大跨度预应力混凝土连续梁桥分段支架法施工技术

引　言
　　大跨度预应力混凝土连续箱梁桥具有结构刚度大、变形小、行车平顺舒适、伸缩缝少、抗震能力强等优点，因此无论是公路或城市桥梁、高架道路，还是跨越宽阔河流的大桥，均是首选的桥型方案之一。在施工条件允许情况下，采用支架法施工的成本明显低于挂蓝法，被广泛应用。在跨度较大情况下，一般采用分节段支架法施工。在分节段支架法施工过程中，无论是对支架与模板的承载力与稳定性方面，还是每个节段施工中桥梁线形的控制都是桥梁施工中的控制要点。本文以大芦线航道整治一期工程18标临港大道桥主桥分节段碗扣式支架法施工为例，对支架、模板以及桥梁施工过程中的施工工艺和线形监控进行了详细的说明。
1　工程概况
　　大芦线航道整治一期工程18标主桥为预应力混凝土变截面连续梁桥，全长为261.888m，跨径布置为70.844m+120m+70.844m，主桥分为南北两幅桥实施（南桥Pms09~Pms12，北桥Pmn08~Pmn11），单幅桥宽为19.75m，中支点梁高7.5m，边支点梁高3.0m。顶板宽19.65m，底板宽9.65m，翼板宽5m，腹板厚度0.55m~1.m，底板厚度0.96m~0.32m。主梁为单箱单室连续现浇箱梁，采用C55砼。箱梁内采用纵、横、竖三向预应力结构体系。预应力管道采用塑料波纹管，真空压浆工艺。主桥横断面和纵断面图见图1和图2。




2　桥梁分段施工原则
原施工图设计中，主桥节段划分为：0#节段、1#~13#节段、中跨合龙段及边跨现浇段，采用挂篮悬浇施工。由于项目建设工期的要求，加上航道未开挖，现状河道较窄，在回填河道后具备支架法浇筑条件，最终合并主桥挂篮单元后采用分节段支架法浇筑。合并的原则是使除0#块的各节段浇筑体积接近，以保证施工的均衡性。经过与业主和设计单位充分沟通后，主桥箱梁分段变更为：0#块长度不变，原13个挂篮段合并成5个现浇大节段，原1、2号节段合并为7m节段，原3、4号节段合并为7m大节段，原5、6、7号节段合并为11m节段，原8、9、10号节段合并为13.5m的节段，原11、12、13号节段合并为11m节段，在边跨支架现浇段中分出2m边跨合龙段，边跨现浇段长度减少为9.844m。变更后的节段划分如图3。


3　地基处理及地基承载力验算
　　3.1　地基处理方法
　　支架搭设区域清除杂草、垃圾，挖除软弱土层，换填含石量在60％以上的砂砾石，基底碾压平整合格后（密实度90%），铺筑750px厚的道渣基层，然后浇筑500px厚含Ф16@200单层双向钢筋网片的C20钢筋砼面层。砼基础面横桥向按1%设置横坡，便于及时排除雨水。主墩承台基坑开挖处采用素土与6%石灰土分层间隔回填压实。
　　3.2　地基承载力验算


　　按图4对立杆地基承载力进行计算。经验算，立杆地基承载力满足要求。
4　支架、模板设计
　　4.1　模板与支架形式
　　(1)模板形式
　　底模、侧模均采用15mm竹胶板（规格1.22m×2.44m），底模下横桥向布设250px×250px木方，下层纵桥向布设250px×375px木方。
　　(2)支架形式
　　主桥采用碗扣式满堂支架法施工，支架布置形式如下：箱梁底板处支架立杆纵横间距为1500px×1500px，腹板底立杆纵横间距加密为750px×750px，翼板底支架立杆为1500px×2250px，步距均为1.2m，且在距砼基础面500px处设置扫地杆。
　　4.2　模板与支架形式
　　根据变更后的节段划分情况，0#节段重量最大，支架所承受的荷载最大。以0#块为例，对腹板、底板、翼板处支架、模板内力及地基进行验算。0#块计算的相关荷载见表1。


　　(1)模板验算
　　底模方木背肋间距为0.1m，横梁方木中对中间距为0.1m，纵梁方木中对中间距为0.3m，模板支撑架立杆稳定性荷载计算单元如图5。


　　根据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》，对模板进行验算，详见表2。


　　经验算，弯拉应力和挠度均符合要求。
　　(2)支架验算

　　根据《建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范》对支架系统进行验算，支架立面简图见图6。

5　连续梁施工及施工过程中的监控
　　5.1　连续梁施工以及注意事项
　　(1)连续梁砼浇筑及注意事项


　　每个箱梁节段的砼采用水平分层浇筑，箱梁砼浇注顺序见图7。浇筑时应注意以下问题：
　　①箱梁支点处梁较高壁较薄钢筋密集，混凝土入模采取的办法是软管插入泵送入模，防止混凝土自由下落和与钢筋管道碰撞发生离析，顶板则用直接泵送入模。
　　②砼浇筑完成在砼达到终凝要用湿麻袋草包遮盖，经常洒水，加强养护，保持砼湿润状态。
　　③在施工中，加强测量控制，发现有沉降及时停止砼浇筑，采取补救措施或分二次浇筑。①底板浇筑②腹板分层浇筑③顶板浇筑
　　(2)预应力施工
　　连续梁采用纵、横、竖三向预应力结构体系。纵向和横向采用符合国家标准（GB/T5224）Фs15.2mm高强度低松弛预应力钢绞线，纵向预应力钢束配置在箱梁的顶、底及腹板，横向钢束施加于箱梁顶板，采用9Φs15.2、12Φs15.2及16Φs15.2规格，并设置有备用钢束。中横梁和腹板位置预应力采用JL25精轧螺纹钢筋和对应的锚具，上端张拉，下端设置固定锚具。预应力管道采用塑料波纹管，真空压浆工艺。
　　张拉顺序：先张拉纵向预应力钢束，再张拉竖向预应力钢束，最后张拉横向钢束；纵向预应力束张拉顺序：先长束，后短束，顶底板钢束交错张拉，对称张拉。竖向预应力筋应采用二次张拉，在初次张拉到位一星期后，对竖向预应力筋进行再次张拉。
　　张拉机具：千斤顶，油压表经检定后配套使用。
　　张拉完成后24小时内进行孔道压浆和封锚，压浆使用孔道真空吸浆技术（大于5分钟稳定在最大压力），浆液按规范及试验标准中的要求进行配制。采用42.5级普通硅酸盐水泥，水灰比0.30~0.35。
　　5.2　施工过程中的监控
　　在0#节段支架搭设、模板铺设完成后，根据0#节段的荷载重量，用同重量的沙土包对支架和地基进行预压，同时布置相应的沉降观测点进行观测。监测单位根据预压沉降量，提供0#节段截面施工监控指令指导现场施工。沉降观测点布置如图8所示，每个断面布置5个观测点。
　　0#节段在砼浇注完成和预应力张拉完成后，对标高分两次进行复测，然后结合下一节段的预压沉降观测数据，提供监控指令制指导下一节段的施工。其中沉降监控截面见图9和图10。
　　根据监测单位提供的监控指令，主桥节段最大抛高值为150px，最小为60px。施工现场严格根据监控指令控制标高，确保桥梁的线形。






6　合龙施工
　　合龙施工是连续梁体系转换的重要环节，对保证成桥质量至关重要。刚构合龙原则为低温灌注。合龙顺序为先边跨合龙再中跨合龙，再完成体系转换，形成连续刚构。
　　(1)边跨合龙施工：实测合龙段梁底标高与监控指令标高进行比对（表4），满足合龙要求，浇注边跨合龙段混凝土，待混凝土达到强度和龄期后，张拉边跨预应力。


　　(2)临时锁定柱拆除：先拆边跨侧，再拆中跨侧。锁定柱拆除后合龙段箱梁底标高变化值见表5。


中跨合龙段箱梁底标高与设计标高进行比对（见表6），满足中跨合龙要求，监控单位提供合龙监控指令。


　　(3)中跨合龙施工：焊接临时劲性骨架（图11），在每天温度最低时，浇注混凝土，混凝土强度和龄期达到后，张拉预应力。


　　(4)拆除合龙段支架；
　　(5)全桥测点联测，按节段划分测量桥面标高进行对比。
　　经过监控单位复测，结构合龙完成后线形状态较好，误差均在50px以内，满足规范要求。其中南幅桥实际标高和设计标高对比值详见表7。


7　施工工效
　　施工过程中根据现场情况及每个工序步骤，安排人员、机械和设备，历时247天，顺利完成了业主要求的桥梁合龙时间节点。主桥连续梁实际施工进度见表8。


8　结语
　　通过本工程主桥施工过程，总结大跨度预应力混凝土桥梁施工的关键控制要点有：
　　1、满堂支架施工对模板、支架和地基的承载力要求非常高，施工前一定要有充分的理论计算作为依据。
　　2、施工过程中，对每个节段的标高，严格依据监测单位的监控指令进行控制。
　　3、满堂支架法施工，可以根据人员、机械设备和材料情况，以及不同节段之间的相互交叉施工，合理的安排工期。
　　4、主桥合龙施工时，应该对全桥标高进行一次测量统计，混凝土浇筑前，劲性骨架的焊接必须可靠，混凝土浇筑时，应注意在全天最低温度的时候进行浇注。