中铁六局路桥公司福厦项目部
摘要：铁路预应力连续梁桥具有跨径大、承载要求高等特点，而挂篮悬臂浇筑法在满足施工质量的前提下很好地规避了施工净空不足的问题；本文特以福厦铁路FX-9标跨九龙江北溪北港（48+80+80+48）m连续梁桥为研究案例，深入分析了悬臂浇筑施工过程中的0#块、挂篮悬浇段等核心施工环节的施工工艺和主要流程，明确了悬臂浇筑法施工的重点和难点。
关键词：预应力连续梁；悬臂浇筑；0#块；挂篮
1 项目情况概述
福厦铁路FX-9标第二分部主要承担DK265+853.2~DK273+391.24区段全长7.538km范围内的特大桥、连续梁桥、T型钢构桥等共计7座桥梁在内的主体工程、桥面系及桥梁附属设施的现场施工任务；福厦铁路属于客运专用线路，是典型的高速客运铁路，与普通客货两用铁路和普速铁路不同的是，客运高速铁路的设计时速高、荷载冲击效应明显，需要满足全线电气化覆盖要求。本标段施工工程分项主要包括：路基土石方工程、桥梁工程、铺轨工程及施工临建工程等；其中，桥梁分项工程量占比超过六成，主要涵盖钻孔灌注桩基础、扩大基础、混凝土承台、普通桥墩、门型框架墩、连续梁、连续刚构梁及系杆拱桥等结构。本文特以标段内二分部跨九龙江北溪北港（48+80+80+48）m连续梁桥为研究案例，在明确铁路预应力连续梁悬臂浇筑法施工常见问题的基础上，着重分析了0#块、挂篮悬浇段的施工工艺和具体流程。
2 铁路预应力连续梁悬臂浇筑法施工常见问题
悬臂浇筑法在连续梁桥上部结构施工中尤为常见，尤其是在跨线施工工况、下部净空不足等条件下，悬臂浇筑的先天优势愈发显著；但是，相比于传统的满堂支架施工技术而言，悬臂浇筑需要专用的施工挂篮及配套设施，且需要全程进行施工监控和控制，现场施工组织难度较大。通过总结大量铁路连续梁桥悬臂浇筑施工案例可知，目前还存在以下几个常见的施工问题，详见下表1所示。
铁路预应力连续梁悬臂浇筑法施工常见问题分类分析 问题类型 问题详述
梁体节段混凝土浇筑施工空间受限 悬臂段混凝土浇筑在挂篮内完成，挂篮空间狭小不利于混凝土浇筑施工开展，且节段浇筑伴随大量内部施工接缝，影响混凝土结构的整体性。
梁体节段线形控制难度大 受混凝土龄期、收拾徐变、体系切换、梁体自重、预应力张拉等因素影响，节段内各种次应力相互叠加，导致梁体节段线形控制难度较大。
结构体系多次转变引起的不确定性 0#块与桥墩和临时支撑形成刚接，两侧对称悬浇形成T型刚构，合龙后解除固结，转变为连续梁体系，体系转变给施工过程带来不确定性。
梁体节段混凝土开裂病害频发 由于预应力控制不当、混凝土浇筑质量不达标等问题，导致节段腹板位置出现大量的斜裂缝、网状裂缝及蜂窝麻面等病害，影响结构的耐久性。
表1 连续梁悬臂浇筑法常见施工问题
3 0#块施工工艺分析
3.1 0#块施工支架选型及预压
0#块是连续梁悬臂浇筑的基础块，是满足预应力张拉及两侧对称悬臂浇筑的重要支点，为了满足0#块的稳定性及抗倾覆性满足施工要求，悬臂梁0#块自重较大，且需要张拉竖向、纵向及横向三项预应力钢筋，施工难度较高，必须配套专用的施工作业平台。本项目0#块使用托架法施工，在桥墩两侧对称布置支撑托架；0#节段应在墩旁托架上整体一次浇筑完成，0#段托架采用三角斜腿支撑结构形式，使用36b工字钢和28b工字钢斜撑做三角托架，托架顶放置36b工字钢作为横梁，横梁上再放置桁架片和底模系统，从而形成0#段的底模及施工的平台。支架在荷载作用下将出现弹性形变、非弹性形变及刚性位移，在以上变形因素的叠加影响下，0#块结构混凝土浇筑质量受影响明显，为了同时校验支架的稳定性和刚度，并调整0#块模板标高，应对钢架进行逐级预压，预压终止目标为施工荷载的1.1倍；预压荷载逐级增加，加载至预定荷载后，再逐级卸载至零荷载状态，整个加载和卸载过程应缓慢匀速进行，以避免瞬间加、卸载引起的应力扰动影响。
3.2 预应力及混凝土浇筑施工
首先，应布置预应力管道，根据设计图纸要求，在0#块内布置预应力波纹管，为了兼顾波纹管强度和耐久性要求，建议使用表层镀锌金属波纹管，为了确保预应力钢束走向与设计一致，波纹管关键节点位置用普通钢筋骨架绑扎固定，绑扎固定钢筋布置间距宜介于600mm~800mm之间，在弯起位置附近应适当加密绑扎箍筋，加密后的绑扎钢筋间距宜介于100mm~300mm之间。再者，本项目0#块混凝土采用分层浇筑法，为了防止出现不可逆施工事故，混凝土浇筑前应再次校验普通钢筋、预应力波纹管、各种预埋件、挡块预埋筋等结构的定位精度，浇筑用混凝土应集中拌和并使用泵送设备连续浇筑，浇筑用混凝土应具备良好的施工和易性，塌落度指标宜介于170mm~180mm范围内，且浇筑面停顿间隔不能大于3小时。最后，预应力张拉应同时控制张拉应力和位移，张拉至设计要求后，应妥善锚固并处理多余的钢束，部分与悬臂浇筑挂篮锚定的钢筋应在后期切割，预应力钢束锚固后的裸露长度应大于3cm。
4 挂篮悬臂浇筑施工工艺分析
该跨九龙江北溪北港（48+80+80+48）m连续梁桥同时使用3套（共6个）悬臂浇筑挂篮同步施工，其中，2个悬臂浇筑挂篮为一套，3套挂篮呈对称同步浇筑。
4.1 悬臂浇筑挂篮选型及安装施工
在悬臂浇筑施工实践中，桁架挂篮的应用最为广泛和普遍，常用的桁架式挂篮包括：平行桁架挂篮、菱形挂篮、三角形挂篮及弓弦挂篮几种；其中，平行桁架挂篮借助竖向吊杆将挂篮模板荷载传递至箱梁底板及桁架的连接节点位置，可在平行桁架上合理配重以提高挂篮的抗倾覆性能，从受荷变形角度分析，平行桁架属于受弯构件；菱形挂篮的配套设施简单，挂篮侧面呈菱形，挂篮后部直接锚定在梁顶板上，需要设计平衡配重，以避免荷载不平衡引起的挂篮倾覆事故；三角形挂篮与菱形挂篮类似，区别之处在于二者的侧面几何形状不同，三角形挂篮侧面呈三角形；弓弦式挂篮最大的特点在于无需设计平衡配重，且主桁高度可根据所承受的弯矩值调整，可通过预加应力的方式消除累积变形。本项目悬臂浇筑施工拟使用菱形挂篮，并现场使用吊装机械吊装预位。
菱形挂篮现场吊装施工顺序如下；第一，敷设专用推进滑道，并在滑道上安装支撑腿；第二，菱形挂篮主桁架及锚定结构安装，主桁架和锚定结构是确保菱形挂篮受荷可靠性的关键组件；第三，安装配套传力斜拉杆、立柱，菱形挂篮主体结构成型；第四，前后吊带安装，横、纵梁及底模板平台成型；第五，挂篮试压、外侧、内侧及端头模板架设；菱形挂篮安装完成后，为了校验挂篮承载性能及荷载稳定性是否满足施工要求，应先对挂篮进行预压试验，预压荷载控制在施工荷载的1.2倍。下图1为施工用菱形挂篮结构示意图。
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图1 施工用菱形挂篮结构示意图
4.2 挂篮悬臂浇筑施工阶段
为了保证悬臂浇筑的有序推进，确保悬臂浇筑施工质量，现场悬臂浇筑应严格按照提前设计好的方案执行，该连续梁桥节段悬臂浇筑施工流程详见下图2所示。
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图2 连续梁桥节段悬臂浇筑施工流程
普通钢筋和构造钢筋应保证焊接质量满足设计要求，防止应焊接升温引起钢筋变形，尽量使用双面对称焊接法，从而平衡因焊接产生的焊接应力；如果施工现场条件所限，必须使用单面焊接法时，应与钢筋骨架正交平面方向留预拱度；纵向预应力钢筋孔道采用金属波纹管，沿波纹管轴线应与垫板保持正交，波纹管应与定位钢筋骨架可靠固定，避免在混凝土浇筑过程中出现漂浮、移位等问题。应严格控制菱形挂篮移动距离，在专用滑道上标明预期行进位置，移动过程中应使用千斤顶对称推进，防止因受力不均匀引起的挂篮次应力。两侧同步推进移动速度不大于0.1m/min，中线偏差不大于5mm，移动到预位后应立即锚固。节段预应力张拉应分批次逐部进行，防止应张拉不均匀引起梁段横向弯曲变形和扭曲；预应力钢绞线张拉应在混凝土强度达到设计标准的100%时进行，且张拉时混凝土浇筑龄期不能小于5d，纵向、横向及竖向预应力张拉过程稍有不同，具体区别详见下表2所示。
预应力类型 阶段1 阶段2 阶段3 阶段4
纵向预应力（主预应力） 初始（0Mpa） 初张拉（0.2
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） 持续张拉（
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） 持载5min以上，并锚固
表2 纵向、横向及竖向预应力张拉过程统计表
预应力张拉完成后，必须在48小时之内完成预应力注浆施工，以最大程度控制预应力松弛，注浆前应使用高压鼓风机对孔道进行彻底清洁；注浆水泥选择普通硅酸盐水泥，强度等级不低于42.5，水胶比不大于0.33，抗压强度与混凝土强度一致；初凝时间不少于4h，终凝应低于24h；水泥浆应掺适当比例的减水剂、阻锈剂，严禁使用任何掺氯外加剂，以防止预应力钢绞线锈蚀。
5主桥合龙段施工技术分析
该连续梁桥工程主桥合龙段施工流程（见图3）。
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图3 连续梁桥主桥合龙段施工过程
5.1边跨合拢段施工程序
1）从主墩中心线向墩两侧移动菱形挂篮，悬臂对称浇筑1#~10#节段混凝土，并张拉相应节段预应力钢束。同时支架现浇边跨现浇段。
2）在边跨合拢段采用挂篮底模、内模及外模系统改为吊架，绑扎钢筋并安装预应力管道，安装劲性骨架，临时张拉部分顶底板束T14、B13，张拉力控制为500MPa，浇筑边跨合拢段混凝土。
3）补张拉T14、B13，拆除边墩支座上下摆锁定装置。
4）混凝土养生，强度及弹模达100%，并且龄期达5天后，拆除边跨合拢段劲性骨架，张拉边跨合拢段其余钢束及横向预应力筋并锚固灌浆。
5.2 中跨合拢段施工程序
1）边跨合拢完成后，将中跨一只挂篮底模系统及侧模改制成中跨合拢段吊架，另一只挂篮退到主墩墩顶，并拆除。
2）在中跨合拢段吊架上安装中跨合拢段模板，绑扎钢筋并安装预应力管道，安装劲性骨架，临时张拉部分顶底板束T13、B15，张拉力控制为500MPa，浇筑中跨合拢段混凝土。
3）补张拉T13、B15，拆除非固定墩支座上下摆锁定装置。
4）混凝土养生，强度及弹模达100%，并且龄期达5天后，拆除合拢段劲性骨架，张拉合拢段其余钢束及横竖预应力筋并锚固灌浆。
5）施工边墩T梁侧墩帽。
5.3 合拢施工
（1）钢支撑安装及临时锁定
规范及设计要求“满足正常施工温度的条件下，合龙段混凝土浇注时间应在一天中温度最低时，并使混凝土浇筑后温度开始缓慢上升为宜”，为此在合龙段施工前连续5天测量当地的气温最低点，以便正确选择合龙时间，并且根据天气预报确保合龙段混凝土浇筑完毕后连续5天不得有大幅度降温天气。为保证施工质量和梁体安全，宜在合龙口锁定后立即释放一端梁的滑动支座约束，使梁体处于可伸缩状态。
合拢口锁定主要是克服梁体温差变化产生的轴向力和合龙段砼作用下产生的弯矩。梁体降温时，砼发生收缩变形，对合龙产生拉力，由此确定预应力的张拉力；梁体升温时，砼发生膨胀，对合龙后产生压力，由此确定刚性支撑的断面。根据计算梁体在合龙过程中其合龙弯矩及剪力均较小，所以主要解决合拢轴向力。本连续梁合拢段劲性骨架采用设计给定断面。
当梁体滑动支座约束解除后，合拢口刚性支撑受力情况发生变化：
合拢注意事项
施工前测试合拢段施工时期的最低温度和最高温度，以便确定合拢时间，并为合拢口锁定提供依据；合拢口锁定应迅速，对称进行，劲性骨架安装、焊接完成后，立即张拉临时预应力束，之后释放一侧滑动支座约束；边跨现浇段不需配重，中跨合拢口距梁端等距压载，并随砼的浇注同时减载，减载量与砼的灌注量相等，可采用水箱加水或砂袋增减。
（2）合拢段吊架安装与检查
合拢段吊架由挂篮底侧、侧模及吊挂系统进行改制，底模支撑采用在合拢段两端梁底板、翼板预留孔洞，采用吊带或精轧螺纹钢吊挂型钢构件的方式。外侧模采挂篮外侧模，底模采用挂篮底模。
（3）混凝土灌注
为保证梁体线型，合拢段临时锁定前，宜在合拢段两侧悬臂块段上设置压重，压重吨位与合拢段结构自重相对应。合拢段混凝土浇筑两侧对称进行，浇筑温度宜在10°±5℃气温下进行，浇筑时应逐步卸掉悬臂端预加压重。
（4）张拉、压浆等
⑴合拢段张拉顺序、张拉力按设计图进行。
⑵张拉质量要求及注意事项与0#块纵向预应力筋的张拉相同。
⑶压浆要求与0#块的压浆相同。
体系转换。张拉需要严格按照“先长束、后短束”，“先顶板、后底板、再腹板”，“先边跨、后次边跨、再中跨”的基本操作顺序，从而实现边跨合龙段施工[2]。针对体系转换而言，在主桥合龙段中跨和次跨合龙施工，首要步骤是完成劲性骨架的拆除工作，然后再进行体系转换，并结合主桥合龙段施工工艺完成具体施工（见图4）。
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图4 合龙段结构图
总结：
本文特以标段内二分部跨九龙江北溪北港（48+80+80+48）m连续梁桥为研究案例，在明确铁路预应力连续梁悬臂浇筑法施工常见问题的基础上，着重分析了0#块、挂篮悬浇段、合龙段施工工艺和具体流程。通过实践研究表明，本文采用的连续梁桥主桥施工技术是可行的。
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