余继民
中铁十二局集团第四工程有限公司 陕西西安 710021
摘要：大西铁路客运专线侯马跨汾河特大桥跨汾河大坝60+100+60m连续梁采用预应力混凝土连续梁桥型设计，结合现场施工分析了预应力混凝土连续梁的施工技术，包括0#段施工支架的安装和预压；挂篮的安装和预压；对称浇筑段；箱梁预应力、边跨现浇段施工及箱梁合拢段施工等具体施工技术。
关键词：客运专线；连续梁；预应力混凝土；施工技术
1 工程概况
大西铁路客运专线侯马跨汾河特大桥全长23.94km，包括2处连续梁施工（跨翼侯高速公路为40+64+40m连续箱梁，跨汾河大坝为60+100+60m连续箱梁）。跨汾河大坝连续梁主桥结构设计类型采用一联60+100+60m预应力混凝土双线连续箱梁，全长221.5m，一联三孔，为变截面预应力混凝土连续梁；0#块、边跨现浇段及边跨合龙段采用支架现浇法施工，其它梁段均采用挂篮悬臂浇筑法施工。
主墩0#块设计施工长度为14m，单侧支架支撑梁长为4.75m，墩顶中横隔板处梁段截面最高为7.85m。边跨梁长60.75m，分15个梁段；中跨梁长100m，分27个梁段。边跨支架现浇段，节段长9.75m，梁高4.85m。合拢段均为2m长，梁高4.85m。箱梁为三向预应力结构，单箱单室截面，箱梁顶板宽度12m，底板宽度6.7m，外翼缘板悬臂长2.65m；整个连续梁共设5处横隔板，分别为中跨中和4个墩支点处，截面尺寸如图1所示
2 0#块支架施工
2.1 支架安装
由于河滩软弱地基特殊的地质条件，地基处理难度较大；同时由于地基处理厚度的不均匀性，当施加施工荷载时，地基将可能出现不均匀的沉降，从而可能对混凝土的质量造成不同程度的损伤，对工程质量留下隐患；且地基处理为一次性投入，处理费用高，周转利用率低。所以较一般常见满堂支架法施工，此支架施工尽可能地利用了既有墩台基础，采用钢管桩替代满堂支架，减少、避免了处理地基，使支架越发安全可靠；较常见钢管桩与贝雷片或满堂支架组合形式的支架施工，此支架施工工序简单，支架材料投入较少，重量轻，施工机械化程度高，支架整体性强，节约成本，节省时间。
支架采用两排钢管支撑立柱分别支立在一级承台和二级承台上，钢管底部位置在承台上预埋钢板，将钢管和钢板焊接起来，为保证钢管的稳定性，在墩身上预埋钢板，支立起钢管后，用槽钢将钢管和预埋钢板焊接起来，以更好的保证钢管的竖直性和稳定性，支架结构如图2所示。
钢管采用φ529-10规格，钢管顶部为顺桥向垫梁采用双45b工字钢4根，顺桥向垫梁上为挂篮底模系统，之间焊接连接，保证其成为一体。
2.2 支架预压
2.2.1 预压力计算
0#块混凝土浇筑时支架所承受的荷载包括：0#块钢筋混凝土重量、底模重量及施工荷载。经计算单侧支架支撑部分混凝土方量为121.03m3，重量为314.68t，考虑5%的模板和施工荷载以及1.2的安全系数，则平台堆载总重应为314.68×（1+25%）=393.34t。
2.2.2 观测点的布置
预压时支架的变形观测工作相当关键，因此观测点的布置很重要。为保证测量的准确性，观测基准点应设在墩顶，支架观测点应在支架前端左、中、右各设一个点，要保证各点的位移能准确反映该处支架的变形。在加载前先对所有观测点标高准确测量并做好测量记录，各个观测点的布置如图3所示：
2.2.3 堆载方式
单侧支架的计算堆载总重量为393.34t，为准确测得支架变形过程，开始先以每10t为一个级别进行堆载，每加载满整10t对平台沉降值观测一次，并做好观测记录。前期支架的变形主要为非弹性变形，所以沉降观测各组数据规律不明显，沉降值和加载重量数值间无明确的线性关系，待观测沉降值和加载重量值出现明显的直线比例关系时，证明支架已进入弹性变形阶段，此时可以每加载20t观测一次，直至达到总加载重量，加载完毕后再观测一次。整个过程必须做好加载记录和沉降观测记录。
支架预压时间不应小于48小时，在加载完成48小时以后方可卸载。在此期间每隔6小时对支架沉降进行一次沉降观测以观察支架持续受压后的变形情况，并做好观测记录。
经计算0#块模板各部位的理论加载重量如图4所示：
为确保预压能尽量真实的反映混凝土浇筑过程中各部位压力的变化，单侧荷载各部位的加载顺序还应合理安排。首先应在整个底板部分均部荷载至92.27t，然后在两腹板范围内底板上各加载123.09t，然后在底板中间4.7m范围内均部荷载21.57t，最后将翼缘板部分所有荷载按上图所示施加于翼缘板。
2.2.4 卸载
支架卸载时同样应分级进行，每卸载20t对支架变形观测一次，直至卸载完成。卸载完成后再对变形观测一次，将此次变形和加载前的观测数据进行对比，此差量可以较为准确的反映支架的非弹性变形量，用此量可以检验加载过程中变形观测和计算的准确性，对个别数据误差进行合理的修正，为后期的支架施工提供可靠的理论依据。
3 挂篮施工
3.1 挂篮安装
挂篮主要有三角主构架及走行装置、底模架系统、侧模系统（内、外）、吊挂调整系统、内侧模走行装置、后锚固系统及前上横梁组成。
在已经完成的0#块段上由塔式起重机配合80t吊机（吊装三角主构架）安装。安装顺序：测量放线→铺设轨枕→安装走行轨道、前后支座滑行装置及后锚系统→安装前支座横梁→安装三角主构架→安装主构架联结系→安装前吊带上横梁→起吊底模系→穿吊带→安装底模板→吊装内、外模走行装置→滑移外模、拼装内模。
3.2 挂篮预压
挂篮安装完毕后，立即在桥位现场地面进行预压试验，以验证挂篮系统的强度、刚度和稳定性，消除挂篮的非弹性变形。可针对挂篮前端挠度及引起主桁架变形的原因，测出构件和力与位移的关系，以此作为施工时底模板立模和调整标高的依据。挂篮预压试验采取地面预压的方法来进行，如图5所示。此种等效预压方法，较一般常见挂篮吊装就位后，吊装砂袋预压的方法，简单安全，可操作性强，省时、经济实用。
挂篮悬吊系统是挂篮最薄弱的部分，根据挂篮设计要求应验证底模吊点承载力，进行底模横梁吊点承载力试验，每套连接件均需进行试验。将底模横梁、销座、吊杆扁担梁等按下图6所示方式组装好，给千斤顶施力，测试吊点承载力。设计总荷载100t，缓慢加载至设计荷载，观察结构受力情况，遇有异常立即停止加载并查明原因。
4 对称悬浇段施工
（1）挂篮前移到位后，调整好底模及外侧模，按照底板、腹板、顶板顺序绑扎钢筋及安装预应力管道，并预留挂篮吊带孔，安装预埋件。混凝土的浇筑采用“小循环”即“纵向分段、水平分层”的方法浇筑，且每次浇筑高度不超过30cm，一次性浇筑完成。此浇筑方法可有效预防、减少由于人为及外界因素引起的施工冷缝等常见混凝土病害的出现。
（2）施工步骤：施工准备→安装挂篮→测量、调整底模外模、凿毛清洗混凝土连接面、调直连接钢筋→底板、腹板钢筋及预应力管道安装→内模、端模安装→顶板钢筋及预应力管道安装→复测、调整高程中线→混凝土浇筑、养护→拆端模、穿预应力钢筋→预应力筋张拉、管道压浆→落底模、前移挂篮下一块段。
（3）用挂篮依次悬臂浇筑1#~13#梁段，待13#梁段完成之后，边跨合拢段采用支架法施工、中跨合拢段采用挂篮施工。各悬臂施工梁段，在浇筑阶段、挂篮撤除移动阶段均要求保持对称并属于同步平衡的施工。
5 箱梁预应力施工
根据图纸设计要求，张拉应在梁体混凝土强度达到设计值的95%，弹性模量达到设计值的100%，且必须保证梁体混凝土龄期大于5天后进行；为保证预应力筋的张拉准确，张拉采用张拉力和伸长量双控，以张拉应力控制为主，伸长值作校核。预应力张拉顺序为由外向内，两端对称张拉。先张拉纵向预应力束，后张拉竖向预应力筋，最后张拉横向预应力筋。预应力束张拉完成之后，才可以松动挂篮吊带，前移挂篮进行下一块段施工。
（1）准确进行管道定位，严格控制位置偏差。波纹管采用镀锌金属波纹管，管道间的连接用长30-40cm，直径大于设计管道直径5mm的波纹管连接。直线部分预应力管道每60cm间距设置一道U型定位钢筋，有弯曲的部分每30cm间距设置一道U型定位钢筋。确保管道在浇筑混凝土时不上浮、不变位。
（2）预应力管道埋置前完成所有焊接工作，以确保在管道安置之后不影响焊接；也预防由于焊接而烧破预应力管道，浇筑混凝土时水泥浆堵塞管道。
（3）纵桥向预应力管道设置小于设计预应力管道直径5~8mm的硬塑料内衬管，穿入到位后还应长出预应力管道50~100cm，在混凝土浇筑过程中来回抽动内衬管及初凝后及时拔出内衬管。
（4）管道安装应平顺不能有死弯。管道轴线必须与锚垫板垂直。波纹管应随机分批次截取4~5m长进行漏水检查。被接的两根波纹管接头应去掉毛刺且相互顶紧。
（5）张拉过程中，如果出现超过规范允许的滑丝、断丝（不得超过预应力筋总数的千分之五，并不得位于结构同一侧且每束内断丝不得超过一根），或伸长值异常超标，应立即停止张拉，分析原因并解决，待查明原因并经过调整后，再重新进行张拉。张拉过程中更不得擅自改变预应力张拉的张拉力。
（6）张拉完成后确定预应力筋无断丝、滑丝现象，切除多余预应力筋，切割时外露长度不宜小于30mm。封堵锚头。压浆时间以张拉完毕不超过24h控制，同一管道压浆作业要一次完成不得中断，且梁体及环境温度不得低于5℃，否则应采取保温措施。压浆前先清除管道内杂物及积水，水泥浆拌制均匀后，须经2.5mm×2.5mm 的滤网过滤方可压入管道。压浆采用真空辅助压浆工艺，压浆泵采用连续式。
6 边跨现浇段施工
6.1 地基处理
根据实际地形地质考察，现浇段采用满堂支架法施工，且对落地支架地基部分采取换填土回填，基底顶层浇筑20cm厚C30混凝土，并做2%的横向坡排水坡。地基处理范围应超出支架宽度及长度方向100-150cm，处理长度范围包括边跨合龙段支架施工所需的范围全部进行处理。
6.2 支架布置
在垫层基础顶面纵桥向放置条形木板，木板上放置底座，在底座上搭设碗扣式脚手架。托架顶部放置横桥向方木。上面放置顺桥向方木托梁，间距25cm-35cm，作为竹胶板（厚度1.5cm）的背楞。
支架搭设过程中剪刀撑沿支架高度连续设置，支架横截面和纵截面上每5-7排设一道剪刀撑，纵向两侧和横向端截面必设一道。支架每道剪刀撑覆盖面积为5-7根立杆，与地面的夹角为45°-60°，所设置的剪刀撑接长采用搭接，搭接长度不小于1m，三个扣件连接，两端扣件距钢管头不少于15cm。
支架结构必须要进行安全性能验算，且要有足够的强度、刚度和稳定性。支架在承重后期弹性和塑性变形应控制在15mm以内。支架部分地基的沉降量控制在5mm以内，地基承载力大于200kPa。
6.3 支架预压
支架安装完成后，必须对其进行预压，预压方式为实物重载。预压的重物选用沙袋，总重量为支架上部施工总荷载的1.2倍，分三次加载。在支架预压前，测量人员分别在支架的竹胶板顶面及混凝土垫层顶面大小里程处沿梁横截面设置变形观测点并进行压前观测。预压及观测方法如同0#段支架预压，在此不再详细赘述。
7 箱梁合拢段施工
箱梁合拢段施工是整个箱梁施工重点部位，合拢段混凝土在一日温度最低时段，在尽可能短的时间内浇筑完成，并及时进行覆盖养生，在混凝土达到张拉所需设计要求后及时张拉预应力，减少或避免合拢段混凝土产生温度、收缩等破坏性裂缝。按设计要求，全桥箱梁合拢顺序为：先边跨合拢，然后中跨合拢。边跨及中跨合拢段临时锁定均采用“外劲性骨架+临时张拉钢束”的施工方法。
7.1 边跨合拢段施工
边跨合龙段采用搭设支架法施工。施工前，除压重等施工用物体外全部材料清除或移至0#块顶部，对桥面进行复测。合拢段底模和侧模均利用挂篮模板，内模采用木模加固。合龙前连续48h观测合拢段两侧所有节段的温度、标高变化情况，以获取最佳的合拢时间。观测频率为前24h每2h一次，后24h每1h一次。合龙时间确定后，提前4h进行临时锁定施工，在预埋钢板上单侧焊接锁定45b工字钢。混凝土终凝后解除纵向活动支座约束。合拢段混凝土达到张拉设计要求后，张拉预应力束T17、B13-B16及横向、竖向预应力钢筋。两侧同时拆除主墩临时固结，落梁，张拉预应力束B11-B12，如图7所示。拆除边跨支架。边跨合龙采用支架法施工，无需配重，既减少经济的支出又缩短了施工工期。
施工工序如下：施工准备、测量放样→合拢段搭设支架→模板安装→底腹板钢筋、预应力钢筋施工→内模安装→顶板钢筋、预应力钢筋施工→合龙段锁定→混凝土的浇筑、养护→解除边墩支座约束→边跨合龙纵向、竖横向钢束张拉→临时支墩拆除、落梁→边跨支架拆除
7.2 中跨合拢段施工
前移挂篮，拆除边孔支架和挂篮。对桥面进行复测。对T构上的观测点进行精确测量，确定压重方案。比较合拢段两侧两个梁段的顶面高程：如果其高差△<15mm，进行下一道工序。若高差△>15mm则由监控单位计算确定使△<15mm的办法，按照计算使用配重，将砂袋放置在梁上的指定位置，将△降至15mm以内。
施工工序如下：挂篮前移就位→（合拢段配重）→模板安装→底腹板钢筋、预应力钢筋施工→内模安装→顶板钢筋、预应力钢筋施工→合龙段锁定→混凝土的浇筑→解除主墩支座约束→剩余钢束张拉压浆施工。
8 结束语
通过对比分析，对各工序施工工艺进行了优化施工组织设计，严格按照施工规范要求，采取合理、科学、规范的施工技术。使施工工序简单化，可操作性增强，提高了机械化程度，安全可靠，既节约了资金，又节省了时间，且保证了施工质量。
参考文献：
［1］ 中华人民共和国铁道部 .TB10424-2010 J1155-2011铁路混凝土工程施工质量验收标准.北京：中国铁道出版社，2011：55-59.
［2］ 中华人民共和国铁道部 .TB10110-2011 J1325-2011铁路混凝土梁支架法现浇施工技术规程.北京：中国铁道出版社，2012：8-12.32-34.46.
［3］ 中华人民共和国铁道部 . TB10752-2010 J1148-2011高速铁路桥涵工程施工质量验收标准.北京：中国铁道出版社，2011：90-91.
［4］ 铁道部经济规划研究院 .通桥（2008）2368A-V铁路工程建设通用参考图时速350公里客运专线铁路无砟轨道现浇预应力混凝土连续梁（双线）.北京：中铁工程设计咨询集团有限公司，2008：2-5.
论文作者:余继民
论文发表刊物:《基层建设》2015年15期供稿
论文发表时间:2015/12/16
标签：支架论文; 挂篮论文; 预应力论文; 预压论文; 混凝土论文; 钢筋论文; 荷载论文; 《基层建设》2015年15期供稿论文;