大节段现浇连续梁施工技术

1、大节段现浇连续箱梁施工技术摘要: 介绍了大节段现浇箱梁的施工工艺、砼配合比设计及线性和挠度的控制，并对具体情况提出了一些处理措施。关键词: 大节段现浇箱梁 支架 合龙段 预应力 施工1 工程概况天宁大桥是京杭运河常州市区段改线工程中的一座重要桥梁，位于常州市东侧，是连接常州东部地区与市区的主干道，桥梁全长624m。主桥为避让运河驳岸采用左幅74m+120m+70m,右幅70m+120m+74m错墩布置的三跨预应力混凝土变截面连续箱梁，主跨跨越改线后的运河，边跨跨越运河河畔规划河滨道路。桥梁按上下行分离式两幅桥设计，间距1米。主桥采用单箱双室直腹板结构，三向预应力体系，混凝土标号为C60，横断面

2、设计见图1。图1 主桥箱梁横断面（单位：cm）主桥箱梁顶板宽16.5m，底板宽10.5m，翼板宽3 m。箱梁高度跨中为2.6m，至距主礅1.5m处按圆曲线变化至6.8m。除在墩顶0#块处设3m的横隔板及边跨端部设1.6m的横隔板外，其余部位均不设横隔板。箱梁在横桥向底板保持水平，顶板设2%的单向横坡，通过腹板高度来设置。2 主桥变截面连续箱梁总体施工方案京杭运河常州段改线工程采用先造桥后挖河的方式，天宁大桥桥址位于老312国道。主桥一开始设计为挂篮悬浇，后指挥部为了加快施工进度，根据现场条件将主桥变更为大节段现浇。变更后，主桥一幅箱梁节段变为0#块长18m，0#块两侧各有4个现浇段，梁段长度分

3、别为13m、12m、12m、13m，边跨梁段13m（9 m），中跨及边跨各设长2m的合龙段。主桥主跨以主桥连续墩（7#、8#墩）为中心，向两侧对称、平衡进行施工作业。施工过程中支架搭设及拆除顺序具体的施工流程如下：连续墩梁固结，搭设0#段支架并预压，分2次现浇0#段，张拉本节段钢束搭设1#段支架，现浇1#段，张拉本节段钢束，拆除1#段支架搭设2#段支架，现浇2#段，张拉本节段钢束，拆除2#段支架搭设3#段支架，现浇3#段，张拉本节段钢束，拆除3#段支架搭设4#段支架，现浇4#段，张拉本节段钢束，拆除4#段支架搭设边跨现浇段支架，现浇边跨现浇段(本段可提前进行)搭设边跨合拢段支架，分别现浇边跨合

4、拢段，张拉边跨顶、底板钢束拆除边跨现浇段及合拢段支架，解除墩顶临时固结，安装中跨合拢段吊模，现浇中跨合拢段，张拉中跨底板钢束及合拢段钢束拆除所有支架，成桥。主桥箱梁0#块4#块、边跨现浇段及边跨合龙段采用满堂支架现浇，中跨合龙段采用吊模浇注。除0#块采用二次浇注，其余块段均采用一次浇注。各对称块段混凝土的浇注平衡、对称进行。先边跨合龙，在中跨合龙。在中跨合龙后桥梁由T形静定悬臂状态变为超静定状态，实现了体系转换。箱梁施工流程见图2.图2 主桥箱梁施工流程图3 混凝土配合比设计主桥箱梁采用C60高标号混凝土，属于大体积混凝土，其原材料及配合比设计均依据大体积混凝土施工要求进行。原材料选用：水泥为

5、嘉新京阳P· 52.5R硅酸盐水泥，碎石为溧阳产的花岗岩，525mm连续级配碎石，砂为长江中砂，粉煤灰为镇江谏壁发电厂产的级粉煤灰，外加剂为上海格雷斯ADVA152型高效减水剂，水为深井水。其配合比为：水泥:砂:碎石:水:粉煤灰:外加剂=431 : 674 : 1103 : 67 : 3.7 : 163 kg/m3。主要性能指标：坍落度为140mm180mm，和易性良好，可泵性良好，其7天抗压强度为60.2MPa，28天抗压强度为74.2 MPa。弹性模量为4.34×104 MPa。4 大节段现浇箱梁主要施工技术4.1 0#块支架现浇施工0#块长18m，中心梁高6.8m，底

6、板厚0.9m，腹板厚0.8m，横隔板厚3m，顶板中部厚0.28m，采用支架现浇施工。由于0#块位置管道密集，预埋件及预留孔多，结构和受力情况复杂，高度高，自重大，同时施工面狭窄，混凝土不易振捣施工，为确保安全和施工质量，分两次浇注完成。第一次浇注高度高出腹板2cm，第二次浇注至桥面标高。具体采取以下措施：（1）按照底板腹板横隔板顶板翼板的顺序浇注，分层厚度控制在30cm40cm。（2）控制两次混凝土施工的时间间隔，同时调整好混凝土的水灰比以减少两次浇注混凝土的收缩徐变差值；（3）将第一次施工的混凝土面凿毛，确保全断面凿毛及凿毛深度，保证两次混凝土间的衔接。（4）在0#块中隔板设置两道冷却管，防

7、止高标号、大体积混凝土出现温度裂缝。（5）在0#块中隔板加厚处设置加密钢筋网，防止在隔板位置出现裂缝。右幅两个0#块施工处于冬季，混凝土浇注后采用一层彩条布和一层土工布形成挡风的保温层，在夜间气温较低或气温骤降时箱室内用炉子烧水养护。4.2 1#4#块及边跨现浇段支架现浇施工1#4#块及边跨现浇段全部采用一次浇注工艺，由于块段高度较高，尤其是1#块，块段中心梁高高达5.825m，模板支撑体系是关键。外模采用加工的大块钢模，10#槽钢做背带，5mm厚的钢板做面板，采用侧包底的方式。内模采用12#工字钢做纵梁，支架底托坐在其顶面。为减小内模支架在浇注过程中的变形，适当增加底板钢筋之间的支撑钢筋，同

8、时将用小钢板作为支撑面的支撑钢筋加密焊接在底板钢筋和工字钢之间，与内模支架共同承受顶板的重量。在夏季施工中，适当调整混凝土的坍落度、水灰比，尽量避开高温时段施工，浇注后及时用土工布全梁段面洒水覆盖养护，有效解决了混凝土表面易产生收缩裂缝的问题。4.3 预应力施工本桥因采用大节段施工，同原来的挂篮悬浇小节段相比，纵向预应力在腹板的锚固断面减少很多，为增加锚固断面，设计单位在腹板内侧箱室内设计齿块和在箱梁底板设计槽口以增加锚固断面，每一节段砼浇筑完成后，达到设计张拉强度后，即进行预应力张拉，张拉顺序为纵向横向 竖向；下弯索张拉顺序遵循先长束后短束、先两边后中间、对称的原则进行张拉作业。 波纹管的定

9、位及预应力筋的穿束严格按施工图纸提供的坐标定位波纹管，按照曲线段50cm间距、直线段100cm间距布置波纹管定位钢筋，防止波纹管偏移，各波纹管接头保证接头长度。浇注混凝土之前在管道中穿入比管道直径小2cm的塑料内衬管。对于长度50m的管道采用人工穿束，长度50m的若人工不好穿，则用卷扬机及转向滑轮缓慢将钢束穿入管道。 预应力筋的张拉与压浆张拉前，首先根据实验测得的钢绞线弹模修正设计伸长值。张拉时严格按照图纸设计要求顺序对称进行。压浆采用活塞式压浆泵进行，压力范围0.51MPa，持压时间不少于2min。浇注混凝土时在管道的高侧埋设排气孔，若管道较长，则可埋设多个排气孔，保证孔道内排气畅通，从而保

10、证管道内水泥浆的密实度。4.4 合龙段施工合龙段作为梁体浇注的最后一个块件，是连续梁施工的关键，它包含了线形控制、应力控制、体系转换、合龙精度等一系列施工重点和难点，因此合龙段的施工方案十分重要，按设计图纸要求，合龙段采用先边跨、后中跨的合龙顺序。边跨合龙段张拉合龙束后，拆除0#块的临时固结，完成结构的体系转换，最后进行中跨合龙段的施工。4.4.1 合龙段支架及模板施工边跨合龙段直接采用支架现浇。中跨合龙段采用精轧螺纹钢做吊点，型钢做横梁及分配梁，上铺竹胶板和方木，形成合龙段施工吊架。4.4.2 合龙段临时锁定合龙口采用体外劲性骨架方式锁定，每个劲性骨架由双榀40#工字钢与两箱梁端预埋钢板焊接

11、而成，每个合龙口上下共设置8到劲性骨架。锁定前，对箱梁悬臂端进行48h观测，以便选择在气温较低、温度变化较稳定时进行合龙段劲性骨架的锁定，焊接要求在环境温度上升前完成，为缩短锁定时的焊接时间，劲性骨架安装后预先焊好一端，锁定时安排4台焊机同时对称焊接另一端。4.4.3 合龙段混凝土施工合龙段混凝土的影响因素较多，而且复杂，在混凝土强度增长的过程中，将承受来自于纵向已浇注梁段的拉、压作用，应尽可能缩短合龙段施工周期。在合龙段的混凝土中加入早强剂和微膨胀剂，使混凝土尽早达到设计强度，及时张拉合龙段预应力束，以防混凝土出现裂缝。同时，为了保证合龙段施工时混凝土始终处以稳定状态，在浇注之前合龙段两侧采

12、用砂袋压重，并依桥面中线对称加载至合龙段混凝土的重量，在浇注混凝土的过程中，分级等量卸载。合龙段浇注选择一天中气温最低、温度变化最小的时间，这样可保证新浇注的混凝土处于气温上升的环境中，在受压状态下凝固。4.5 箱梁线形控制本桥箱梁线形的控制是一个难点，影响箱梁线形因素有支架的弹性变形、节段张拉引起的挠度及新浇混凝土自重引起的挠度，为达到施工控制的最终目标，建立了一套完善的监控系统、信息传递与运行机制，以保证施工与控制之间形成良性循环。施工控制系统流程见图3 施工控制系统流程图。现场采集的各项施工控制数据按照施工控制理论进行分析处理，对施工过程中的施工误差进行分析评价，并根据实际情况给出施工预

13、拱度，从而确定下一节段的模板标高。 支架变形控制将原地面硬化处理，支架搭到设计高度后，首先进行100%120%荷载预压，并进行过程观测，根据观测数据计算支架弹性变形量。设计参数监控方案实测值现场数据采集参数识别、修正施工控制计算体系施工控制计算值比较分析修整计算下节段模板标高等施工控制信息施工现场图3 施工控制系统流程 箱梁线性控制箱梁线形控制包括高程控制、中线控制和横向变形控制。高程测量是重点，每个工况都将引起主梁高程的变化，这种挠度变形是否与理论计算值相吻合，是桥梁施工控制的主要内容之一。箱梁三向预应力张拉、温度、风等因素可能引起主梁在横桥向产生位移，导致平面合龙困难，因此主梁中线控制也是

14、桥梁施工控制的内容之一。1、0#块高程基点布置在桥梁节段施工过程中，以0#块高程基点为参考点，测量其它梁段的高程，这样可减少测量时间。主梁高程基点设置在每个主墩顶的0块上，此处高程受主梁施工和温度影响较小，可以保证控制基点的稳定性。0#块基准点的布置13个，以便基准点间相互校核以及作为备用点。其中0点位于0块中心，是主要的高程基点。图 1 0#块高程基点布置在桥梁节段施工过程中，每隔1个梁段应对0#高程基点进行修正。2、梁段测点布置梁段高程测点布置在箱梁顶板和底板上。在每一个梁段顶板距离前端临空面约5 cm处布设3个控制点，一个位于主梁中线，另外两个位于外侧腹板承托处。这样可以观测箱梁横向变形

15、以及是否发生扭转变形，并且可以相互验证测量成果的可靠性和精度。图 2 主梁高程测点布置图中测点编号顺序为从路线中心线内侧向外侧编号。根据现场情况，测点横向间距可适当调整，以不妨碍预应力管道布置、桥面设备运输为原则，但横桥向需对称布置，以简化数据处理。底板上的测点设在现浇段底板外模前端处，主要用于底模定位。3、测量仪器及精度利用精密水准仪(DS2)和水准尺，采用水准测量的方法测量箱梁高程。为了能控制到主梁较小的挠度变形，并使外业观测的工作量适中，采用国家三等、四等水准测量的精度要求和观测方法施测，能测量到变形±1mm的挠度值。以0块上的水准基点为起闭点的闭合水准路线进行水准测量。4、测

16、量的频度在箱梁施工的每个标准节段内，对主梁高程观测3个测次：(1) 模板定位后，绑扎钢筋、浇筑混凝土前；(2) 绑扎钢筋、浇筑混凝土、养生后，张拉预应力前；(3) 张拉预应力、压浆、落架后。随着箱梁逐节段地施工，测点不断增多。如果每阶段都测量现浇段和已浇段所有测点，势必工作量太大而影响施工进度。可以(1)、(2)测次只观测现浇段，(3)测次观测现浇段和已浇段。观测已浇段的目的是看每施工一个主梁节段后实测线形与理论线形是否吻合。根据多座桥梁施工控制实践表明，这种方法使得测量与分析效率最高。对边跨合龙、支座转换、中跨合龙、桥面铺装等关键工序前后，对全桥高程进行通测。5、测量的时机考虑到混凝土变形的

17、迟滞性和水化热的影响，观测时间应尽量推后，使变形充分发生。混凝土浇筑完成2小时后、预应力张拉完成8小时后再进行测量。为减小非线性温度场的影响，尤其对于模板定位、全桥通测等重要工况，应在日落后、日出前完成观测，并使观测时间相对固定。4.5.2 梁体挠度控制梁体在张拉及浇注混凝土时。受张拉力、混凝土自重、日照、温度变化等因素影响而产生竖向挠度，混凝土自身的收缩徐变也会使悬臂端发生变化。因此须对施工节段进行挠度观测控制，以便在施工时及时调整有关标高参数，确定下节段合适的模板标高。 施工过程监控针对本桥跨度大，施工工艺新的特点，对施工全过程进行监控量测，全面掌握施工过程中的支架变形规律、结构内力和变形

18、，以达到保证施工安全、合理安排工序、优化结构，加快施工进度的目的。主要的控制项目、方法和频率见表1。表1 监控量测项目、方法及测量频率表序号控制项目测试方法测试仪表频率1箱梁横向位移现场观测莱卡TPS800全站仪浇注、张拉前后2箱梁竖向位移水准测量水准仪、塔尺浇注、张拉前后3应力应变埋设传感器，现场采集数据 传感器、数据采集仪浇注、张拉前后通过合理的质量控制和全过程的监控量测，加快了施工进度，同时通过施工测试修正预测施工的循环过程，保证了线形与设计相吻合。5 结论5.1 支架基底处理及变形控制、施工预拱度的合理设置是大跨度变截面连续箱梁大节段支架现浇施工时保证线形的前提条件。5.2 0#块采用两次浇注不仅能保证混凝土施工质量，同时方便了施工，保证了施工安全。5.3 在复杂的三向预应力施工过程中，对设计参数的修正、识别是非常必要的。管道的准确定位是梁体合理受力的前提。5.4 监控量测是大节段支架现浇施工的重要组成部分，施工过程中必须坚持以监控量测为手段来指导施工。6 几点体会6.1 由于箱梁由挂篮悬浇的小阶段变更为支架现浇的大节段，原有的腹板张拉锚固断面减