斜跨铁路特大桥连续箱梁悬浇施工工艺应用研究

冯小勇 王安东

（1.陕西西阎城际铁路有限公司，陕西 西安 710000）

（2.陕西铁路工程职业技术学院，陕西 渭南 714099）

0 引言

随着国家“一带一路”倡议的提出公路、铁路运输行业的飞速发展，在跨越崇山峻岭及已有公路、铁路线路时，修筑大跨度较大的混凝土桥梁需求迅速增加。受施工场地、施工时间等诸多因素的影响，传统支架法已无法满足桥梁施工要求，基于此探索创新了悬臂施工法。在修筑连续预应力混凝土桥梁施工中，广泛采用悬臂浇筑法[1,2]。在悬臂法连续箱梁施工工艺技术方案设计问题成为诸多桥梁施工难题，而在此方面已有诸多学者做出了一些研究。梁功全[3]基于某大跨径预应力混凝土桥梁施工中关键合拢段的施工过程，研究了合拢段施工受温度的影响，相比其他部分主桥结构应力和挠度受影响较为明显。臧腾[4]基于某特大四跨桥，预应力混凝土连续梁施工过程，研究了桥梁挠度及其周期变形，受关键连续箱梁施工影响较大。胡进森[5]通过监控桥墩沉降，借助于数值模拟研究施工期间沉降变形规律，对悬臂施工前进行预压，对其变形进行了创新改进。综上所述在连续混凝土梁桥连续箱梁施工关键控制技术方面做出一定研究，而针对特大跨越已有铁路线路悬臂施工方法及关键技术研究并未涉及更多深入研究。

1 工程概况

跨越京广铁路五号桥的某特大桥为双线预应力混凝土连续梁，位于半径R=1200m平曲线上，纵坡为5.0‰上坡、4.5‰下坡，94#～95#墩之间为变坡点，交角为41°12′00″、41°09′00″。该桥梁体主要采用单箱室和变截面直腹板的形式。箱梁顶宽12.6m，底宽7.0m。顶板厚除梁端为65cm外，其余均为50cm。腹板厚度为48～120cm，随线路设计线线性变化，为了改善梁中部受力情况，中部腹板采用局部加厚到200cm。桥梁底板厚按二次抛物线变化，由跨中45cm变化至根部的120cm。为了加固梁体结构，全桥采用在特殊部位添加横隔板，主要有端支点、主跨中部及中支点处共设置7道横隔板。关键部位各处横隔板，设置不同厚度，边支座处横隔板厚1.5m，主跨跨中厚0.8m，中支点厚3.0m。为了便于后期养护维修，横隔板设置有检修孔通道。横隔板在箱梁两侧腹板与顶板相交处，外侧均设置圆弧连接。预应力混凝土连续梁体采用C55，封端板采用C55的干硬性补偿收缩混凝土，防护墙、人行道栏杆及电缆槽采用C40。纵向预应力钢束采用高强度低松弛钢绞线，标准抗拉强度值为1860MPa、直径15.2mm，预应力钢束管道采用镀锌波纹管，其双面镀锌层重量不应小于60g/m。竖向预应力筋采用高强度精轧螺纹φ25mm钢筋、PSB830，抗拉标准值830MPa。钢束锚固体系采用JLM-25型锚具，管道内径φ40mm采用铁皮成孔。

2 工艺流程

墩顶连续梁段施工→安装挂篮→挂篮预压→现浇底板钢筋绑扎和预应力管道安装→绑扎腹板处钢筋和安装腹板处预应力钢束管道→立内模、封端模板→顶板部位绑扎钢筋及钢绞束预应力管道→检查→钢绞束、钢筋标高控制→梁段砼现场灌注并制作同等条件下试验块、养生、穿顶部和腹板预应力钢绞束→钢绞束张拉、压浆、混凝土强度达90%→挂篮行走→挂篮施工完毕。

3 施工要点

3.1 挂篮吊装

先进0#段块的张拉，0#块施工完成后，找平梁顶面垫枕处，梁顶面两个前支点处标高控制误差控制在±3mm范围内。走道梁安装在中间，通过接长的连接器锚固走道梁，锚固钢筋采用精轧螺纹钢筋。控制走道梁顶面标高，检测走道梁中心距无误后将走道梁锁定，走道梁接缝处采取螺栓连接。后支座从轨道前端穿入，其就位之后安放前支座。主构架采取分片吊装方式安装，其吊装由远及近分段安装逐个吊装固定，安装过程中采用脚手架和钢丝绳作为临时支撑，两片主构架安装方法相同。安装主构架之间的连结系。朱构架后端固定采用直径为 32mm精轧螺纹钢和扁担梁相结合的方式，固定在梁顶。在主桁架前端安装好安装平台之后，再进行上横梁的吊装作业，安装作业平台安装安全施工的要求要安装防护栏杆。前上部横梁上的垫梁和钢吊带可以组装好后一次吊装，进行整体安装。底膜架拼装完成后，再安装千斤顶。在0#梁段底板处预留安装后吊带、千斤顶和上垫梁的孔位，方便与底模板安装连接。将0#梁段底部的部分支架拆除完成后，方可进行底模架的吊装。底模架采取后部插入，其插入1#段底部，前端与吊带连接。吊带安装就位后待底板钢筋绑好后安装内模。挂篮系统示意图如图1所示。

图1 挂篮系统示意图

3.2 挂篮预压

为了现场实测挂篮的弹性和非弹性变形值，采取现场挂篮预压，目的是为验证实际变形值和挂篮构件的承载能力，确保施工安全。采取现场压重的方法可以检验结构的结构稳定性，同时消除拼装过程中产出的非弹性变形量。基于实测数据，采取数值模拟预测推算挂篮在各段浇筑混凝土过程中产生的竖向位移，基于此可以为悬灌段施工高程控制提供可靠数据。通常挂篮预压选取的重量约为最大1#梁段施工总荷载的1.2倍。

3.3 悬灌段钢筋、预应力及混凝土工程

由于连续箱梁截面高度较大，而浇筑混凝土自由下落的高度超过2m，因此在底板安装时要将腹板串通，防止混凝土发生离析和梁体稳定性，现场打设卸料平台。当现场浇筑混凝土气温较高时，要用净水冲洗模板表面，并且采取给模板洒水以此达到降温的目的。梁体底板采用混凝土用泵直接将料灌注至底板，混凝土入模板后采用人工摊平，利用直径 50mm的振捣棒，振捣密实。混凝土灌注采取分层分段灌注，且每层厚度不能超过30cm，在倒角、张拉齿板处、锚垫板处采取二次强振捣，目的是防止出现蜂窝、麻面等现象。底板混凝土灌注完成后，顶面找平。

腹板混凝土采用扁串筒将其导入模板中，并分层浇筑，分层厚度以控制在30cm以内。腹板混凝土振实过程中，振捣棒移动距离不得超过其半径的1.5倍，插入下层的深度以10cm为宜，不得超过20cm。为了腹板混凝土振捣密实，在腹板内侧模板上间隔 1.5m设置振捣窗口，待混凝土灌至振捣窗口下缘时将之封口，混凝土灌注至翼板根部即可。梁体顶板混凝土灌注采取从两腹板分别向中间，翼缘板对称进行，混凝土直接由泵管入模，并采取人工摊平，顶板混凝土浇筑边浇筑边振捣密实，振捣采用振捣棒，浇筑完成后表面需抹平拉毛。拆除端头封端板后，将其表面全部凿毛，下一段梁体浇筑前，要用高压水清洗混凝土表面，使端头混凝土面充分吸水和消除杂物，灌筑新混凝土时要加强接头部位振捣，防止接头处出现蜂窝麻面。在浇筑底板和腹板时，不能使顶板内的钢筋、波纹管等构件受到混凝土污染。振捣混凝土时，切勿使振动棒靠近预应力管道，防止损伤波纹管，因此造成孔道漏浆或堵塞。浇筑梁体混凝土过程中，施工人员切勿踩踏预应力管道和其上的钢筋，防止因踩踏造成钢筋和波纹管道的变形或移位。混凝土浇筑过程中，安排专职人员负责来回抽动预应力管道的内衬管，防止预应力管道漏浆握裹内衬管，使得内衬管无法拔出。混凝土浇筑完成后及时拔出内衬管，且要用及高压水冲洗管道。张拉齿板处、倒角处、锚垫板等部位应加强振捣。混凝土灌注前，现场检测人员必须对拌和站、混凝土罐车和混凝土输送泵等设备进行浇筑前的详细检查，确保设备处于完好状态。混凝土浇筑过程中，现场设专职施工人员看模，发现漏浆、跑模等情况应及时处理。挂篮施工应做好安全防护，如图2所示。

图2 挂篮悬灌施工安全防护

3.4 挂篮移动

按照施工工艺完成一段梁施工后，挂篮需前移至下一个梁段灌注处。挂篮沿走道梁移动过程中，要确保每篮至少有两个保险点，同时确保主梁后吊轮滑轨两边有锚固滑轨。移位顺序如下：已灌好的梁段顶部找平，然后铺设走行轨。松开底模架的前吊杆和后吊带，底模架后横梁两端分别采用一个10t倒链悬挂在外模滑梁上，在前上横梁用4个10t倒链悬挂内、外模滑梁前端。拆除后吊带与底模架的联结。解除内模与外模的长锚固螺栓，放松内、外滑梁导轨。解除外模前吊点、后锚点、外模随即脱离混凝土。在轨道顶面标好前支座应到的位置。解除后锚杆的受力，使挂篮倒挂轮紧贴轨道。在挂篮的菱形桁架尾端设置返向导链即可制动挂篮，并在走行轨道前支座到位处设限位块。挂篮两面由导链牵引同时同步向前走向。在轨道上每20厘米做记号，每走 20cm，需进行检查，确保挂篮不偏位，两边同步。）挂篮顶推到位后，利用后锚紧放力装置，使挂篮的倒扣轮脱离轨道(严禁过压倒扣轮在轨道的下翼缘上)，并锁紧后锚杆。移动到位后，依次安装后吊带和前吊杆，再将底模架吊起。解除外模走行梁上的一个后吊杆，将吊架移至1#梁段顶板预留孔处，然后与吊杆连接，锚固好后，再用同样的办法将另一吊架移至1#梁段锚固（内模走行梁吊架移动与此相同）。将内滑梁吊架，用2t倒链牵引拉出到1#段预留孔。调整立模标高后，重复上述施工步骤进行其他梁段的施工。

3.5 挂篮拆除

悬臂梁段浇筑完成后，保留94#墩挂篮、96#墩挂篮，用以施工边、中跨合龙段，拆除95#墩挂篮。94#墩挂篮在合龙段完成后，混凝土强调大设计要求后原地拆除挂篮，96#墩挂篮可退回至铁路限界以外进行拆除。

挂篮拆除按下述拆除顺序进行，吊车吊卸至运输车运输出现场。挂篮拆除规程与安装挂篮一致，但挂篮拆除顺序与安装顺序相反，挂篮拆除遵照如下顺序：拆除挂篮侧模型系统→拆除挂篮底篮系统（纵横向型钢）→拆除吊带系统→拆除挂篮横向连接件→拆除挂篮主桁架→拆除走形导梁。

用吊机将侧模板和导梁吊起，导梁采用钢丝绳捆绑式两点吊，保持两吊点平衡，拆除导梁后锚。两侧同步将导梁和侧模吊卸至地面，同样方法拆除底模板和内模板，运输车运输到材料堆放场地集中堆放。用钢丝绳将上横梁固定于吊机吊钩上，采用氧气乙炔切割与主桁架之间的联结，再吊卸至地面，运输车运输到材料堆放场地集中堆放。拆除主桁片之间的横向联结构件，再利用吊机吊起主桁片，解除主桁片后锚精轧螺纹钢筋的锚固，将主桁片缓慢平衡起吊吊卸至地面，运输车运输到材料堆放场地集中堆放。除轨道与竖向精轧螺纹钢筋之间的螺帽联结，利用吊机将轨道两点平衡起吊至地面，运输车运输到材料堆放场地集中堆放，清理桥面。

4 总结

挂篮施工工程中加强观测标高、轴线及挠度等，根据梁段施工对监测数据处理分析挠度曲线变化规律。为了确保合拢精度控制，在合拢前相接的最后2～3段，在立模时必须进行联测。混凝土灌筑对称进行，挂篮移动时，两边距离差不要大于35cm，移动速度不大于10cm/min。