張寧軍

(中鐵二十一局集團 第四工程有限公司，西寧 810000)

1 工程概況

京石客運專線石太直通線跨青銀高速公路特大橋石銅路連續(xù)梁，位于石太直通線DK8+324.7—DK8+606.4段，該段位于半徑為3 000 m的圓曲線上，梁頂縱坡為16.7‰。本橋橋跨布置為(52+88+88+52)m預應力混凝土連續(xù)梁，全長281.5 m。全橋共分81個梁段，包括3個0#段、4個合龍段、2個直線段及一般梁段，其中0#段長9.0 m，合龍段長2.0 m。一般梁段是以中支點(即主墩)為對稱的懸臂節(jié)段，每個主墩有12個對稱節(jié)段，各節(jié)段由3.0 m，3.5 m組成。該連續(xù)梁梁體構造為單箱單室、變高度、變截面結構，中支點處梁高6.65 m，邊跨直線段和跨中梁高3.85 m。梁底按二次拋物線變化，拋物線方程y=(7/3 610)x2。梁頂寬12.2 m，底寬6.4 m。底板厚0.4～1.0 m，腹板厚0.5～0.7 m，頂板厚0.4 m。全橋共設7道橫隔墻，分別設置在中支點、端支點和跨中。在中支點處設置厚2.4 m的橫隔板，梁端支座處設置厚1.25 m的端橫隔板，跨中合龍段設置0.6 m中橫隔板，橫隔梁處設有供檢查人員通過的孔洞。梁體采用C50混凝土，最大懸臂澆筑段重1 603.3 kN。主橋合龍順序:先合龍兩個中跨，然后合龍兩個邊跨。中跨合龍段混凝土澆筑后，張拉中跨預應力束，解除主墩墩梁臨時固結，使懸臂 T構變?yōu)檫B續(xù)梁懸臂結構;邊跨合龍后，形成一個四跨連續(xù)梁，完成兩次體系轉換。連續(xù)梁合龍段施工是懸澆施工中技術難度最大的一部分，而體系轉換是合龍段施工的關鍵。特別是對于多跨長大連續(xù)梁，采用合適及合理的合龍段施工順序和施工方法，既能節(jié)省施工時間又能使合龍段的施工受力處于最有利的狀態(tài)。合龍工藝和施工是連續(xù)梁施工的關鍵，它包含了線性控制、應力控制、體系轉換、合龍精度、溫度伸縮等一系列施工重點和難點。本文根據(jù)京石客運專線石太直通線跨石銅路連續(xù)梁施工的成功實踐，對大跨度預應力混凝土連續(xù)梁的合龍工藝及技術要求作一介紹，供同行參考。

2 合龍段施工

2.1 合龍段施工順序

主橋合龍順序:先中跨合龍，然后邊跨合龍。該連續(xù)梁在主墩上采用墩梁臨時固結體系，在中跨合龍段施工完畢，臨時固結體系拆除后，利用支座本身的縱向滑移量來適應由預應力、混凝土收縮徐變和溫度變化所引起的縱向位移。在邊跨合龍施工完畢后，整個梁體形成連續(xù)梁體系。

1)在完成梁體各懸澆塊段及邊跨直線段施工后，盡早完成合龍段施工。根據(jù)設計要求，合龍順序為先中跨、后邊跨。根據(jù)本橋的掛籃形式，中跨和邊跨合龍段施工均采用掛籃施工。中跨合龍在B12段施工完畢后將一端的掛籃后移，一端的掛籃前移至合龍位置進行中跨合龍。在中跨合龍段及邊跨直線段施工完畢后，將現(xiàn)澆段靠近合龍段端頭1 m范圍內的支架拆除。然后將掛籃移至邊跨合龍段相應位置，進行邊跨合龍。

2)連續(xù)梁中跨合龍前，先測量并調整21#墩 B12段與22#墩B12段的端部梁底高程及23#墩 B12段與22#墩A12段的端部梁底高程(根據(jù)現(xiàn)場實際情況在22#墩A段及22#墩B段懸臂端壓配重的方法調整)→安裝中跨合龍段吊架及模板→安裝底、腹板鋼筋及預應力管道→焊接箱內勁性骨架的一端→內模安裝→頂板鋼筋及預應力管道安裝→在溫度最低時刻鎖定勁性骨架→張拉2根 B2'及2根 T13鋼束至30%(同時在21#、22#、23#三個主墩兩側的 12#節(jié)段上配重)→澆筑中跨合龍段混凝土(同時按澆筑速度卸載中跨合龍段兩端的配重)→當混凝土強度達100%時張拉中跨合龍段預應力筋→拆除中跨合龍段臨時鎖定→拆除中跨合龍吊架→拆除0#塊臨時固結，體系轉換為連續(xù)懸臂結構。

3)邊跨合龍前，根據(jù)20#及24#墩側邊跨直線段的梁底高程，測量并調整21#墩A12段與23#墩A12段的端部梁底高程(根據(jù)現(xiàn)場實際情況在懸臂端用調整配重的方法調整)。從邊跨合龍段掛籃吊架安裝到拆除邊吊架，使體系轉換成四跨連續(xù)梁的施工過程與中跨合龍相似，至此完成全橋合龍。

2.2 合龍段臨時鎖定

合龍段混凝土澆筑后，因氣溫的變化會引起梁體伸縮變形，同時梁體左右日照溫度不同還會引起梁的扭曲變形。因此，為抵抗溫度應力、T構兩端不平衡彎矩等多種外力對合龍段的影響，合龍段施工前需對合龍段采用勁性骨架及臨時預應力進行臨時鎖定。勁性骨架采用36號工字鋼焊接在事先預埋在梁內的鋼板上，將合龍段兩端的梁體連接為一個整體，臨時張拉較短的預應力束以起到對合龍段更好的約束作用。按設計要求，連續(xù)梁中跨合龍時選擇臨時張拉2根B2'及2根T13鋼束至30%;邊跨合龍時選擇臨時張拉2根B13及2根T15鋼束至30%，以抵消溫度降低時兩端梁體對合龍段新澆混凝土的拉應力。

合龍施工前，加強氣象觀察，以便選擇在較穩(wěn)定的天氣下進行合龍施工。同時安排在一天中氣溫最低時(凌晨1∶00—5∶00)進行合龍段勁性骨架焊接，焊接要求迅速完成，并形成剛性連接。為縮短合龍時的焊接時間，勁性骨架安裝后可提前先焊好一端，合龍時安排四臺焊機在最低溫度時同時對稱焊接另一端。

2.3 平衡配重

合龍段兩端配重的目的:為保證澆筑混凝土過程中，合龍口始終處于穩(wěn)定狀態(tài)，減少混凝土澆筑時的撓度變形;保持T構兩端的不平衡彎矩小于主墩頂臨時固結所能提供的不平衡彎矩。

中跨合龍段混凝土澆筑前須在每個T構的A12或B12梁段按照合龍段混凝土重量的一半同時加載(配重)。配重采用水箱加水，分別置于 A12、B12節(jié)段。

配重計算:B13合龍段混凝土重22.5×26=585 kN，對 0#段中心的彎矩 585/2 ×44=12 870 kN·m。A12節(jié)段中心距0#段中心42.5 m，配重對0#段中心的彎矩須與B13合龍段對0#段中心的彎矩大致相等，由此須配重P=12 870/42.5=302.82 kN。A12段配備30 m3水，符合配重要求(現(xiàn)場根據(jù)實際線形監(jiān)控結果調整配重，見圖1)。

圖1 合龍段配重示意

合龍段混凝土采用平衡法澆筑，即邊澆筑邊卸載。在合龍段混凝土澆筑過程中，安排專人按照混凝土的澆筑速度，將梁端水箱的水逐漸排除，使?jié)仓炷恋脑鲋嘏c水箱卸載的減重保持一致，達到合龍段梁端在混凝土澆筑時保持穩(wěn)定、無變形的目的。

2.4 合龍段混凝土的澆筑

為保證合龍段的施工質量，合龍段采用微膨脹混凝土?；炷恋臐仓诘蜏叵逻M行，在升溫條件下養(yǎng)生，以防止混凝土產生裂縫。選擇合龍時間時，應收集3 d的氣象資料，如3 d內有大風降溫時，不得進行合龍段混凝土澆筑。根據(jù)當?shù)貧庀髼l件，選擇在一天凌晨2點左右氣溫最低時澆筑合龍段混凝土，澆筑時間≤4 h?；炷翝仓耙惶鞂⑷罕砻?、箱內灑水保濕，進行降溫。將兩端的混凝土連接面充分鑿毛、濕潤，并沖洗干凈。在實際操作時，澆筑的混凝土重量與卸載不可避免地存在差異，為減少混凝土澆筑過程中因T構兩側重量變化產生的撓度變形對新澆混凝土的影響，盡量加快澆筑速度，使變形在混凝土初凝前完成，入模混凝土坍落度≤20 cm?；炷翝仓髮Ｈ诉M行噴水霧養(yǎng)生，初凝后覆蓋塑料薄膜及土工布保濕養(yǎng)護，專人進行混凝土測溫記錄。合龍段混凝土灌筑前，要將所有的預應力鋼絞線全部穿入波紋管內。為防止混凝土澆筑時波紋管道堵塞，除接口處用膠帶纏繞密封外，還要注意逐根檢查有沒有受電火花影響打開的孔洞?；炷翝仓娜肟谝M量避開波紋管位置，以防合龍段預應力管道發(fā)生堵管，影響壓漿質量。

2.5 合龍段張拉

合龍段混凝土強度達到設計要求后，松開外側模，將臨時張拉束補張拉至100%，然后按順序進行其他預應力束張拉，并在48 h內完成孔道壓漿，張拉完成后方可脫底模。

2.6 結構體系轉換

根據(jù)設計要求，多跨連續(xù)梁橋采用懸臂施工在結構體系轉換時，為保證施工階段的穩(wěn)定，先合龍中跨，將兩個中跨T構由雙懸臂轉換為單懸臂。在中跨合龍完成后，按設計要求解除0#塊與墩身的墩梁固結，即拆除墩梁固結混凝土塊，切斷墩梁固結錨固鋼筋。具體轉換順序和施工方法如下:由中間向兩邊在墩身兩側對稱解除墩梁固結鋼筋，前后對稱鑿除臨時固結位置所有的混凝土。即以22#墩為中心，先同時鑿除21-22及22-23中跨內的墩梁固結，最后同時鑿除21-20及23-24邊跨內的墩梁固結。

2.7 合龍施工注意事項

1)環(huán)境溫度選擇

在連續(xù)梁橋合龍時，梁體對溫度變化的反應對合龍段質量乃至整個連續(xù)梁橋體系受力有很大影響。理論和實踐表明，在大跨度預應力混凝土箱形截面梁橋中，特別是超靜定結構體系中，溫度應力可以達到甚至超過活載應力，故常常是預應力混凝土梁橋產生裂縫的主要原因。若合龍溫度較高，則合龍段新澆筑的混凝土在硬化過程中會收縮，同時合龍口兩端已澆梁體也將會隨著溫度的下降產生收縮，在連接處的薄弱面可能會產生裂縫。若合龍時溫度較低，則隨著溫度的上升，兩端已澆筑的梁體將伸長，使得合龍段過早參與受壓。而新澆筑的合龍段混凝土在短時間內未具備一定的強度，過早承壓則會破壞混凝土內部膠結構造，使其強度受到影響。因此，為保證合龍段的施工質量以及合龍后體系能達到設計的受力狀態(tài)，必須選擇合適的合龍溫度，并針對以上問題采取某些構造措施和施工措施。為了消除這一影響，一般合龍段施工采用低溫合龍，在日溫差較小的一天，且梁內溫度最低時進行施工。這樣，合龍后利用緩慢的溫升使梁伸長來擠壓合龍段，克服合龍段混凝土硬化收縮而產生的梁端接頭裂縫。

2)剛性支撐鎖定和張拉臨時束

合龍口剛性支撐的鎖定和臨時束的張拉必須嚴格按照設計要求實施。剛性支撐鎖定時間根據(jù)連續(xù)觀測的結果確定，要求在梁體相對變形最小和溫度變化幅度最小的時間內，對稱、均衡、同步鎖定。為了減少鎖定時間，在鎖定之前，應完成合龍臨時束張拉的準備工作。待剛性支撐焊接完后，要求在1 h之內張拉完按設計要求的全部合龍臨時束。在合龍口鎖定后，立即釋放一側的支座固結約束，使梁一端在合龍口鎖定連接下能沿支座自由伸縮。

3)混凝土的澆筑

混凝土的澆筑時間應控制在4 h以內，避免因時間過長，出現(xiàn)混凝土的不均勻升溫現(xiàn)象。混凝土澆筑前應將合龍段兩側梁端混凝土鑿毛和潤濕，以利于新舊混凝土接合。澆筑順序按底板→腹板→頂板的順序，并應左右對稱。在施工中加強與梁端混凝土接縫處的振搗，確保合龍段混凝土密實。在混凝土施工中，嚴格控制混凝土的自由下落高度在1.0 m以內，避免產生過大的梁體振動。同時控制橋面上機械設備、材料等的吊落或移動，以免影響混凝土質量。

3 結語

客運專線多跨預應力混凝土連續(xù)梁橋合龍段施工采用低溫合龍技術。在確定施工方案時，應結合設計文件，以氣象觀測、臨時鎖定、配重、混凝土澆筑、預應力張拉及體系轉換等關鍵技術點為主線，認真研究各關鍵工序的技術要點、細化施工工藝，制定切實可行的施工方案，用可靠的技術理論指導施工。京石客運專線石太直通線跨石銅路連續(xù)梁施工由于抓住了施工技術要點，從而順利合龍，合龍段梁體表面混凝土未產生任何裂紋，梁體中線、高程、平面位置均符合設計要求，各項技術指標均符合或超過設計圖紙和規(guī)范要求，證明了合龍方案的正確。

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