王永鋒

(中鐵二十局集團第一工程有限公司 江蘇蘇州 215151）

1 工程概況

南龍鐵路閩江特大橋位于福建省南平市境內(nèi)，橋梁全長1 066.41 m，橋梁跨越峰福鐵路、閩江及朱熹路。該橋16#～20#墩為主橋范圍，為孔跨(118+216+138+83）m不對稱雙線剛構(gòu)連續(xù)梁，主跨216 m為目前鐵路同類型剛構(gòu)連續(xù)梁世界最大跨度。17#、18#水中主墩高59.5 m，19#次主墩高53 m，16#邊墩高61 m，20#橋臺位于九峰山1#隧道進口。剛構(gòu)連續(xù)梁17#、18#主墩0#段高度16.5 m，中跨懸灌段分28個節(jié)段，分段為7×2.5 m+6×3 m+4×3.5 m+3×4 m+6×4.5 m+2×5 m+2 m(合龍段）。 梁體采用單箱單室直腹板，梁頂寬12 m，底板寬9.2 m，懸灌段梁高15.93～7.5 m，腹板厚度1.74～0.55 m，底板厚2.5～0.52 m，節(jié)段混凝土方量最大175.2 m3，最小段92 m3。合龍段梁高7.5 m，長度2 m，中橫隔板厚度0.8 m，混凝土體積80 m3。

18#墩為固結(jié)墩，墩中心距離中跨合龍段和次中跨合龍段之間距離分別為108 m、97.99 m；19#墩為連續(xù)墩，墩中心距離次中跨合龍段和邊跨合龍段之間距離分別為40 m、50 m。故該橋為非對稱高空超大跨度剛構(gòu)連續(xù)梁懸臂施工。閩江特大橋主橋孔跨見圖1。

圖1 閩江特大橋主橋孔跨立面圖（單位：cm）

2 施工方案及關(guān)鍵技術(shù)

閩江特大橋剛構(gòu)連續(xù)梁主跨28個懸灌段，縱向預(yù)應(yīng)力束鋼絞線27根，最長束294 m，最大張拉力4 750 kN，在國內(nèi)實屬罕見，施工技術(shù)及質(zhì)量控制難度大，施工安全風險高。剛構(gòu)連續(xù)梁合龍成橋至關(guān)重要，是保證梁體結(jié)構(gòu)受力及形態(tài)特征滿足設(shè)計要求的關(guān)鍵，合龍段吊架設(shè)計、頂推裝置設(shè)計及施工工藝必須既要保證質(zhì)量安全，又方便施工[1]。

2.1 施工方案

合龍段采用掛籃吊架合龍，模板采用鋼模與竹膠板組合結(jié)構(gòu)，設(shè)置連接支撐及臨時預(yù)應(yīng)力束，中跨合龍采用頂推措施，混凝土采用微膨脹混凝土，采用水袋作為平衡配重措施。非對稱剛構(gòu)連續(xù)梁合龍施工步驟如下:

(1）第1步，138 m次中跨合龍。安裝次中跨合龍段掛籃吊架，臨時張拉鋼束2根H2、2根D2(張拉力400 kN），澆筑次中跨合龍段混凝土及張拉其余鋼束，并將張拉臨時束(2根H2、2根D2）張拉至設(shè)計值。

(2）第2步，118 m邊跨合龍。

①拆除次中跨合龍段掛籃吊架，拆除19#墩臨時固結(jié)，然后依次掛籃懸臂施工18#墩中跨B27、B28段及19#墩C9、C10段。

②安裝118 m邊跨合龍段掛籃吊架，張拉臨時束2根T29、2根B0(張拉力400 kN），澆筑118 m邊跨合龍段混凝土及張拉其余鋼束，并將2根T29、2根B0張拉至設(shè)計值。

③澆筑83 m邊跨現(xiàn)澆段混凝土。

(3）第3步，83 m邊跨合龍。安裝83 m邊跨合龍段掛籃吊架，臨時張拉鋼束2根T9、2B0(張拉力400 kN），澆筑83 m邊跨合龍段混凝土。

(4）第4步，216 m中跨合龍。安裝17#～18#墩中跨合龍段掛籃吊架，由216 m中跨合龍段向兩邊進行頂推(頂推力4 000 kN）。臨時張拉2H1、2D0(張拉力400 kN），澆筑中跨合龍段混凝土。拆除中跨合龍段頂推力，張拉主橋剩余預(yù)應(yīng)力束，完成全橋體系轉(zhuǎn)換。

2.2 關(guān)鍵施工技術(shù)

2.2.1 合龍段吊架設(shè)計[2]

采用掛籃作為合龍段吊架，主桁架采用雙肢三角桁架，吊帶采用精軋螺紋鋼筋，底模5根吊帶，外模采用掛籃模板，內(nèi)模采用竹膠板和組合鋼模。合龍段前端底模吊帶穿過已澆段頂板、底板預(yù)留孔道，設(shè)置錨固墊板錨固，達到共同受力效果，確保在混凝土澆筑過程中合龍段兩端變形一致，可避免錯臺。合龍段吊架結(jié)構(gòu)見圖2。

圖2 中跨合龍掛籃吊架（單位：cm）

2.2.2 合龍段連接支撐設(shè)計

為防止合龍段混凝土在施加預(yù)應(yīng)力之前開裂，合龍段設(shè)置連接支撐。合龍段連接支撐設(shè)計共4道，底板2道，頂板2道，對稱設(shè)置。合龍段采用預(yù)埋鋼板配2× 32b型鋼做連接支撐，長度3.5 m，每個節(jié)點板位置設(shè)置3組(6塊）600 mm×100 mm×20 mm預(yù)埋鋼板，2× 32b型鋼采用300 mm×200 mm×20 mm鋼板橫向連接成整體作為連接支撐，600 mm×100 mm×20 mm預(yù)埋鋼板采用錨固鋼筋焊接，確保預(yù)埋鋼板錨固牢固[3]。

圖3 合龍段連接支撐橫截面示意

上腹板頂梁體內(nèi)設(shè)置一道內(nèi)支撐，采用 36b型鋼與2 28b型鋼組合而成，36b型鋼腹板左右兩側(cè)各緊貼焊接一根28b型鋼，預(yù)埋鋼板尺寸為500 mm×300 mm×20 mm。合龍段連接支撐結(jié)構(gòu)見圖3。

2.2.3 中跨合龍段頂推傳力桿結(jié)構(gòu)設(shè)計

中跨合龍段設(shè)計頂推力為4 000 kN，臨時張拉束張拉力為4×400 kN=1 600 kN，抵消臨時束張拉力，確定合龍段實際頂推力為5 600 kN，左右兩側(cè)頂推力各為2 800 kN。頂推傳力桿件采用4× 32b型鋼形成方鋼，方鋼內(nèi)部灌注C50混凝土形成，槽鋼連接采用滿焊。傳力桿底座采用450 mm×450 mm×20 mm鋼板焊接，設(shè)置150 mm×65 mm×15 mm加勁板。千斤頂采用550 t級液壓千斤頂，前端采用450 mm×450 mm×20 mm鋼板支墊與傳力桿接觸，后端在混凝土面埋設(shè)550 mm×550 mm×20 mm鋼板連接。為防止頂推時傳力桿件橫向擺動，設(shè)置25b型鋼限位框，限位框與掛籃、模板、預(yù)埋鋼板等構(gòu)件連接牢固[4]。中跨合龍段頂推傳力桿結(jié)構(gòu)見圖4。

2.2.4 剛構(gòu)連續(xù)梁合龍施工

2.2.4.1 次中跨合龍施工

(1）箱梁懸臂施工至合龍段前，將對面懸灌段掛籃后移至不影響合龍段施工位置。調(diào)整梁端頭中線及高程，合龍前梁端頭相對高差不大于15 mm，否則在合龍段兩側(cè)相鄰塊段上增加配重至相對高差小于15 mm[5]。

圖4 中跨合龍段頂推傳力桿結(jié)構(gòu)（單位：mm）

(2）移動掛籃至對面懸灌段端頭，利用掛籃底模、外側(cè)模作為對應(yīng)合龍段模板，內(nèi)模采用組合鋼模。掛籃前下橫梁距離懸灌段梁端頭1.0 m，利用掛籃吊帶將底模、外側(cè)模與對面懸灌段梁體混凝土緊貼，吊帶穿過梁體預(yù)留孔洞，與箱梁頂板采用精軋螺母、墊板鎖固，保證混凝土澆筑過程中，新澆合龍段與已澆梁段下?lián)献冃瓮?，防止變形錯臺現(xiàn)象。安裝底腹板鋼筋及波紋管，支立合龍段內(nèi)模，綁扎頂板鋼筋和波紋管。

(3）鎖定連接支撐。安裝連接支撐時，先將其一端焊牢，另一端加鋼楔塊稍打緊，待合龍段混凝土澆筑工作準備好后，再將鋼楔打緊，并在楔子與支撐、楔子與預(yù)埋鋼板間采用焊接牢固。焊接時采用溫控措施，防止燒傷混凝土[6]。

(4）連接支撐安裝完成，立即按設(shè)計張拉臨時預(yù)應(yīng)力束，臨時張拉力400 kN，需對稱張拉，張拉時候?qū)吙绗F(xiàn)澆段及連接支撐加強觀測，防止變形及位移。

(5）當次中跨合龍段臨時預(yù)應(yīng)力束張拉完成后，立即進行混凝土澆筑。澆筑前在梁體懸臂端按設(shè)計及線形監(jiān)控要求進行預(yù)壓配重，選擇日溫度最低的夜間澆筑合龍段混凝土，混凝土澆筑過程中逐級解除壓配重，配重采用水袋完成[7]。

(6）次中合龍段混凝土強度達到設(shè)計張拉強度后(張拉強度為設(shè)計強度的100%），按順序張拉合龍段縱、豎向預(yù)應(yīng)力筋并壓漿?？v向束張拉順序為:先長束后短束。

2.2.4.2 邊跨合龍施工

掛籃懸臂施工至合龍段前，拆除邊跨現(xiàn)澆段端頭模板1 m長度作為合龍段模板搭接長度。調(diào)整梁端頭中線及高程，合龍前梁端頭相對高差不大于15 mm。否則通過懸灌段側(cè)采用增加配重調(diào)整至相對高差小于15 mm。邊跨合龍段施工方法等同與次中跨合龍段。

2.2.4.3 中跨合龍施工

施工順序:實測合龍段長度→傳力桿件、勁性骨架制作→模板及底、腹板鋼筋安裝→傳力桿件、勁性骨架現(xiàn)場安裝(一端先焊接）→安裝千斤頂→頂推施工→焊接體內(nèi)外勁性骨架→拆除頂推力→張拉臨時索→安裝頂板鋼筋→澆筑合龍段混凝土→7 d后拆除體外勁性骨架→合龍段張拉、壓漿施工。

施工技術(shù)控制關(guān)鍵點為:

(1）合龍前梁端頭相對高差不大于15 mm。如相對高差大于15 mm，則在兩相鄰塊段混凝土上增加配重，使兩相比高差小于15 mm。對216 m中跨合龍段向兩邊按設(shè)計進行頂推，頂推力560 kN。

(2）合龍段頂推施工。傳力桿必須保持水平，限位框需固定牢固，防止傳力桿偏移；頂推時兩臺液壓千斤頂必須同步進行，采用頂推力和位移量雙控制，采用頂推力為主，位移量進行核對。

(3）鎖定連接支撐。合龍段頂推施工完成后，立即進行4個連接支撐鎖定。安裝連接支撐時，先將其一端焊牢，另一端加鋼楔塊稍打緊，待合龍段混凝土澆筑工作準備好后，再將鋼楔打緊，并在楔子與支撐、楔子與預(yù)埋鋼板間采用焊接牢固。焊接時采用溫控措施，防止燒傷混凝土。

(4）連接支撐安裝完成，同步解除頂推力，立即按設(shè)計張拉臨時預(yù)應(yīng)力束，臨時張拉力400 kN，需對稱張拉，張拉時候?qū)吙绗F(xiàn)澆段及連接支撐加強觀測，防止變形及位移[8]。

(5）當臨時預(yù)應(yīng)力束張拉完成后，立即進行混凝土澆筑?；炷翝仓⒁馐马椡吙绾淆埗问┕?。

(6）待混凝土強度達到設(shè)計張拉強度后，解除體外連接支撐，按順序張拉合龍段縱、橫、豎向預(yù)應(yīng)力筋并壓漿?？v向束張拉順序為:先長束后短束[9]。

2.2.5 體系轉(zhuǎn)換技術(shù)

體系轉(zhuǎn)換是連續(xù)梁懸臂施工中的一個重要過程。閩江特大橋體系轉(zhuǎn)換程序:次中跨合龍→拆除19#墩臨時固結(jié)支座→依次掛籃懸臂施工B27、C9、B28、C10段(118 m邊跨合龍）→拆除16#墩支座臨時鎖定→216 m中跨合龍段向兩邊進行頂推(頂推力400 kN）→83 m邊跨合龍→拆除20#臺支座臨時鎖定→216 m中跨合龍→拆除中跨合龍段頂推力→張拉全橋剩余預(yù)應(yīng)力束及壓漿→完成全橋體系轉(zhuǎn)換。

19#墩臨時固結(jié)支座拆除時，采用電極通電熔化硫磺砂漿，梁體下落到設(shè)計標高位置，19#墩永久支座承受梁體全部荷載，然后依次掛籃懸臂施工中跨B27、C9、B28、C10 段；邊墩支座臨時鎖定拆除時，采用扳手將上下連接桿卸落即可。體系轉(zhuǎn)換時支座反力的調(diào)整以高程控制為主，反力作為校核。

3 施工質(zhì)量控制要點

(1）嚴格控制合龍段兩側(cè)相鄰塊段底板混凝土相對高差，在合龍段前3個段施工時，對梁底混凝土面的標高進行觀測，嚴格按照橋梁線形監(jiān)控要求進行配重和高程調(diào)整，兩相對高差不得大于1.5 cm[10]。

(2）合龍前一周對環(huán)境、溫度進行觀測，平均每2 h記錄一次，找出當天最低溫度時刻。合龍段混凝土在當日最低溫度前2～3 h進行澆筑。

(3）合龍段剛性支撐焊接時，先焊接固定一端，另外一端預(yù)先預(yù)留2～3 cm空隙(具體按合龍段梁端實測伸縮量確定），待合龍段混凝土澆筑前采用鋼板支墊空隙進行焊接，注意焊接質(zhì)量[11]。

(4）中跨合龍段頂推力按照設(shè)計頂推力進行加載，頂推過程中注意觀察梁體位移情況，若遇特殊情況必須立即停止頂推加載，查明分析原因并采取措施后方可繼續(xù)。

(5）合龍段混凝土強度等級宜高一個等級，采用微膨脹混凝土，端頭舊混凝土表面應(yīng)清理干凈并用水潤濕，加強混凝土振搗，以免新老混凝土的連接處產(chǎn)生裂縫，混凝土必須在氣溫回升之前澆筑完畢，加強二次收面工作，防止混凝土出現(xiàn)裂縫?；炷翝仓戤吅?，進行覆蓋灑水養(yǎng)生，混凝土養(yǎng)生不少于14 d[12]。

(6）合龍段澆筑時，兩懸臂端用水袋加平衡重，其重量為二分之一的合龍段自重，在混凝土澆筑過程中根據(jù)混凝土澆筑相應(yīng)重量進行卸載。合龍段混凝土澆筑水袋配重見圖5。

圖5 合龍段混凝土澆筑水袋配重

4 結(jié)束語

(1）大跨度非對稱剛構(gòu)連續(xù)梁合龍及體系轉(zhuǎn)換需嚴格按設(shè)計順序進行，合理的施工順序及技術(shù)細節(jié)控制是保證剛構(gòu)連續(xù)梁整體線形、結(jié)構(gòu)受力體系轉(zhuǎn)換施工質(zhì)量的關(guān)鍵。

(2）中跨合龍施工中，頂推是關(guān)鍵環(huán)節(jié)。采用槽鋼組合形成方鋼灌注混凝土作為中跨合龍段頂推傳力桿件裝置，可承受較大頂推力，解決了中跨合龍大噸位頂推力桿件受力問題。采用傳力桿件限位裝置，可保證在頂推時傳力桿受力穩(wěn)定，不會上下左右移動，確保施工安全。

(3）合龍段設(shè)置體內(nèi)、體外組合支撐體系，體內(nèi)采用型鋼勁性骨架支撐，保證了連接質(zhì)量，防止變形，達到了預(yù)期效果。

(4）利用掛籃作為合龍段吊架，采用精軋螺紋鋼筋吊帶鎖固底模，施工方便、安全可靠；懸灌梁合龍段施工配置采用水袋調(diào)整，計量準確，操作方面，安全可靠。