预应力混凝土连续梁悬臂浇筑施工控制技术

摘 要：结合某铁路预应力混凝土连续梁悬臂浇筑施工的成功实践，详细阐述了该预应力混凝土连续梁悬臂浇筑施工方案、施工方法，可供同类工程施工参考。

关键词：预应力混凝土 连续梁 臂浇筑施工。

中图分类号：U445.57 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）05（a）-0096-05

1 工程概况

某48+80+48 m预应力混凝土连续梁基础采用钻孔灌注桩基础，墩身采用单线矩形变截面实体墩，中墩最大高度7 m，边墩最大高度11.5 m，支座采用球型支座，全联位于R=750 m曲线上及i=-4.7‰的坡道上。梁体为单箱单室直腹板变截面箱梁，箱单室直腹板变截面箱梁，挡砟墙内侧净宽4.5 m，桥面板宽7.0 m；梁体全长177.2 m，边支座中心线至梁端0.6 m，中、边支座横桥向支座中心距均为3.2 m；中跨中部18 m梁段和边跨端部17.6 m梁段为等高梁段，梁高为3.3 m；中支点处梁高为6.0 m，其余梁段梁底下缘按二次抛物线Y=3.3+X2/311.484m变化。箱梁顶板宽7.0 m，底板宽4.0 m；顶板厚30 cm，边跨端块处顶板厚由30 cm渐变至70 cm；底板厚36～60 cm按抛物线变化，边跨端块处底板厚由36 cm渐变至80 cm；腹板厚30 cm～70 cm，按折线变化，边跨端块处腹板厚由30 cm渐变至60 cm。

2 施工方案

连续箱梁施工时0#梁段、边跨直线段采用托架现浇，其余梁段采用2套挂篮悬灌。施工方向从22#、23#墩开始按设计长度对称进行悬臂施工，先进行中跨合拢，接着在跨中施加压重，利用边跨挂篮施工边跨不平衡段，最后在边墩旁搭设托架并结合挂篮浇筑合拢两边跨梁段，完成梁体施工。为消除托架非弹性变形，必须进行预压，预压重量不少于梁体重量（包括混凝土自重、模板、施工荷载）的120%。挂篮施工每一段都是一次浇筑成型，浇筑后覆盖养生，混凝土强度达到设计值的95%，弹性模量达到设计值的100%且龄期大于5 d后，施加预应力并压浆，挂篮方可前移，施工下一节段。模板、钢筋以及连续梁施工所用的挂篮和材料、机具等采用25 t汽车吊吊运。混凝土由工地设置的有自动计量装置的拌合站集中拌制，混凝土输送车运送、混凝土输送泵泵送入模。

3 施工方法

施工顺序见图1～图5，具体为：（1）准备阶段。安装主墩上的支座，并注意预偏量的设置；浇注主墩上临时支座，在主墩侧安装托架，并进行预压后立模灌注0号梁块，待混凝土强度达到设计值的95%，弹性模量达到设计值的100%，并满足5 d龄期后，张拉纵向预应力钢束N1、N11、N18，并进行管道压浆；安装挂篮，并进行预压；0号段结构复杂，顶板预应力束管道密集，应特别注意预应力管道的准确定位，灌注时不允许有漏浆堵塞管道，在张拉之前，检查所有孔道。（2）挂蓝悬浇阶段。对称悬臂灌注1～9号、1a～9a号梁块，梁块混凝土强度达到设计值的95%，弹性模量达到设计值的100%，并满足5 d龄期后，张拉相应节段的纵向预应力钢束（N2～N10，N12～N17），张拉顺序为先腹板束后顶板束，左右对称张拉；在悬灌之前必须检查梁面标高及中心线，并及时进行动态调整。（3）合拢阶段。利用挂篮做合拢支架，安装合拢段体外支撑并顺序张拉2N26，2N27，每束张拉力为设计张拉力的30%；在一天温度最低时段灌注10号梁块混凝土，混凝土可采用早强措施；混凝土强度达到设计值的95%，弹性模量达到设计值的100%，并满足5天龄期要求后，依次序张拉相应的纵向预应力钢束N26、N126（不灌浆）至设计张拉力，2N27至设计张拉力的50%，随后拆除体外支撑及主墩临时支座，主墩支座承载完成体系转换。在10号梁块混凝土强度及弹性模量达到设计值的100%并满足7 d龄期要求后，在中跨跨中施加30 t的压重用挂篮悬臂灌注边跨12号块，并张拉预应力钢束N19；在边墩上用万能杆件和型钢组成托架，并进行预压，并在边墩上安装支座；利用挂篮和托架，立模灌注端块11号节段混凝土；混凝土强度达到设计值的95%，弹性模量达到设计值的100%，并满足5 d龄期要求后，拆除2N126，依次序对称张拉纵向预应力N20、N25、N24钢束。（4）成桥阶段。移除压重，拆除所有挂篮和托架；依次序张拉剩余预应力钢束N32，N31，N30，N29，N23，N22，N21，N28，N27；施工边墩小跨部分顶帽；全桥合拢后进行桥面安装和轨道铺设，完成全桥施工。

具体施工方法为：（1）边跨现浇段施工。边跨直线段采用托架现浇方式施工。混凝土浇筑完成后，复测直线梁段中线及梁顶、底面标高。施工顺序如下：托架系统安装模板安装就位钢筋绑扎及预应力管道安装浇筑混凝土混凝土养护预应力筋张拉、压浆拆除支撑系统。①边跨现浇段托架设计与施工。结合施工现场实际情况，采用托架方案施工，见图6、图7。②托架预压。托架搭好后，为消除托架非弹性变形，测出托架弹性变形以及合理设置预拱度，对现浇托架按梁重的120%载荷进行预压试验，预压材料为砂袋，采用分级加载、卸截的方式，同时进行沉降观测。试验加载通过砂袋进行预压加载，根据悬臂端腹板处的最大受力，在底模铺好后，将荷载施加于悬臂端腹板处的模板位置，再分级加载、卸载。满载后托架沉降稳定并持荷时间不小于24 h后卸载。加载时注意加载重量的大小和加载速率，防止因整体或局部加载量过大、过快而使基础发生剪切破坏。加载时按照25%、50%、80%、100%、120%分五级加载，预压前对观测点进行测量，取得初始值，加载至25%时，静止2 h后进行观测，随后即可加载，加载至50%时，静止2 h后进行观测，随后即可加载，加载至80%时每间隔2 h观测一次，当沉降不大于2 mm后即可加载；加载至100%时每间隔2小时观测一次，当沉降不大于2 mm后即可加载；加载120%时每6 h观测一次，静止一天，当沉降小于1 mm/d时，即视为稳定，稳定后即可进行卸载作业。卸载时按照100%、75%、40%、0%四级进行。卸载完成后，测量各观测点高程，直至变形趋于稳定。托架卸载前后的顶面高差作为托架的弹性变形，底模板标高将综合考虑托架弹性变形（预留沉落量）进行调整，通过调整方木对底模进行托架标高调整。③模板。外模采用钢模板，内模采用方木做成骨架，以竹胶板作为面板。在浇筑底板混凝土时，底板与肋板钢筋绑扎安装后进行安装。④钢筋及预应力筋。钢筋及预应力筋在加工场下料加工，现场绑扎就位，施工时注意纵向束管道及竖向预应力钢筋束道的准确定位，用井字形钢筋固定波纹管。其它的预埋件包括防撞墙钢筋、伸缩缝钢筋等均应严格控制。⑤混凝土浇筑及养生。混凝土在拌合站集中拌合，混凝土罐车运至现场，混凝土输送泵泵送入模，混凝土浇筑从悬臂端对称向桥墩位置方向浇筑。先浇筑底侧模交会处的梗肋混凝土至腹板30 cm处，再浇筑底板中部混凝土，随之浇筑腹板混凝土至顶板，再浇筑项板及翼缘处混凝土，按梁段全部平面面积等高水平分层，纵、横向对称浇筑。在腹板及隔板内，每2.5 m间距范围均匀设置串筒，在顶板开设天窗，用串筒将混凝土输至底板。顺次移输送管至串筒漏斗，分层推进浇筑。混凝土每浇筑2 m摘降一节串筒，控制自由下落高度，避免分层离析。每层浇筑层厚不超过30 cm，每层混凝土浇筑要在前层初凝前进行，以免出现明显的接缝痕迹。梁体底板及腹板采用插入式振捣器，顶板采用平板式振捣器。底板混凝土直接在底板顶部振捣，腹板及隔板内采取内模上开窗振捣及加长振捣棒联保振捣相结合。考虑到操作空间狭窄不利操作，增设振捣机具及人员。每2 m设置振捣站位点，进行定点定位振捣。振捣遵循“快插慢拔”的原则，振捣棒应深入下层5～10 cm，以利于上下层间结合，每30 cm设置一振点，每点振捣时间20～30 s，当混凝土表面无明显沉降、无气泡冒出，表明该点振捣密实。要加强角隅处和锚垫板下位置的振捣，保证混凝土的密实。在底板混凝土浇筑完毕后，对底板顶面找平，并在初凝后、终凝前做两次压光。对顶板混凝土表面，按梁顶设计坡度，挂线并配合水平尺将大面找平并拉毛。

（2）中跨合拢段施工及体系转换。在完成梁体各悬灌段施工后，即应尽早完成中跨合拢段梁体施工。合拢梁段施工是连续梁施工的关键。它包含了线性控制、设计控制应力、体系转换、合拢精度、箱梁温度伸缩等一系列悬臂灌注连续梁的施工的重点和难点，见图8。合拢段具体施工程序为：挂篮走行到位立模绑扎钢筋及纵向预应力管道安装劲性骨架临时穿束并张拉安放竖向和横向预应力混凝土浇筑及养生拆除临时刚接预应力张拉并压浆拆除临时固结支撑。普通钢筋在地面集中加工成型，运至合拢段绑扎安装，绑扎时将劲性骨架安装位置预留，等劲性骨架锁定后补充绑扎。底板束管道安装前，应试穿所有底板束，发现问题及时处理。合拢段底板束管道采用钢管，或者用双层波纹管替代，管道内穿入钢绞线芯模，以保证合拢段混凝土浇筑后，底板束管道的畅通。其余预应力束及管道安装同箱梁悬灌梁段。模板调整好及压重结束后，选择一天中温度最低和温差变化最小的时间，在合拢处安装劲性骨架，将合拢段予以临时锁定。劲性骨架设计见图9。锁定时劲性骨架的四根支撑同时焊接，并在升温之前完成，避免由于温度不同而在构件内产生附加内力。为了减少锁定时间可使钢支撑在锁定前先焊接一侧，在锁定时焊接另一侧完成锁定。组织四台焊机及四个电焊工同时作业，所有焊缝高度和长度均应满足设计要求，施焊前，应将焊接处梁体用土工布覆盖并洒水润湿，防止焊接过程中灼伤梁体混凝土。钢筋及预应力波纹管施工完毕后进行纵向临时钢束的穿束及预拉，严格按设计的张拉束进行。临时钢束的张拉是合拢段锁定的最后一道程序，在合拢段混凝土浇筑前一天夜里进行。合拢段采用微膨胀混凝土，比主梁混凝土提高一个等级，坍落度140～160 mm，并且严格控制混凝土的入模温度，在混凝土的浇筑过程中做好混凝土的温度记录，合龙段钢筋模板检查合格后，进行混凝土的浇筑，浇筑混凝土时要注意以下几点：合拢段混凝土浇筑的时间应选在一天中最低温度时施工，使之在混凝土早期结硬过程中处于升温的受压状态，减少温度变化对合拢段混凝土的影响。一般宜选在早晨施工；浇筑过程中严格控制混凝土的配合比和坍落度，要对混凝土的浇筑数量和重量做好详细记录。根据浇筑混凝土的数量同步卸除合龙段的配重，卸除配重时，两侧要同步对称进行；要做好温度及浇筑记录，同时观测合龙段标高的变化；要有专人检查模板及底模的锚固系统，发现问题及时报告，及时解决；要注意保护好预应力管道，振动棒不得直接接触波纹管；加强对合拢段混凝土的养护，使之保持潮湿状态，减少日照引起的温度变化影响。待合拢段混凝土达到设计规定强度和相应龄期后，先张拉边跨顶板预应力束，再张拉底板预应力束，按照设计要求的张拉吨位及顺序双向对称进行张拉（对先期临时张拉的钢束补张至设计力）。解除中墩处临时固结措施，由永久支座受力，并将中墩活动支座的纵向约束临时锁定，结构由双悬臂状态变为单悬臂状态。中跨合拢后，在跨中采用水箱蓄水施加压重，利用挂篮施工边跨不平衡段，施工工艺与普通预应力钢筋混凝土梁基本相同。在体系转换时，严格按设计要求进行体系转换，释放墩梁锚固，结构由双悬臂状态变为单悬臂状态。在这个体系转换过程中，施工应注意以下几点：结构由双悬臂状态转换成单悬臂受力状态时，梁体某些部位的弯矩方向发生转换。所以在拆除墩梁锚固前，按设计要求，张拉一部分或全部布置在梁体下部的正弯矩预应力束；墩梁临时锚固的放松，应均衡对称进行，确保逐渐均匀地释放。在放松前应测量各梁段高程，在放松过程中，注意各梁段的高程变化，如有异常情况，应立即停止作业，找出原因，以确保施工安全；对体系转换后形成的超静定结构，需考虑预应力张拉、支座变形、温度变化等因素引起结构的次内力。若按设计要求，需进行内力调整时，应以标高、反力等多因素控制，相互校核。如出入较大时，应分析原因。

4 结语

（1）为提高结构耐久性，混凝土采用性能指标满足环境要求的高性能混凝土。悬臂浇筑过程中，各中墩采取临时锚固措施，墩梁固结或临时墩在横桥向必须支撑在箱梁腹板范围内。并在施工时加强挂篮锚固。六级以上大风停止施工。悬臂施工时，要求对称浇筑，如砼泵送有困难而难以实现时，应控制两端砼浇筑不平衡重不超过灌注节段重的1/5。梁段悬浇时，与前段混凝土结合面应予凿毛处理并清理干净。注意加强捣固，不得存在空洞和漏捣。

（2）预应力筋张拉。预施应力分阶段一次张拉完成。钢束张拉需在该梁段悬灌混凝土强度达到设计值的95%，弹性模量达到设计值的100%，且不小于5 d的龄期后方可进行张拉。纵向预施应力采用两端同步张拉，并左右对称进行，最大不平衡束不应超过1束，张拉顺序先腹板束，后顶板束，从外到内左右对称进行。各节段先张拉纵向再竖向再横向，并及时压浆。预施应力采用双控措施，预施应力值以油压表读数为主，以预应力筋伸长值进行校核。预施应力过程中应保持两端的伸长量基本一致。张拉预应力钢绞线时，张拉顺序：0―>初应力（0.10σcon）―>σcon，持续5 min锚固。

（3）终张拉完成后，在24 h内注浆完成，特殊情况时必须在48 h内完成。压浆前管道内应清除杂物及积水。压入管道的水泥浆应饱满密实。水泥浆搅拌结束至压入管道的时间间隔不应超过40 min。

（4）合拢段及现浇段施工。为切实保证灌筑质量，在中跨合拢段应设置可靠的临时刚接措施，保证合拢段混凝土强度及弹性模量达到100%设计值及混凝土龄期不小于5 d进行预应力张拉时混凝土不开裂。满足正常施工温度的条件下，合拢段混凝土浇筑实际应在一天中温度最低时，并使混凝土浇筑后温度开始缓慢上升为宜。边跨现浇段浇筑梁体混凝土前，应对支架进行1.2倍最大施工荷载预压，采取有效措施消除托架变形对梁体线形的影响。

参考文献

[1] 申永利.临时固结支撑在客运专线铁路连续梁0号块施工中的应用[J].铁道标准设计，2009（1）.

[2] 赵秀典，刘胜路.武广客运专线悬灌法施工连续梁线形控制技术[J].铁道标准设计，2008（8）.

[3] 刘超群，李小年，杨孟刚.连续梁悬臂法施工控制[J].铁道标准设计，2009（1）.