路賀偉 錢國飛

上海奉賢建設發(fā)展（集團）有限公司 上海 201499

1 工程概況

新林公路（金海公路—浦星公路）新建工程位于上海市奉賢區(qū)青村鎮(zhèn)境內(nèi)，全長2.38 km，其中金匯港大橋是工程的關(guān)鍵。金匯港大橋全長664.00 m，主橋239.00 m，中跨108.00 m，兩邊跨各為65.50 m。主橋結(jié)構(gòu)為連續(xù)混凝土箱梁，斷面為單箱單室直腹板形式，梁頂寬度15.67 m，梁底寬度8.00 m，翼緣板寬度3.83 m，腹板厚50～100 cm，底板厚30～80 cm，頂板厚28 cm，如圖1所示。采用掛籃法懸臂現(xiàn)澆施工，河道內(nèi)不設橋墩，施工全過程不影響航道通行。

圖1 箱梁斷面示意

2 掛籃法施工工藝

2.1 掛籃結(jié)構(gòu)簡介

掛籃是懸臂澆筑過程中的主要施工設備，其主要功能是支撐現(xiàn)澆混凝土梁體，并提供施工操作平臺。掛籃可分為多種類型，按照結(jié)構(gòu)形式，可分為三角形掛籃、菱形掛籃、桁架式掛籃等；按平衡方式可分為壓重式和自錨式；按行走方式，可分為滑移式和滾動式。掛籃結(jié)構(gòu)組成通常包括承重系統(tǒng)、模板系統(tǒng)、走行系統(tǒng)、錨固系統(tǒng)和操作平臺5個部分，各研究者的劃分略有不同。本工程中采用自錨式菱形掛籃，其結(jié)構(gòu)組成如圖2所示。

圖2 掛籃結(jié)構(gòu)組成

本工程掛籃自重43.00 t，適用最大梁段質(zhì)量145.50 t，掛籃自重與最大懸澆梁段質(zhì)量比為0.296。掛籃適用最大梁段長度為4.50 m，梁頂寬度15.80 m，梁底寬度8.00 m，梁高2.80～6.35 m之間。取超載系數(shù)1.05，沖擊系數(shù)1.30，抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)2.00，經(jīng)驗算合格，滿足施工要求[1-3]。

2.2 掛籃法施工流程

橋墩、0#塊和臨時固結(jié)系統(tǒng)澆筑完成后，掛籃開始安裝就位，預壓完畢后開始懸臂澆筑梁段施工。掛籃施工首先從1#梁段開始，兩側(cè)對稱施工，1#梁段澆筑、養(yǎng)生、張拉完畢后，掛籃前移，開始2#梁段施工，如此往復循環(huán)，直至合龍。掛籃法施工的主要流程包括如下步驟：

1）掛籃就位。0#塊澆筑、養(yǎng)生、張拉完畢后，即可安裝掛籃。掛籃安裝于0#塊伸出的懸臂段，對稱實施。首先在0#塊定位掛籃軌道中心線，鋪設軌道；然后吊裝菱形桁架、中門架和側(cè)面吊架；再安裝前橫梁和桁架附件；接著安裝吊桿及吊掛系統(tǒng)，進一步安裝底托系統(tǒng)；之后逐次安裝外側(cè)模板、內(nèi)模板和端模板；最后調(diào)整立模標高，掛籃安裝完成。

2）掛籃預壓。首次澆筑混凝土前，須對掛籃進行預壓，其目的包括：檢驗掛籃的實際承載能力，確保最不利荷載條件下掛籃的安全性；實測掛籃的彈性和非彈性變形，消除非彈性變形；根據(jù)預壓過程中的荷載-變形曲線，計算各節(jié)段澆筑過程中掛籃的豎向變形，確定模板標高。本工程中采用砂袋進行堆載預壓，分段分批加載，每3 h加載一次，直至加載至設計荷載，掛籃穩(wěn)定24 h后卸載，記錄加載和卸載變形曲線[4,5]。

3）模板和鋼筋安裝。掛籃預壓完成后，重新調(diào)整模板標高，按照計算標高安裝模板，按底板模板、腹板內(nèi)側(cè)模板和頂板模板逐次進行。然后在模板內(nèi)安裝鋼筋籠和預留混凝土管道，經(jīng)檢驗合格后進入下道工序。

4）梁段混凝土澆筑。模板和鋼筋籠安裝完成后，可進行梁段混凝土澆筑。首先澆筑底板，再澆筑腹板，最后澆筑翼板和頂板。

5）混凝土養(yǎng)生。梁段混凝土澆筑完畢后進入養(yǎng)生期。

6）預應力張拉。經(jīng)養(yǎng)生混凝土強度達到設計強度90%以上時，即可開始預應力鋼絞線穿索、張拉。本工程中混凝土梁段為三向張拉體系，梁體豎向為精軋螺紋鋼張拉，梁體縱向和橫向為鋼絞線張拉。

7）孔道壓漿。預應力張拉完畢后盡快進行孔道壓漿，應在48 h內(nèi)完成，保證預應力體系與梁體形成統(tǒng)一整體，減少預應力損失和預應力筋銹蝕。

8）下節(jié)梁段施工。在梁段孔道壓漿施工完畢后，即完成了本節(jié)段梁體的施工。通過掛籃吊桿系統(tǒng)松動模板和后錨系統(tǒng)，將掛籃前移，循環(huán)前面所述工序，準備下節(jié)段梁體施工。

3 質(zhì)量控制關(guān)鍵技術(shù)

3.1 橋面高程控制

梁體0#塊為掛籃施工提供了作業(yè)支撐，0#塊完畢后即可開展后續(xù)梁段的懸臂澆筑。隨著梁段的澆筑，梁體懸臂段逐漸增大，在梁體自重和施工荷載的作用下，每節(jié)梁段的撓度發(fā)生變化。新梁段的澆筑使得已澆筑梁段的標高降低，同時，其自身標高又受到該變化的影響。施工過程中，懸臂梁體撓度變化如圖3所示。

圖3 懸臂梁體撓度變化示意

一般而言，施工過程中懸臂梁體的撓度可采用有限元方法進行計算，從而，根據(jù)設計標高即可推算出施工過程中每節(jié)梁段的控制標高。本工程中梁體標高和線形的計算由專業(yè)的監(jiān)控單位來實施，每節(jié)段出具監(jiān)控報告。為保證梁體和橋面高程，施工過程中應密切關(guān)注每節(jié)梁段的標高，并隨工程進度開展動態(tài)分析。梁段澆筑前，對已完懸臂梁體標高進行測試，經(jīng)計算分析確定澆筑梁段的施工標高；掛籃前移就位后，結(jié)合掛籃預壓曲線，綜合考慮掛籃變形，設置預起拱，根據(jù)已確定的施工標高固定底模和側(cè)模，完成掛籃和模板的安裝。下節(jié)梁體澆筑時，循環(huán)執(zhí)行上述流程，最終確保橋面高程的實時控制。以10#墩為例，從0#塊向中跨方向，各節(jié)段底板設計標高及考慮預起拱后的實際立模標高數(shù)據(jù)見表1。

表1 各節(jié)段設計標高及實際控制標高

3.2 梁體混凝土澆筑

掛籃法施工作業(yè)面始終處于懸臂狀態(tài)，其獨特的施工方法對混凝土的澆筑工藝提出不同的要求。從梁體結(jié)構(gòu)方面，須先澆筑箱梁底板，然后澆筑腹板，最后澆筑頂板和翼板。腹板和頂板的澆筑一次施工還是分2次施工，根據(jù)工程實際情況確定。從空間結(jié)構(gòu)方面，底板、腹板和頂板混凝土澆筑時須首先澆筑懸臂段的外端，然后澆筑內(nèi)端，避免新舊梁段交界面由于混凝土自重彎矩引起裂縫；翼板澆筑時先澆筑翼板外側(cè)混凝土，逐漸向梁體中線靠攏，其主要目的也是避免產(chǎn)生裂縫[6,7]。

另外，澆筑過程中須對模板的變形進行密切觀察，尤其是局部采用的木模。由于空間和工藝的限制，局部采用木模板在所難免，而這些位置往往是最容易產(chǎn)生應力集中的地方，由于固定不當很容易產(chǎn)生脹模和漏漿，影響混凝土強度和外觀。本工程中，箱體內(nèi)部的張拉槽臺木模一開始由于固定不當產(chǎn)生了脹模和漏漿。其后，經(jīng)過改進才避免了該情況的發(fā)生。

3.3 預應力管道安裝與張拉

預應力體系為鋼筋混凝土梁體提供了人為約束，增強了梁體結(jié)構(gòu)的抗彎拉性能。該橋采用三維預應力張拉體系，梁體縱向、橫向和豎向，將各梁段連接為統(tǒng)一整體。預應力體系是否按照設計起到預期作用，主要取決于2個方面：預應力管道定位和預應力筋的張拉。

預應力管道是后張法施工中預應力筋的通道，是預應力發(fā)揮作用的基礎(chǔ)。施工過程中，首先應按照施工圖進行管道定位和安裝，決不允許產(chǎn)生過大偏位；其次，必須對管道良好固定，避免在混凝土澆筑過程中發(fā)生偏離；最后，要注意管道的保護，一旦發(fā)生破損，必須更換[8,9]。

梁體養(yǎng)生完畢達到設計張拉強度后，即可進行預應力張拉。預應力張拉過程中必須采用配套張拉設備，千斤頂和壓力表須定期維護和校驗。張拉的基本流程為：先進行初張，初應力一般為控制張拉應力的10%～25%；然后張拉至超張應力，一般超張5%左右，持荷5 min，直至應力降低為控制應力，最后進行錨固。張拉過程中，記錄預應力筋伸長量，同時與理論伸長量進行比較，其計算如式（1）。預應力張拉控制采用應力和伸長量雙重控制，以應力控制為主，輔以伸長量校驗，實際伸長量與理論伸長量偏差不得大于6%。

其中：Pp——預應力筋平均張拉力，N；

L——預應力筋長度，m；

Ep——預應力筋彈性模量，MPa；

Ap——預應力筋截面面積，m2。

3.4 孔道壓漿

預應力孔道壓漿須在張拉完成后盡快完成，一般不得超過48 h?？椎缐簼{前對管道進行清孔處理，并使孔壁濕潤。壓漿時，需從管道最低點的壓漿孔進行漿體壓注，直至另一端排氣孔均勻排出水泥漿體、無氣泡出現(xiàn)，最后封錨。嚴格控制孔道壓漿質(zhì)量有助于減輕預應力筋的銹蝕，延長預應力體系的作用時效，提高橋梁結(jié)構(gòu)的使用壽命。

3.5 合龍段施工

合龍段施工質(zhì)量的關(guān)鍵控制技術(shù)包括臨時固結(jié)拆除、合龍段配重、合龍段鎖定、合龍段混凝土澆筑和養(yǎng)生。

合龍段施工前拆除臨時固結(jié)支撐，讓兩側(cè)箱梁處于自由懸臂狀態(tài)，確保已澆筑梁段與邊跨現(xiàn)澆段和對側(cè)中跨梁體平順銜接，保證線性，減小初始應力。

合龍段配重的主要目的是確保橋梁線形和減少梁體內(nèi)部初始應力，根據(jù)配重的作用可分為基本配重和附加配重?；九渲厥侵负淆埗螡仓炷恋牡攘刻鎿Q，附加配重是指為調(diào)整合龍段兩側(cè)梁體高差而施加的額外配重。合龍段配重須邊跨與中跨同步實施，以免懸臂梁兩側(cè)因彎矩不同而引起橋體線形改變。

合龍段鎖定是指合龍段混凝土澆筑前在兩側(cè)懸臂梁端設置的剛性支撐，其主要目的是為避免合龍段混凝土水化過程中，自然環(huán)境因素產(chǎn)生的內(nèi)部應力超過混凝土強度而引起梁體開裂。合龍段鎖定一般包括箱體內(nèi)支撐鎖定、箱體外支撐鎖定和兩者同時實施的混合鎖定。體內(nèi)支撐鎖定相比體外支撐鎖定存在一定的劣勢，目前通用的做法是體外支撐鎖定。本工程中跨合龍段也采用體外支撐鎖定，通過在預埋支座上焊接型鋼將梁體固定。合龍段鎖定前要對梁體之間的相對位移進行連續(xù)測定，確定兩側(cè)懸臂梁端之間的最大間距，在合龍段混凝土澆筑前迅速連接。

合龍段混凝土質(zhì)量主要通過澆筑溫度和濕度養(yǎng)生控制。本工程合龍段混凝土澆筑從23：00開始，次日02：00左右結(jié)束，大氣溫度23 ℃，為溫度最低時段。此外，合龍段混凝土養(yǎng)生也至關(guān)重要，尤其是前期養(yǎng)生。一般而言，合龍段混凝土澆筑后經(jīng)受第一次高溫時通常發(fā)生破壞。因此，在合龍段混凝土澆筑后的前2 d務必保持混凝土表面灑水濕潤，以免發(fā)生局部損壞[10]。

4 結(jié)語

本文依托上海新林公路金匯港大橋工程，對大跨度連續(xù)梁橋掛籃法施工工藝進行了總結(jié)和闡述。結(jié)合工程實踐，針對掛籃法懸臂施工過程中容易發(fā)生的質(zhì)量問題，從橋面高程控制、混凝土澆筑、預應力體系和合龍段施工等方面開展了技術(shù)分析和論述，對類似工程的施工質(zhì)量控制提供借鑒和指導。