挂蓝法变截面箱梁施工在码头引桥中的应用

陈春政 杨 建

[摘要]预应力交截面连续箱型梁桥采用悬臂浇筑施工法，利用挂篮在墩两侧对称平衡地浇筑梁段混凝_土，每浇筑完一段，待达到规定强度后就张拉预应力筋并锚固，然后向前移动挂篮，进行下一段的施工，直到悬臂端为止。挂蓝法预应力变截面箱梁施工在水工工程中比较少见，本文以青岛益佳集团燃料油码头工程中的56＋5×85＋56m沉箱墩基础引桥施工为例，讲述挂篮施工的工艺。

[关键词]预应力：连续箱梁：挂篮施工

1、概述

益佳燃料油码头引桥全长537米，全桥位于直线度，桥宽19.45米，桥跨布置为56＋5×85＋56m预应力混凝土变截面单箱单室连续箱梁，中支点梁高5米，端部梁高2.5米，梁底线形按二次抛物线变化。边跨采用满堂支架现浇段长12.5米，每跨合拢段长2米。墩上支点长2.5米，梁高5米。每个墩共分成11个梁段进行悬臂现浇，0号块长度为9米，1－6号块各长3.5米，7－10号块各长4米。箱梁顶板宽度为9.45米。底板宽5.05米，两侧悬臂板长2.2米，悬臂板端部厚0.2米，根部厚0.53米。箱梁顶板厚度为0.28米，底板厚度为0.28－0.8米，中墩处局部加厚到1.4米。中支点处设置横隔板，板厚2.5米，并留置1.2×1.0m过人孔。

梁体采用纵向预应力体系。预应力采用顶板、底板及腹板布束方式且尽量靠近腹板布置。纵向预应力束采用φs15.24mm高强度低松弛钢绞线，标准强度ｆ_pk=1860MPa，锚下张拉控制应力为0.72ｆ_pk=1339，2MPa，弹性模量E。=1.95×10³MPa。

下部为重力式沉箱基础，沉箱安装完成后现浇封仓盖板及墩顶混凝土，形成桥墩。

箱梁断面形式及块件划分如图1所示。

2、整体施工工艺简述桥墩施工时预埋垂直方向精扎螺纹钢，待箱梁O号块浇筑完成后对精扎螺纹钢进行张拉，锚固于箱梁顶面，作为临时固结措施。

每个墩从中间0号块开始至两边对称依次浇筑，在中墩0号块和边跨靠近梁端的梁段采用满堂支架现浇，墩两侧采用挂篮对称悬浇。各段浇筑完成后拆除挂篮，按照先边跨后中跨的顺序浇筑合拢段，每浇筑完成一个合拢段，解除一个临时固结，转换结构体系，直至全桥合拢，成为连续梁。

箱梁施工流程如图2所示：

3、临时固结和支座施工

3.1临时固结：为防止施工过程中两端出现不均匀荷载，在墩台上设置的用来稳定悬臂体系的临时锚固措施；

3.2临时固结的方案：在浇筑墩台混凝土前预埋垂直方向精扎螺纹钢，包含在箱梁O号块混凝土中的精扎螺纹钢外安置金属螺旋管套筒，在混凝土中形成孔道，在0号块砼浇筑完成且强度及弹性模量达到90％以上后，在O号块顶面对精扎螺纹钢进行张拉，然后采用螺旋套筒进行锚固；

3.3墩台砼浇筑完毕后进行定位测量，分别进行临时支墩和支座中心线定位，然后进行支座安装和临时支墩砼浇筑(临时支墩中间采用预埋电阻丝的硫磺砂浆夹层，在体系转换时导电拆除)。

4、现浇段施工

4.10号块支架搭设。箱梁0号段施工采用满堂式碗口脚手架支架浇筑施工。支架采用φ8×3.5mm无缝钢管组合成扣件式钢管架，立杆下方支立于墩台上，立杆上方设可调顶托，底板支架采用顶托上方铺设10om×10cm纵向方木，内模支架采用组合脚手架。支架安装时先确定起始安装位置，并根据底部支撑面标高确定立杆高度，利用可调顶托将箱梁模板标高调平，避免局部不平导致立杆悬空或受力不均。

4.20号块支架预压。为检验支架的强度及稳定性，消除整个支架的塑性变形并计算出支架的弹性变形挠度，为调整底模标高提供依据，0号段支架在使用前还要采用堆放砂袋及混凝土预制块对支架进行堆载预压。预压荷载取模板单位面积压力的1.2倍。(预压示意图如图3)

4.30号块混凝土浇筑。

4.3.10号块混凝土浇筑一次完成，采用阶梯式浇筑工艺，从低到高、从中间到两端对称均匀分层下灰振捣，每层浇筑厚度控制在40cm左右，浇筑底板时在顶板对称设两个下灰溜槽；

4.3.20号梁段是连续箱梁的中心，是悬浇的关键梁段，结构复杂、施工难度大。按支架设计的承载能力及施工操作性，0号段必须一次浇筑成型。0号块施工完毕，在0号段完工以后，将墩的中心点恢复至0号段顶上并埋设固定的标志。该点同时与桥梁的轴线进行贯通测量复核。梁体往前延伸时，每一节梁体，均在其端点埋设左、中、右3条平行线与里程线交点的标志，作为分节灌注立模的控制点；

4.3.3浇筑过程中设专人观测检查钢筋、模板的稳定性，发现问题及时处理；

4.3.4浇筑过程中要及时清理粘附在顶层钢筋及翼板上的松散混凝土；

4.4张拉临时固结钢筋及纵向钢绞线。

4.4.1张拉设备：YGM-350型液压千斤顶；

4.4.2张拉顺序：先张拉临时固结钢筋，然后双向对称张拉纵向钢绞线；

4.4.3分级张拉：0→初应力，测值→100％σCON，测值，锚固；

4.4.4孔道灌浆：孔道长度小于20m时采用一端压浆，孔道长于20m时采用三通式真空压浆；

4.5边跨现浇段和0号块施工基本相同。

5、挂篮施工

5.1挂篮的构造及特点。常用的挂篮结构形式有组合桁架型、三角型、菱型。本文选择菱形挂篮为例。挂篮由主桁系，后锚及行走系、悬吊系、模板系及工作平台等五大部分组成。连同所有模板及施工机具荷载不超过33t。

挂篮具有以下特点：结构重量轻，整体钢度大、变型小、受力明确，拼装快，挂篮下有足够行走作业空间。挂篮同模板整体前移，加工容易，操作方便。

5.2挂篮的设计要求。挂篮质量与梁段砼质量比值宜控制在0.3－0.5之间，特殊情况下也不应超过0.7；挂篮总重控制在设计限重之内；允许最大变形(包括吊带变形的总和)为20mm；施工时、行走时的抗倾覆安全系数为2；自锚固系统的安全系数为2；斜拉水平限位系统安全系数为2；上水平限位安全系数为2；

挂篮结构如图4所示：

5.3挂篮安装定位。

5.3.1挂篮在0号梁段混凝土浇筑完毕并张拉、灌浆后开始定位安装。

5.3.1.1挂篮的定位主要靠对挂篮前移的滑道精密放样定位进行监控，使其既相互平行于桥的轴线，且坡度的变化与设计梁体的坡度变化相吻合，使在行走时既可监控挂篮的同步行走，同时又可观测滑道平面及高程在施工过程有无变化，并检查挂篮前、中、后与桥轴线的关系。挂篮就位后，随即对挂篮行走及提升进行定位，控制每节段的里程及高程。每一节悬灌的梁体定位监控测量都要与全桥的控制网进行贯通核测；

5.3.1.2挂篮安装顺序为：将滑道放在已定位置上，并用压紧器将其固定，以防倾覆一用塔吊安装主

梁、立柱(菱形桁架底梁锚固在滑道上)及立柱平联一主梁端头安装前上横梁，并安装平联与主梁连接一先后吊装前下横梁、后下横梁、底板腹板下纵梁，并安装吊杆一安装纵梁，侧模及支架。

5.3.2挂篮拼装过程注意事项：

5.3.2.1 0＃梁段施工完毕、模板拆除后开始拼装挂篮；

5.3.2.2安装时在T构两端的0＃梁段上同时对称拼装两台挂篮，以保证T构两端受力平衡；

5.3.2.3挂篮拼装是高空作业，每道工序务必经过认真的检查无误后方可进行下一道工序，确保施工安全；

5.4挂篮预压。为检验挂篮的承载能力和实际变形量，以便准确预留挂篮挠度值、挂篮安装完毕后，要对挂篮进行加载预压。预压方法为：

5.4.1挂篮的最大预压荷载为混凝土及施工荷载总重量的1.2倍；

5.4.2预压的荷载采用砂袋和混凝土预制块(1.2×1 ×0.5m，每块重1.5t)，布载位置与0号块相同；

5.4.3分级加载顺序为：0％→30％→50％→100％→4120％→100％→50％→0％，压载时间自压载结束到开始卸载为48小时。

5.5挂篮变形观测。

5.5.1在挂篮横梁、后锚、菱形组合梁后部共设置30个观测点；

5.5.2在每级加载或卸载的时候及时进行观测；

5.5.3在加载过程中应注意检查挂篮各个部位，如发现异常现象应立即停止加载，进行处理；

5.5.4根据测量数据进行统计分析，得出挂篮施工挠度。

5.6挂篮悬浇。挂篮预压完成后，对1号－10号梁段进行悬浇施工，施工方法为常规施工方法。

悬浇施工时应注意经常对已浇注各梁段进行变形观测，将观测结果及时反馈施工监控组，施工监控组据此提供立模标高，以指导悬浇施工的有序进行。

5.6.1混凝土浇注工艺。挂篮悬臂施工箱梁，混凝土浇注量大，且需对称浇注。由于混凝土浇注要求两侧对称进行，其偏载量不得大于一个底板混凝土量，通常是通过输送泵来回调动，实现向两端泵送混凝土。如梁段混凝土放量太大，此种方法操作麻烦，时间长，易因混凝土停止时间过长造成堵管，降低浇混凝土速度，影响混凝土实体质量。为了满足对称浇注要求，提高浇注速度，当混凝土方量较大时易采用三通管，即可单向泵送混凝土，又可双向同时泵送，从而避免由于混凝土浇注过慢可能出现的冷缝和新老混凝土接茬断面的裂缝。

5.6.2预应力管道的保护。预应力管道通常采用金属波纹管管或者塑料波纹管管，波纹管厚度薄，刚度小，若施工不慎或方法不当，混凝土浇注过程中很容易碰破波纹管而造成管道堵塞。打开堵塞处处理会对梁体结构造成损害，既影响质量又影响进度。所以既处理好波纹管的接头，保证管道的顺畅，是预应力施工的关键控制点。为保证波纹管的圆顺，管道所有接头采用长为5倍直径的大一号波纹管套接，对称旋紧，并用胶带纸缠好接头以防止水泥浆渗入。浇筑混凝土前在孔道内插入小一号橡胶管作为衬管，防止波纹管碰破渗入水泥浆。

5.7挂篮的移动。在每一梁段混凝土浇筑及预应力张拉完毕后，挂篮将移至下一梁段位置进行施工，直到悬臂浇筑梁段施工完毕。挂篮行走时，内外模滑梁必须在顶板预留孔处及时安装滑梁吊点扣架，保证结构稳定；移动必须匀速、平移、同步，采取划线吊垂球或经纬仪定线的方法，随时掌握行走过程中挂蓝中线与箱梁轴线的偏差，如有偏差，应使用千斤顶逐渐纠正。

5.8挂篮拆除。箱梁悬臂浇筑梁段施工完毕后，进行挂篮结构拆除。拆除时，应先在最后浇筑梁段的位置按拼装时的相反顺序拆除挂篮的侧模及底板系统，然后将挂篮主桁后退，按拼装时的相反顺序拆除挂篮主桁杆件。挂篮的拆除应在T构的两悬臂端对称地进行，使T构平衡受力，保证施工安全。

6、合拢段施工

现浇段及悬臂箱梁施工完成后，即进行合拢段施工，即体系转换。箱梁合拢是控制全桥受力状态和线形的关键工序，合拢顺序、温度和工艺都必须严格控制。

6.1合拢顺序。合拢顺序要求，先边跨合拢，再逐渐向中跨方向合拢，桥头两端要对称进行。详细步骤如下：

边跨合拢一张拉边跨合拢束一解除墩底临时团结一张拉边跨正弯矩束一次中跨合拢一张拉次中跨合拢束→解除墩底临时团结→张拉部分次中跨正弯矩束→中跨合拢→张拉中跨合拢束→张拉中跨正弯矩束及剩余的次中跨正弯矩束→合拢结束

次中跨钢束在次中跨合拢后分次张拉，能够改善梁体受力条件，同时调整梁体悬臂端的实际高程，为中跨合拢提供便利条件。

6.2合拢段施工注意事项：

6.2.1焊接劲性骨架前需要在合拢段两端加平衡重，平衡重等于合拢段混凝土的重量浇注混凝土时卸除配重；

6.2.2采用必要措施将合拢高差控制在设计允许范围内；

6.2.3焊接劲性骨架及浇注合拢段混凝土时，选择在当天温度最低及低于20℃时进行，温度过高时需在梁顶浇水降温；

6.2.4合龙段混凝土宜采用微膨胀混凝土，以防止收缩裂缝。

7、全桥施工控制要点

7.1临时固结主要用来承受施工时两侧梁段的不平衡力矩，对于挂篮施工的结构安全至关重要，所以，临时固结措施必须安全可靠。

7.2因为各墩台同步挂篮施工，独立浇筑，为保证全桥最终能够顺利合拢，在施工过程中必须严格控制关键部位的标高和桥梁中轴线，并且在施工过程中要随时测量，随时调整。

7.3预应力结构体系是连续箱梁的主要承重结构，施工过程中必须采用“双控”张拉和真空压浆的施工工艺。

7.40＃块支架和挂篮在安装完成后必须进行预压，一方面为了消除弹性变形，另一方面要根据预压结果确定箱梁底板的立模标高。

7.5为保证挂篮施工安全，在混凝土悬臂浇注过程中，要注意两端同步浇筑，减少不均匀荷载，保持两端平衡。

7.6全桥合拢必须按照先边跨后次中跨，再中跨的顺序合拢。

8、结束语悬壁浇筑施工法不需要占用很大的预制场地，逐段浇筑易于在施工中不断调整和控制梁段的位置，且整体性好，使用机具设备少，避免搭设大量支架，便于在水深、流量大的河道和海上施工。而且施工跨度大，经济效益高，主要作业在挂篮中进行，各段施工属于重复作业，技术熟练快，工作效率高，有利于保证施工质量，提高施工精度。