连续梁悬臂施工技术探索

摘要：本文以大跨径连续梁桥施工工艺为研究对象，介绍了丰沛运河崔楼桥的工程概况，施工各个阶段所采用的施工工艺，施工过程应注意的控制要点展开探讨。

关键词：悬臂施工；变截面连续鼻梁；桁架；合拢段

1.工程概况

丰沛运河崔楼桥桥长140.2米，桥宽：全宽26m=2×（净11.5+2×0.5m）+1m分隔带，其中主桥连续梁跨径组合为36m+60m+36m三跨PC变截面连续箱梁，主桥箱梁0#块及边跨直线段采用支架现浇，边中跨合拢段采用吊模施工，余均采用悬臂挂篮施工。主桥左右幅共4个“T”，对于单T构而言，0#块段长10.0m为支架现浇段，1#～7#块段为悬浇段，另外8#块段为合拢段、9#块段为边跨现浇段。

T构除0#块外分为7对梁段，箱梁纵向分段长度为3×3.0m+4×3.75m0#块长10m，中跨合拢段长度为2m，边跨合拢段长度为2m，边跨现浇段长度为4.92m，该连续梁平面上位于平面直线段，桥面双向横坡2%；竖曲线要素为R=10000m，最大纵坡1.774%。

施工用水为丰沛运河河水。

2.主要施工工艺概述

根据施工现场条件丰沛运河崔楼桥连续梁0#块采用满堂钢管支架，墩梁固结采用钢砂箱和临时锚固筋的施工方法；1～7#块采用菱形挂篮悬浇的施工方法，边跨现浇段采用重型门式支架现浇的施工方法；边跨合拢段与中跨合拢段采用精轧螺纹钢吊挂篮外底模的方法浇筑。挂篮采用自行设计的非平行弦菱形挂篮。

3. 0#块施工

3.1支架施工方案的选择

连续梁墩顶现浇块支架常用的施工方法有[1]：钢支墩或混凝土支墩、墩身预埋型钢搭设型钢支架、满堂钢管支架、型钢膺架。钢支墩或混凝土支墩适用于大跨度连续梁，施工特点为变形小，受力明确，缺点为一次性投入大；墩身预埋型钢搭设型钢支架适用于高墩，施工特点为变形较大，缺点为型钢用量大，影响墩身外观；满堂钢管支架适用于承台尺寸较大，墩身高度不高的情况，缺点为钢管用量大；型钢膺架适用于中低高度墩身的情况，对焊接水平要求较高，检查须仔细，缺点为型钢用量较大。

根据设计要求，0#块一起浇筑，长度10m，梁高从3.55m渐变为3.136m，根据承台结构尺寸较大，附近钢管租赁较方便的特点，连续梁0#块采用满堂钢管支架方法施工。满堂钢管支架施工工艺[2]如下：承台施工时，在承台上预埋钢筋用以定位钢管支架，搭设钢管支架，钢管支架纵向间距0.4m，横向间距：腹板下方为0.2m，其余均为0.4m。横杆步距0.8m。为增加支架稳定性加斜撑连接，底板下方支架通过横杆连为整体，支架搭设见图1。支架基础利用主墩承台的襟边尺寸，为确保0#块施工需要，支架四周从承台顶面设立斜撑钢管，以减少支架的沉落量。支架搭设高度在5.5m左右，预留沉落量为5mm。

调整支架标高铺底模，底模采用竹胶板，在支架顶小横杆上铺10×10cm方木，方木间距20cm。其上铺大块竹胶板（1200×2400×15mm），空隙用小块竹胶板补齐，竹胶板用铁钉与方木钉牢，板间拼缝严密，不得有错台、翘曲或较大缝隙，防止浇注混凝土时漏浆及底板不平顺。

3.2墩梁固结施工工艺

墩梁固结常用的施工工艺[3]有：硫磺砂浆临时支座（或混凝土结合砂底模）与精轧螺纹钢、硫磺砂浆临时支座（或混凝土结合砂底模）与临时锚固筋、硫磺砂浆临时支座（或混凝土结合砂底模）与混凝土立柱的施工工艺。由于硫磺砂浆临时支座解除时均存在熔化不砌底，凿除难度大，混凝土结合砂底模也存在凿除难度大，花费时间长，造成对体系转换受力不利。本桥采用新工艺，用钢砂箱代替硫磺砂浆临时支座承受竖向力。钢砂箱采用Ф200mm和Ф160mm钢管制作，灌好干细砂，压力机压至200吨，钢砂箱总高度达212mm时采用Ф30钢筋四角固定。每个永久支座四周各4个钢砂箱。主墩顶四周放置方木作为侧模，内填砂子，上部浇筑3cm厚C30砂浆作为底模。砂浆顶面涂隔离剂，便于体系转换时凿除，临时锚固通过预埋筋使墩柱及梁体固结。永久支座垫石必须严格抹平，以确保支座安装水平。支座螺栓通过环氧树脂砂浆与墩柱固结牢。

用全站仪精确定出梁中心线及底板边线，架立侧模，侧模采用悬浇段施工的侧模板，其侧模为4.4 m×2，另制作1.4m长同类型的模板，拼装成0#块侧模。

3.3支架预压施工工艺

支架预压常用的施工工艺有：砂袋预压、钢材预压、水袋预压、油顶顶压。砂袋预压的施工特点为加载较均匀，但工作量大；钢材预压的施工特点速度快，但受力不易均匀；水袋预压的施工特点加载方便，但加固有一定难度；油顶顶压的施工特点速度快，但须制作反力架。

本桥考虑地方劳动力较便宜，料场砂充足，支架采用砂袋预压，在模板底布设好侧模、底模变形观测点，采用分6级加载，前5级每次加载60吨，每级加载后每隔半小时观测一次观测点变形，当每隔1小时沉降不超过1mm，并且连续出现两次时，进行下一级加载，直至加载至300吨，第6级加载荷载为388吨，当每隔1小时沉降不超过1mm，并且连续出现两次时，则支架沉降稳定，再进行分级卸载，每一级卸重量同加载重量，当每隔2小时沉降不超过1mm，并且连续出现两次时，进行下一级卸载。根据观测点的变形情况，得出非弹性变形和弹性变形值，作为控制施工立模标高的依据。

3.4钢筋、模板及混凝土混凝土施工

钢筋绑扎按设计图纸及规范要求进行，0#块钢筋较多，纵横向及腹板三向交织在一起，首先要严格控制钢筋的下料、加工，做到钢筋半成品验收合格。钢筋绑扎中，事先要安排好钢筋的绑扎按照先底板再腹板后顶板的顺序，选择好钢筋保护层的支垫方式，底板采用C50混凝土的半圆形垫块，侧面保护层采用标准尺寸的塑料垫块。钢筋焊接工持证上岗。注意菱形挂篮Ф32后锚筋的预埋及模板安装预留孔的位置、尺寸、规格，不得遗漏。0#段波纹管道较多且集中，又是以后悬浇段预应力束的基础段，所以要求定位准确，定位筋焊接必须牢固，为避免混凝土施工中，波纹管进浆堵塞，在波纹管内穿直径稍小的硬质塑料管防止堵塞。内模采用木模，内模加固采用钢管支架加固，确保梁体几何形状。

混凝土浇筑采用泵送方式。搭设混凝土作业平台，布置输送混凝土的导管。从底板开始前后、左右对称浇筑0#段混凝土，混凝土浇筑顺序[4]：由1#段向0#段中心分层浇筑，先底板后顶板。待底板浇筑完毕后将腹板、顶板一次性浇筑完成，混凝土浇筑完后，加强对梁段尤其是箱体内侧与外侧的撒水养护。当混凝土强度达到设计强度的95%时张拉预应力束T1，并封头压浆。

4.挂篮及模板设计

4.1挂篮设计

挂篮常用的结构形式有：菱形挂篮、三角形挂篮、贝雷桁架挂篮。菱形挂篮的特点为结构简单，受力明确，作业空间开阔，但型钢用量较大；三角形挂篮的特点为结构简单，受力明确，作业空间有限制，型钢用量较少；贝雷桁架挂篮的特点为采用周转材料贝雷片现场拼装，便于节约成本，但施工过程中变形较大，对线型控制有一定不利影响。

考虑施工班组以前多次进行菱形挂篮施工，本桥采用非平行弦?菱形挂篮。

4.2模板设计

侧模和底模均设计为整体钢模板，面板采用5mm厚钢板，设槽钢骨架并用角钢加劲。底模板纵横梁均由槽钢加工而成，两者间采用销接，使横梁在纵梁上有一定的旋转角度[5]，保证底模前吊杆与横梁在施工中始终处于竖直面上。

内模骨架用角钢和槽钢联接而成，并通过型钢联为整体，以保证其整体性。骨架上覆3cm木板，木板通过沉头螺栓与槽钢连接。为方便模板在滑道上移出，侧模和内模骨架上均设滑道滚轴装置。

为保证加工精度，挂篮桁架各杆件及模板骨架均由工厂加工制作，并进行试拼装和预压。受运输条件限制，大块模板的成型均在现场进行。模板面板铺设时，对其表面平整度、接缝的处理严格控制，为保证混凝土的外观质量。

4.3挂篮桁架安装

挂篮桁架的安装包括连体桁架的吊装和解体两个主要部分。连体桁架吊装前，先在地面预拼，然后分片吊装至0#块顶，再连接横联系成为一体，施工1#节块。进行2#节块施工时，对T构上的连体桁架进行解体，安装每副桁架的其余杆件及后锚梁，精确定位并锚固，使每副桁架各成为一套独立的工作体系。

4.4挂篮预压加载

挂篮拼装结束后，为了验证挂篮结构强度和刚度，确保挂篮施工安全，以及为了取得主桁架弹性变形的数值，对挂篮进行加载试验。加载采用砂袋预压，在模板上布设好侧模、底模变形观测点，采用分6级加载，作好变形观测记录。根据观测点的变形情况，得出挂篮主桁架非弹性变形和弹性变形值，作为控制施工立模标高的依据。

挂篮安装就位后，进行绑扎钢筋、安装预应力管道，立内模板等作业。浇筑前按计算要求调整模板标高，锁紧吊杆。。

5.挂篮前移及标准节块施工

待已浇梁段压浆完成后进行挂篮前移[6]工作。挂篮前移做好以下准备工作：首先解除模板间对拉螺杆，接着松动吊杆，使底模前后横梁及内、侧模滑行梁下落10cm ，再使模板脱离已浇混凝土，临时固定底侧模，内模落于箱室底板，最后抽出后锚杆，安装配重混凝土块。挂篮前移按以下步骤步骤进行：1）接长挂篮前移走行轨，涂抹黄油；2）用3个10t葫芦对称同时拉动挂篮，均匀缓慢前行；3）前移到位后固定后锚杆；4）推出滑行梁，牵引模板就位，收紧吊杆。

标准节块的施工顺序为挂篮前移――立底侧模――绑扎底腹板钢筋――立内模――绑扎顶板钢筋――浇筑混凝土――养生――张拉压浆。T构两端对称均衡进行施工。

6.边跨现浇段施工

边跨现浇段长度4.92m，采用重型门式支架方法施工。地基坚固处理后，搭设重型门式支架，每榀间距0.6～0.8m，每排间距为0.8m。支架顶设[10槽钢，槽钢上铺10×10cm方木，现浇段底模及侧模采用高强度双覆膜竹胶板，现浇段支架搭设见图3。现浇段预压同0#块支架，采用砂袋预压。根据观测点的变形情况，得出支架非弹性变形和弹性变形值，作为控制施工立模标高的依据。内膜采用九层板，钢管支撑。为防止在浇筑混凝土时两侧模板外胀，腹板中部设对拉杆。混凝土浇筑按照先支架端向边墩方向分层一次整体浇筑。

7.合拢段施工

本桥两个边跨一个中跨共三个合拢段，边跨合拢段长度为2.0m，中跨合拢段为2.0m，箱梁合拢是主桥连续箱梁施工的主要环节，是控制全桥受力状况和线形控制的关键工序，质量要求严，箱梁合拢按照先边跨，后中跨顺序，选择一天中气温最低时合拢，必须严格混凝土浇筑质量。

待边跨合拢段混凝土达到95%设计强度[7]后，张拉预应力束，并尽快压浆，及早完成T构与现浇段组成的超静定体系向两跨静定悬臂梁体系的转换。解除墩梁固结按以下步骤进行：1）拆除外侧木模，掏除砂底模；2）拧开钢砂箱螺栓，对称平衡溜砂；3）拆除钢砂箱，凿除底板混凝土砂浆；4）对称平衡切除粗钢筋。现场拆除钢砂箱和临时锚固筋仅用6个小时，且根据观测体系转换平稳。连续梁体系转换见图4。

施工要点：（1）水箱压重：在浇筑合拢段砼之前，在合拢段两端设置平衡压重，水箱容积为30m3，水箱底部设水龙头，边跨合拢时两端压重12吨，中跨合拢时两端压重25吨，随着砼浇筑两端同时放水，放水总重量与浇筑砼的重量相等，防止混凝土浇筑过程中产生变形裂缝。（2）测量控制：主跨合拢前，对两悬臂端标高及主梁伸长量进行48小时连续观测，每隔两小时观测一次，绘制时间――挠度曲线及时间――伸长量曲线，以提供临时锁定及浇筑合拢混凝土的时间。（3）选择时机焊接临时锁定构件：临时锁定是为了防止合拢段接缝开裂，选择一天气温最低时，迅速完成锁定构件焊接，形成钢性连接。焊接时，在预埋件周边混凝土表面浇水降温，以免烧伤混凝土。（4）钢性连接杆件焊接完成，选择第二天气温最低时立即浇灌合拢段混凝土，浇筑时逐渐放等重的平衡压重，浇筑混凝土施工要一气呵成。（5）当合拢段混凝土达到95%设计强度后，分批张拉底板预应力束。

8.线型控制

为确保箱梁线型准确，成立丰沛运河崔楼桥连续梁测量监控制小组。测量小组建立平面控制网和高程控制网，及时提供挂篮和支架变形资料，以及每节块挂篮就位后、混凝土浇筑前后、纵向预应力张拉前后高程联测，合拢段增加拆除临时支撑后高程联测。

立模标高=设计标高+（设计提供的）预拱值+挂篮弹性变形预拱值+吊带伸长值

观测时间安排如下：挂篮移动前后、混凝土浇注前后、预应力筋张拉前后、边中跨合拢前后。对以上过程每次已完梁段的标高，将观察数据填入高程数据统计表，与计算值进行分析比较，总结各种状态下梁体的实际变化趋势及其规律来指导施工。

各施工阶段观测尽可能选择在每天日出之前，不允许在高温强光和大风的天气情况下进行观测，并定人、定仪器进行观测，避免人为误差。由于勤观测、勤记录并及时反馈、严格控制梁体施工原材料的规格，现场测量控制不仅能保证合拢精度，而且整个梁体线形流畅，施工完成后桥面标高与计算标高偏差15mm，较理想地达到设计线形的要求。

9.经验总结

本桥施工成功之处在于墩梁固结采用钢砂箱和临时锚固筋的工艺，减轻了体系转换时间长对结构受力的不利影响，同时加快了施工速度。支架搭设时较好地利用现场材料，利于节约成本。测量控制小组及时准确进行了线型测量，并指导现场施工，较好控制了全桥线型。有待改进之处为挂篮结构形式，本桥采用前短后长的非平行弦菱形挂篮，连体及分体工作增加施工工作量且浪费时间，可采用后部较短的非平行弦菱形挂篮，施工1#块时挂篮后锚杆锚于0#块，挂篮前移时增加配重以确保走行时稳定。

参考文献

[1] 裘伯永.桥梁工程[M]. 北京：中国铁道出版社，2007.

[2] 钢筋混凝土结构设计规范[S].中国建筑工业出版社，1999.2.

[3] 王铁成，颜德.混凝土结构设计.中国建筑工业出版社，2005.1

[4] 朱尔玉.现代桥梁预应力结构[M]. 清华大学出版社，2011.

[5] 姚玲森. 桥梁工程（第二版）[M]. 北京人民交通出版社，2008.

[6] 沈天勇.公路桥涵施工技术规范JTG/T F50-2011.人民交通出版社，2011

[7] 叶见曙. 结构设计原理（第二版）[M]. 北京：人民交通出版社，2005.