连续刚构桥悬臂现浇施工技术控制分析

连续刚构桥悬臂现浇施工技术控制分析

王春值

云南省交通规划设计研究院有限公司 云南 650000

摘要：多年来，悬臂现浇施工方法在悬臂梁桥和连续刚构桥施工中已被广泛应用，该方法主要适用于大跨径的预应力混凝土悬臂梁桥和连续刚构桥等，其特点是采用一对可行走的挂篮作为主要施工设备，对悬臂段进行逐块对称悬浇，无需建立落地支架，也无需大型的起重设备和运输机械。但是，悬臂现浇施工工艺相对比较复杂，施工技术要求也比较高，现场施工质量和安全控制难度也比较大。为进一步提高悬臂现浇施工质量和安全水平，本文基于实际工程案例，对悬臂现浇施工技术进行一些简要分析和控制。

关键词：连续刚构桥；悬臂现浇；施工技术控制

一、工程概况

本文主要基于援缅甸某某大桥项目建设而叙，桥位区域受萨尔温江切割，地形起伏剧烈，桥位处水下地面低点海拔432.51米，为深切割中山河谷地貌，以侵蚀下切为主。桥位所在段呈现出宽缓的U形谷地貌特征。桥址区域处于南汀河断裂构造带内，地貌形成受断裂带控制影响较大。受地质构造影响，岩体较为破碎，河谷内少量第四系卵石、砾砂、粉细砂等覆盖，但覆盖层较薄，登清公路上部覆盖坡积碎石土层，覆盖层较厚。南岸植被茂密，植被多为人工种植橡胶林。萨尔温江在桥位区域段内受南汀河断裂带控制，河流由北向南奔流至此改变方向，在桥位上下游6km范围内变为自西向东流向。由于河流方向的改变使南岸成为河流侵蚀岸。在桥位上游约800米处为萨尔温江支流南汀河交汇处，由于流速改变，河流沉积较多砂砾卵石层，形成河漫滩。

本大桥采用（64+120+64）mV墩连续刚构桥+（1-28）m简支预应力混凝土箱梁引桥，桥梁全长286m。主引桥桥梁宽度均为12m，桥面布置为1.5m人行道+9m车行道+1.5m人行道。

二、悬臂现浇施工准备工作

1.利用通过满堂支架浇筑好的0号块或后续浇筑完成的梁段作为挂篮的支撑点，通过主桁架系统、可行走系统、后锚固系统、吊带系统、模板系统等在空中人为创造一个作业平台，以便满足施工需求。

2.挂篮设计与加工，挂篮是本大桥悬浇梁段的主要设备，它是可沿着轨道行走的活动脚手架和模板支架，挂篮采用菱形滑移式行走方式设计。同时，根据本桥深化设计图纸的梁段分段情况，对挂篮的长度、宽度、重量、要求可承受的荷载以及以往的施工经验进行详细设计，主要由主桁架、锚固系统、平衡系统、吊杆、纵梁和横梁等组成，并由专业的厂家按照设计图纸精心加工而成，制作完成后应进行试拼装和预压，保证其刚度、强度、稳定性三大指标均能满足设计、规范及施工要求。

3.依据深化设计文件，计算挂篮与悬浇梁段混凝土的重量比，其比例应控制在0.5以内，其总重量控制在780KN以下，并保证其具有足够的安全度。在混凝土浇筑过程中以及挂篮行走过程中，挂篮的抗倾覆系数、自锚系统的安全系数、斜拉水平限位系统的安全系数以及上水平限位系统的安全系数均应不得小于2。

菱形挂篮立面布置图

三、主要材料、机具设备质量控制

1.混凝土

为保证悬浇箱梁的混凝土质量、施工裂缝及耐久性，施工中所采用的混凝土为高性能混凝土，其原材料质量及混凝土配合比应符合国家现行《公路工程混凝土结构耐久性设计规范》及其他有关规范和标准要求。

高耐久性混凝土配合比须满足以下四项技术要求：高抗压强度，就是要求抗弯弹性模量和高抗裂强度均能满足规范要求；高工作性能，满足混凝土浇筑工艺要求；高耐久性，满足环境条件的耐久性要求；全周期经济性好，就是降低运行维修成本，确保低投资获得效益最大化。限制单位混凝土中水泥材料的最小用量和最大用量，如果最小用量满足要求，应尽量减少硅酸盐水泥的用量，但应满足规范要求的硅酸盐水泥的最小用量。建议高标号（C55）混凝土水胶比不宜大于0.32。混凝土的氯离子含量、混凝土碱含量和最小水泥用量等必须满足《公路桥梁施工技术规范》（JTG/T F50-2011）中的相关要求。

2.钢绞线

根据有关试验规范规定，对进入施工现场的每批钢绞进行取样，检查钢绞线的强度、弹性模量、截面积尺寸、延伸量以及硬度等检验指标，严禁在本跨江大桥中使用不合格产品。当采用批量检验时，每一检验批的钢绞线总质量不得大于60t。在每一批钢绞线中任取3组试件，再从每组试件中任意截取一组试样，对试样的外观质量、直径偏差和力学性能等指标进行试验。钢绞线应在干燥的地方存放并，做好下垫上盖，保证存放环境无潮湿、通风良好、无腐蚀性气体等，以防钢绞线锈蚀。

3.锚具、夹具和连接器

（1）从每批进场的锚具和夹具中任意选取2%或者不少于10套对其外观尺寸、表面裂纹和腐蚀性等进行检查。外观尺寸应符合产品合格证和保修期内规定的尺寸范围，表面无裂纹和锈蚀等。

（2）在对进场的锚具和夹具硬度检验时，从每批产品中任意选取3%且不少于5套（注意区分扁锚和圆锚，多孔夹片每套取6片）进行硬度检验，每个零件（锚具和夹片）应检测3个点，其硬度应符合设计及规范要求。

（3）在对锚具的静载锚固性能进行试验时，应从经过外观检验和硬度检验均合格的同一批次产品中抽取样品，并采用具有相应规格和强度等级的预应力钢绞线配套组成3个组装件，进行静载锚固性能试验。试验严格按照国家颁布的《预应力筋用锚具、夹具和连接器》（GB/T 14370）中的规定进行。

4.波纹管

本桥使用的塑料波纹管，应检验管道的外观、尺寸（如壁厚和直径）、集中载荷下的径向刚度以及负荷作用后的抗泄漏和抗弯泄漏等指标，满足规范要求后方可使用。检验方法严格按照国家交通运输部颁布的《预应力混凝土桥梁用塑料波纹管》（JT/T 529）中的有关规定进行。

5.压浆材料及孔道压浆设备

预应力管道压浆采用压浆材料配置的浆液，其性能应满足国家交通运输部颁布的《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T 3650-2020）中表7.9.3的规定。用于后张拉孔道压浆的设备，其高速搅拌叶轮转速应不得低于1000r/min，搅拌叶片最大线转速度控制在10m/s～20m/s之间，储浆桶叶轮转速能控制在30r/min～60r/min之间，拌制过程中应严格按照上述指标控制好转速。

6.预应力张拉机具设备及仪表

（1）预应力张拉设备应采用穿心式双动千斤顶，并确保千斤顶具有自锚功能，其额定张拉力应为所需张力的1.5倍，最小不能小于1.2倍。随千斤顶配套使用的压力表应选用防振产品，不得采用不同生产商随意配套，压力表的最大读数应在张力的1.5～2.0倍之间，其校准精度应不得小于1.0级。张拉设备必须与锚具产品一起配套使用，不得采用不同生产商的产品配套使用，并在使用前请具有资质的单位对其严格校正、检查和标定。

（2）施工用的张拉千斤顶和压力表应进行配套校准和使用，并定期在国家授权的法定计量技术机构或单位中进行校准，未经校准不得使用。校准过程中，应保持千斤顶活塞的操作方向应与实际张拉工作状态一致。在出现下列情形之一时，应对张拉千斤顶和压力表重新校准：①施工使用的张拉千斤顶和压力表使用时间超过6个月；②千斤顶张拉次数达到300次以上；③使用过程中千斤顶或者压力表任何一种设备出现异常情况；④维修或更换千斤顶或压力表的配件时。

四、悬臂浇筑施工过程技术控制要点

1.根据深化设计文件和相关技术规范要求，本桥采用三项应力体系设计施工，悬臂对称浇筑的各梁段混凝土采用一次性整体浇筑完成，其施工过程中必须严格执行以下施工工艺流程：0号块施工完毕并纵横竖预应力张拉注浆完成→节段挂篮前移就位→挂篮静载试验（预压）→安装梁段底摸及侧模→制作底板、腹板普通钢筋和预应力钢筋（竖向）→安装内模→制作顶板普通钢筋和预应力钢筋（横向）→安装端模→浇筑整个梁段混凝土→梁段混凝土养护→拆除端模→穿预应力钢筋（纵向）→张拉预应力钢筋（张拉顺序：纵-竖-横）→管道压浆→封锚。

2.挂篮安装时应注意以下几个方面的技术要点，以确保挂篮的安全性、稳定性和可靠性满足要求。

（1）挂篮移动操作时应严格按照规定程序来，以防止挂篮急剧或倾覆。

（2）浇筑不同梁段混凝土时，后端应锚定在已经浇筑完成的梁段（0号块或悬臂浇筑梁段）上，后锚和移动架可采取安全锚、安全电缆绳以及保险手拉葫芦等安全措施，确保施工过程安全。

（3）当挂篮桁架在已经浇筑施工完成的梁段上行走时，后端压力配重应稳定可靠，重量应满足挂篮行走安全。

（4）挂篮所有配件运至现场后应组织试拼，并认真全面检查挂篮的安装质量，然后进行预压试验，预压过程中应认真记录预压期间产生的弹性变形曲线变化情况，尽可能消除挂篮的非弹性变形，同时获取计算待浇梁段的垂直立模高程所需的弹性变形参数，以便后续梁段测量放样使用。施工中值得注意的时，深化设计图纸中提供的预拱度仅为理论计算值，并非固定值，在主梁施工前，桥梁监测单位应根据挂篮及其他施工机械的总重量、现场施工环境条件和节段施工周期，适时调整施工预拱度。托架及预埋件等在架设安装后同样需要认真预压检验，以保证托架及预埋件安全可靠，有效消除其非弹性变形后方可使用，注意预压重量不应超过中跨合拢段自重的30％，并保证托架具有足够的刚度和安全度。

（5）挂篮整体最大预压荷载应考虑为最大梁段自重的1.2倍以上，并确定其强度和挠度。挂篮预压可采用沙袋法、水箱压力法或试验台压力法等。

3.在每一节悬浇梁段混凝土浇筑前，施工技术组应对挂篮、模板、波纹管道、钢筋、预埋件、混凝土原材料及配合比、机械设备、混凝土接头等情况进行全面自检，经现场专业工程师检查验收合格后方可浇筑混凝土。悬臂浇筑梁段的施工应严格按照对称、平衡的方式进行，严禁非对称浇筑作业，施工时悬臂两端荷载实际不平衡偏差不得超过深化设计规定的值，即不得大于一个现浇梁段的底板自重。

4.悬臂现浇梁段施工过程控制应遵循变形和内力两个指标双控，且宜以变形指标控制为主，但也亦同时兼顾内力，以达到双指标控制的目的。悬浇过程中应中轴线及标高等进行实时测量控制，梁体的中轴线允许偏差

值应控制在5mm以内，标高允许偏差应控制在±5mm以内。

5.挂篮整体前移过程中，需要在其后方设置控制其滑动的装置或在滑道上设置止动装置，以防前移速度过快。挂篮前移就位后，应立即将后锚固定点锁定，以防止挂篮倾覆。

6.确定悬臂浇筑梁段前端底板和桥面的标高时，应根据挂篮前端的垂直变形和预拱度综合考虑，施工过程中需对实际标高进行反复监测复核，确保误差控制在允许范围内，如与设计值出入较大时，应及时向现场专业工程师报告并查明原因后进行调整处理。挂篮配套使用的前吊带一般不能采用精轧螺纹钝粗钢筋等含碳量较高的脆性材料，如在国外遇特殊情况不得不采用精轧螺纹钢时，需通过认真验算并经专业工程师批准后方可使用，以保证施工安全可靠。不管采用何种材料，挂篮前吊带都应具有灵活调整标高的功能，任何梁段混凝土的过程浇筑都要求从该梁段的悬臂端部向已完成梁段方向推进分层浇筑，而且必须全断面一次性浇筑完成，避免混凝土浇筑后产生竖向裂缝。当混凝土出现竖向裂缝时，应查明原因并立即采取压浆等有效措施进行处理，并严格检查压浆的密实度，确保压浆饱满后方可允许浇筑下一梁段。

7.挂篮模板（底摸和侧模）安装后，应严格核准模板的中心位置、标高和中轴线。主要从以下几方面进行控制：

（1）组装模板并校正中轴线，外模及框架的长度和高度应能适应各节段的尺寸变化而变化，内模板应由侧模、顶模和内框架组成，以便于拆模和修改（不同梁段高度变化）。

（2）如果上一节段施工完毕后出现中线或者高程误差需要调整时，应在下一节段的模板安装过程中及时予以调整。

（3）模板安装过程中，和前一节段的混凝土面之间应平整密贴（前一节段混凝土面应凿毛处理，凿毛面积及深度应符合有关规定），不得有缝隙。

8.挂篮行走前，应确定已浇筑完成段梁的标高，并确定箱梁的中心轴线，解除挂篮后锚定后，挂篮沿箱梁中轴线两端对称定向，挂篮每前进50cm进行同步观察，防止挂篮角度变形和偏差扭曲。

9.梁段施工时，如果钢筋与预应力管道发生冲突，可适当移动非主筋，即普通钢筋(特殊情况应综合考虑），以保证预应力管道的精确度。当锚下螺旋杆与分布钢筋相互干扰时，可适当调整分布钢筋。当通气孔与钢筋发生冲突时，可以适当地调整通气孔的位置。钢筋间距可根据振动或浇筑进行调整，尽可能保证钢筋的根数、净距和保护层厚度满足设计及规范要求。如果钢束锚定处的普通钢筋影响到预应力施工，则可以适当弯曲，但在预应力施工完成后应及时恢复，确保预应力施工质量。禁止在调整过程中切断钢筋，如确有必要，需经设计单位批准后方可切断部分钢筋，切断的钢筋应及时加固。因施工而断开的钢筋，应采用焊接方式连接。墩、箱梁内直径大于或等于20mm的钢筋应采用直螺纹连接技术处理。

10.在浇筑混凝土时，应采取措施严格控制水胶比，以便降低骨料温度和模板与混凝土之间的摩擦阻力，混凝土浇筑完成后应加强养护，并控制好拆模时间，以减少混凝土收缩和水化热对结构的影响，避免收缩和水化热裂缝的产生。混凝土浇筑过程中，应加强振捣密实，对高箱梁段的混凝土浇筑施工，可采用内模开仓振捣和外模附着振捣的方法进行。为保证混凝土后期强度的充分发展，施工时不得采用早强剂。同时，应注意做好预应力管道的保护工作，浇筑完毕后应及时对管道进行清理，以利于穿束。纵向预应力张拉后方可拆模。

11.为了保证结构施工质量，悬臂梁段浇筑周期一般控制在5～7天，相邻梁段混凝土浇筑最大龄期差应控制在20天以内。为防止混凝土出现过大的收缩、徐变，浇筑混凝土时，应采取控制水胶比，降低骨料温度，减少模板与混凝土间的摩阻力，混凝土浇筑完毕后加强养护，控制拆模时间等措施，以减少混凝土收缩及水化热对结构的影响，避免收缩和水化热裂缝的产生。混凝土浇筑时，务必振捣密实。为保证混凝土后期强度的充分发展，不得参入早强剂。纵向预应力张拉（即最后一道张拉顺序）完成后方可拆模。

12.施工过程中，应严格控制各梁段的截面尺寸，施工误差限制在施工规范允许的偏差范围以内，并严格控制施工中多余的尺寸。在悬臂梁段施工过程中，无论是在浇筑阶段还是在挂篮移动阶段，箱梁合拢前两侧相对垂直高差都不得大于2cm，相对轴线偏差不得大于1cm。

13.按照深化设计要求，预应力钢束张拉必须满足混凝土强度不低于100%设计强度，弹性模量不低于28天弹模的95%且养护时间不少于10天的要求，底板束张拉时应先张拉长束，再张拉短束，并且左右对称进行张拉。所有预应力钢束的张拉均要求采用张拉吨位与引伸量两个指标进行双控。纵向预应力长钢束张拉，可通过试验确定其张拉程序和各项参数，张拉持荷时间宜增加1倍。当钢束伸长值不能满足理论计算值时，可采取补张拉或多次张拉措施，但张拉力不得超过设计规定的最大控制应力。横向预应力采用单端张拉，其张拉端在翼缘板两侧交错设置。竖向预应力宜采用反复张拉的方式进行，反复张拉次数应以钢束的伸长值是否达到要求和是否可靠锚固而定。

对钢束施加预应力时，不得随意将锚具附近的普通钢筋切断，当该处的钢筋影响到张拉操作不能正常进行作业时，应会同现场专业工程师协商处理。

五、结束语

随着我国交通基础设施建设越来越完善，桥梁工程建设发展速度越来越快，对挂篮悬臂现浇施工技术控制显得越来越重要，施工过程中应依据施工图设计、技术规范、施工组织设计和具体施工环境，确定不利因素和制约条件，选择适合的悬浇施工技术，做好悬臂整体浇筑的事先和事中控制，制定详细施工的工序、工艺和技术规划，及时处理施工过程中的制约性和隐患性等问题，确保在整体上实现对悬臂现浇施工的技术管控。

参考文献：

[1]《公路桥涵施工技术规范》(JTG/T F50-2011).

[2]《预应力筋锚具、夹具和连接器应用技术规范》（JGJ 85-2010).

[3]《预应力混凝土用钢绞线》（GB/T 5224-2014).

[4]深化设计文件.

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