大跨度T型刚构箱梁施工控制措施
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内容摘要：本文主要阐述仁赤高速公路（G4215国道线）上桐梓河特大桥特大桥大跨径T型刚构箱梁在施工过程中容易出现的问题，以及针对这些问题提出相应办法和措施。
主题词： T型刚构箱梁 施工控制 措施
一、项目工程概况
仁怀至赤水高速公路是《贵州省高速公路公路网规划》中“五纵”的重要组成路段，项目的建设将是确保遵义至赤水公路全线以高速公路贯通，为贵州省北上连接成渝经济圈增加一个重要的出口通道。同时，本项目对促进黔北地区资源合理开发，带动旅游业进一步发展，繁荣沿线地区经济，构建和谐社会具有重要意义。项目的实施是构筑贵州省出口公路网、带动沿线旅游业及经济发展的需要。
桐梓河特大桥行政隶属于贵州省习水县二郎乡，大桥在杨家园电站下游760m处南北向横跨桐梓河，是本项目控制性重点工程桐梓河特大桥，起讫桩号K50+352.8～K51+484.4，桥梁全长1131.6m。主桥跨径布置为108+2×200+108m，主桥长616m。全桥跨径组成：12×30m T梁+（108+2×200+108）m连续刚构+5×30m T梁，桥梁全长1131.6m，最大桥高222.6m，最大墩高172m，最深桩基55m。
1、地形地貌
地形地貌受岩性及区域构造控制影响较大，地貌单元多，地形条件复杂。总体以岩溶地貌及构造侵蚀为主，根据岩石类型、地貌成因、形态和组合特征，本合同段以碎屑岩为主，局部夹含条带状碳酸盐，属低中山岩溶-侵蚀河谷、沟谷和谷坡地貌，河谷切深，山势雄伟，分布多处陡岩，地势起伏较大，尤其李家寨隧道与柏杨坪隧道之间路段，河谷切割成“V”字型，地势陡峻，公路施工难度大。
2、地质构造
桥址区构造单元属二郎向斜东南翼，总体西北向倾，岩层变化不大，产状260。∠60。-290。∠50。桥址区见F4断层，产状260。∠80。，为压扭性断层，破碎带宽2-5米，破碎带主要由破碎岩块组成，断层两侧岩层有揉皱现象，对大桥影响不大。
桐梓河大桥桥址区存在规模较大的岩堆。其位于小桩号过渡墩至主墩之间，经访问附近居民，该崩塌体历史上未发现滑动；且碎石土常见钙质胶结固化，孤石表面可见垂直石钟乳沉积，可见该堆积体形成时间久远，长期以来未发生滑动。对公路建设有一定影响，但施工过程中需引起注意。
3、设计技术标准
公路等级： 双向四车道高速公路 行车速度： 80km/h
桥面宽度： 整体式21.5米，分离式11.25米 汽车荷载等级： 公路-I级
二、施工总体构思
1、0#块箱梁采取在空心墩顶预埋牛腿托架施工；悬浇箱梁采用挂篮对称悬臂浇筑施工；中跨合拢段箱梁采用挂篮系统改装吊篮法施工；边跨现浇段箱梁待中跨合拢后采用挂篮前移悬臂浇筑；
2、钢筋半成品在钢筋棚内制作，现场绑扎；箱梁砼由拌和站进行拌和，罐车运送到位后，输送泵泵送入模。
3、箱梁左、右幅分开进行施工，共配备4对挂篮，进行施工。
4、箱梁施工总体流程图
三、箱梁各阶段施工控制措施
（一）托架设计与施工
1、托架设计
0#块外托架（两端伸出部分）采用贝雷桁片进行设置，贝雷桁片单片长度为6m（受力范围长为4 m内），贝雷片每端设4片。
考虑到模板将直接铺设在支架上而不再设置龙骨，因此上层支架间距不得大于90cm（按90cm进行控制），从而确保底模板的受力。模板铺设完成后及时进行模板的调试，并对墩顶砼进行凿毛且清理干净。托架的设计安装重点控制托架的抗剪控制，托架的抗剪控制主要取决于0#块混凝土分层浇筑的厚度及浇筑速度。0#块施工支架布置图见图一：
图一 0#块施工支架方案图
2、托架安装
①在墩身施工完成具备强度以后，及时拆除墩身模板，然后进行0#块托架的安装，安装主要采用缆索吊进行，支架使用前必须进行预压，并根据预压挠度设置预拱度。
②模板、钢筋、砼、预应力施工工艺
模板采用大块整体钢模，钢筋在加工棚加工成半成品后，运输至现场绑扎成型。0#块砼由拌和站拌制，运输车运输至桥位后，泵车直接输送入模。0#块箱梁砼分两层进行浇筑，先浇筑底板及腹板、横隔板，后浇筑顶板及翼缘板。要求在0#块箱梁砼浇筑完成，达到设计强度后，及时张拉三向预应力，及时压浆封锚。
（二）节段挂篮设计与施工
1、挂篮设计
结合本桥的设计特点，拟采用三角常规挂篮进行施工。挂篮设计考虑与箱梁块段的重量比控制在0.30～0.35间，挂篮总重约80吨，在设计限制吨位以内。挂篮的稳定系数不低于1.3，倾覆安全系数不低于2.0。挂篮悬臂长度6m，挂篮基本构造形式见下图二：
图二 箱梁挂篮构造示意图
2、挂篮拼装与施工
①挂篮拼装
正式拼装前先由测量组在箱梁顶面上放出主桁中心线位置，作为轨道和主梁的定位控制线。挂篮结构拼装顺序为先主体后局部，先上部后下部，拼装时必须注意安全和拼装顺序。挂篮拼装完后进行加载试验，以消除挂篮的非弹性变形。挂篮的预压荷载为结构梁体自重加上施工荷载的1.2倍。挂篮拼装顺序为：
②挂篮施工
挂篮施工过程为：
施工时需要重点控制：
a.测量放样时注意箱梁线形的控制，与监控单位紧密联系，保证箱梁线型顺畅。
b.悬臂端节段砼一次性浇筑完成，施工时注意两端对称，满足设计及相关规范要求。
3、挂篮抗风稳定措施
①主桁抗风措施
a.挂篮后锚与已浇箱梁锚固，在前支腿附近的主粱上设置锚固扁担梁与箱梁竖向预应力筋连接锚固。
b.采取在立柱顶部设置连接牛腿，在箱梁砼顶面的预埋件上焊接型钢拉压杆，并与立柱牛腿连接固定。
②底篮及侧模抗风
由于底篮及侧模板迎风面积大，在大风期间施工必须采取措施以确保挂篮的整体稳定。拟采取在底篮前横梁上设置两道“十字”抗风拉杆固定于已浇块段箱内，使挂篮整体与已浇箱梁形成固结体系。
③对挂篮进行预压，预压重量为最重节段混凝土重量的1.2倍，预压材料科采用水箱或沙袋或钢筋。以消除挂篮的非弹性变形，和取得挂篮的弹性变形数据，为后面节段施工时进行线性控制提供数据。
（三）箱梁节段施工
箱梁节段砼强度根据设计要求C55砼，砼配合比预先在试验室试配成功，砼要求和易性好，三天强度不小于40MPa，采用早强减水剂和缓凝剂延长砼初凝时间，砼初凝时间不小于3h，要求砼浇注速度不得小于20m3/h，坍落度控制在14-18cm左右。各种原材料满足设计及规范要求，砼中根据中心实验室进行施工，以保证砼质量。
砼浇注时，首先对挂篮进行对称布料，在同一个挂篮中浇注顺序为自箱梁两侧腹板位置底板，再浇中部底板，往复循环下料，直至底板顶面，然后浇注两腹板砼，要求两侧腹板交错均匀布料，两侧腹板砼表面高差控制在50cm以内，直至将腹板顶面及顶板承托对称浇注完，然后浇注中部顶板---内侧顶板―外侧顶板（翼板）。
砼要求振捣密实，无漏振、过振，无蜂窝、麻面、空洞，腹板砼进入仓内振捣，振捣器快插慢拔，振捣间距控制在20cm左右，直至砼表面无气泡为止。砼分层厚度按30cm控制，第二层砼振捣时振捣棒必须插入上一层砼内5-10cm，以确保每层砼充分结合在一起，砼表面无明显分层现象。
箱梁节段混土施工强调砼布料要求对称均匀，保证受力一致，防止两端挂篮由于重量差太大，导致整个结构发灾难性的后果。同时强调施工过程中三向预应力钢筋张拉及时跟上，防止早施工的节段因为受力不均出现开裂，影响结构的安全和使用寿命。
（四）合拢段施工
合拢段施工是连续刚构桥施工中的一个至关重要的环节，是“T构”体系转换成连续刚构体系，由静定结构向超静定结构转换的过程，在体系转换过程中其受力情况复杂，抗拉、抗压以及抗剪，故合拢方式的选择及合拢段施工质量对结构整体质量有着很大的影响，箱梁的合拢是控制主桥受力状况和线形的关键工序，因此箱梁的合拢顺序、合拢温度和工艺都必须严格控制。箱梁合拢段采用“吊篮法”进行施工。按设计合拢温度，张拉预应力后弹性压缩进行约束锁定。在锁定前，应用千斤顶和将梁段顺桥向预顶；锁定后，撤除千斤顶，再复测合拢段长度、高程。合拢前应在两悬臂端加平衡重，并在混凝土浇筑过程中逐步撤除，使悬臂挠度保持稳定。模板、钢筋、砼以及预应力压浆张拉工艺与箱梁悬臂施工相同。主桥箱梁中跨合拢施工图见图三所示。
图三 主桥箱梁中跨合拢施工图
四 箱梁节段施工监控
（一）施工监控内容
施工监控是确保箱梁施工实际与设计相吻合的重要控制手段，主要监控的方面有墩身应力及沉降观测，箱梁应力及线型监测。主要考虑的因素有气温变化条件、结构材料、施工荷载、收缩徐变、控制计算参数、梁体实际浇注方量等因素。
①结构变形控制
桥梁结构尺寸的控制是施工控制的基本要求。桥型结构尺寸在施工形成过程中产生变形，加之施工过程中各种误差的积累，因此任何一个结构不可能达到与设计尺寸准确无误的吻合，故要尽量减少结构尺寸与设计尺寸之间的偏差，并将其降低到允许的程度。大桥墩身垂直度允许偏差不得大于1/1000，墩身底、墩身顶平面中心位置偏差≤1M，箱梁合拢前合拢段两侧箱梁相对高差
②结构应力控制
结构应力控制在外观检查时不易发现，控制目的是使结构实际应力状态与设计应力状态相符。如果控制不好，将会给结构造成危害，并较之结构变形的影响为大。大桥结构应力控制在施工中主要体现在两向（纵、竖）预应力的施加上，施加预应力的一般规定如下：（1）张拉机具与锚具在进场时进行检查和校验，必须有检校单位出具的校验合格证书。千斤顶与压力表必须配套校验，以确定张拉力与压力表读数之间的关系曲线。所用压力表的精度不宜低于1.5级；校验千斤顶用的试验机或测力计的精度不得低于±2%；（2）预应力钢材用应力法控制张拉时，应以伸长值进行校核，实际伸长值与理论伸长值之差应控制在6%以内。
③ 结构稳定性控制
结构的稳定是关系到桥梁的安全，与桥梁的强度有着同等重要的意义。随着桥梁跨径的增大，受动荷载或突况的影响，难于保证桥梁施工的安全。为此必须对施工过程中可能出现的动荷载或突况进行分析并找出应对措施，可能出现的情况有风荷载致抖动、塔吊运行时致振动、卷扬机运行时致振动、塔吊失吊产生的冲击、挂篮调试时产生的振动等。 （二）施工控制方法
应用现代控制理论中的自适应控制方法，即对施工过程中的标高和内力的实测值与预计值进行比较，对桥梁结构的主要基本参数进行识别，找出产生实测值与设计值产生偏差的原因，从而对参数进行修正，达到双控的目的。
针对特大桥预应力混凝土连续刚构的特点，为使成桥线形与内力状态与设计相符，保证桥梁安全、线形美观，拟在施工过程中建立“三、三、三”现场管理控制系统，实施有效的施工控制，即做到“三个阶段控制：事前预算，事中控制，事后预测”；“三方单位配合：由设计方、施工方、监测方”；“三条主线联动：计算系统、施工系统、监测系统”。
五、总结
从桐梓河特大桥连续刚构箱梁节段悬浇施工过程控制中，总结出类似桥梁的各个环节关键控制措施：
1、0#块托架的设计安装重点控制托架的抗剪控制，托架的抗剪控制主要取决于0#块混凝土分层浇筑的厚度及浇筑速度，这是刚构0#块施工的控制重点。
2、测量放样时注意箱梁线形的控制，与监控单位紧密联系，保证箱梁线型顺畅。
3、悬臂端节段砼一次性浇筑完成，施工时注意两端对称，强调砼布料要求对称均匀，保证受力一致，满足设计及相关规范要求，防止两端挂篮由于重量差太大，导致整个结构发灾难性的后果。
4、施工过程中三向预应力钢筋张拉及时跟上，防止早施工的节段因为受力不均出现开裂，影响结构的安全和使用寿命。
5、由于墩柱比较高，挂篮抗风稳定措施显得尤为重要。
6、桥梁的适时监控非常重要，是这个刚构施工线性控制的关键。
7、要求在施工过程中及时纠偏，做到“三个阶段控制、三方单位配合、三条主线联动”。
这些施工关键控制措施，连续刚构箱梁节段悬浇施工过程常用的，希望能够为今后的桥梁建设提供参考。