楊 潤 基， 王 煥 強

(中國水利水電第七工程局有限公司，四川 成都 610081)

1 工程概述

上院子變寬多線大橋設(shè)計里程范圍為：DK437+918.5～DK438+162.65，橋梁孔跨布置為4×32+(32+40+32)m變寬連續(xù)梁。梁體截面類型為單箱多室直腹板等高截面箱梁，防護墻內(nèi)側(cè)凈寬18.8～24.68 m，橋 面 板 寬 22.04～27.88 m，底板寬16.74～22.58 m；梁體全長105.1 m，邊支座中心線至梁端距離為0.75 m，橫向支座中心線距為3.27～6.67 m；全梁等高，梁高為3.05 m，頂板厚35 cm ,邊跨端塊處頂板厚度由35 cm漸變至60 cm；底板厚30 cm，邊跨端塊處底板厚度由30 cm漸變至60 cm，腹板厚40～60 cm。梁體混凝土采用C55混凝土澆筑，現(xiàn)澆連續(xù)梁混凝土總方量為2 750 m3。

2 施工重、難點問題的控制

根據(jù)施工工期及梁類型特點，該橋第5～7跨為六線變四線道岔連續(xù)梁，橋面寬27.88～22.04 m，梁體全長105.1 m，箱內(nèi)結(jié)構(gòu)由單箱四室漸變?yōu)閱蜗淙?。結(jié)合上院子大橋所處山區(qū)高墩、高邊坡橋址地形狀況，第5、6跨采用梁柱式支架、第7跨采用滿堂支架相結(jié)合的方案現(xiàn)澆法施工梁部。

為檢查并驗證梁柱式支架及碗扣式支架的安全性及整體穩(wěn)定性，為現(xiàn)澆梁施工提供安全及技術(shù)保障，該橋施工的首要重難點控制工作是支架預(yù)壓。由于其基礎(chǔ)受壓后具有一定的沉降，支架桿件之間存在縫隙等非彈性變形。為消除以上非彈性變形，得到實際的彈性變形用以調(diào)整施工預(yù)留拱度，保證成橋后梁體的線型，必須對支架進行預(yù)壓。

上院子大橋六線變四線結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一次性澆筑混凝土方量大，設(shè)計方案為2 750 m3高性能C55混凝土一次性澆筑。大橋施工現(xiàn)場狹窄，線路左側(cè)臨近舞陽河畔，線路右側(cè)為高邊坡、沖溝，需對設(shè)備的性能、機械停放及調(diào)頭等進行綜合考慮、準確計算，對施工現(xiàn)場的組織管理要求高。

該橋設(shè)計預(yù)應(yīng)力為全橋通長張拉，預(yù)應(yīng)力管道線形精度要求高、穿束難度大且需事先先分段澆筑完成后、再進行全橋穿預(yù)應(yīng)力穿束，最后再進行整體張拉。該梁縱向預(yù)應(yīng)力束最長達114.5 m，因此，如何保證預(yù)應(yīng)力管道線性、順利穿束、張拉等的工藝質(zhì)量是其施工的重難點。

3 現(xiàn)澆多線變寬道岔連續(xù)箱梁關(guān)鍵技術(shù)

3.1 支架、模板的施工及靜載預(yù)壓

3.1.1 支架地基的處理

根據(jù)對該橋所處位置的地質(zhì)資料及靜力觸探數(shù)據(jù)進行綜合分析并結(jié)合現(xiàn)場地形地貌，支架基礎(chǔ)處理采用多種方式相結(jié)合(圖1)。4#～5#墩梁柱式支架基礎(chǔ)處于沖溝正中心位置，屬于多年沖積形成的淤泥軟弱地層，采用6根樁徑為1 m、樁長6 m的鉆孔樁基礎(chǔ)；5#～6#墩之間跨度大，受力最不利，最終采取清除該處約1 m厚的表層土使其底部落到弱風化花崗巖上，梁柱式支架基礎(chǔ)采用1.5 m×3 m×20.3 m條帶型擴大基礎(chǔ)；6#～7#墩梁底至原地面高度為5 m，原地面為全風化花崗巖、地基承載力為200 kPa，采用先回填30 cm厚級配碎石再澆筑10 cm厚C20混凝土墊層的方式進行處理。

圖1 上院子多線變寬大橋支架基礎(chǔ)示意圖

圖2 貝雷梁布置橫斷面圖

3.1.2 支架設(shè)計

根據(jù)現(xiàn)場實際情況，4#～5#墩、5#～6#墩均采用依墩牛腿支架和6根/組、總計2組φ350×10 mm獨立鋼管立柱支撐體系(圖1)，支撐頂部鋪設(shè)321加強型貝雷梁的施工方式(圖2)。為增加獨立鋼管立柱的整體穩(wěn)定性和折減長細比，從地面起間距5 m設(shè)置了一道橫向水平連接并加設(shè)豎向剪刀撐。牛腿支架采用厚12 mm的Q345高強鋼板加工，牛腿主體為矩形空心結(jié)構(gòu)，外側(cè)加設(shè)加勁板并使用10根φ32精軋螺紋鋼加固安裝；6#～7#墩采用60 cm×60 cm×120 cm碗扣式腳手架，大小里程端部4.8 m區(qū)域加強為60 cm×30 cm×120 cm。

(1)貝雷梁支架的檢算。單片貝雷梁的抗彎能力[M]=788 kN·m，抗剪能力[Q]=245 kN。以5#～6#墩間跨度最大，受力最不利。將49塊貝雷梁作為一個整體進行承載力驗算。

貝雷梁抗彎能力:

[∑M]=788×49=38 612(kN·m)

抗彎安全系數(shù):

n=[M]/M=38 612/13 277=2.9，安全。

貝雷梁抗剪能力：

[∑Q]=245×49=12 005(kN)

抗剪安全系數(shù)：

n=[Q]/Q=12 005/6 638=1.8，結(jié)構(gòu)安全。

(2)碗扣支架的檢算結(jié)果見表1。

表1 碗扣支架檢算表

3.1.3 支架預(yù)壓

為檢查并驗證碗扣式支架的安全性及整體穩(wěn)定性，消除支架體系中節(jié)點縫隙產(chǎn)生的非彈性變形并實測支架系統(tǒng)的彈性形變，保證成橋后的線型，對支架實施了預(yù)壓。預(yù)壓按照梁體重量的120%分三級進行加載，即0%→60%→100%→120%。為準確測量預(yù)壓試驗數(shù)據(jù)，全橋縱橋向在兩端、1/4跨、1/2跨及3/4跨布置了觀測點。

實際預(yù)壓試驗觀測數(shù)據(jù)見表2。通過對所取得的預(yù)壓數(shù)據(jù)進行分析得知：兩種支架形式(梁柱式、碗扣式支架)、三種基礎(chǔ)處理形式(鉆孔樁基礎(chǔ)、條帶型擴大基礎(chǔ)、換填夯實)均滿足現(xiàn)場施工要求。支架預(yù)壓過程中預(yù)壓袋的碼放按照梁體的實際受力情況進行碼放，模擬支架實際荷載的分布情況。

表2 預(yù)壓數(shù)據(jù)統(tǒng)計表

3.2 混凝土澆筑

梁體混凝土采用C55一次澆筑成型，現(xiàn)澆連續(xù)梁混凝土總方量為2 750 m3，澆筑縱向長度為105.1 m?；炷翝仓鳂I(yè)面大，一次性澆筑方量大，連續(xù)作業(yè)時間長，混凝土澆筑為該橋施工的重難點。在混凝土澆筑前，進行了詳細的技術(shù)準備，采用分段、分層推進方式澆筑，使用了大量的機械設(shè)備，并對混凝土澆筑過程中的重難點問題提出了專項控制措施。

3.2.1 技術(shù)準備

編制了詳細的施工方案?；炷翝仓r，從4#墩端頭開始向大里程方向推進。澆筑時采用分層、分段逐步向前推進的方式進行。水平分層為：第1層底腹板倒角(自內(nèi)箱板內(nèi)向上70 cm)，第2層下腹板(自內(nèi)箱板內(nèi)向上150 cm)，第3層為底板，第4層為上腹板(自內(nèi)箱板內(nèi)向上240 cm)，第5層為頂板?？v向分段：臺階分層斜向澆筑向前推進?；炷料铝蠌母拱逄庍M行，第一層厚度為70 cm，澆筑長度為25 m，第一層澆筑完成靜置2 h后方可澆筑第二層混凝土。

對施工人員進行了詳細分工，針對澆筑過程中的混凝土作業(yè)、生產(chǎn)運輸、測量、物資設(shè)備、安全質(zhì)量、技術(shù)指導、施工用電用水、混凝土性能現(xiàn)場檢測、后勤保障等分別安排專職人員全過程跟蹤。

3.2.2 混凝土澆筑重難點問題的控制

(1)腹板處混凝土振搗。由于腹板處較為狹窄(40～60 cm)且向內(nèi)側(cè)傾斜并預(yù)埋有大量的預(yù)應(yīng)力波紋管，波紋管之間邊到邊的距離較小，故在澆筑混凝土時應(yīng)嚴格控制振搗棒的插入方式，避免其直接接觸波紋管而造成波紋管變形等重大質(zhì)量事故。具體的處理方式：①振搗時可根據(jù)腹板傾斜度在波紋管之間進行振搗。②由于保護層較小模板和鋼筋之間距離有限，保護層采用φ30振搗器進行振搗。

(2)金屬波紋管的防堵措施。為了防止金屬波紋管滲漏水泥漿造成的封堵，在混凝土澆筑過程中，對未穿鋼絞線的底板束在混凝土澆筑過程進行通水并保證其在澆筑過程中水流通暢，對已穿束的腹板束則在其兩端加設(shè)拉動設(shè)備(卷揚機或手拉葫蘆)對鋼絞線進行緩慢地來回拉動。

(3)預(yù)埋件的防護。預(yù)埋件包括泄水管、通風孔、接地鋼筋、梁面預(yù)埋套筒、預(yù)埋接觸網(wǎng)支柱基礎(chǔ)。在混凝土澆筑時，應(yīng)嚴格控制振搗距離，避免振搗棒和預(yù)埋件直接接觸而造成預(yù)埋件移位或偏位等。同時，在預(yù)埋件安裝時，對相對薄弱的通風孔與泄水孔內(nèi)部灌砂并需采用鋼筋網(wǎng)片固定牢靠，必要時采用螺旋筋定位加固，其他預(yù)埋設(shè)施的定位由于其本身可與梁體鋼筋進行焊接，能夠確保定位牢靠。

(4)芯模內(nèi)部的降溫措施。由于混凝土在澆筑過程中不停地產(chǎn)生水化熱，且其芯模內(nèi)部較為封閉，故在澆筑期間，芯模內(nèi)部的溫度必然很高，為了保證在其內(nèi)部工作的施工人員人身安全，在兩側(cè)各設(shè)置了1臺鼓風機對芯模內(nèi)部實施通風降溫，從而保證了梁體混凝土澆筑的順利進行。

3.3 預(yù)應(yīng)力張拉

(1)波紋管定位。該梁縱向預(yù)應(yīng)力束最長達114.5 m，波紋管在空間結(jié)構(gòu)中多角度轉(zhuǎn)點，轉(zhuǎn)折角度共計38個(圖3)。

圖3 1/2預(yù)應(yīng)力平彎豎彎大樣圖

為確保波紋管的安裝精度，該橋預(yù)應(yīng)力管道采用坐標法控制，即將波紋管每個轉(zhuǎn)點相對于梁端的里程、相對于底板中心的偏距、相對于梁底板的高程形成坐標表，標記每個坐標點，順接兩個相鄰坐標點，并在直線段間隔0.5 m設(shè)置一次定位鋼筋，曲線段間隔0.3 m設(shè)置一次定位鋼筋。

(2)預(yù)應(yīng)力張拉。預(yù)應(yīng)力束最長的為W1束，全長114.5 m，鋼束的伸長量為305.36 mm，錨外控制應(yīng)力為1 333.2 MPa，W1束為15股、直徑為15.24 mm的鋼絞線，鋼絞線截面面積為140 mm2，彈性模量為195 GPa。施工使用的450 t穿心式千斤頂?shù)淖畲笮谐虨?00 mm，現(xiàn)場采用雙頂張拉法和倒頂張拉法分別進行試驗后確定的施工方式見表3～5。

表3 千斤頂校驗參數(shù)表

雙頂張拉法：采用兩個千斤頂疊加的方式進行張拉，1#頂0 →初始應(yīng)力(0.2倍σcon) (持荷5 min 錨固)→回頂→0→0.6σcon(持荷5 min 錨固) →2#頂0→1σcon(持荷5 min 錨固)(表4)。

倒頂張拉法：0 →初始應(yīng)力(0.2倍σcon) →0.3σcon(持荷5 min 錨固)→回頂→0→0.6σcon(持荷5 min 錨固) →回頂→0→1σcon(持荷5 min 錨固)(表5)。

表4 雙頂疊加法張拉試驗記錄表

表5 倒頂法張拉試驗記錄表

試驗結(jié)果：雙頂疊加法最終伸長量為305.4 mm和305.46 mm，安裝在同一組的兩個壓力表讀數(shù)在持荷5 min后其讀數(shù)均達到設(shè)計要求。倒頂張拉法最終伸長量為308.16 mm和307.2 mm，油表讀數(shù)達到設(shè)計要求。綜合比較兩種張拉方法，雙頂疊加法伸長量和油表讀數(shù)更為滿足設(shè)計要求，而倒頂張拉法當油表讀數(shù)達到設(shè)計值時，伸長量超出設(shè)計范圍，判定為超張拉。

通過施工前的張拉試驗，準確地分辨出兩種張拉方法之間存在的差異，為現(xiàn)場實際施工質(zhì)量控制提供了依據(jù)，最終現(xiàn)場采用雙頂疊加張拉法施工。

4 結(jié) 語

通過對上院子道岔連續(xù)梁多種基礎(chǔ)處理形式、多種支撐形式相結(jié)合的施工方式進行深入研究，對混凝土澆筑各個工序進行詳細安排，加之預(yù)應(yīng)力體系的雙頂張拉法、倒頂張拉法的試驗和實際應(yīng)用，為該梁的安全、優(yōu)質(zhì)、按期施工提供了重要的保證，并為后續(xù)連續(xù)梁支撐體系優(yōu)化提供了依據(jù)，為大體積復(fù)雜結(jié)構(gòu)混凝土澆筑建立了管理范本，對超長預(yù)應(yīng)力管道施工明確了施工方法。