高速铁路大跨度预应力混凝土连续梁—拱桥拱脚分段浇筑施工关键技术

苏陵云

(中铁十二局集团第七工程有限公司, 湖南长沙 410004)

1 工程概况

徐盐铁路后马庄特大桥跨淮徐高速公路(100+200+100) m连续梁-拱桥全长401.8 m，主梁采用单箱双室、变高度、变截面结构。箱梁顶宽14.2 m，箱梁底宽12 m，0号段中支点处梁高12 m，长度为20 m，悬臂浇筑节段长度为2.75 m、3 m、3.5 m、4 m，全梁共计22个悬臂浇筑节段。

拱脚长度为16 m，高度为6 m，拱脚中跨端与0号段梁段平齐，边跨端距0号段梁端4 m。挂篮轨道设计长度6.75 m，1号段长度2.75 m，只有2.75 m的挂篮轨道安装空间，为便于悬臂浇筑2号段，尚需从0号段拱脚部位腾出4 m空间。

2 解决方案

根据设计要求，拱脚原则上不允许与0号块分开浇筑，若要分开浇筑，则浇筑断面须设置在与拱轴线垂直的断面上。

根据挂篮安装需要的空间，在垂直于拱肋轴线的前提下，在预埋拱肋底部位置确定一个合理的拱脚第一期混凝土分段浇筑面(图1)，连续梁施工时，只需要先施工第一浇筑区域的拱脚，待1号节段支架现浇完成后，在拱脚未施工部分安装挂篮，依次浇筑剩下节段。拱脚第二次浇筑区域待连续梁合龙后，再择时安排施工。

图1 连续梁-拱桥拱脚分段施工及挂篮安装示意

3 施工工艺流程及施工方法

3.1 施工工艺流程

连续梁-拱桥拱脚分段浇筑施工工艺流程如图2。

图2 拱脚分段浇筑施工工艺流程

3.2 施工方法

3.2.1 拱脚分段浇筑面确定

拱脚分段浇筑面既要满足不影响钢管拱整体受力，避开预埋段拱肋安装，又要兼顾满足2号段挂篮安装的要求。

根据实际情况，挂篮轨道安装总长度为6.75 m，连续梁1号块长度为2.75 m，则混凝土分段浇筑断面确定为从0号块梁端往墩中心4 m(6.75 m-2.75 m)位置。该位置距预埋段拱肋底部10 cm，可避开在施工0号块时就预埋钢管拱。分段浇筑面按拱肋轴线垂直方向设置(图1)。

3.2.2 拱脚施工前的准备工作

拱脚施工前，主要准备以下两个方面内容。

3.2.2.1 机具、材料准备

要准备的机械设备主要有凿毛混凝土用的电镐、电焊机、氧割枪，其它机具与连续梁0号块施工的机具共用，不需要另外准备。

要准备的材料主要包括：加工好的钢筋半成品、模板、用于模板加固的背带、拉杆等。

3.2.2.2 技术交底

拱脚部位钢筋、管道密集，预埋件错综复杂，技术交底的主要目的是让施工人员明确作业意图和作业规范。技术交底重点体现在3个方面：

(1)外露于第一次浇筑断面外的钢筋接头间距要满足35 d或500 mm要求，要准确根据此标准对钢筋下料长度、安装顺序、倾斜角度、安装偏差进行交底。

(2)绘制出挂篮轨道、预埋的拱脚预向预应力精轧螺纹钢、拱脚定位角钢、挂篮后锚精轧钢、轨道锚固精轧螺纹钢、挂篮后钩座位置等与拱脚预埋钢筋的位置关系图，在不影响挂篮预埋件的前提下，提出合理的钢筋避让方案。

(3)对拱脚浇筑断面位置、高程、断面变化尺寸进行交底，方便测量人员或现场作业人员测量放样。

3.2.3 封端模板的制做、定位

3.2.3.1 封端模板制做

封端模板采用钢模，尺寸与拱脚宽度一致。模板面板采用6 mm厚钢板，背面沿端模长度方向均匀布置4道10#槽钢次龙骨，其中2道设置于端模两侧边缘。模板制做完成后，按需要穿过端模的钢筋设计位置，用氧割切割比钢筋直径大5 mm圆孔，便于钢筋定位和穿入预埋(图3)。

图3 封端模板加工示意

3.2.3.2 封端模板定位

封端模板数量为3块，其中垂直于拱肋轴线的2块，平行于拱轴线的1块。封端模板搭设最高高度为3.5 m，倾斜角度为54°，封端模板定位需搭设扣件式钢管脚手架，搭设扣件式钢管脚手架的目的在于方便封端模板准确定位并兼做施工作业平台。脚手架按常规方案搭设，支撑端模板定位处的关键横向水平杆位置必须设置准确，可先用全站仪测量定位后，再安装横向水平杆，将封端模板牢固固定在水平杆上(图4)。

图4 封端模板定位示意

3.2.4 拱脚钢筋、预埋件预埋

3.2.4.1 拱脚钢筋预埋

拱脚预埋钢筋与梁面交角54°，混凝土浇筑面呈线性变化，各根钢筋长度不尽相同。施工时要根据技术交底所标示的钢筋序号和对应的钢筋长度准确预埋(图5)。对应编号的钢筋长度经图上测量后，再以表格的形式逐根列示，便于作业人员对号入座。

图5 预埋接茬钢筋编号标示

拱脚预埋钢筋要通过封端模板预留孔，按设计角度从外向里穿入0号块顶板钢筋之间的空隙，每根钢筋预埋时，要通过其外露封端模板的长度，推算出其嵌入0号块顶板的钢筋长度，以保证符合设计要求。预埋过程中，要长短交错，注意安装顺序，以保证在拱脚一期下一次施工时，钢筋的同一断面接头率符合50 %规范要求。

3.2.4.2 拱脚预埋件

拱脚处的预埋件复杂，其位置不允许调整，特别是挂篮后锚精轧螺纹钢、锚固挂篮行走轨道的精轧钢、拱肋定位角钢以及后续挂篮施工需要安装轨道和已经安装的竖向预应力精轧螺纹钢筋与拱脚钢筋位置存在冲突。在施工过程中，部分钢筋需要适当调整其位置，要提前准备，确定方案。施工时，带线放样，标注预埋件位置和影响范围，以便在钢筋安装时，避开各预埋件的干扰。

拱脚钢筋、预埋件安装完成后，浇筑连续梁0号块混凝土。待混凝土强度达到10 MPa后，人工用电镐将拱脚混凝土与梁混凝土接触面进行凿毛处理。凿毛的范围以超出拱脚尺寸外1～2 cm为宜，凿毛面积不小于混凝土接触面积的75 %。

3.2.5 拱脚剩余钢筋安装

拱脚剩余钢筋主要是连系筋和拱脚箍筋。连系筋按设计要求下料，按设计位置和数量安装。单个拱脚箍筋在加工时已截断为3部分(图6)。其中①、②部分在拱脚钢筋预埋时已安装，第③部分在0号段混凝土浇筑后安装。在安装第③部位拱脚箍筋时，因受竖向预应力精轧螺纹钢锚具影响，要注意避让，保证竖向预应力精轧螺纹钢筋张拉槽口位置，适当留出足够的张拉空间，同时要调整好竖向预应力张拉槽口的高低。为防止在混凝土浇筑时，竖向预应力铁皮管通入张拉槽口进入水泥浆堵塞铁皮管，需要用棉絮或土工布将竖向预应力槽口密封。

图6 拱脚箍筋加工示意

3.2.6 拱脚模板安装及加固

3.2.6.1 外侧模加工

(1)外侧模选用木模或钢模均可。木模根据拱脚形状加工，面板选用15 mm厚桥梁专用竹胶模板，次龙骨选用10 cm×10 cm木方，按20 cm竖向等间距布置，用铁钉与面板钉牢。主龙骨选用10#槽钢背靠背为1组按100 cm间距横向布置，槽钢之间预留3 cm空间，用来穿入Φ25 mm精轧螺纹钢拉杆。竹胶板模板面板需要事先根据主龙骨布置位置，用电钻按100 cm×100 cm间距钻好拉杆穿入孔。

(2)钢模在工厂加工，面板选用6 mm钢板，横筋、竖筋先用100 mm×6 mm钢带，布置间距为40 cm，模板加工成单元板，单块尺寸1.5 m×2 m，模板与模板之间采用M16螺栓连接。钢模背带选用10#槽钢背靠背为1组按120 cm间距横向布置，中间预留空间以便于穿入Φ25 mm精轧螺纹钢拉杆。钢模板面板需要根据主龙骨布置位置，用氧割切割出100 cm×100 cm间距的拉杆孔。钢模不需要按拱脚外形加工，只需其高度和长度超出拱脚尺寸范围即可。

3.2.6.2 外侧模安装及加固

(1)外侧模用塔式起重机或汽车吊安装，人工配合定位,按从下至上的顺序依次安装。底节模板安装时，要严格控制其平面位置和垂直度。平面位置利用吊车，人工配合调整。

(2)安装第二层模板、第三层模板时，要特别注意模板缝间隙及模板缝错台情况。当模板与模板之间不密贴，存在缝隙时，用在模板接触面贴双面胶的办法封堵。当模板与模板之间层在错台时，要采取妥善措施消除错台。

(3)每安装好一层模板，检查合格后，对于钢模，则要将连接螺栓全部拧紧，待模板安装完成后，再安装槽钢背带和对拉精轧螺纹钢筋，拧紧拉杆螺母；对于木模，则同步安装槽钢背带，穿入精轧螺纹钢拉杆，并拧紧精轧螺纹钢螺母。精轧螺纹钢应用PVC套管包裹，便于混凝土浇筑完成抽出。

3.2.7 浇筑混凝土及养护

(1)夏季选择在气温较低的夜间浇筑混凝土，混凝土强度等级与0号段梁体混凝土相同。浇筑前先用砂浆打1～2 cm底，浇筑时水平按30～50 cm分层，准确判断好振捣时间，保证混凝土振捣密实。混凝土快浇筑至顶面时，因拱脚顶面为斜面，混凝土坍落度不能过大，要控制在140～160 cm，现场要做好混凝土工作性能试验，否则因流动性太强，导致拱脚顶部无法收面。

(2)混凝土在初凝后终凝前，应喷洒少许养护水，并盖好塑料薄膜，以防止混凝土面出现干缩裂缝。混凝土终凝后，撤去塑料薄膜，改用土工布覆盖保湿养护14 d。

3.2.8 拱脚一期混凝土第二次施工时间

拱脚一期混凝土第二次施工时间可选择在挂篮施工至不影响拱脚施工且预埋拱肋支撑胎架柱可满足直接直撑在梁面后开始施工，也可选择在连续梁合龙之后，钢管拱安装结构施工之前施工。

4 施工控制要点

(1) 所有用于拱脚实体结构的原材料，须提供质量合格证明文件，并安排专职试验人员按规范要求抽样试验或委托第三方有资质的单位检测，检测合格后方可使用。

(2) 预埋钢筋下料长度要准确，并预留钢筋接茬长度。加工完成后，对每根钢筋编号，预埋前要核对编号，确定其位置。预埋时要调整好其倾斜角度，保证钢筋嵌入梁体的长度，并合理处理其与其它预埋件相冲突的问题。

(3) 梁体混凝土强度达到10 MPa后，对梁面与拱脚接触面凿毛，凿毛范围要超出接触面1～2 cm，必要时先用切割机切好凿毛的边线，再用电镐进行凿毛。凿毛面积不小于75 %。

(4) 模板设计时，要保证其强度、刚度和稳定性。模板制做时，准确预留好钢筋穿入孔洞位置。堵头模板支立时，利用钢管脚手架，通过测量仪器对其标高、平面位置、倾斜角度准确定位，保证断面位置严格与拱轴线垂直。外侧模板安装时，要保证其垂直度和接缝的严密性，并及时用精轧螺纹对拉杆加固。

(5) 混凝土严格按照配合比拌制，其坍落度、含气量、温度等指标要满足要求才可运至施工现场。运送至施工现场的混凝土由专职试验员抽取其坍落度、含气量、扩展度等指标，并实测其入模温度，以保证混凝土质量。混凝土振捣时，要派专职技术人员旁站监控，重点控制其分层浇筑厚度、振捣效果，并观察混凝土的工作性能，及时沟通。混凝土浇筑完成后，要及时收光、抹面、养护。

5 结论

本文对连续梁-拱桥拱脚施工时与挂篮安装相冲突的情况提出了一种有效的解决方案，有以下三方面显著优点，适用于其它类似工况下的连续梁-拱桥施工。

5.1 缩短工期

缩短了连续梁-拱桥0号段及拱脚施工时间，为后续在0号段、1号段安装挂篮创造了较好条件。原设计要求拱脚与0号段同时浇筑，若拱脚不采取分段浇筑措施，则必须要等到拱脚及预埋段拱肋和拱绞全部施工完成后，方可施工。此期间既要施做预埋段拱肋支撑基础，又要搭设支撑拱肋的胎架柱，至少需要20 d时间。采用此施工技术，不占用关键线路时间，剩下部分拱脚和预埋件钢管拱可在连续梁挂篮施工过程中或连续梁合龙之后择时施工。

5.2 经济效益明显

通过与原施工方案对比，省去了拱脚预埋段拱肋支撑基础和胎架柱施工工序(图7)。后续施工时只需在梁面直接搭设胎架柱，而取消拱脚拱肋预埋又有利于整合资源，便于集中组织施工，加强钢管拱制作、安装的衔接，具有显著的经济效益。

图7 原施工措施

5.3 节约成本

挂篮可在1号段支架现浇完成后立即安装，不需要将2号段、3号段(1号段(2.75 m)+2号段(2.75 m)+3号段(2.75 m)=8.25 m>7 m(轨道长度))都搭设支架现浇，不需要占用高速公路，基本省去了与高速公路管理部门沟通协调的程序；不需要进行交通管制，明显节约了连续搭设支架的成本及与高速公路管理部门协调的时间，缩短了施工工期。

[1] 冯远征.京杭大运河特大桥连续梁拱0号块及拱脚施工技术[J]. 施工技术，2013(1)：74-76.

[2] 义文生.60+128+60m系杆拱连续梁桥拱脚混凝土浇筑施工与探讨[J]. 科学之友旬刊，2008(7)：90-91.

[3] 李征.客运专线大跨度连续梁-拱桥先梁后拱施工关键技术研究[J]. 铁道建筑技术，2016(12)：19-21.

[4] 中铁三局集团有限公司.TZ 324-2010铁路预应力混凝土连续梁(刚构)悬臂浇筑施工技术指南[S].北京：中国铁道出版社，2013：14-16.

[5] 中铁三局集团有限公司.铁建设[2010]241号 铁路混凝土施工技术指南[S].北京：中国铁道出版社，2010：128-132.