大跨度超宽预应力箱型连续刚构桥施工技术

张晓静

（石家庄市公路桥梁建设集团有限公司，河北 石家庄 050000）

0 引言

连续刚构桥凭借其结构简单、可靠等优势逐渐得以广泛应用。为适应公路线形，越来越多的连续刚构桥向大跨度和超宽方向发展，这对施工技术提出更高要求。为合理应用大跨度超宽预应力箱型连续刚构桥施工技术，本文将结合工程实际情况，对具体的施工方法及要点进行分析。

1 工程概况

某桥梁上部结构采用预应力混凝土连续刚构，共三跨，跨径布置为（122+210+122）m，顶、底板宽分别为22.5m 和11.0m，下部结构采用薄壁墩和群桩基础，其中薄壁墩壁厚2.5m，宽12.6m，净距7m，高79.66m,69.99m。桥梁总长约707.21m，主跨跨度可达210m，是典型的大跨度桥。

2 挂篮形式选择

悬臂浇筑对挂篮结构及其布置有较高要求。挂篮要求结构尽可能简单、安全稳定、自重轻、施工中不易发生变形、拆装方便。据此，该工程选择三角形挂篮，相较于其他形式的挂篮，其主要具有以下优势：

（1）三角形挂篮结构比较简单，拆装方便。

（2）不同于菱形挂篮，三角形挂篮的中心位置相对较低，能减小前横梁高度，可保证挂篮在走行过程中的稳定性与可靠性[1]。

（3）挂篮移动准确性高、速度快，配备液压走行系统。

（4）平衡系统中无压重结构，且可将成型部分的竖向预应力筋作为后锚点。

（5）适用性强，可用于不同幅宽及梁高。

3 挂篮拼装、预压和移动

3.1 挂篮拼装

主体施工完成后，开始挂篮安装：

（1）安装主构架体系：测量定位并设置垫梁→安装导梁→安装主构架→安装前上横梁→安装横梁。

（2）安装底篮：在0#段的托架表面分别吊放前、后下横梁→安装纵梁→安装前、后吊带→收缩前、后吊带→起升底篮后锚固，同时搭设底模→全面检查→设置测点，开始加载预压。

（3）安装模板系统：安装外滑梁并设置外侧模→焊接外侧模和翼缘模架→安装内滑梁→安装内模及其模架，同时预留入模口[2]。

3.2 挂篮预压

挂篮安装完毕后，采用试压的方法消除非弹性变形，并对弹性变形进行量测。综合考虑施工时施加的临时荷载及浇筑时产生的冲击力，将预压荷载确定为梁段重量的1.3倍。预压荷载为砂袋，共分8级实施加载：第1 级加载梁段重量的0.1 倍；第2 级加载梁段重量的0.3 倍；第3 级加载梁段重量的0.5 倍；第4 级加载梁段重量的0.8 倍；第5 级加载梁段重量的1.0 倍；第6 级加载梁段重量的1.1 倍；第7 级加载梁段重量的1.2 倍；第8 级加载梁段重量的1.3 倍。每完成一次加载，便借助精密水准仪测量锚固点的实际变形量，同时做好相关记录，之后方可开始下一级加载。在各级加载结束后，按照与加载相反的顺序进行卸载，同样要做好数据采集。在卸载结束后，根据采集到的数据绘制关系曲线，将其作为预压成果，供施工时参考[3]。

3.3 挂篮移动

梁体预应力张拉及压浆完成后，方可开始移动挂篮：

（1）接长导轨，将其锚固在竖向分布的精轧螺纹钢表面。

（2）将前、后吊杆放松，促使模板在自身重量下脱离混凝土，并由滑梁提供可靠的支撑。

（3）松开前、后吊带，由后边吊带支撑底篮。

（4）适当放松主桁架的下弦杆锚固系统，注意不可完全脱离，采用后扣轮将下弦杆反扣在导轨上[4]。

（5）检查挂篮各部件，确保安全后采用液压千斤顶移动挂篮。

（6）将挂篮移动至指定位置后对各吊带点进行分次锚固，并适当调整挂篮标高。

在挂篮移动过程中，应注意以下几点：

（1）挂篮移动过程中，应随时检查主吊带和边吊带，确认是否保持安全、可靠。

（2）挂篮移动前，检查各临时联接是否到位，各拆除更换是否完成，确保移动达到左右同步、方向顺直和保持平稳。

（3） 及时在主梁后端设锚，并在前端适当的加垫。

（4）将挂篮移动到指定位置后立即对底篮的后吊带进行锚固，并分次对其余的锚固点进行锚固。

4 悬臂浇筑施工

4.1 钢筋施工

（1）挂篮到达指定位置后，先进行模板打磨，并初步调整其轴线与标高，然后开始钢筋安装。

（2）该桥梁的悬臂浇筑段采用不同类型的钢筋，不同钢筋需采用专人进行集中制作，在钢筋安装过程中采用塔吊提升运送，现场作业人员通过施工平台完成安装操作。

（3）先安装底部与外侧模板，然后在底板设置钢筋网片并对钢筋进行绑扎，最后为后下横梁吊带设置预留孔[5]。

（4）依次安装腹板的纵向及竖向波纹管。

（5）如果钢筋和预应力管道间存在冲突，需适当调整钢筋间距。

（6）对于防裂钢筋网，需预先在地面进行加工，然后吊运到桥面组织安装，在安装网片的过程中应注意确保钢筋的保护层厚度。

（7）钢筋绑扎完成后，调整模板的中线及标高。这项工作不可在气温较高的情况下进行。

（8）钢筋搭接方法为单面焊，在焊接过程中必须严格遵循各项规范要求；钢筋安装过程中，如果吊带位置和预应力管道或钢筋安装设置存在冲突，则应对钢筋位置进行适当调整，若调整后仍无法达到施工要求而需对钢筋进行切割，则要采用其他方式进行连接；因该桥分布很多纵向预应力管道，结构受力相对较大，所以必须合理设置连接筋，在预应力筋分布较为密集的部位需按照实际情况适当加密连接筋。

4.2 混凝土施工

（1）将悬臂段的所有钢筋均绑扎到位，且对模板中线及标高进行校正，确认合格后，开始混凝土浇筑。

（2）为使混凝土浇筑达到良好的整体性，施工中各节段都应做到一次性浇筑完成。浇筑所用混凝土集中在拌和站进行搅拌，然后由运输车运输至施工现场，再借助输送泵将混凝土输送入仓。

（3）浇筑开始前要对挂篮结构进行全面检查以免发生事故，包括主要承重件、锚固点及吊带等；检查各机械设备配置是否到位、状况是否良好。

（4）在混凝土浇筑中，振捣是关键工序之一。由于梁段中钢筋分布较为密集，预留孔道及预应力管道的数量都很多，振捣时必须谨慎、仔细，以免造成碰撞，对倒角处的混凝土应重点振捣，通过振捣使浇筑完成的混凝土达到密实。

（5）借助输送泵完成混凝土输送。在浇筑过程中要严格控制混凝土的水灰比与坍落度，同时禁止将输送泵管道和模板直接连接到一起。

（6）悬臂每个节段的浇筑施工都应一次完成，同时保证施工的对称性与平衡性。

（7）混凝土浇筑完成后的养护作业直接影响整体质量，如果养护不及时或不到位，将导致混凝土表面产生裂缝，对混凝土成型后的强度造成影响。为此，对浇筑完成且达到终凝后的混凝土应及时进行养护。一般情况下混凝土的连续养护时间需达到7d以上，并安排专人负责。常用养护方法为洒水覆盖。

4.3 预应力施工

4.3.1 预应力筋下料

预应力筋下料时应严格遵循以下原则：

（1）预应力钢材需使用砂轮切割机进行切割，禁止电焊。

（2）严格按设计要求切割竖向预应力筋，应做到单根下料，及时用砂轮机去除毛刺与棱角。

（3）预应力钢束不能存在交叉与扭曲现象，并避免踩压。完成绑扎的预应力钢束应贴上标签。

4.3.2 预应力管道安装

采用在现场加工而成的金属波纹管对预应力孔道进行成孔。预应力管道安装要注意下列几点：

（1）预应力管道必须按照设计要求安装，如果管道长度达到40m 以上，则需按照40m 的间隔距离设置通气孔。

（2）施工前对波纹管进行检查，确认是否存在破损或裂纹等情况，一旦发现问题应立即补救。

（3）在定位网片中穿入波纹管并绑扎可靠，其间注意波纹管不能产生反复弯曲。

（4）对于直径较大的竖向预应力筋安装，先在管道中放入预应力筋，然后将锚固端的螺母拧紧，同时对下垫板和底板上的受力钢筋进行焊接，使波纹管顶板内壁和下端部的外缘达到密贴，最后用胶带密封。

（5）利用专门的套管连接波纹管接口，套管直径需大于波纹管2～3mm，并确保接头处于管道中心。连接处可用宽胶带纸做好密封，防止漏浆。

（6）在定位网片上按照50cm 的间隔距离布置纵向预应力管道，并和梁体钢筋间通过焊接相连。为避免管道发生变形或漏浆而导致孔道堵塞，在纵向管道中需设置硬塑料管作为内撑。

（7）待混凝土浇筑结束且达到终凝后，先将管道内部的硬塑料管取出，然后检查管道是否发生漏浆。若发生漏浆，应立即使用高压水枪进行冲洗。

（8）浇筑施工中，要避免管道发生移动，并防止其和振捣棒之间直接接触。

4.3.3 预应力筋穿束

在预应力筋穿束过程中，应注意以下几点：

（1）拆模后，将张拉孔道周围及垫板处存在的残留物清理干净。

（2）在穿束开始前，应先利用人工穿入牵引线（即单根钢绞线），将其从波纹管中穿过后，经卷扬机的钢绳从管道中穿过，再采用穿束器使其与预应力束相连，最后启动卷扬机对纵向束实施穿束。

（3）借助卷扬机并配合人工完成穿束。穿束时应注意卷扬机的实际受力状态，如遇卡阻应分析原因并及时解决，防止卷扬机受力剧增导致钢绳断裂。

（4）穿束完成后使两端伸出长度完全一致。

4.3.4 预应力筋张拉

在预应力筋张拉过程中，应注意以下几点：

（1）当梁段混凝土实际强度大于设计强度85%后，方可开始预应力张拉。若锚垫板下部混凝土存在缺陷，需在拆模后及时补救，待其强度达到要求后开始张拉。

（2）张拉需严格按照以下步骤进行：①安装工作锚，并对夹片进行轻敲，确保夹片将钢绞线完全夹紧，同时夹片的外露长度需保持一致；②安装对千斤顶与工具锚；③开启油管，缓慢升高油压，确保所有千斤顶达到同步；④张拉结束后，按顺序锚固两端锚具，在锚固过程中应确保油压始终保持稳定；⑤拆除工具锚与千斤顶，准备对下一束实施张拉。

（3）对于纵向预应力筋，其张拉所用千斤顶型号为YCW520，油泵型号为ZB4/600，张拉力按不超过5 028kN 控制。对于竖向预应力筋，其张拉所用千斤顶型号为YCL70，并配备扭力扳手，油泵型号为ZB4/500，张拉力按542kN 控制，张拉完成后，需在锚固前借助扭力扳手实施二次补张拉，以保证张拉力达到要求。对于横向预应力筋，其张拉所用千斤顶型号为YCL22，油泵型号为ZB4/500，张拉力按不超过201.2kN控制。

在预应力束张拉施工中，应注意以下几点：

（1）张拉采用双控方法，将钢束张拉至设计要求的吨位后，先检测钢束实际伸长量，要求处于计算值95%～106%的范围内。

（2）锚垫板和管道、锚具和锚垫板，以及千斤顶和锚具都应达到同心。

（3）按照要求做好张拉机具的标定及检校，张拉时使用的千斤顶应与油表相匹配。

（4）张拉完成后，需在与锚圈相同的距离处做好标记，然后在24h 后对钢束实际回缩长度进行检查，经检查确认合格后，使用水泥砂浆对锚端进行封闭，并为之后的压浆施工做好准备。

4.3.5 压浆

孔道压浆的目的是：避免预应力筋锈蚀；提高预应力筋和混凝土之间的黏结强度，避免预应力产生较大损失；确保浆体和混凝土共同承受预应力筋压力，增加构件实际受力面积。然而，对于长度达到210m的预应力钢束，其压浆难度极大，很难确保管道被浆体充满。对此，该桥先利用真空泵抽除孔道中的空气，然后利用孔内负压进行压浆。在实际操作中，通过连续抽气和压浆使孔道内浆液达到饱满，但这项技术对浆液有很高要求：采用42.5 普硅水泥；真空度不能低于0.06MPa；水灰比需保持在0.3～0.4 范围内；泌水性不能超过泥浆初始体积的2%；初凝时间6h；可适量添加膨胀剂，确保体积收缩率不超过2%；28d强度不低于30MPa；对钢绞线无腐蚀作用。

5 结语

随着预应力箱型连续刚构桥跨度与宽度的不断增加，对施工技术提出了更高要求。目前该大跨度超宽预应力箱型连续刚构桥施工已顺利完成，且经检查确认施工质量合格，所用施工技术合理可行，值得类似桥梁工程参考借鉴。