常彥博（中國水利水電第八工程局有限公司　湖南長沙　410000）

預(yù)應(yīng)力混凝土梁懸臂灌注施工關(guān)鍵技術(shù)

常彥博
（中國水利水電第八工程局有限公司湖南長沙410000）

結(jié)合公路、鐵路橋梁的施工實(shí)踐，對大跨度連續(xù)（剛構(gòu)）梁懸臂灌注施工的0#段施工、掛籃、預(yù)應(yīng)力施工、合攏段、邊跨直線段、線形控制等關(guān)鍵技術(shù)方案進(jìn)行對比探討。

連續(xù)梁；懸臂灌注；關(guān)鍵技術(shù)

1　連續(xù)（剛構(gòu)）梁施工特點(diǎn)

（1）不受橋下地形限制，適用范圍較廣，不中斷橋下的鐵路、公路和航運(yùn)等，在滿足凈空前提下，不受橋下高度限制；

（2）掛籃作為現(xiàn)澆模板支架，投資少，勞動(dòng)強(qiáng)度低，人員少，跨度越大其經(jīng)濟(jì)效益越顯著；

（3）工序多、施工工藝較復(fù)雜，需專業(yè)化隊(duì)伍施工，且施工工期較長；

（4）分段澆筑，梁部線形處于動(dòng)態(tài)變化中，線形控制需專業(yè)人員過程控制；

（5）分段澆筑梁段間存在明顯接縫，對梁外觀有輕微影響；

（6）連續(xù)梁跨度受支座噸位限制，連續(xù)剛構(gòu)則不受此影響。

2　懸臂灌注工藝原理及施工順序

懸臂澆注又稱無支架平衡伸臂法、掛籃法，0#段支（托）架現(xiàn)澆，利用0#段安裝掛籃，通過錨固在已澆注梁段上掛籃作為移動(dòng)式懸臂模板支架，進(jìn)行立模、澆注混凝土、張拉預(yù)應(yīng)力，逐段對稱澆注混凝土，預(yù)應(yīng)力承受掛籃懸臂施工過程中的反向力矩，剛性骨架低溫合攏，通過張拉合攏段預(yù)應(yīng)力完成懸臂結(jié)構(gòu)到連續(xù)（剛構(gòu)）梁體系轉(zhuǎn)換，形成正橋。

3　主要關(guān)鍵技術(shù)

圖1　懸灌施工工藝流程圖

3.10#段施工

3.1.1支架施工方法

采用落地支架法、鋼管柱支架法、托（吊）架法，進(jìn)行受力檢算和試驗(yàn)，滿足強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性要求（如表1）。

支架安設(shè)完畢進(jìn)行承載力試驗(yàn)，落地滿堂支架法采用堆載試驗(yàn)，其它可進(jìn)行堆載試驗(yàn)，也可模擬施工狀態(tài)進(jìn)行地面試驗(yàn)或承臺預(yù)埋反力結(jié)構(gòu)千斤頂預(yù)壓，預(yù)壓重量按照施工荷載的120%，其目的是消除非彈性變形、取得彈性變形曲線并驗(yàn)證支架（托架）的安全性和穩(wěn)定性。

3.1.2墩梁臨時(shí)固結(jié)的臨時(shí)支座

為保證連續(xù)梁懸灌過程中施工安全，承受懸灌過程中豎向荷載和不平衡力矩，必須在主墩墩頂設(shè)置臨時(shí)支座，將墩梁進(jìn)行臨時(shí)固結(jié)。臨時(shí)支座設(shè)置形式一般分為表2中幾種。

3.1.30#段施工要點(diǎn)

表1

表2

（1）支架或托架安全可靠，并經(jīng)試驗(yàn)后應(yīng)用；

（2）臨時(shí)支座滿足設(shè)計(jì)要求；

（3）預(yù)應(yīng)力預(yù)埋關(guān)鍵，波紋管不得漏漿；

（4）鋼筋和預(yù)應(yīng)力密集，混凝土振搗最關(guān)鍵；

（5）預(yù)埋件眾多，列清單，不能遺漏；

（6）模板加固牢固，尤其注意端模和墩頂加寬段。

3.2掛籃設(shè)計(jì)及施工

三角式掛籃和菱形掛籃結(jié)構(gòu)簡單、受力明確，計(jì)算方便，應(yīng)用最為廣泛。

3.2.1掛籃設(shè)計(jì)及優(yōu)化

（1）一般設(shè)計(jì)及優(yōu)化原則

掛籃保證剛度的前提下設(shè)計(jì)盡量輕型化。掛籃主構(gòu)件中心線與箱梁最外側(cè)豎向預(yù)應(yīng)力中心線重合；掛籃各主要桿件間連接盡量采用銷軸連接，安拆方便快捷，減少勞動(dòng)強(qiáng)度；吊桿采用剛度大的精軋螺紋鋼或45號鋼吊帶，以減少變形；盡量使掛籃的主構(gòu)架前后重量相差不大，避免頭重腳輕，降低走形時(shí)后端反力，減少行走難度；前橫梁一般設(shè)計(jì)成和后橫梁等長，并超過梁寬，以使掛籃向前行和后退自如，方便拆模；側(cè)模導(dǎo)梁采用雙導(dǎo)梁，增加穩(wěn)定性且方便調(diào)整模板；側(cè)模模板加固梁與已澆筑混凝土建立可靠連接，消除接縫的錯(cuò)臺。

（2）特殊條件下的優(yōu)化

當(dāng)0#段較短（9m、8m甚至更短）不能滿足兩副掛籃同時(shí)完整安裝時(shí)，將兩掛籃拆開安裝成一個(gè)整體，待施工完1#段后解體組成2副掛籃。

當(dāng)連續(xù)（剛構(gòu)）梁為變高度斜腹板時(shí)，梁高和底板寬度均一直變化，在掛籃底模前后橫梁上安裝一個(gè)滑道，使掛籃的縱梁間隔可以調(diào)整，同時(shí)縱梁上的底模設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)模板。

采用彎梁橋時(shí)，橋梁須彎梁彎做，梁腹板頂高程不平，可將內(nèi)側(cè)低處軌道加雙鋼枕，將左右掛籃軌道墊至水平。

3.2.2掛籃試驗(yàn)

試驗(yàn)方法分為整體試驗(yàn)和分部試驗(yàn)。一般采用整體試驗(yàn)方法：①在地面模擬掛籃工作狀態(tài)進(jìn)行試驗(yàn)，做工作臺，投入較大，但相對安全可靠；②0#段安裝好掛籃后進(jìn)行試驗(yàn)，在承臺上預(yù)埋反力鋼絞線等裝置、0#段預(yù)埋鋼板和預(yù)應(yīng)力筋并加工反力架進(jìn)行千斤頂預(yù)壓（京滬遼河1號特大橋），也可采用堆載預(yù)壓（雞洲河高架橋采用此法），但堆載預(yù)壓時(shí)間長、堆載量大、安全性差，慎用。分部試驗(yàn)一般在地面進(jìn)行，根據(jù)掛籃實(shí)際工況，計(jì)算各部位最大承受力，采用千斤頂對掛籃的主構(gòu)架、吊桿、橫梁、等部分進(jìn)行張拉對頂。

3.2.3掛籃施工

掛籃委托有實(shí)力的機(jī)械加工企業(yè)制作，加工誤差符合規(guī)范和圖紙要求，試拼臺上全面試拼合格后運(yùn)至現(xiàn)場。在地面或工廠分塊拼裝成整體后吊裝，如主桁、側(cè)模、底模等拼裝成整體，盡量減少在空中拼裝量，加快拼裝質(zhì)量、拼裝進(jìn)度和保證施工安全，按先軌道、主桁架，然后吊桿、外模，最后底模和內(nèi)模順序安裝。

預(yù)應(yīng)力施工完畢，掛籃才可行走，掛籃前行一般采用倒鏈在軌道上牽引進(jìn)行。

掛籃拆除采用就地拆除和后退至0#段附近拆除，跨中要后退至0#段，邊跨可就地拆除，無論采用哪種均因制定切實(shí)可行的拆除方案，保證安全，越到工程臨近結(jié)束越應(yīng)小心謹(jǐn)慎。

3.3預(yù)應(yīng)力施工

梁部一般采用縱向、橫向、豎向三向預(yù)應(yīng)力，其中縱向預(yù)應(yīng)力施工最為關(guān)鍵。

預(yù)應(yīng)力成孔采用鋼波紋管，一種采用0.3mm厚鋼帶卷管機(jī)軋成的鋼波紋管，成孔質(zhì)量好，不易破損，比較成熟可靠，價(jià)格相對較貴，慎用塑料波紋管。

豎向預(yù)應(yīng)力筋孔道也需引起高度注意，因孔道小，預(yù)應(yīng)力鋼筋占得空間大，如壓漿孔和排氣孔留設(shè)不當(dāng)，灌漿十分困難，影響預(yù)應(yīng)力的耐久性，采用鋼絞線更有保證。同時(shí)，北方寒冷地區(qū)施工時(shí)尤其注意豎向波紋管壓漿飽滿度，防止因冬季凍脹引起梁部豎向裂縫。

預(yù)應(yīng)力張拉前需做摩阻試驗(yàn)，測出孔道摩阻和錨口摩阻，同時(shí)報(bào)請?jiān)O(shè)計(jì)院調(diào)整張拉力。預(yù)應(yīng)力一次張拉完成。先張拉縱向再豎向再橫向，并及時(shí)壓漿，并預(yù)施應(yīng)力采用雙控措施，預(yù)施應(yīng)力值以油壓表讀數(shù)為主，以預(yù)應(yīng)力筋伸長值進(jìn)行校核。張拉采用兩端同步張拉，并左右對稱進(jìn)行，最大不平衡束不應(yīng)超過1束。

3.4懸臂灌注

施工順序?yàn)椋簰旎@調(diào)整及錨固→模板安裝就位→預(yù)應(yīng)力孔道和鋼筋綁扎→梁段混凝土澆筑→張拉壓漿→掛籃前移。

通過手拉葫蘆或千斤頂來調(diào)整掛籃和模板系統(tǒng)的位置和標(biāo)高，材料運(yùn)輸采用汽車吊或塔吊完成，預(yù)應(yīng)力管道位置用定位鋼筋固定，套管接長。與前段混凝土結(jié)合面應(yīng)予以鑿毛并清洗干凈，每節(jié)梁段混凝土在初凝前一次澆筑完成，澆筑采用混凝土輸送泵或混凝土泵車，在混凝土澆筑時(shí)力求兩端平衡，對稱澆筑，兩端混凝土灌注不平衡重不超過20t。

3.5邊跨直線段施工

其施工方案和0#段施相似，可采用落地支架、托架、鋼管（混凝土）柱、梁式吊架等方案。

直線段完成時(shí)段稍提前合攏前最后一個(gè)段，使合攏前后混凝土齡期相差不大，以方便合攏標(biāo)高，注意預(yù)埋合攏段預(yù)留孔和其它預(yù)埋件，邊跨采用掛籃模板合攏時(shí)，要注意將端部支架加強(qiáng)，該處結(jié)構(gòu)尺寸變化大，增加橫隔板和大量齒板，施工應(yīng)精細(xì)，灌注時(shí)小心。

3.6合攏段施工

（1）合攏順序?yàn)橄冗吙绾蠑n，邊跨張拉完畢后再進(jìn)行中跨合攏，采用掛籃底模和內(nèi)外模板充當(dāng)合攏段模板，采取一些必要的措施防止混凝土開裂。中跨合攏時(shí)，要將一套掛籃后退，另外一套合攏。

（2）合攏原則是低溫灌注，合攏前采用勁性骨架使兩懸臂端相對固定，使其既抗拉又抗壓還抗剪，以防止合攏混凝土在早期因?yàn)榱后w混凝土的熱脹冷縮開裂。同時(shí)選擇在一天中的低溫（凌晨1～3時(shí)）、溫度變化較小時(shí)進(jìn)行混凝土施工。

（3）邊跨、中跨合攏一般采用掛籃模板，減少預(yù)壓環(huán)節(jié)，加快進(jìn)度。

（4）合攏前將預(yù)應(yīng)力鋼絞線全部穿束，而后灌混凝土。

（5）邊跨合攏張拉完成后，連續(xù)梁需解除墩梁臨時(shí)錨固，應(yīng)均衡對稱進(jìn)行，確保逐漸均勻地釋放，將梁落于正式支座上。

3.7線形監(jiān)控

專門委托科研單位進(jìn)行線形監(jiān)控，施工單位提供托架、掛籃變形和連續(xù)梁的截面特征，計(jì)算梁體的預(yù)拱度，確定連續(xù)梁混凝土灌注前掛籃模板標(biāo)高。但施工時(shí)，影響梁體因素眾多而復(fù)雜，需派專人進(jìn)行監(jiān)測，尤其在混凝土灌注前后、掛籃移動(dòng)前后、張拉前后，對梁上所有埋設(shè)點(diǎn)進(jìn)行了24h全方面監(jiān)測，及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。對線形影響較大的是混凝土重引起的掛籃變形和預(yù)應(yīng)力張拉。如偏差較大，應(yīng)逐步調(diào)整，不可一次調(diào)整到位，防止線形出現(xiàn)折線，影響美觀。

4　結(jié)束語

（1）托（支）架、掛籃施工安全貫穿施工過程，必須經(jīng)過檢算、預(yù)壓，制定切實(shí)方案，認(rèn)真實(shí)施，確保安全。

（2）墩高超過15m時(shí)采用塔吊運(yùn)輸材料和構(gòu)件，必要時(shí)采用施工電梯供人員上下。

（3）懸臂灌注工藝性強(qiáng)，需采用專業(yè)化隊(duì)伍施工，培訓(xùn)交底非常關(guān)鍵。

（4）過程中需進(jìn)行多方案的比選、優(yōu)化，以確保安全、加快進(jìn)度、保證質(zhì)量。

（5）懸臂灌注施工雖然是一種比較成熟的技術(shù)，但在掛籃專業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)化、新型托架和臨時(shí)支座、線形監(jiān)控等方面還需進(jìn)一步創(chuàng)新優(yōu)化。

U445.4

A

1673-0038（2015）51-0259-02

2015-12-2

常彥博（1971-），男，高級工程師，本科，主要從事施工技術(shù)管理工作。