大跨度连续刚构桥中跨合龙施工技术

付福银

（中铁十八局集团第三工程有限公司 河北涿州 072750）



大跨度连续刚构桥中跨合龙施工技术

付福银

（中铁十八局集团第三工程有限公司 河北涿州 072750）

摘要：通过对云南省武定至昆明高速公路西游洞大桥中跨合龙施工工艺介绍，可以加深对大跨度连续刚构桥中跨合龙施工技术的认识，从中得到有益的帮助，可以为今后同类型桥梁施工提供参考和借鉴。

关键词：大跨度连续刚构桥 中跨合龙 施工技术

1　工程概况

云南武昆高速公路第11 合同段西游洞大桥跨越深沟，毗邻西游洞风景区，所处河谷地形条件为深“V”字形切割，两侧谷岸陡峭，施工难度大，是本合同段的控制性工程，也是武昆全线的重点控制性工程。西游洞大桥为预应力混凝土连续刚构桥，左右幅桥跨径布置均为88+160+88 m，由两个160 mT组成对称结构，主桥总长为336 m，左幅平面位于直线段，立面位于2.78 %的纵坡上，右幅平面位于直线和缓和曲线段上，立面纵坡为2.80 %。单幅上部结构箱梁为单箱单室，顶板宽13 m，底板宽7 m，两翼悬臂长3.0 m；根部梁高10 m，跨中梁高3.5 m，梁高按1.6 次抛物线变化；顶板厚30 cm；腹板厚50～70 cm； 底板厚度由跨中的32 cm 按1.6 次抛物线变化到梁根部的1.4 m。0号块顶板厚60 cm，腹板厚1.0 m， 底板厚1.4 m，设4 道横隔板，每道厚60 cm。箱梁采用纵、竖双向预应力体系， 下部结构采用钢筋混凝土双薄壁空心墩，单壁尺寸7×2.5 m，墩内缘净距6 m，承台尺寸为13.2m×13.2m×5m，属于大体积混凝土承台，采用9根直径2 m钻孔桩基础。上部结构箱梁采用C55 混凝土悬臂浇筑施工，下部薄壁墩采用C50 混凝土翻模施工。混凝土采用拌合站集中拌制,混凝土搅拌运输车运输，混凝土输送泵泵送入模。

2　中跨合龙施工工艺

中跨合龙是连续刚构桥施工的关键时期，是控制全桥受力状况和线形的关键工序，在中跨合龙段施工过程中，由于昼夜温差变化的影响，新浇混凝土的早期收缩、水化热影响，已完成梁段混凝土的收缩、徐变影响，施工荷载及外力变化等因素影响，在结构体内会产生变形和应力，必须采取一定措施严格控制，以保证中跨合龙段的质量。

2.1施工顺序

中跨合龙段施工顺序为：中跨挂篮前移到位后保留挂篮底板及侧模作为合龙吊架、其余挂篮拆除→清理悬臂梁箱内、箱外上的所有物件→安装平衡重水箱→监控单位下达合龙指令→顶推→焊接锁定劲性骨架→绑扎底板、腹板钢筋及安装底板波纹管→绑扎顶板钢筋及安装顶板和竖向波纹管→钢绞线预穿束→预张拉顶板和底板钢绞线各2束，张拉至10%→浇筑合龙段混凝土（同时逐级卸去平衡重水箱）→养生→张拉、压浆。

2.2中跨合龙施工准备

将桥面上不需要的临时荷载全部清除到桥下，边跨现浇段支架全部拆除，并且使边跨现浇段盆式支座处于自由滑动状态。

2.3中跨合龙段吊架及模板安装

中跨合龙梁段采用合龙吊架施工，合龙吊架和模板采用施工挂篮的底篮及模板系统。合龙吊架及模板安装步骤为：将挂篮整体前移至合龙段另一悬臂端；在悬臂端预留孔内穿入精轧螺纹钢吊带，用几组滑轮吊起底篮前横梁及内外滑梁的前横梁，拖拉底模就位；拆除挂篮前吊杆；用卷扬机调整所有钢丝绳，使底篮及内外滑梁移到相应位置，安装锚杆、吊杆和联接器将吊架及模板系统锚固稳定；将主桁系统退至0号梁段后拆除。

2.4平衡重设置

中跨合龙段总方量为24.4 m3，重量为63.4吨。平衡重采用在合龙段两侧梁段压长方体水箱的方式进行，单端设2个，合龙段两侧共设置4个水箱，以箱梁轴线对称均匀布设，每个水箱和水的重量按合龙段所浇筑混凝土重量总和的四分之一计算。水箱尺寸为4×4×1 m，在水箱内用油漆标出刻度线，两刻度线间水的重量相当于2m3混凝土重量。水箱底部设排水阀门，随着混凝土的浇筑四个水箱同时分级放水，每级放水量相当于2m3混凝土重量。通过放水使合龙段两端悬臂在砼浇筑过程中受力保持一致，从而使合龙段两边悬臂高差始终保持不变，尽可能避免因施工原因而使结构引起附加应力,尽量实现“无应力”合龙。

2.5中跨合龙水平顶推力的实施

西游洞大桥的合龙是在8 月中下旬晚上进行，合龙气温为15～ 20 ℃ 。顶推目的是改善墩身和主梁受力及挠度，抵消底板预应力束张拉,混凝土收缩徐变及降温效应所产生的墩顶位移。

（1）顶推前观测。合龙前半个月以上开始观测全天温度变化，从23：00～6：00每1小时记录一次，以便选择最佳合龙时间。提前3天对悬臂端进行挠度变化和纵向位移测量。

图1　西游洞大桥合龙顶推锚示意图

图2 千斤顶布置示意图

（2）千斤顶的设置。为避免产生横桥向弯矩，千斤顶横桥向均衡对称设置。顶推采用4点法，即用4台400t千斤顶对称、均匀地同时对箱梁中跨合龙段两端T构进行水平顶推，每个千斤顶按设计顶推力的四分之一进行顶推。分别在中跨合龙口的顶板设置1#、2#千斤顶，底板设置3#、4#千斤顶，20号梁段施工时在顶板和底板预埋顶推用40C双拼工字钢，顶推反力劲性骨架采用40C双工字钢拼焊。顶推力达到吨位后保持千斤顶顶推力不变，即保持千斤顶油压不变。见图1、图2。

（3）顶推的控制。顶推有两种控制方法，即以顶推力和位移量双控。从理论上讲，两种控制方法应该是一致的，即顶推力与位移量一一对应。但由于实际结构与理想结构的差异等因素的影响，顶推力控制与顶推位移量控制不能完全对应存在一定的偏差时以顶推力控制为主。

（4）顶推的实施。顶推前将吊架底模和侧模脱离开20号梁段混凝土面3 cm，为保证合龙顶推时桥梁的安全，合龙顶推采用顶推力和位移值双控，以顶推力控制为主。顶推力和位移大小由设计单位根据监控单位提供的有关监控资料参数经过计算确定。经设计单位计算，理论顶推力为1200 kN,合龙口顶推相对位移为3cm。西游洞大桥在夜间23：00 后进行合龙顶推锁定，温度为18℃ 。在顶推的同时，注意观察墩梁结合部，防止出现异常情况。当顶推力达到设计要求吨位即使两墩墩顶相对位移未达到计算位移值时也停止加载，顶推完成。根据现场顶推数据记录，当施工顶推力达到1200 kN时，左幅和右幅合龙口的相对位移分别为2.7cm和2.8cm，顶推实施完成。

2.6劲性骨架锁定

劲性骨架的作用是在浇筑合龙段混凝土前锁定合龙段两侧的箱梁，防止合龙段混凝土在施加预应力之前开裂。

本桥合龙采用体内劲性骨架方式进行合龙，合龙段劲性骨架按设计图纸设置。顶推完成后焊接劲性骨架，进行劲性骨架安装，每个合龙段由四组对称的刚接杆与两箱梁端预埋件焊接而成,刚接杆采用双［40C槽钢对拼,预埋件采用在20号梁段挂篮悬臂施工时埋设的中跨合龙段施工预埋件，中跨合龙段预埋件共分四组，布置在箱梁的腹板上，为双［40C槽钢锚固杆，长1m，埋入箱梁70cm，埋入端端部焊接直径20mm螺纹钢作为锚固钢筋。见图3、图4。

图3　劲性骨架布置图

图4 劲性骨架立面图

顶推完成后，在设定的温度下焊死刚性杆和锚固杆之间的连接板，同时用薄钢板填实顶紧刚性杆与锚固杆之间的间歇。锁定采用1 cm厚钢板与事先预埋进梁段内的预埋双40C槽钢骨架进行焊接；焊接时四条劲性骨架同时进行焊接，焊缝采用周边环焊的角焊缝，锚固杆焊缝高度9 mm，刚接杆焊缝高度12 mm。

2.7 钢筋和预应力管道安装

施工方法同挂篮悬臂施工钢筋、预应力管道安装。由于中跨合龙段预应力束管道内不能穿衬管，为安全考虑采用先穿束的方式。

2.8预张拉钢绞线

在劲性骨架锁定后，预先对称张拉4 束钢束至设计张拉力的10 %（顶板钢束D1/D1，底板钢束Z10/Z10），并记录下千斤顶活塞的伸长量，作为中跨合龙段的临时锚固体系，使骨架受压，同时也为了防止中跨合龙段混凝土在浇筑完成后，预应力张拉之前混凝土开裂，待混凝土浇筑完毕满足张拉条件后再张拉至设计值。

2.9混凝土浇筑

合龙段锁定完成后，即可进行合龙段混凝土的浇筑。浇筑时要注意以下几点事项：

（1）首先浇筑混凝土前对混凝土的原材料、配合比及拌和站进行检查，保证原材料各项指标满足要求，确保混凝土拌合站能正常工作。

（2）施工现场混凝土浇筑前必须对模板加固情况及总体安全性、预埋件位置进行仔细检查，确保施工安全，采用混凝土输送泵泵送到浇筑位置，混凝土浇筑次序：先浇筑底板，再浇筑腹板和顶板。

（3）混凝土分层浇筑，分层厚度30cm，振捣采用插入式振动器，振动器移位间距不超过振动器作用半径的1.5倍，与侧模保持5-10cm间距，且插入下层混凝土中的深度为5-10cm。每一振点的振捣延续时间为20-30s。

（4）浇筑底板到距设计标高还差10cm后，紧接着浇筑腹板部分的混凝土。腹板部分的混凝土从腹板顶口浇入，用插入式振捣器振捣。

（5）预应力波纹管密集的部位，振捣时要防止漏振、欠振，在钢筋、预应力管道密集地方采用棒头较小的振动棒，确保混凝土的密实，振捣时不要挤压波纹管避免波纹管变形、漏浆封堵及移位，在浇筑底板、腹板及顶板混凝土时，要做到混凝土浇筑工作对称浇筑，混凝土浇筑过程中安排专人根据混凝土浇筑进度把配重水箱内的水向外排放。

2.10混凝土养生

为保证已浇筑的混凝土在规定龄期内达到设计强度，并防止混凝土产生收缩裂缝，混凝土浇筑后立刻进行养护工作。在混凝土初凝后，底板及顶板顶面采用覆盖一层塑料薄膜和一层土工布进行洒水养生，始终保持表面湿润。腹板采用喷水养生，混凝土洒水保湿养护时间不少于14天。养护洒水频率以能保证使混凝土表面保持充分潮湿为度。

2.11预应力筋张拉、压浆

预应力钢束必须在混凝土强度达到设计强度的90 %且养护时间不少于7天以后方可张拉，所有预应力筋张拉按照左右对称，先顶板束后底板束，先长束后短束，先纵向后竖向的原则进行。同一截面上左右预应力顺序为，先张拉靠近桥梁结构中线的预应力束，再张拉外侧的预应力束。

张拉采用张拉力和伸长量双控，以应力控制为主，并用伸长值进行校核，实际伸长值与理论伸长值的差值控制在±6%以内。

预应力筋张拉完成后，立即进行压浆，压浆采用真空辅助压浆法。

3 结语

通车两年以来根据监控单位监控数据结果得知，西游洞大桥跨中下挠最大为5mm，内部应力和应变均在可控范围之内。可见，西游洞大桥中跨合龙施工是成功的，对今后同类型桥梁施工具有很好的指导和借鉴意义。

参考文献：

［1］周志光.浅谈大跨度连续刚构桥梁的施工控制［J］.山西建筑,2009（13）.

［2］陈新新.大跨度预应力混凝土连续梁桥施工技术［J］.科技创新导报,2010（05）.

［3］黄岗,罗小勇,梁岩,张艳芳. 高墩大跨连续刚构桥梁施工线型控制研究［J］.中国西部科技, 2011（12）.

［4］李守财.大跨度预应力混凝土桥梁施工控制技术［J］.科技信息,2009（35）.

［5］郭文伟.大型刚构桥预应力连续箱梁的现浇施工工艺 ［J］.科技创业,2011（03）.

construction technology

Construction Technology of Closure for the Mid-span Section of a Long-span Continuous Rigid Frame Bridge

FU Fu-yin
（No.3 Engineering Corporation Limited of China Railway 18th Bureau Group Co. Ltd Zhuozhou Hebei 072750 China）

Abstract：This paper introduces the construction technology of closure for the mid-span section of Xiyoudong Bridge in Wuding to Kunming Highway in Yunnan Province, deepens the understanding of the construction technology of closure for the mid-span section of long-span continuous rigid frame bridge, and derives beneficial assistance, which is of great value and reference for similar construction of bridges in the days to come.

Key words：long-span continuous rigid frame bridge closure for the mid-span section

文献标识码：中国分类号：TU393.3A

文章编号：1673-1816（2016）01-0031-05

收稿日期：2015-11-14

作者简介：付福银（1973-），男，山东菏泽人，工程师，本科，研究方向道路与桥梁施工技术。