大跨度桥梁墩梁结合部位关键施工技术

浙江省台州公路管理处 金国福

1、工程概况

某大桥主跨设计为(108.85+2×185+115.50)m预应力混凝土连续刚构桥，现浇段上部采用单箱单室直腹变截面梁。共有5个主桥墩，其中69#、73#为边墩；70#、72#为边主墩；71#墩为中主墩。桥面纵、横向坡度均为1.5%，71#墩为桥梁纵桥向变坡点，其桥面主体结构翼缘面标高为37.783m。主墩箱梁悬臂浇注段为21个梁段，箱顶宽11.60m，箱底宽9.00m，翼缘板悬臂长为1.30m。桥面横坡为双向1.5%，箱梁采用三向预应力体系。

0#段是连续刚构桥墩梁结合部位，属超静定结构，其受力状况极为复杂，目前尚不能对0#段各部位的受力及变形做出精确的分析。0#段一般设计为空间薄壁结构，体积大，构造复杂，普通钢筋和预应力束密集，施工难度较大，是连续刚构桥上部结构施工的关键之一。

2、关键施工工艺

2.1 支架的搭设与预压

根据本工程的特点，从经济和适用性考虑，拟采用钢管支架作为0#段支撑系统，在钢管支架上搭设支架。

2.1.1 支架的搭设

0#块支架采用6根Ф80×1cm钢管，在墩身每侧设置3根。每根钢管长约1535cm，在支撑钢管中部用水平向Ф50×0.8cm钢管加强各钢管立柱之间的联系。

在承台顶浇注1.5×l.5×0.4m钢管支架基础，基础顶部预埋钢板，在基础上支立钢管，钢管底部焊接法兰盘并与基础预埋钢板焊接。在钢管顶附近用2I25b工字钢穿过钢管，靠近墩身侧与墩身内预埋钢板焊接，另一端悬出支撑钢管50cm，作为上部平台斜支撑牛腿用，斜支撑采用I25b工字钢:钢管顶部焊接钢板，对应支撑钢管，安装纵桥向2I45b工字钢，一端与墩身内预埋件焊接，一侧与斜支撑焊接。横桥向墩身两侧牛腿斜支撑采用I28b工字钢，上面安装贝雷支架，贝雷支架为150×300cm标准构件，每道设置2片，通过预埋在墩身内阳头实现铰接，每道贝雷悬出墩身300cm。每侧设置2道。纵、横桥向贝雷梁上摆放I45b分布梁，布置间距150cm。

2.1.2 支架的预压

主桥0#块分二层浇筑，第一层与墩身顶一起浇筑，浇筑位置为墩顶标高处:第二层为0#块剩余腹板及顶板混凝土浇筑。预压方法依据贝雷支架正上方梁段混凝土重量分布情况，在搭好的支架上堆放梁跨荷载1.2倍的砂袋，预压时间视支架沉降量定，支架日沉降量不得大于2.0mm，一般梁段预压时间为三天。主桥0#块支架预压方案拟采用袋装砂堆载预压。支架预压方案如下:

①支架预压采用1.2倍载预压，取具有代表性的一侧支架进行预压。经计算，一侧支架承受的0#块悬臂段混凝土142.67m3，试验时堆载总重量取1.2倍的施工荷载，重量总计约453.69t(包括施工荷载)。

②预压观测点采用在支架上方挂垂直线锤或在支架下方划油漆标记。共设置12个观测点，观测点布置为:

a纵桥向每1.5m设置1个观测点；

b横桥向在梁两侧腹板及跨中位置分别设置1个观测点。

③预压材料一律使用袋装砂，用于施工的砂袋应预先称重，以便控制加载总重量。一袋砂袋重量一般约为45Kg，共需砂袋约10000袋左右，砂袋堆放根据梁体重量分布情况设置。

④支架预压采用分级加载方式:

0→20%→50%→70%→100%→120%，当达到120%荷载时持续24小时。每完成一级加载，均对所有测点进行一次测量。卸载也采用分级卸载的方式，程序为120%→100%→70%→50%→20%→0。每完成一级卸载，也对所有测点进行一次测量。

2.2 模板安装

主桥墩墩身及0#块梁段均统一采用新加工的定型钢模板，钢模板设计按照墩身构造进行分块编号制作。模板面板为5mm厚钢板，肋板采用0.6×8cm钢板，法兰板采用8号等边角钢，竖向加劲肋为10号槽钢。水平向加劲肋为16号角钢。

2.3 钢筋施工

在钢筋加工场地，按设计图、规范及监理工程师的要求，将钢筋制作成半成品，做好编号挂牌，分类堆放整齐，堆放场地用枕木垫高，上面加盖蓬布，以防雨、防潮、防锈，经监理工程师验收合格后，用吊车和平板车转运至码头，在码头通过龙门吊、工作船只转运至相应墩位，再通过塔吊转至墩身施工平台进行安装。在整个运输过程中，钢筋不得弯曲变形、折断损坏。

钢筋接头采用焊接接头，接头位置应错开布置，严格按规范要求预留接头搭接长度，钢筋单面焊接长度应不小于10倍钢筋直径，双面焊不得小于5倍钢筋直径，绑扎不得小于35倍钢筋直径。钢筋采用混凝土垫块来保证钢筋保护层的厚度，且每平方不得小于4个。腹板垫块要用铁丝和钢筋进行绑扎，避免垫块在混凝土浇筑过程中滑落。

2.4 混凝土施工

0#段分两层浇筑，0#段第一层与第四节墩身一起浇筑，浇筑高度980cm，包括墩身顶及0#段底板、腹板及横隔梁。第二层浇筑高度为788.7cm，包括0#段腹板、横隔梁、顶板。

2.4.1 混凝土的配制及运输

混凝土拌和采用在拌和站集中拌制，南、北岸均设置两台设计生产能力为60m3/h的拌和站，两台同时工作，可满足主桥墩的混凝土需求。其中70#、72#墩距河岸较近，通过混凝土输送泵、导管直接输送到相应墩位平台上的混凝土泵机内。71#墩位于河中，通过混凝土输送泵、导管将混凝土输送至料斗，料斗通过浮吊、平驳船运至施工墩侧，在墩侧设置有工作平台，工作平台上设置2台混凝土输送泵，用25t吊机将料斗吊至工作平台上的混凝土泵机内，通过泵机、导管输送至浇筑点。每1个墩身均采用2台混凝土输送泵，保证主桥墩施工混凝土供应。浇注过程中制作混凝土试件进行强度试验，在混凝土浇筑处进行混凝土的坍落度试验，使之满足设计要求。混凝土的供应必须保证泵送的连续性。

2.4.2 混凝土浇筑

待准备工作完成后，即可采用工作平台上混凝土输送泵输送混凝土进行浇筑。泵送混凝土时，先使用水灰比0.7左右的砂浆将泵机导管清洗。泵送时，开始泵送应使混凝土处于慢速、匀速并随时可以反泵的状态。泵送速度先慢后快，同时观察泵压力和各系统的情况，运转正常后方可以正常速度输送。注意保持料斗中的混凝土足够的存量，防止泵空而发生塞管。

混凝土进行浇筑时，须按一定的厚度、顺序和方向分层浇筑。须在下一层混凝土初凝之前浇筑完成上层混凝土，每层混凝土的浇筑厚度不得大于30cm；应从低处开始逐层扩展升高，保持水平分层和浇注的均匀性。采用插入式振捣，须保证振捣密实。施工中应确实保证混凝土振捣时间在20～30秒左右，不漏振，如果振捣施工速度低于泵送速度，要采取开停机方式适当放慢泵送速度，保证混凝土振捣工艺质量。

混凝土脱模强度不得小于10MPa。根据当时气候条件，混凝土凝结情况，确定脱模时间，但脱模工作不应在混凝土浇筑完成12小时以内进行。脱模后对模板要及时进行防锈处理。

混凝土浇注完毕收浆后，顶面采用薄膜或土工布覆盖并洒水养护，箱内及侧墙用流水养护。正常温度下，养护时间不低于7天。

2.5 预应力钢铰线张拉

预应力连续刚构采用两端对称张拉，采用张拉应力与伸长量双向控制，应力控制为主，伸长值作为校核。设计伸长量与实际伸长量之间误差应在6%以内。梁体混凝土必须达到设计强度90%且7天后进行张拉。穿好预应力钢绞线，即可施加预应力(检验混凝土强度应采用同条件养护试件进行测试)。穿束前应检查锚垫板和孔道锚垫板位置要正确，孔道要畅通无水分和杂物。

张拉时，千斤顶张拉力作用线应与钢绞线的轴线重合。钢绞线在张拉控制应力达到稳定后，方可锚固。

张拉程序:0→0.1k初应力(做标记)→k→持荷5min(测伸长值) →k锚固。

张拉时两端千斤顶同时作业，张拉同一截面的断丝率不得大于5%。在任何情况下，不允许整根拉断。

3、结束语

通过施工单位全方位科学组织施工，克服各种技术难题，该大桥连续刚构梁0#段施工达到了预期的控制标准，梁体线形流畅，梁体表面也达到了整洁光滑的程度。