梁段施工(1)中墩（38#、39#）地基处理①三七灰土处理A、原地面平整：采用人工配合DH220挖机平整。B、原地面地基承载力检测：按照规范要求采用轻型动力触探仪检测，合格后进行下道工序施工。C、测量放线：根据地基处理范围，由技术人员用全站仪放线点位，放样地基处理范围四个角。D、三七灰土拌合：采用人工配合DH220挖机集中拌合。四、施工步骤E、摊铺：采用DH220挖机将集中拌合好的三七灰土进行摊铺，摊铺从一端依次向另一端进行，摊铺厚度要均匀，如果不平整由人工采用铁锹进行平整。F、碾压：每层三七灰土摊铺完毕后，及时采用18T振动压路机进行碾压，碾压达到规定压实度，且表面平整，各项指标均符合设计要求。碾压由两侧向中间进行，交接处应相互重叠压实，纵向搭接压实长度不小于2.0m，纵向行与行之间的轮迹重叠不小于40cm。G、养生：三七灰土碾压完毕后，上铺土工布进行洒水养生，使其固结。H、承载力检测：每层施工完毕后进行自检，合格后报验监理工程师抽检，严格按照规范要求的试验方法、试验点数、检验频次，逐层进行试验检测，检测采用轻型动力触探仪。四、施工步骤②混凝土浇筑处理完毕的地基检测合格后，在其上浇注C20混凝土，浇筑厚度为20cm，浇筑宽度为17.2m，长度为20.8m。1）浇筑混凝土过程中，用平板振动器进行振捣，混凝土振捣密实，人工收面保证平整。2）浇筑完毕的混凝土进行覆盖洒水养护，经检测混凝土强度达到要求后方可搭设碗扣式脚手架。3）浇筑完成的混凝土上表面不得有裂纹、裂缝和不均匀沉降发生。若出现上述情况，必须重新对地基进行处理。四、施工步骤③地基的排水在进行完毕地基处理之后，在地基处理的四周挖设排水沟，用于排除由于雨季施工和在养护铁路梁板时排出的水，防止由于水的侵蚀使地基出现沉降或者降低地基的承载力，破坏满堂支架的施工。根据梁板的结构尺寸和地基处理的宽度，综合考虑排水沟布设在地基处理完毕的两侧，并用5cm厚C20混凝土浇筑。排水沟的尺寸为：排水沟深度0.30m，底宽0.3m。四、施工步骤(2)满堂碗扣式支架搭设碗扣式支架纵向间距60cm；横向间距腹板处30cm，箱底60cm，其它90cm；横杆层距60cm，纵横分别布置；剪刀撑沿线路方向每5米在横截面上设置一道，纵向设置5道即两侧翼板下各1道，两侧腹板下各1道，梁体中间1道，剪刀撑与地面成45°-60°角，45°角度与立杆连接不超过7根，50°角度与立杆连接不超过6根，60°角度与立杆连接不超过5根，剪刀撑钢管搭接时，搭接长度不小于1m，且至少用两个扣件连接；扫地杆距离地面不大于35cm；顶底托丝扣外露长度不大于30cm，底托下布置10×15cm分配方木做为竖向力扩散材料。顶托上放置10㎝×15㎝方木，方木上横向放置间距20cm（净距10cm）10㎝×10㎝方木作为模板肋板，在上面铺设固定箱梁底模。支架标高的微调通过顶托和顶托丝杆实现。(3)支架预压支架预压试验采用编织砂袋的方法进行，按照0#、1#节段悬臂端重量的120%进行模拟压重。压载时间自加载结束到开始卸载为48小时，从开始加载就要布设好观测点（每个截面布置7个点），观测次数为加载前、加载50%、加载80%、加载120%、加载完毕24小时、加载完毕48小时、卸载80%、卸载50%、卸载完毕共9次。每级加载完成后静止2h，测量人员测量各观测点的标高并与上级荷载标高值比较，偏差较大时检查支架结构，并排查原因，确定符合要求后再次进行加载。加载过程由技术人员现场盯控，确保加载重量和加载位置准确，避免出现过大误差而影响观测结果。(4)支座安装①正式支座现浇箱梁主墩顶支座采用球型橡胶支座，在支座安装前先复核垫石位置、标高，符合要求后方可进行支座安装。安装前认真检查支座连接是否正常，但不得随意松动上、下支座连接螺栓。凿毛支座就位部位的支撑垫石表面，清除预留锚栓孔中的杂物，并用水将支撑垫石表面浸湿。用钢楔块楔入支座四角，找平支座，并将支座底面调整到设计标高，在支座底面与支撑垫石之间留20～30mm空隙，然后安装灌浆用模板。仔细检查支座中心位置及标高，符合要求后采用重力灌浆方式灌注支座下部及锚栓孔处空隙，灌浆过程从支座中心部位向四周注浆，直至从钢模与支座底板周边间隙观察到灌浆材料全部灌满为止。②临时支座连续梁悬臂现浇施工过程中，由于永久支座不能够承受施工中产生的不平衡力矩，故须在A0#块采取临时固结措施，用以临时锁定梁体，平衡施工中产生的不平衡力矩。此方案中临时固结采用在每个中墩顶设置4个临时支座，其结构为C50硫磺砂浆。为了便于在合龙时解除临时约束，在临时支座中部布置800W电阻丝，拆除时通电即可解除约束。每个临时支座内布置13根Φ32mm精轧螺纹钢筋和20根Φ32mm普通螺纹钢筋。(5)模板安装模板安装顺序：底模→外侧模→内模→端头板→底板堵头板→顶板内模→顶板堵头板→外翼边板。模板采用15mm厚竹胶板。支架搭设完毕且支座安装完成后，进行底模铺设和预压，预压结束后根据测量结果调整支架及底模标高，按要求设置预拱度，预拱度=设计预拱度+支架系统及地基弹性变形值，梁底立模标高=设计预拱度+设计梁底标高+支架系统及地基弹性变形值。标高调整完毕后，在底模上进行放线定位，经验收合格后，先绑扎底板及腹板钢筋，再安装内模和外模。模板面要平整光滑，模板缝用双面胶填充并涂刷玻璃胶或腻子防止漏浆。脱模剂采用食用油，指派专人涂刷，保证其均匀、平整、颜色一致。(6)绑扎钢筋、预埋波纹管道钢筋按要求下料、弯制，制作成型后挂牌分类堆放，需要钢筋时吊装至施工位置，人工绑扎。先绑扎底板、腹板钢筋，并安装竖向预应力筋及波纹管道，待内模前移到位后绑扎顶板底层钢筋，安装顶板预应力管道，绑扎顶板上层钢筋、安装顶板预埋件。安装钢筋、波纹管道、预埋件的尺寸偏差不得大于设计和规范要求。全桥预应力管道均按照设计要求采用波纹管成孔，安装波纹管时，如果波纹管与梁体构造钢筋冲突，调整构造钢筋，保证波纹管位置准确。并采取加大定位钢筋直径，加密定位钢筋网片、网片与箱梁构造筋点焊牢固等措施，保证预应力管道位置在浇筑混凝土时不移动。(7)混凝土施工①原材料：混凝土施工所用的骨料、水泥、外加剂必须符合有关规定。②配合比设计：本桥梁体混凝土设计为C50混凝土，由于梁段钢筋及预应力管道较密，选用混凝土配合比的坍落度应在18～22cm为宜。③混凝土拌制与运输：混凝土拌制采用拌和站集中拌制，采用混凝土罐车运送混凝土。④混凝土灌注与振捣：为了使后浇筑的混凝土不引起先浇筑混凝土的开裂，箱梁梁段混凝土一次浇筑成型，并在底板混凝土凝固以前全部浇筑完毕，也就是要求挂篮的变形全部发生在混凝土初凝前，以免裂纹产生。施工时特别注意锚垫板下、横梁及腹板位置的振捣，保证混凝土捣固密实，无蜂窝麻面。⑤混凝土浇筑顺序：混凝土浇注过程坚持“对称、平衡、同步进行”的原则，沿梁高方向先浇注底板，再浇注横隔板、腹板，横隔板和腹板浇筑同步进行，分层浇筑，分层振捣，最后浇注顶板。⑥混凝土养护：混凝土浇注完毕后进行收面和覆盖土工布保温保湿养护。冬季施工采用油布或厚实塑料薄膜制成养护罩密封梁体，并在箱梁内部生火炉，每个节段放置一个火炉，火炉上放置铁锅，锅内加水，将加热的水每天对梁体进行喷洒。(8)预应力施工①钢绞线穿束：纵向、横向预应力筋穿束前用通孔器疏通预应力管道，纵向预应力筋穿束时先将导线穿过孔道与预应力筋束连接在一起，由卷扬机牵引穿束；穿束后检查预应力筋外露情况，保证两端外露长度基本相同，满足张拉要求②钢绞线张拉：预应力束张拉纵向选用YDC4600型穿心式液压千斤顶，横向张拉选用YDC270型穿心式液压千斤顶，竖向张拉选用YC60A型穿心式液压千斤顶，千斤顶配套用油泵选用ZBX2-1.5/63型电动油泵张拉(9)孔道压浆①浆液要求：孔道压浆时，水泥浆抗压强度要求不小于M40，水泥标号不得低于42.5号普通硅酸盐水泥，同时水灰比不超过0.34；为减少收缩，可掺入0.04水泥用量的膨胀剂。②压浆准备：张拉施工完成后，切除外露的钢绞线，进行封锚，同时将锚垫板表面清理干净平整，在保护罩底面与橡胶密封圈表面均匀涂一层玻璃胶，闭上橡胶密封圈，将保护罩与锚垫板上的安装孔对正，用螺栓拧紧。清理锚垫板上的灌浆孔，保证通道通畅。③拌浆：拌浆前先加水空转数分钟，使搅拌机内壁充分湿润，将积水倒干净；将称量好的水倒入搅拌机，之后边搅拌边倒入水泥，再搅拌3～5分钟直至均匀；将溶于水的外加剂和其它外加剂倒入搅拌机，搅拌5～15分钟，然后倒入盛浆筒；倒入盛浆筒的水泥浆应尽量马上泵送，否则应不停的搅拌。④灌浆：启动真空泵，当真空度达到并维持在负压0.08Mpa左右时，打开阀门，启动灌浆泵，开始灌浆；当浆体经过三通接头到达真空泵透明高压管时，打开排浆阀门并关闭负压容器阀门，关闭真空泵。透明高压管应超过10米以便控制。观察废浆筒处的出浆情况，当出浆流畅、稳定且稠度与盛浆筒浆体基本一样时，关闭灌浆泵，并关闭另一端阀门；再次启动灌浆泵，使灌浆压力达到0.4Mpa左右，关掉灌浆泵，关闭灌浆端的阀门；接通水，打开阀门清洗，拆透明高压管。（10）封锚张拉端采用C50补偿收缩混凝土封锚，混凝土间隙用C50水泥浆填封。混凝土浇筑前在新老混凝土结合面上凿毛，凿毛利用人工方法，若老混凝土面有杂物必须清除干净，之后用水冲洗干净并使新老混凝土接触面充分吸水后方可进行浇筑，并要求振捣密实。（11）模板拆除模板拆除顺序：堵头板→端模板→内模板→外侧模板→过人洞模→底模。待混凝土强度达到60%以上，即可拆除堵头模板和内模；混凝土强度达到设计规定强度后，按对称同步原则张拉预应力筋，拆除满堂支架，准备安装挂篮。（10）封锚张拉端采用C50补偿收缩混凝土封锚，混凝土间隙用C50水泥浆填封。混凝土浇筑前在新老混凝土结合面上凿毛，凿毛利用人工方法，若老混凝土面有杂物必须清除干净，之后用水冲洗干净并使新老混凝土接触面充分吸水后方可进行浇筑，并要求振捣密实。（11）模板、支架拆除模板拆除顺序：堵头板→端模板→内模板→外侧模板→过人洞模→底模。待混凝土强度达到60%以上，即可拆除堵头模板和内模；混凝土强度达到设计规定强度后，按对称同步原则张拉预应力筋，拆除满堂支架，准备安装挂篮。2.挂篮施工（1）挂篮拼装挂篮加工完成后，利用汽车运输到施工墩位处，主墩挂篮拼装采用25t吊车提吊拼装，等1#梁段施工完毕并张拉预应力索后才能拼装。拼装顺序如下：安装下纵梁、前支点及后勾板→组拼三角形挂篮主桁及其联结系→安装后锚固→安装前上横梁→拼装并整体提升挂篮底模平台→安装外模及导梁、吊带（杆）→安装内模。（2）挂篮的载荷试验采用编织砂袋的方法，按照控制挂篮整体设计节段（2#节段）的1.2进行模拟压重。压载时间自加载结束到开始卸载为48小时，从开始加载就要布设好观测点（每个截面布置7个点），观测次数为加载前、加载50%、加载80%、加载120%、加载完毕24小时、加载完毕48小时、卸载80%、卸载50%、卸载完毕共9次。（3）挂篮调试就位调试时，需作好中线及标高的控制：中线控制：在0#节段上放置全站仪，将轴线打到模板上，与桥轴线和底板几何中心比较，确定挂篮位置，如有偏差，用倒链在纵梁上反拉直到中线吻合。标高控制：前吊点标高=设计标高+挂篮弹性变形+挂篮自重引起的对结构的下挠。（4）绑扎钢筋、预埋波纹管道先绑扎底板、腹板钢筋，并安装竖向预应力筋及波纹管道，待内模前移到位后绑扎顶板底层钢筋，安装顶板预应力管道，绑扎顶板上层钢筋、安装顶板预埋件。安装钢筋、波纹管道、预埋件的尺寸偏差不得大于设计和规范要求。（5）混凝土施工混凝土浇注过程坚持“对称、平衡、同步进行”的原则，沿梁高方向先浇注底板，再浇注腹板，最后浇注顶板。（6）预应力施工钢绞线穿束：纵向、横向预应力筋穿束前用通孔器疏通预应力管道，纵向预应力筋穿束时先将导线穿过孔道与预应力筋束连接在一起，由卷扬机牵引穿束；穿束后检查预应力筋外露情况，保证两端外露长度基本相同，满足张拉要求，然后安装锚具、千斤顶。竖向预应力筋依设计下料加工成型，并在梁段混凝土灌注前直接安放在梁体竖向波纹管中。钢绞线张拉：预应力束纵向张拉选用YDC4600型穿心式液压千斤顶，横向张拉选用YDC270型穿心式液压千斤顶，竖向张拉选用YDC650型穿心式液压千斤顶，千斤顶配套用油泵选用ZBX2-1.5/63型电动油泵张拉。（7）孔道压浆启动真空泵，当真空度达到并维持在负压0.08M