变截面连续梁挂篮悬臂浇筑与大节段支架现浇施工技术分析

李 强 , 严 军

(中国水利水电第十工程局有限公司，四川 成都 610072)

1 概 述

挂篮悬臂浇筑法施工是指在桥梁墩台施工完成后依靠支架、模板等临时结构浇筑0号块，在此基础上，待0号块混凝土强度达到所要求的强度后，对称进行两端T构节段的施工，每个节段先后完成挂篮移动、节段浇筑及预应力筋张拉、锚固，然后移动挂篮，进行下一节段的施工，直到边跨和跨中合龙[1]。挂篮悬臂浇筑法具有很大的优越性，可以不受桥下地形、河流和通航及防洪要求的影响，并能很好地适应梁段截面的变化，节省了工程成本；但在施工过程中，对其施工技术提出了更高的要求，必须加强施工控制和监测。

大节段支架现浇法施工是指将连续梁多节段合并为一大节段，在桥位处搭设支架并将梁段施工过程中的所有工序均转至支架上进行，待混凝土达到所要求的强度后拆模，待桥梁预应力及附属工序完成后拆除支架[2]。大节段支架现浇法施工较挂篮悬臂浇筑法极大地节省了工期，同时其工艺成熟简单，成本较低，非常适用于桥墩较低的中、小跨径连续梁施工。随着钢构架构件的标准化，支架现浇法施工在长大跨径桥梁中亦有使用。

通过一个工程实例及多个项目案例分析了两种施工方案在实际施工过程中的选择。

2 工程实例

2.1 工程概述

中老铁路朋松楠松河特大桥连续梁为单线预应力混凝土连续梁，梁体跨老挝国道13号公路，连续梁计算跨度为(32.6+48+32.55)m。梁体为单箱单室、变高度、变截面连续梁,梁体全长112.9 m,中跨中部11 m梁段和边跨端部13.95 m梁段为等高梁段,梁高2.5 m;中墩处4 m范围内梁高3.8 m,其余梁段梁底下缘按二次抛物线Y=2.5+1.3×x2/16.52 m变化,其中以6号或20号截面顶板顶为原点,x=0～16.5 m。连续梁顶板宽7.6 m，箱底宽3.2 m。连续梁整体布置情况见图1，连续箱梁横断面见图2。

图1 连续梁整体布置图

图2 连续箱梁横断面图

2.2 两种方案的主要施工要点

2.2.1 采用大节段支架现浇法的施工要点

(1)地基处理。采用大节段支架现浇法施工一般选用地势较为平坦的地面，施工前应对施工地点的地基基底进行承载力、刚度、强度、稳定性等检测，以此作为选定整体支架数量及间距的依据。当地基条件不满足设计要求时，应对地基进行处理。同时，基面应满足排水要求，杜绝水泡地基而影响到地基承载力。

(2)支架的搭设与预压。支架的搭设与预压是采用大节段支架现浇施工法的关键。在铁路及公路支架搭设过程中，一般以承插式支架为主，碗扣式脚手架也有应用，而普通扣件式脚手架正在逐渐被淘汰，支架的钢管一般采用φ48 mm×3.5 mm的标准件钢管。预压的目的是消除支架及地基的非弹性变形，同时检测支架系统的稳定性，保证梁体的线型及浇筑质量。

(3)模板安装。完成支架的搭设与预压工作后，对相应的模板进行安装。现浇梁的模板通常使用大块钢制模板，亦可采用竹胶板拼接模板。对于支架的特殊部位需要特殊定制，其模板应严丝合缝，平整度好，不能出现漏浆情况，刚度能够满足施工所需。模板应具有一定的强度和稳定性，可以承受在浇筑过程中出现的强烈震动。模板安装过程中，需要对模板的拼接缝隙、模板尺寸、整体平整度、接口位置等进行严格检查，避免出现尺寸误差。

2.2.2 挂篮悬臂浇筑法的施工要点

(1)0号块的施工及挂篮拼装。由于0号块结构复杂，预埋件、钢筋、预应力束及孔道、锚具密集交错，混凝土数量大，混凝土振捣困难，容易产生空洞，必须精心施工。0号块一般采用墩顶托架，当条件满足时亦可搭设支架施工。挂篮在加工现场试拼检测合格后，将各部件运至施工现场正式在主墩墩顶0号块上拼装；拼装完毕，对挂篮加载进行预压以充分消除挂篮产生的非弹性变形；悬臂浇筑施工过程中，将挂篮的弹性变形量纳入梁段施工预拱度计算中。

(2)线性监控。梁体线形控制是悬浇法施工的关键技术，线形控制主要包括三个部分：各节段的标高控制、中线控制、断面尺寸控制；应委托专业机构进行线形监控并提供技术咨询服务。在大跨度预应力混凝土箱梁悬臂浇筑过程中，随着箱梁的延伸，其结构自重将逐步施加于已浇筑的节段上，使其挠度逐渐增大而变化。因此，在各节段施工时需要有一定的施工预拱度(监测单位提供各梁段的预拱值)。但在实际施工过程中，影响挠度的因素较多，主要有箱梁自重、挂篮变形、施加预应力大小、施工荷载、混凝土收缩徐变、预应力损失、温度变化等。挠度控制将影响到合龙的精度和成桥线形，对其必须进行精确的计算和严格的控制。

(3)悬浇段施工。挂篮预压施工完毕，根据预压结果重新调整模板的高度，进行箱梁底、腹板钢筋的绑扎，安装内模、再安装箱梁顶板钢筋、放置预埋件和布置预留孔。凡与挂篮施工有关的预埋件和预留孔在布置时应确保其位置精度，以便于挂篮的安装。最后，整个模板形成以下体系：底平台座落在前下横梁和后下横梁的工字钢上，前下横梁、后下横梁通过吊杆分别挂在前上横梁和已浇筑的0号块段箱梁上；外模系统通过吊杆挂在前上横梁和已浇筑的0号块箱梁上；内、外模系统由对拉螺杆拉住；梁体混凝土等级为C55，悬臂段的最大浇筑方量为1号梁段的30.2 m3，待混凝土强度达到95%、弹性模量达到100%、龄期不少于5 d时进行预应力筋的张拉。

(4)合龙段施工。

a.合龙段的混凝土浇筑应在全天中气温最低时完成;低温合龙时，用麻袋或苫布覆盖并加强接头混凝土的保温和养护，使混凝土在早期硬结过程中始终处于升温受压状态。

b.合龙段混凝土的选择:对于合龙段的混凝土，要求其早强、采用微膨胀混凝土，浇筑时认真振捣和养生，及时张拉预应力筋，防止合龙段混凝土产生裂缝[3]。

c.合龙段的锁定必须迅速、对称地进行。先将刚性支撑的一端与梁端部预埋铁件焊接，再将刚性支撑的另一端与梁连接，预应力束也应随之快速张拉。在合龙段锁定后，立即释放一侧的固定约束，让梁的一端在合龙段锁定的连接下能沿支座自由收缩[4]。

2.3 实例对比分析

对两种施工方法的施工工艺流程、工期对比、成本分析、环境适应性几个方面进行了对比分析。

(1)大节段支架现浇法施工。采用大节段支架现浇法施工时，连续梁整体采用满堂支架现浇施工，分三次浇筑成形，跨公路采用钢管柱加工字钢分配梁搭设门洞，确保了施工期间交通的正常通行，其中第一节段两个大T构体均为50.5 m，第二节段为梁端段，为4.95 m，第三节段为合龙段，为2 m。施工流程为：先搭设整体满堂支架及门洞，然后依次立模浇筑第一节段，第二节段，第三节段。其施工流程见图3。

图3 大节段支架现浇法施工流程图

(2)挂篮悬臂浇筑法施工。采用挂篮悬臂浇筑法施工时，连续梁0号块采用支架法施工，一次浇筑成形；1-4号对称悬灌梁段采用菱形挂篮悬臂施工；边跨非对称5号悬灌梁段采用挂篮施工，同时按设计要求在中跨跨中采用堆砌砂袋施加配重，边跨端头7号梁段采用支架法整体一次浇筑。中跨及边跨合龙段采用吊架施工，吊架底篮及模板采用挂篮的相应部件。其施工工艺流程见图4。

图4 挂篮悬臂浇筑法施工流程图

(3)工期对比。采用两种施工方法的具体工期对比情况见表1、2。

表1 挂篮悬臂浇筑法表

表2 大节段支架现浇法表

由上述图表可以明显地看出：该桥采用挂篮悬臂浇筑法施工0号块施工用时较长，节段循环工艺较为复杂；而采用大节段支架现浇法施工较挂篮悬臂浇筑法施工能有效节省工期，单项工程工期缩短至原方案的71%。

(4)主要施工成本分析。采用两种施工方法的主要施工成本对比情况见表3。

表3 两种施工方法成本对比表

由上述图表可以明显地看出：采用挂篮悬臂浇筑法施工时，主要施工成本为两套菱形挂篮；当采用大节段支架现浇法施工时，主要施工成本为支架及门洞搭设所用的钢材消耗。其余机械台班及人工消耗两者区别不大。由此可以得出以下结论：该桥采用大节段支架现浇法施工较挂篮悬臂浇筑法施工能有效节省成本，单项工程施工成本节约达24%。

(4)当地环境适应性分析。案例中，与当地环境的适应性主要体现在连续梁跨越城市主干道的施工组织方面。案例中，连续梁全长为112.9 m(32+48+32)，为单线预应力混凝土连续梁，斜交30°上跨13号公路。鉴于13号公路是老挝联通南北的主要交通干线，也是旅游城市万荣的主干道。连续梁跨路段为万荣市区，往来旅客及车辆众多，而梁下净空仅5 m，现场公路两侧均为民房，不具备改路施工的条件，也不具备挂篮施工安全净空的要求。在现场实际施工过程中，如果采用挂篮施工需首先对挂篮进行改装作业，加装安全设施或直接搭设安全门洞，施工边际成本将直线增加。然而，采用大节段支架现浇法施工时，可直接将门洞搭设入支架内，故施工成本的增加有限。

因此，案例中项目施工方在综合考虑各方面因素后，最终决定采用大节段支架现浇法施工该连续梁，最终取得了圆满成功。

3 两种方案使用条件分析

表4就连续梁挂篮悬浇与大节段支架现浇两种施工方法在两个典型铁路与公路桥梁项目上的应用情况进行了对比。

表4 中老铁路主要连续梁型采用的施工方法对比表

(1)中老铁路主要连续梁型采用的施工方法对比。

(2)渝广高速公路主要连续梁型采用的施工方法对比。

从表4、5可以看出：在中老铁路项目主要连续梁型施工过程中，大节段支架现浇法施工占50%；在渝广高速公路项目主要连续梁型施工过程中，大节段支架现浇法施工占100%。由此可以得出以下认识：无论公路或者铁路，在连续梁型选择施工方法的过程中，对于地势较为平坦、没有河流干扰的条件，大节段支架现浇法施工被广泛使用。

表5 渝广高速公路主要连续梁型采用的施工方法对比表

4 结 语

详细对比分析了中老铁路朋松楠松河特大桥连续梁采用挂篮悬浇与大节段支架现浇两种施工方法的区别，同时对两个典型的铁路与公路桥梁中两种施工方法的应用情况进行了对比并得出以下结论：

(1)无论是采用挂篮悬浇法施工，还是采用大节段支架现浇法施工，在当前铁路与公路桥梁施工中均为成熟且简便的施工方法。

(2)在跨径流、特殊地基段、梁下净空不满足既有路通车要求等条件下，可以优先考虑采用挂篮悬浇法施工。同时，在施工过程中，可以考虑梁下搭设支架安全门洞、梁端搭设支架临时支撑等方案配合挂篮悬浇施工[5]。

(3)当桥位支架净高在15 m以内、连续梁主跨在60 m以内且桥位地形满足施工条件，可以优先考虑采用大节段支架现浇法施工。当桥位支架净高20 m以上、或连续梁主跨60 m以上，可以优先考虑采用挂篮悬浇法施工。

(4)当桥梁设计为异型、弯桥、双拱、超宽等特殊形态的连续梁型时，需采用节段支架现浇法施工。

(5)在工期紧张或施工成本受限、但施工场地满足要求的条件下，可以采用大节段支架现浇法施工。但如果桥位支架净高过高或连续梁主跨较大时，挂篮悬浇法施工的工期及施工成本比大节段支架现浇法施工更优。