高墩大跨联体刚构桥合龙段施工技术.pdf

１ 工程概况 延延高速公路黄河特大桥位于陕晋交界处的 延水关，桥梁全长１ ０７２ ｍ，主桥下部结构为空心薄 壁墩，钻孔灌注桩基础，左右幅整体式承台，承台尺 寸为２４．２ ×１５．８ ×５．０ ｍ，最大墩高１４１ ｍ。主桥上部 结构为（８８ ＋４ ×１６０ ＋８８）ｍ 预应力混凝土连续刚构， 各单“Ｔ”箱梁除０ －１＃块外，为１９ 对（５ ×３．０ ＋６ × ３５ ＋８ ×４．５）ｍ 梁段对称悬臂浇筑。全桥共有合龙 段１２ 个，单个合龙段长度２．０ ｍ，高度３．５ ｍ。黄河 特大桥主桥总体布置如图１ 所示。 主桥左右幅０ －１＃块之间，４ ～７＃墩左右幅墩身 之间均设置横撑，使左右幅桥梁形成联体结构。０ － １＃块之间横撑为顺桥向４ 道宽５０ ｃｍ，高２００ ｃｍ 的 钢筋混凝土梁，墩身之间每组横撑为上下两层钢筋 混凝土板，板厚６０ ｃｍ，中心间距３００ ｃｍ。 图１ 黄河特大桥主桥总体布置（单位：ｍ） ２ 合龙段总体施工顺序 黄河特大桥合龙段总体施工顺序为：先边跨、 中跨、再次边跨，左右幅分开合龙。 边跨合龙和中跨合龙为相互独立体系，可根据 实际施工进度分别合龙，单幅２ 个中跨合龙、２ 个次 边跨合龙均需同步合龙。 ３ 合龙段主要工序施工 ３．１ 边跨现浇段施工 ３＃、９＃分隔墩墩高分别为４０ ｍ、３７ ｍ，由于墩身高 度较高，边跨现浇段采用常规落地支架法施工难度 ３８ 铁道建筑技术 ＲＡＩＬＷＡＹ ＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ２０１６（增１ ） ·桥涵工程· 大，采用在墩顶安装墩旁托架法［１］施工。边跨现浇段 长６．８７ ｍ，其悬出盖梁长度为５．０７ ｍ，为避免边跨现 浇段混凝土浇筑完成后对墩身产生偏载，影响墩身结 构安全，施工时需在边跨现浇段对称侧配重。 分隔墩配重采用液压千斤顶张拉钢绞线模拟荷 载进行配载［２］。在承台上预埋３２ 精轧螺纹钢，利 用钢板、锚具与预埋的３２ 精轧螺纹钢组合形成固定 端；利用钢板、锚具和配重托架顶部安装的２ ４０ａ 双 拼工字钢分配梁组合形成张拉端。分隔墩配重施工 如图２ 所示。 图２ 分隔墩配重施工图 ３．２ 合龙段吊架及模板系统 边跨合龙段利用边跨现浇段托架和Ｔ 构挂篮 共同形成合龙段吊架系统［３］，底模采用Ｔ 构挂篮底 模，外模系统采用Ｔ 构挂篮外模，内模系统采用碗 扣式支架搭设。 中（次边）跨合龙段利用Ｔ 构挂篮形成合龙段 吊架系统［３］，底模、外模、内模系统与边跨合龙段结 构类似。中（次边）跨合龙段吊架系统如图３ 所示。 图３ 中（次边）跨 合龙段吊架系统 ３．３ 合龙段平衡重 合龙段施工平衡重［４］由三部分构成：一是平衡 合龙口两端挂篮系统重量不等造成的不平衡重。 黄河特大桥合龙段施工均利用合龙口一端Ｔ 构挂 篮形成合龙段吊架系统，合龙口另一端Ｔ 构挂篮需 后退一个块段（拆除底模系统），造成合龙口两端Ｔ 构挂篮重量不一致，需配重平衡。二是为消除由于 施工误差造成合龙口两端块段高差超过规范允许 范围。三是解决合龙口两端因合龙段混凝土浇筑 过程中重量动态变化而发生相对位移，造成合龙段 混凝土终凝前受到扰动引起破坏。 前两项不平衡重根据等效弯矩法［４］计算，在合 龙段预应力施工完成后解除，第三项不平衡重为合 龙段混凝土重量的一半，在合龙段混凝土浇筑过程 中与浇筑混凝土重量等值卸载。 合龙段平衡重采取在合龙口两端搭设蓄水水 箱配重［５］，水箱采用竹胶板拼装，竹胶板外侧搭设 图４ 合龙段配重 现场施工图片 钢管排架，竹胶板内侧 采用一层土工布和一层 不透水厚塑料布。合龙 段配重现场施工如图４ 所示。 ３．４ 合龙口顶推 黄河特大桥实际合龙温度比设计要求的合龙 温度高，同时桥梁通车运营后由于混凝土收缩徐变 效应［６ －７］，会使主梁产生向桥梁中心方向位移，带动 ４＃、５＃、７＃、８＃墩墩顶向桥梁中心方向移动，使墩身产 生较大弯矩，对墩身结构产生不利影响［８］。为消除 以上不利因素影响，需在中跨、次边跨合龙时采取 顶推措施［９］，使４＃、５ ＃、７＃、８＃墩墩顶产生远离桥梁 中心方向的预偏位，确保桥梁通车运营五年后，以 上墩身基本处于垂直状态。 经过结构计算，在设计合龙温度１０ ℃时，中跨 合龙水平顶推力为５００ ｋＮ，次边跨合龙水平顶推力 为３ ０００ ｋＮ，合龙口顶推纵向位移计算结果见表１。 表１ 合龙口顶推纵向位移计算结果 合龙温 度／℃ 顶推 力／ｋＮ 位置 纵向位 移／ｍｍ 方向 １０ ５００ 中 跨 ５＃墩 ６＃墩 ７＃墩 ５６＃墩合龙口 ６７＃墩合龙口 －４４．４ ０ ４６．３ ４４．４ ４６．３ 小里程方向 大里程方向 １０ ３ ０００ 次 边 跨 ４＃墩 ５７＃墩联合体 ８＃墩 ４５＃墩合龙口 ７８＃墩合龙口 －１０１．１ ０ ８７．８ １０１．３ ８７．８ 小里程方向 大里程方向 铁道建筑技术 ＲＡＩＬＷＡＹ ＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ２０１６（增１ ） ３９ ·桥涵工程· 温度每变化１ ℃，每孔１６０ ｍ 箱梁长度变化１６ ｍｍ， 因此，如果实际合龙温度比设计合龙温度升高１ ℃，则 中跨顶推力增加１７．６ ｋＮ，次边跨顶推力增加５１ ｋＮ。 合龙口两端平衡重配载完成后，即可进行合龙 口顶推施工。中跨合龙顶推采用２ 台１ １００ ｋＮ 千 斤顶，次边跨合龙顶推采用２ 台４ ０００ ｋＮ 千斤顶， 图５ 合龙口顶推现场施工图片 千斤顶布置在顶板与腹 板交叉部位，千斤顶与 合龙口块段混凝土之间 空隙采用２ ４０ 双拼工字 钢作为传力杆。合龙口 顶推现场施工见图５。 ３．５ 劲性骨架施工 为防止合龙段混凝土浇筑过程中，因合龙口两 端块段混凝土发生错动引起合龙段混凝土开裂，同 时确保顶推千斤顶移除后，合龙口保持顶推后状态 不发生变化，必须设置劲性骨架［１０ －１１］。 合龙口顶推施工完成后，即可进行劲性骨架焊 接施工。 劲性骨架为外置式，采用２ ４０ 双拼工字钢，单 个合龙口设４ 对劲性骨架，顶板和底板各设置２ 对， 合龙口两端块段施工时预埋钢板，劲性骨架与预埋 钢板之间采用焊接使合龙口完成临时锁定。合龙 口劲性骨架施工如图６ 所示。 图６ 合龙口劲性骨架施工 ３．６ 钢筋绑扎及预应力穿束 合龙口劲性骨架焊接完成后，即可进行合龙段 钢筋绑扎工序施工。 合龙段纵向钢筋与块段纵向钢筋之间必须采 用焊接接头连接，底板上下层钢筋之间箍筋数量和 间距必须满足设计要求，防止合龙束预应力张拉过 程中，在合龙口两端块段混凝土与合龙段混凝土接 缝处发生混凝土蹦裂［１２］事故。 合龙口预应力波纹管与块段波纹管接头处必 须用胶带缠紧，防止混凝土浇筑时发生进浆，影响 预应力钢绞线施工。预应力波纹管定位准确，并按 设计要求的数量和间距设置防蹦钢筋。 ３．７ 合龙段混凝土浇筑 合龙段混凝土浇筑时间选择在当天最低气温时 施工，混凝土浇筑过程中同步进行合龙口两端配重水 箱放水卸载，卸载重量与混凝土浇筑重量保持一致。 合龙段混凝土浇筑完成后，必须进行二次收 面，在混凝土终凝前进行覆盖养生，避免混凝土表 面出现收缩裂纹。 ３．８ 合龙段预应力施工 合龙段混凝土强度和龄期满足设计要求后，进行 预应力钢绞线张拉施工。预应力钢绞线张拉坚持先 长后短、左右对称的原则施工，并采用智能张拉、大循 环智能压浆技术，压浆料采用预应力施工专用压浆材 料，尽量减少人为因素影响，提高预应力施工质量。 ４ 合龙段施工主要技术保证措施 （１）墩身之间横撑对左右幅分开合龙影响 黄河特大桥主桥墩身最大高度１４１ ｍ，为减小 运营期间风荷载对桥梁结构受力的影响，在左右幅 墩身之间设置横撑，使左右幅桥梁形成联体结构， 该结构要求主桥左右幅必须同步合龙。 受现场施工进度不均匀等因素影响，左右幅无 法同步合龙。为解决二者之间矛盾，在合龙段施工 前，解除左右幅墩身之间横撑，待合龙段施工完成 后，再恢复解除的横撑。左右幅０１ ＃块之间横撑在 全桥合龙完成后再施工。 （２）合龙口顶推施工 合龙口顶推前，合龙段钢筋不得绑扎，预应力 钢绞线不得穿束。如果提前进行合龙段钢筋绑扎， 必须保证合龙段纵向钢筋的一端与块段钢筋之间 保持自由伸缩状态；如预应力钢绞线提前穿束，钢 绞线两端不得安装锚具。合龙段外模板可悬挂在 梁体上，处于自由伸缩状态，不得对顶推形成限制。 合龙口顶推时采取顶推力和顶推位移双控，以 顶推位移控制为主，顶推力作为参考，顶推力和顶 推位移根据实际气温与设计合龙温度的差值进行 结构计算。当实际顶推力或顶推位移与理论计算 值偏差较大时，必须停止顶推，查找出原因并采取 措施处理完成后再进行顶推操作。 （下转第１５４ 页） ４０ 铁道建筑技术 ＲＡＩＬＷＡＹ ＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ２０１６（增１ ） ·隧道／地下工程· 的水平冻结施工［Ｊ］．建井技术，２０００，２１（３）：３９ －４１． ［３］ 李大勇，吕爱钟，张庆贺，等．南京地铁旁边通道冻结 实测分析研究［Ｊ］．岩石力学与工程学报，２００４，２３ （２）：３３４ －３３８． ［４］ 覃伟，杨平．地铁超长联络通道人工冻结法应用与实测 研究［Ｊ］．地下空间与工程学，２０１０，６（５）：１０６５ －１０７１． ［５］ 吴绍升．常熟电厂东线取水隧道长江水下临时封堵墙 冻结施工技术［Ｊ］．铁道建筑技术，２０１４（９）：８２ －８８． ［６］ 张政勃，朱亚坤，李超．地铁联络通道冻结法施工关键 技术［Ｊ］．科技信息，２０１１（４）：３５４ －３５５． ［７］ 刘艳滨．地铁盾构隧道旁通道冻结法施工技术［Ｊ］．铁 道建筑技术，２００４（３）． ［８］ 周晓敏，苏立凡，贺长俊，等．北京地铁隧道水平冻结 法施工［Ｊ］．岩土工程学报，１９９９，２１（３）：３１９ －３２２． ［９］ 李荣智，陈馈，史基盛．南京地铁联络通道冷冻法施工 技术［Ｊ］．建筑机械化，２００４（２）：３３ －３５． ［１０］鲍永亮，郑七振，唐建忠．软土地层联络通道冻结法施工 技术［Ｊ］．筑路机械与施工机械化，２００９，２６（５）：６７ －６９． ［１１］尉志杰，朱雨阳，叶海滨．地铁工程冻结法土体加固施 工及质量监控［Ｊ］．建筑技术，２０１４，４５（９）：７７７ －７７９． ［１２］郭晓江．冻结法在广州地铁二号线暗挖隧道中的应用 ［Ｊ］．煤炭工程，２００１（１２）： 檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪 ２７ －２９． （上接第４０ 页） （３）劲性骨架锁定 为缩短劲性骨架锁定施工时间，在合龙口顶推 前可把劲性骨架的一端临时锁定，但要确保一端临 时锁定后，不影响后续顶推工序施工。待顶推完成 后再焊接另一端劲性骨架，达到完全锁定状态。劲 性骨架焊缝长度及焊缝质量要严格检查，确保锁定 质量满足要求，防止顶推千斤顶移除后，劲性骨架 与焊接钢板之间发生焊缝撕裂现象。 劲性骨架锁定完成后，千斤顶分级缓慢回油， 技术人员严格检查全部焊口是否存在裂缝，如有裂 缝，千斤顶应重新恢复到顶推位置，对存在裂缝的 焊缝进行补焊。 （４）实际合龙温度与设计合龙温度不一致的处 理措施 当合龙温度小于设计合龙温度时，根据结构受 力分析，当结构温度恢复到设计温度时，结构将整 体升温从而使主梁跨中截面下缘产生压应力，而上 缘产生拉应力，与此同时，墩顶截面下缘产生拉应 力，上缘产生压应力。这一变化趋势与活载产生的 效应正负号相反，可以相互抵消，对结构产生有利 的影响，可以不采取特殊措施进行调整。 当合龙温度大于设计合龙温度时，正好相反， 其变化趋势与活载产生的效应同号，对结构产生不 利的影响，必须采取措施进行调整。一般可以采取 在合龙口位置施加水平顶推力来补充因温度影响 而降低的控制截面应力储备。 ５ 结束语 合龙段是刚构桥施工的常规施工工序，但在高 墩大跨联体结构形式下，如何简便完成合龙段施 工，同时简化桥梁联体结构与左右幅分开合龙之间 的矛盾，通过黄河特大桥的施工实践，总结出了一 套较为经济实用的施工方法，值得同类型桥梁施工 借鉴和推广。 参考文献 ［１］ 丁大有．导梁法边跨现浇段施工技术［Ｊ］．铁道建筑 技术，２０１５（９）：１５ －１７． ［２］ 李伟平，蔡锁德，燕松波．高墩桥菱形挂篮钢绞线反支 点预压施工技术［Ｊ］．公路与汽运，２０１５（２）：１９１ －１９６． ［３］ 刘君涛，龚军安，杨虎．挂篮在合龙段施工中作为配重 物的施工工艺探讨［Ｊ］．交通科技，２００６（５）：６ －８． ［４］ 张新志，张永水，朱慈祥，等．预应力混凝土连续刚 构桥中跨合龙段配重方法探讨［Ｊ］．施工技术，２００８， ３７（２）：９０ －９２． ［５］ 吴必刚．预应力混凝土连续刚构桥的合龙工艺［Ｊ］． 铁道建筑，２００７（１）：１２ －１３． ［６］ 汪剑，方志．大跨预应力混凝土箱梁桥收缩徐变效应 测试与分析［Ｊ］．土木工程学报，２００８，４１（１）：７０ －８１． ［７］ 张刚刚，吴重男．连续刚构桥合龙段顶推力设计探讨 ［Ｊ］．中外公路，２０１１，３１（５）：１１９ －１２３． ［８］ 何财基．大跨径连续刚构桥合龙段顶推施工技术［Ｊ］． 铁道建筑，２０１２（３）：２０ －２２． ［９］ 胡清和，邓江明，周水兴，等．多跨连续刚构桥顶推合 龙方案研究［Ｊ］．中外公路，２００９，２９（３）：１０９ －１１４． ［１０］王宏利．１２８ ｍ 大跨连续梁低温合龙施工技术［Ｊ］．铁 道标准设计，２０１０（６）：３９ －４２． ［１１］赵静．大跨径连续刚构桥合龙方案研究［Ｄ］．西安： 长安大学，２０１０． ［１２］项贻强，唐国斌，朱汉华，等．预应力混凝土箱梁桥 施工过程中底板崩裂破坏机理分析［Ｊ］．中国公路学 报，２０１０，２３（５）：７０ －７５． １５４ 铁道建筑技术 ＲＡＩＬＷＡＹ ＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ