预应力混凝土梁悬臂灌注施工关键技术

常彦博（中国水利水电第八工程局有限公司　湖南长沙　410000）

预应力混凝土梁悬臂灌注施工关键技术

常彦博
（中国水利水电第八工程局有限公司湖南长沙410000）

结合公路、铁路桥梁的施工实践，对大跨度连续（刚构）梁悬臂灌注施工的0#段施工、挂篮、预应力施工、合拢段、边跨直线段、线形控制等关键技术方案进行对比探讨。

连续梁；悬臂灌注；关键技术

1　连续（刚构）梁施工特点

（1）不受桥下地形限制，适用范围较广，不中断桥下的铁路、公路和航运等，在满足净空前提下，不受桥下高度限制；

（2）挂篮作为现浇模板支架，投资少，劳动强度低，人员少，跨度越大其经济效益越显著；

（3）工序多、施工工艺较复杂，需专业化队伍施工，且施工工期较长；

（4）分段浇筑，梁部线形处于动态变化中，线形控制需专业人员过程控制；

（5）分段浇筑梁段间存在明显接缝，对梁外观有轻微影响；

（6）连续梁跨度受支座吨位限制，连续刚构则不受此影响。

2　悬臂灌注工艺原理及施工顺序

悬臂浇注又称无支架平衡伸臂法、挂篮法，0#段支（托）架现浇，利用0#段安装挂篮，通过锚固在已浇注梁段上挂篮作为移动式悬臂模板支架，进行立模、浇注混凝土、张拉预应力，逐段对称浇注混凝土，预应力承受挂篮悬臂施工过程中的反向力矩，刚性骨架低温合拢，通过张拉合拢段预应力完成悬臂结构到连续（刚构）梁体系转换，形成正桥。

3　主要关键技术

图1　悬灌施工工艺流程图

3.10#段施工

3.1.1支架施工方法

采用落地支架法、钢管柱支架法、托（吊）架法，进行受力检算和试验，满足强度、刚度和稳定性要求（如表1）。

支架安设完毕进行承载力试验，落地满堂支架法采用堆载试验，其它可进行堆载试验，也可模拟施工状态进行地面试验或承台预埋反力结构千斤顶预压，预压重量按照施工荷载的120%，其目的是消除非弹性变形、取得弹性变形曲线并验证支架（托架）的安全性和稳定性。

3.1.2墩梁临时固结的临时支座

为保证连续梁悬灌过程中施工安全，承受悬灌过程中竖向荷载和不平衡力矩，必须在主墩墩顶设置临时支座，将墩梁进行临时固结。临时支座设置形式一般分为表2中几种。

3.1.30#段施工要点

表1

表2

（1）支架或托架安全可靠，并经试验后应用；

（2）临时支座满足设计要求；

（3）预应力预埋关键，波纹管不得漏浆；

（4）钢筋和预应力密集，混凝土振捣最关键；

（5）预埋件众多，列清单，不能遗漏；

（6）模板加固牢固，尤其注意端模和墩顶加宽段。

3.2挂篮设计及施工

三角式挂篮和菱形挂篮结构简单、受力明确，计算方便，应用最为广泛。

3.2.1挂篮设计及优化

（1）一般设计及优化原则

挂篮保证刚度的前提下设计尽量轻型化。挂篮主构件中心线与箱梁最外侧竖向预应力中心线重合；挂篮各主要杆件间连接尽量采用销轴连接，安拆方便快捷，减少劳动强度；吊杆采用刚度大的精轧螺纹钢或45号钢吊带，以减少变形；尽量使挂篮的主构架前后重量相差不大，避免头重脚轻，降低走形时后端反力，减少行走难度；前横梁一般设计成和后横梁等长，并超过梁宽，以使挂篮向前行和后退自如，方便拆模；侧模导梁采用双导梁，增加稳定性且方便调整模板；侧模模板加固梁与已浇筑混凝土建立可靠连接，消除接缝的错台。

（2）特殊条件下的优化

当0#段较短（9m、8m甚至更短）不能满足两副挂篮同时完整安装时，将两挂篮拆开安装成一个整体，待施工完1#段后解体组成2副挂篮。

当连续（刚构）梁为变高度斜腹板时，梁高和底板宽度均一直变化，在挂篮底模前后横梁上安装一个滑道，使挂篮的纵梁间隔可以调整，同时纵梁上的底模设计调节模板。

采用弯梁桥时，桥梁须弯梁弯做，梁腹板顶高程不平，可将内侧低处轨道加双钢枕，将左右挂篮轨道垫至水平。

3.2.2挂篮试验

试验方法分为整体试验和分部试验。一般采用整体试验方法：①在地面模拟挂篮工作状态进行试验，做工作台，投入较大，但相对安全可靠；②0#段安装好挂篮后进行试验，在承台上预埋反力钢绞线等装置、0#段预埋钢板和预应力筋并加工反力架进行千斤顶预压（京沪辽河1号特大桥），也可采用堆载预压（鸡洲河高架桥采用此法），但堆载预压时间长、堆载量大、安全性差，慎用。分部试验一般在地面进行，根据挂篮实际工况，计算各部位最大承受力，采用千斤顶对挂篮的主构架、吊杆、横梁、等部分进行张拉对顶。

3.2.3挂篮施工

挂篮委托有实力的机械加工企业制作，加工误差符合规范和图纸要求，试拼台上全面试拼合格后运至现场。在地面或工厂分块拼装成整体后吊装，如主桁、侧模、底模等拼装成整体，尽量减少在空中拼装量，加快拼装质量、拼装进度和保证施工安全，按先轨道、主桁架，然后吊杆、外模，最后底模和内模顺序安装。

预应力施工完毕，挂篮才可行走，挂篮前行一般采用倒链在轨道上牵引进行。

挂篮拆除采用就地拆除和后退至0#段附近拆除，跨中要后退至0#段，边跨可就地拆除，无论采用哪种均因制定切实可行的拆除方案，保证安全，越到工程临近结束越应小心谨慎。

3.3预应力施工

梁部一般采用纵向、横向、竖向三向预应力，其中纵向预应力施工最为关键。

预应力成孔采用钢波纹管，一种采用0.3mm厚钢带卷管机轧成的钢波纹管，成孔质量好，不易破损，比较成熟可靠，价格相对较贵，慎用塑料波纹管。

竖向预应力筋孔道也需引起高度注意，因孔道小，预应力钢筋占得空间大，如压浆孔和排气孔留设不当，灌浆十分困难，影响预应力的耐久性，采用钢绞线更有保证。同时，北方寒冷地区施工时尤其注意竖向波纹管压浆饱满度，防止因冬季冻胀引起梁部竖向裂缝。

预应力张拉前需做摩阻试验，测出孔道摩阻和锚口摩阻，同时报请设计院调整张拉力。预应力一次张拉完成。先张拉纵向再竖向再横向，并及时压浆，并预施应力采用双控措施，预施应力值以油压表读数为主，以预应力筋伸长值进行校核。张拉采用两端同步张拉，并左右对称进行，最大不平衡束不应超过1束。

3.4悬臂灌注

施工顺序为：挂篮调整及锚固→模板安装就位→预应力孔道和钢筋绑扎→梁段混凝土浇筑→张拉压浆→挂篮前移。

通过手拉葫芦或千斤顶来调整挂篮和模板系统的位置和标高，材料运输采用汽车吊或塔吊完成，预应力管道位置用定位钢筋固定，套管接长。与前段混凝土结合面应予以凿毛并清洗干净，每节梁段混凝土在初凝前一次浇筑完成，浇筑采用混凝土输送泵或混凝土泵车，在混凝土浇筑时力求两端平衡，对称浇筑，两端混凝土灌注不平衡重不超过20t。

3.5边跨直线段施工

其施工方案和0#段施相似，可采用落地支架、托架、钢管（混凝土）柱、梁式吊架等方案。

直线段完成时段稍提前合拢前最后一个段，使合拢前后混凝土龄期相差不大，以方便合拢标高，注意预埋合拢段预留孔和其它预埋件，边跨采用挂篮模板合拢时，要注意将端部支架加强，该处结构尺寸变化大，增加横隔板和大量齿板，施工应精细，灌注时小心。

3.6合拢段施工

（1）合拢顺序为先边跨合拢，边跨张拉完毕后再进行中跨合拢，采用挂篮底模和内外模板充当合拢段模板，采取一些必要的措施防止混凝土开裂。中跨合拢时，要将一套挂篮后退，另外一套合拢。

（2）合拢原则是低温灌注，合拢前采用劲性骨架使两悬臂端相对固定，使其既抗拉又抗压还抗剪，以防止合拢混凝土在早期因为梁体混凝土的热胀冷缩开裂。同时选择在一天中的低温（凌晨1～3时）、温度变化较小时进行混凝土施工。

（3）边跨、中跨合拢一般采用挂篮模板，减少预压环节，加快进度。

（4）合拢前将预应力钢绞线全部穿束，而后灌混凝土。

（5）边跨合拢张拉完成后，连续梁需解除墩梁临时锚固，应均衡对称进行，确保逐渐均匀地释放，将梁落于正式支座上。

3.7线形监控

专门委托科研单位进行线形监控，施工单位提供托架、挂篮变形和连续梁的截面特征，计算梁体的预拱度，确定连续梁混凝土灌注前挂篮模板标高。但施工时，影响梁体因素众多而复杂，需派专人进行监测，尤其在混凝土灌注前后、挂篮移动前后、张拉前后，对梁上所有埋设点进行了24h全方面监测，及时进行调整。对线形影响较大的是混凝土重引起的挂篮变形和预应力张拉。如偏差较大，应逐步调整，不可一次调整到位，防止线形出现折线，影响美观。

4　结束语

（1）托（支）架、挂篮施工安全贯穿施工过程，必须经过检算、预压，制定切实方案，认真实施，确保安全。

（2）墩高超过15m时采用塔吊运输材料和构件，必要时采用施工电梯供人员上下。

（3）悬臂灌注工艺性强，需采用专业化队伍施工，培训交底非常关键。

（4）过程中需进行多方案的比选、优化，以确保安全、加快进度、保证质量。

（5）悬臂灌注施工虽然是一种比较成熟的技术，但在挂篮专业化标准化、新型托架和临时支座、线形监控等方面还需进一步创新优化。

U445.4

A

1673-0038（2015）51-0259-02

2015-12-2

常彦博（1971-），男，高级工程师，本科，主要从事施工技术管理工作。