多跨连续刚构一次合拢施工工法

多跨连续刚构一次合拢施工工法

1.前言

连续刚构合拢段施工是施工中技术难度最大的一部分，特别是对于多跨长大连续梁，采用合适及合理的合拢段施工顺序和施工方法，既能节省施工时间又能使合拢段的施工受力处于最有利的状态。大跨度连续刚构桥梁结构的分段施工一般要经历一个长期而又复杂的施工过程，多跨连续刚构桥的施工，还将经过几次结构体系转换，随着施工阶段的推进，桥梁的结构形式和荷载作用方式等都在不断发生变化。结构中的最终恒载内力与施工合拢的程序有关，不同的施工程序，由于它们的初始恒载内力不同，在体系转换的过程中，由徐变引起的内力重分布的数值也不同。采用不同的合拢顺序对整个桥梁建设的工期和成本的影响也不同，因此，选择正确的合拢顺序至关重要。

目前，连续刚构桥比较成熟的施工技术一般按“对称悬臂浇筑→边跨合拢→中跨合拢”的顺序施工，由于大跨径连续刚构跨径大、超静定次数高，其成桥需经历一个长期而复杂的结构体系转换过程，而且，对于多跨布置的连续刚构桥梁，这种成桥顺序需要的工期长，施工成本大。

多跨一次合拢，可缩短整个合拢工程的工期，工序紧凑。对于静定结构，各工况条件下的挠度计算值与实测值容易吻合，而对于超静定结构，计算值与实测值就容易出现一些偏差，因此，进行一次合拢对于挠度控制是十分有利的。此外，多跨连续体系一次合拢，使合拢段的荷载同时作用在最终结构上，可使内力的变化更趋均匀，比逐孔合拢相继产生的次内力随超静定次数的增加，其作用的结构形式不断改变所带来的复杂内力计算要简单得多。因此，采用多跨连续体系一次合拢可以达到线形正确、受力合理、成桥快的目的。

由中铁十八局集团第二工程有限公司承建的铜黄高速公路沮河特大桥，主桥上部构造为(85＋3×160＋85)米预应力混凝土变截面连续刚构，经过对多跨连续刚构一次合拢顶推力进行优化，采用“分级顶推、同时锁定、一次合拢”的技术；成功实施了对铜黄沮河特大桥5跨650米一联的连续刚构高温条件下的合拢。

取得了显著经济效益和社会效益，经总结形成本工法。

2.工法特点

多跨连续刚构一次合拢，可缩短整个合拢工程的工期，工序紧凑。而且对于超静定结构，计算值与实测值容易出现一些偏差，进行一次合拢对于挠度控制是十分有利的。而且多跨连续体系一次合拢，使合拢段的荷载同时作用在最终结构上，可使内力的变化更趋均匀，比逐孔合拢相继产生的次内力随超静定次数的增加，其作用的结构形式不断改变所带来的复杂内力计算要简单得多。因此，采用多跨连续体系一次合拢可以达到线形正确、受力合理、成桥快的目的。

3.适用范围

本工法适用于悬臂法浇注的多跨连续梁。

4.工艺原理

采用“分级顶推、同时锁定、一次合拢”的技术；对多跨连续梁合拢状况按照施工现场的实际状况设定边界条件，分别采用MIDAS civil2011和桥梁博士3.0进行分析设计。对施工的自重、二期恒载、挂篮重量、吊架重量、主梁压重、温度效应等边界条件进行模拟分析计算。按照计算所得的顶推力，再进行合拢锁定前结构对应顶推力作用下的位移进行计算，合拢时按照顶推力与位移双控指标控制，达到预期模拟指标后对多跨合拢段同时进行焊接钢支撑锁定。

5.施工工艺流程及操作要点

5.1合拢段施工工艺流程见图5-1

图

5.2操作要点

5.2.1悬臂端临时荷载清理

20#段施工完毕，张拉压浆后清理梁顶面施工机具、材料，可堆放到0#

段附近或吊至墩下。

5.2.2模板、钢筋安装

5#墩、8#墩T构两端挂篮及6#墩大里程侧挂篮前移至适当位置用于浇

筑合拢段。6#墩小里程侧挂篮拆除底模后退2m、7#T构两侧挂篮后退至17#

段。

边跨合拢段：挂篮底模下放，前移至适当位置，用挂篮底模做为施工

平台安装合拢段底模，合拢段底模面板采用竹胶板，下部用10x10cm方木

做顺桥向背带，横桥向用双槽钢三道做承重横梁，承重横梁通过精轧螺纹

钢悬挂在上部吊梁上，吊梁两端支撑在20#段及现浇段上。外侧模采用挂篮

侧模，外滑梁滑出，锚固在现浇段上，外侧模顺滑梁滑出就位,见图5.2.2-1。

次中跨、中跨现浇段：挂篮前移至对面20#段端部，外滑梁滑出，锚固

在另一端20#段上，挂篮底模适当下放，用钢丝绳临时悬挂在外侧模上，拆

除挂篮前吊带，通过倒链牵引外侧模及底模滑出，前下横梁滑至另一端20#段下后用精轧螺纹钢锚固在底板上，见图5.2.2-2。

图5.2.2-1 挂蓝浇筑合拢段示意图

图5.2.2-2 挂篮浇筑边跨合拢段示意图

底模及侧模就位后，绑扎底板、腹板钢筋、安装预应力管道。

底板及腹板钢筋绑扎完后，安装内模，内模采用挂篮内模，通过内滑梁滑出就位。

内模安装完成后绑扎顶板钢筋，安装预应力管道。

合拢段所有纵向钢筋与20#段及现浇段的连接均采用绑扎搭接，且一端绑扎另一端暂不绑扎，顶推完成后再进行绑扎，以防止顶推时纵向钢筋阻碍位移。

合拢段腹板模板拉杆暂不拉紧，顶板、底板吊带暂不顶紧，待顶推结束后再拧紧螺栓。

钢筋及预应力管道安装完后进行合拢段钢绞线穿束，钢绞线穿完后不允许带锚具夹片。

钢筋安装要注意以下几点：

1.钢筋安装前，必须在加工厂进行半成品的检查，合格后再进行下步工作。

2．钢筋安装前，在模板上放样到位，防止钢筋间距偏差不符合要求。

3.钢筋与预应力钢筋(管道)、预埋件等相互冲突时，将普通钢筋适当移动位置，严禁截断或减少钢筋数量。

4.在立模前检查钢筋保护层垫块数量是否按照4个/m2布置，垫块绑扎是否牢固，保护层厚度是否符合要求等，如有偏差，及时进行调整。

5.2.3设置配重

配重布置在T构两侧悬臂端，配重方式为砖砌水池，水池内采用砂浆抹面2cm，防止渗水。水池净尺寸6.5x4.5x1.5m，最大可蓄水44m3，水池采用24砖墙，砌砖重量166KN。在水池内用油漆标出刻度线，两刻度线间水的重量相当于2m3混凝土重量。水池底部设排水阀门，同时设水泵一台，随着混凝土的浇筑两个水箱同时分级放水，每级放水量相当于2m3混凝土重量。

5.2.4顶推前观测

合拢时间前一周开始观测全天温度变化，每1小时记录一次，以便选择最佳合拢时间。提前3天对悬臂端进行挠度变化和纵向位移测量。

5.2.5顶推

除边跨合拢段外，每个合拢段在顶板与腹板倒角处设2台500t千斤顶进行顶推，20#段施工时预埋钢板，顶推反力劲性骨架均采用32a双工字钢拼焊。合拢段锁定劲性骨架采用36a工字钢，每个锁定位置设2根为一组，每个合拢段共设4组（图5.2.5）。

图5.2.5 锁定劲性骨架侧面布置

顶推前先将劲性骨架一端与预埋钢板焊接，另一端待顶推到位后再焊接。

顶推时间安排在一天中最低气温时进行，顶推力及各墩顶位移按顶推时的温度采用监控及验算单位提供的数据。

顶推前根据油顶标定数据表提前计算各级应力所对应的油表读数，同时安排测量人员在另外半幅适当位置设2台全站仪各负责观测2个主墩墩顶偏移量。

施加顶推力时按照0→25%→50%→75%→100%的顺序分四级加载。达到设计顶推力时与设计要求的位移控制数据对比，做好相关记录。

5.2.6劲性骨架连接

顶推前需准备若干3—10mm厚钢板，顶推后如锁定劲性骨架与预埋钢板间出现空隙用钢板填塞后劲性焊接

各合拢段达到规定顶推力且位移符合设计要求时，焊接劲性骨架，每个焊接点安排1台焊机1名焊工突击焊接，每个合拢段共8台焊机，8名焊工。

5.2.7混凝土浇筑及养生

合拢时间选择一天中气温最低的时间。

混凝土采用现场拌和站集中拌合。试验员负责拌和站混凝土的和易性检测并作好记录，和易性包括坍落度、坍落流动度、含气量和温度。

运输车进场前，主动进行清洗作业，杜绝将污染物带进拌和站；

施工现场采用混凝土汽车泵输送到浇筑位置。混凝土浇筑次序：先浇筑底板，再浇筑腹板和顶板。

混凝土分层浇筑，分层厚度30cm，振捣采用插入式振动器。

预应力波纹管密集的部位，振捣时要防止漏振、欠振，在钢筋、预应力管道密集地方采用棒头较小的振动棒，确保混凝土的密实，振捣时不要挤压波纹管，避免波纹管变形、漏浆封堵及移位。

在浇筑底板、腹板及顶板混凝土时，要做到混凝土浇筑工作对称浇筑。

混凝土浇筑过程中安排专人根据混凝土浇筑进度把配重水箱内的水向外排放。

在混凝土初凝后，底板及顶板顶面采用土工布覆盖洒水养生，要保持表面湿润。腹板采用喷水养生。

混凝土洒水保湿养护时间不少于14天。

5.2.8合拢段预应力张拉、管道压浆

合拢段混凝土强度达到设计强度的90%后，根据设计院要求的顺序进行预应力张拉。

张拉按照先长束后短束的顺序，从边跨向中跨对称进行

管道压浆严格按照《公路桥涵施工技术规范》执行。

压浆前先用压力清水冲洗将要压浆的孔道。

压浆机采用连续式压浆泵，浆体压入梁体孔道之前，应首先开启压浆泵，使浆体从压浆嘴排出少许，以排除压浆管路中的空气、水和稀浆。当排出的浆体流动度和搅拌罐中的流动度一致时，方可开始压入梁体孔道。

5.3 劳动力组织

6.材料与设备

合拢段主要机械设备见表6-1，材料需求见表6-2

7.质量控制

7.1混凝土质量控制

混凝土内在质量是结构安全的重要保证，施工中我项目部主要从以下几点控制：

7.1.1每节段梁体混凝土浇筑前，先对各种混凝土材料进行性能检测，各项条件符合要求后方可开盘。混凝土生产期间，严格控制各种材料的用量。

7.1.2混凝土浇筑采用一次浇注成型的方法，即底板→腹板→顶板的顺序，浇筑时遵循“同步、对称、平衡”施工的原则。混凝土灌注要连续，

混凝土浇注中断时间不应超过1小时。每节段混凝土浇筑过程中，严格控制分层灌注厚度和捣固质量。

7.1.3梁体混凝土浇筑完毕12小时后，及时采用外露帆布加塑料薄膜并不定时的洒水进行梁体养护，养护时间不少10d。

7.2钢筋施工质量控制

钢筋施工质量控制关键在于当钢筋与预应力束发生干扰时，须合理避开并进行补强，腹板上方的钢筋经常与纵向、横向钢束有冲突以及锯齿块钢筋与预应力钢束有冲突，遇到有冲突部位处按先钢束后主筋在箍筋顺序进行调整。

7.3预应力施工质量控制

预应力束的定位、张拉质量好坏直接影响到桥梁的使用安全。施工中主要从以下几方面控制：

7.3.1束道数量不能少。控制关键是0#节段混凝土浇筑前按图纸仔细核对无误，并在其他块件施工时不漏掉锯齿块。

7.3.2束道不能接错，施工时将各波纹管编号在混凝土浇筑前逐个核对。

7.3.3不能堵管。混凝土浇筑前要仔细检查，主要从以下几点控制堵管现象：

1.波纹管接头处理要顺直；

2.混凝土振捣过程中严禁振捣棒触碰波纹管；

3.波纹管上局部有小孔洞时用胶带缠裹；

4.预应力孔道内部穿φ75mm硬塑料衬管。

7.3.4准确定位预应力孔道，波纹管按照施工图纸钢筋网片定位，并在钢筋网片基础上另行增加钢筋骨架，钢筋骨架为整体性，这样在施工中不会再移动。

7.3.5预应力束张拉。预应力张拉遵照“配套、同步、对称、偏心荷载小”的张拉原则，张拉过程中采用双控指标进行卡控。

7.3.6孔道注浆。钢束张拉完毕48h内进行注浆，注浆采用真空辅助压浆工艺，孔道注浆保证饱满、密实。

8.安全措施

8.1梁段四周的安全护栏必须牢固，必须安放安全网。

8.2配电箱要安装漏电保护器等安全设施，箱柜外有防雨措施，电器设备外壳装有保护接地或接零；电气开关要完好无损，熔断器、保险丝等按规定使用，不准超过额定标准或以铜丝、铁丝代替。

8.3不得在乙炔瓶和氧气瓶周围用火、抽烟或乱扔烟头；在工地进行钢筋笼焊接时，要严格执行电、气焊安全操作规程。

8.4经常检查塔吊零部件是否缺损，油漆是否剥落及设备保养状况，吊卸工作时各部件工作是否正常，有无异响，供电和水、气压等是否正常。

8.5重视防火灾，消除一切可能造成火灾的事故根源，在易燃物或助燃物设灭火器材，培训专业灭火人员。

8.6在遇到大雨、暴雨及6级以上大风时，停止高空作业，确保施工安全。

8.7桥面作业时，桥下禁止逗留。

8.8施工现场实施机械安全管理及安装验收制度，施工机械、机具和电气设备，在安装前按照安全技术标准进行检测，经检测合格后方可安装，经验收确认状况良好后方可运行。

8.9车辆驾驶员和各类机械操作员，必须持证上岗，严禁无证操作。对驾驶员、机械操作人员定期进行《安规》教育。严禁酒后驾驶车辆和操作机械，车辆严禁“三超”，禁止使用“带病”的车辆、机械和超负荷运转，并坚持“三查一检”制。

9.环保措施

环境污染控制有效，工程绿化完整美观，水保措施落实到位，努力建成一流的资源节约型、环境友好型工程。

9.1执行国家《环境保护法》、《水土保持法》和地方政府有关规定，在施工过程中严格按照国家有关部委批复的环保、水保方案实施，落实“三同时”，采取各种工程防护措施，减少工程建设对环境的破坏和污染，将大桥建设成绿色环保工程。

9.2及时掌握天气的变化情况及当地的汛情，提前做好河道清淤、畅通工作。

9.3临时运输道路经常洒水湿润，减少道路扬尘。对产生尘埃运输车辆和石灰等挥发性材料堆场加以覆盖，减少对空气的污染。

9.4施工作业产生的污水必须经过沉淀池沉淀，并经净化处理，符合要求后排放。

9.5废弃物中不得含有有毒有害物质，避免雨水冲刷后对地表、地下水造成污染。涂料掉落后连同表土一起挖运至垃圾场掩埋。

10.效益分析

通过采用一次性合拢施工技术，有效的缩短了施工工期，一次性合拢施工总用时24天(自合拢准备至合拢段预应力施工完成），比采用先边跨再中跨最后次边跨进行合拢节约时间15天，因合拢施工处于关键线路，总工期同时缩短15天，为铜黄高速2013年年底通车提供了有力保证，实现经济效益83万元。

2013年4月沮河特大桥右幅合拢，标志着铜黄高速全线贯通，沮河特大桥合拢后，业主在沮河特大桥举行了全线贯通仪式，中央电视台新闻联播、晚间新闻,陕西电视台等多家媒体对沮河特大桥合拢进行了报道，取得了显著的社会效益。

11.应用实例

多跨连续刚构一次合拢技术先后应用于：西安至铜川高速公路XTK-S1合同段赵氏河特大桥主桥(90＋4×160＋90)米预应力混凝土连续刚构一次合拢，和陕西境内铜川至黄陵高速公路沮河特大桥主桥（85＋3×160＋85）米

连续刚构的合拢。

赵氏河特大桥合拢施工从2010年11月1日开始到11月30日结束，各跨合拢温度变化不大，最大悬臂段箱梁合拢高差9mm，合拢段施工过程顺利实施，达到了设计和规范要求。

2013年4月铜黄高速沮河特大桥实现了在夏季25℃高温条件下合拢，比设计给定合拢温度18℃高出7度，最大悬臂段箱梁合拢高差11mm。合拢段施工过程顺利实施，达到了设计和规范要求。