潼湖特大桥跨潮莞高速(88+160+88)m连续刚构关键施工技术

赵宏伟

(中铁十九局集团第五工程有限公司，辽宁 大连 116100)

1 工程概况

潼湖特大桥起讫里程为DK374+336.45～DK386+198.37，全长11 861.92 m，中心里程为DK378+560.02。其中线路与S20潮莞高速相交处采用(88+160+88) m连续刚构跨越。328#、329#为主墩，采用墩梁固结刚构连接，327#、330#为边墩。悬灌梁为单箱单室直腹板双线箱梁，主跨160 m箱梁底缘按圆弧半径545.481 m的圆曲线进行过渡变化。328#及329#主墩T构悬灌梁中跨合龙方向纵向(21个节段)分段为：2×2.5 m+4×3 m+3×3.5 m+11×4 m+2 m(合龙段)，边跨合龙方向(22个节段)分段为：2×2.5 m+4×3 m+3×3.5 m+11×4 m+2 m(合龙段)+7.8 m(边跨现浇段)。 0#段箱梁中支点处梁高10.6 m，长度15 m，中跨合龙段及边支点处梁高5 m。箱梁顶宽12.6 m，底宽8 m，顶板厚45 cm，腹板由50～67.5～90～110～145 cm变化，底板由50～175.5 cm变化。327#墩、330#墩箱梁与墩之间均采用TJQZ系列球形支座连接。箱梁纵向预应力筋：采用低松弛高强度预应力钢绞线，型号为Φj15.20，公称面积为140.00 mm2，强度级别为1 860 MPa，弹性模量为195 GPa，预应力钢束采用19、21、22、25-Φj15.2钢绞线，所有钢绞线均两端张拉；采用M15-19、M15-21、M15-22、M15-25型锚具。管道采用金属波纹管制孔，19-Φj15.2钢绞线采用的波纹管内径为Φ100 mm，21、22、25-Φj15.2钢绞线采用的波纹管内径为Φ120 mm。横向预应力筋：采用强度级别为1 860 MPa的4-Φj15.2的钢绞线，预应力管道采用内径为70 mm×19 mm的扁镀锌金属波纹管，锚具采用BM15-4型锚具。竖向预应力筋：采用Φ16-3无黏结预应力钢棒，单支单端张拉，钢棒两端采用Φ16-3配套锚具，抗拉强度标准值为1 420 MPa，弹性模量为201 GPa。桥址分布区：有人工填土；粉质黏土，容许承载力为120 kPa；强风化凝灰熔岩(W4)，容许承载力为200 kPa；强风化凝灰熔岩(W3)，容许承载力为400 kPa；弱风化凝灰熔岩(W2)，容许承载力为1 000 kPa，桥区内地下水主要为第四系覆盖层孔隙潜水、基岩裂隙水。地下水、地表水均无化学性侵蚀、无盐类结晶破坏；根据氯离子含量判定，地下水、地表水均无氯盐侵蚀性。桥区内碳化环境等级为T2。

2 施工关键

连续刚构梁体为单箱单室，变高度、变截面结构，采用挂篮悬臂现浇法总体施工方案，采用2套挂篮分段悬臂灌注施工。先在 328#、329#墩身施做三角托架，预压后浇筑0#块砼，在0#块上安装挂篮，然后灌注1#块段。预应力完成1#块施工后，其他标准段采取悬臂对称浇筑，同时进行边跨现浇段墩顶支架拼装、混凝土浇筑。按照先边跨合龙、再中跨合龙的步骤进行合龙段施工。混凝土由拌和站集中供应，泵送入模。小型机具和钢筋等材料的垂直运输采用QTZ80塔吊，施工人员上下采用定制人行钢爬梯。施工的关键为：(1)悬臂现浇连续刚构跨度大，主跨为160 m，施工时线形控制难度较大；(2)连续刚构主跨上跨潮莞高速公路，既有道路车流量大，上跨施工时安全风险大；(3)0#块主墩位置设有结构复杂的隔板2道，梁体设有高度集中的预应力管道和密集的钢筋，施工时对混凝土捣固质量要求较高；(4)梁体体积大，砼需求量大，施工时砼供应安排难度大，如何降低砼的水化热，避免因砼内外温差引发梁体出现裂缝以及采用有效措施防止张拉预应力前砼的开裂，是本工程控制的重点之一。

3 关键施工技术

3.1 施工梁体线形控制

梁体施工时，会因为混凝土的徐变、收缩等造成悬臂段线形发生改变，浇筑混凝土时受到墩柱压缩、温度变化、日照、混凝土自重等会使梁体出现竖向挠度。为保证成桥时应力状态和线形满足设计要求，满足桥梁合龙高程误差不超过15 mm，悬臂施工时对其各节段的应力与挠度进行监测，并根据情况采取有效措施进行调整，为安装下节段的模板提供预报数据，以控制下节段模板标高，最大程度保证桥梁实际线形与应力接近设计要求[1-2]。施工中梁体挠度采用软件进行控制。施工梁体时，为控制梁体线形，应计算并观测已完成梁段的徐变收缩、温度及荷载引起的挠度，观测模板、挂篮完成后的挠度，并对浇筑混凝土前梁体的预拱度进行测量调整。同时观测浇筑混凝土后、预应力张拉前后的梁体的挠度及梁体施工温度，并在合龙前进行温度修正。还应在梁体内预埋测试元件对梁体应力进行观测。观测梁体的挠度应在晚8点至早8点时间段进行，保证每天定时进行观测。为给梁体合龙提供数据，对合龙段应在施工前每间隔2 h进行24 h连续挠度观测。应在箱梁横向中部梁段边缘、梁段端部左右腹板中间设置挠度固定观测点，在观测点位置埋设顶部打磨光滑的Φ20短钢筋，其标高应高出施工立模标高5～8 mm。根据设计图纸给出的预拱度值及托架、支架、挂篮预压测得的变形量，计算出每个阶段梁端预拱度，再与梁段混凝土浇筑前及浇筑后实际发生的挠度值进行比较，调整下一块段模板标高。

3.2 跨既有公路施工防护

桥梁施工前，施工方案应得到公路主管部门的同意，施工顺序与时间应服从公路部门的安排，挂篮设置全封闭吊棚式施工平台，确保施工过程无坠物。注意严格按设计施工，混凝土达到强度后才能拆除模板。跨路安全防护方案需经相关单位审批后方可实施。具体方法为：(1)吊棚底板。挂篮安装好后，用4根25精轧螺纹钢吊杆将2*[20槽钢吊在挂蓝底托的前后横梁上，在[20槽钢顶面横向间隔0.667 m焊接布置[5槽钢，纵向布置[10槽钢5条，槽钢上焊接3 mm防滑钢板形成防护平台底模系统[3-4]。(2)周边防护。梁端面用30 mm×3 mm角钢立杆，横向用30 mm×3 mm角钢连接成整体，上连挂篮梁架，下连槽钢，焊接牢固，用钢丝网(1 cm网格)+防裂网片进行封闭，设置高度高于梁顶面1 m。在翼板侧模处设Φ16钢筋栏杆围护，与底部模板背肋焊接牢固，护栏竖向高度1.2 m，每隔1.5 m布置一根；水平方向于护栏顶端和距离顶端60 cm位置，同样采用Φ16钢筋通长布置。护栏底部加设2 cm厚、30 cm高的(竹胶板)踢脚板，并挂设密目网，以防小型作业工具不慎滚动坠物。在施工节段两侧设2.4 m高安全防护围栏，用30 mm×3 mm角钢立杆间距1.5 m布置，并采用30 mm×3 mm角钢间距1.2 m横向连接，角钢间连接均采用电焊焊接固定，周围悬挂“防裂网片+密目网”，以防止挂篮施工区域内的任何物体坠落。防护系统和挂篮体系形成一个整体，挂篮走行时，钢板等防护措施同挂篮一起移动，确保施工区域下方安全。

3.3 混凝土施工

(1)混凝土浇筑前的钢筋检查、预应力张拉值和伸长值、管道压浆压力值应留存影像资料。拌和物出场前应进行坍落度、含气量和温度的测定。混凝土含气量的最低限值满足规定要求。

(2)浇筑混凝土。0#块梁体主墩位置设有结构复杂的隔板2道，梁体设有高度集中的预应力管道和密集的钢筋，是连续钢构箱梁悬臂灌注混凝土施工的难点与重点。混凝土灌注时，应考虑砼内的水化热，采取降低砼内部温度等措施减小砼的入模温度，严格控制砼的内外温差不超过15 ℃。箱梁采用C55级混凝土，由拌和站集中拌合，用运输车运输，采用天泵均衡对称浇筑。底板混凝土坍落度(运送到作业地点时)控制在 16～18 cm，腹板混凝土塌落度控制在14～16 cm，混凝土初凝时间不得超过6 h。施工过程中每100 m3制作标准养护试件1组，同条件养护试件制作5组。施工0#块砼前，应认真清洗模板，对波纹管道、钢筋、模板、托架进行检查。混凝土浇筑采用汽车泵，悬臂浇筑采用水平分层平衡浇筑，不平衡重最大不能超过8 t，分层厚度不得超过30 cm。当砼自流高度超过2 m时，必须采用串筒或溜槽输送。为便于浇筑梁体底板混凝土，预先在顶板设下料口，把模板挪开后下设溜槽或串筒进行其混凝土浇筑，完成后，再恢复钢筋和模板。先底板再腹板后顶板，由0#块中心最低处向两侧分层对称浇筑砼，采用多孔振捣工艺进行振捣，振捣按腹板部位振捣通道、横隔板段振捣通道、过人孔天窗振捣三个振捣区域进行[5]，具体为：

①腹板部位振捣通道：优化顶板钢筋间距，总根数不变，采用Φ110的PVC管作为混凝土下料口，同时兼作振捣通道，采用Φ70的PVC管作为振捣通道。下料口有效解决了因混凝土浇筑高度过高造成的离析，下料口随混凝土浇筑逐步提升，下料口底部距混凝土面保证在50 cm高度。

②横隔板段振捣通道：以过人孔为界，分左右两个区域，每个区域布置3根下料口，8根振捣通道，尺寸同腹板振捣通道。支座上方钢筋密布，以往施工很难振捣到位，通过横隔板段振捣通道有效解决了支座上方混凝土振捣不密实的问题。

③过人孔天窗振捣：横隔板过人孔底模处，按照捣棒作用范围，沿纵向中心线左右对称各开设3个20 cm × 30 cm振捣天窗。混凝土浇筑时，为保证管道不堵塞，应对横向、竖向预应力孔道连续通风，在混凝土初凝后及时拔除插入的芯管。为防止混凝土表面过早出现裂缝，浇筑完成砼后应进行压光。浇筑顶板混凝土时，采取在梁体纵向中心线带线施工，由挂杠进行找坡。砼终凝后，应马上采取洒水、覆盖等养护措施，避免混凝土因内外温差引发表面裂缝，养护期不少于14 d。混凝土浇筑过程中现场每100 m3制作150 mm × 150 mm × 150 mm标准养护试件1组，0#施工同条件制作标准养护试件5组。

(3)混凝土养护。砼浇筑完成后要进行压光工作，进行压光抹面不少于3次。浇筑顶板混凝土时应注意预留2%反水坡，施工时可在梁体纵向中心线带线施工，由挂杠进行找坡。砼浇筑完成后1 h内，进行混凝土覆盖的养护，避免因内外温差引起砼表面裂纹的出现等，养护时间满足表1要求。

表1 混凝土养护最低期限

3 结语

采用连续刚构施工技术，安全顺利地完成了该桥梁施工，桥梁线形符合规定要求，跨既有公路施工未出现任何安全事故，桥梁混凝土各项质量均满足规定要求，表明连续刚构采用的关键施工技术是成功的，为类似桥梁的施工积累了宝贵的经验。