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连续桥梁整体现浇施工技术研究
摘 要 预应力混凝土连续箱梁桥因具有变形系数低、结构美观、抗震力强、伸缩缝少以及养护便捷等优点，越来越广泛地被运用在桥梁建设中。目前，连续箱梁结构桥型已经成为预应力混凝土桥梁的主要桥型之一，近几年来，桥梁的现浇连续箱梁施工技术越来越成熟，但现浇连续箱梁桥施工过程中，其质量控制仍是个重点也是个难点，对其施工工艺进行总结很有必要，也很有意义。
关键词 预应力混凝土 连续箱梁 现浇 施工技术
1 工程概况
南水北调中线焦作1段第二施工标位于焦作市解放区，标段内分布有南通路、民主路、政二街、焦东路四座横跨南水北调总干渠公路桥，桥梁上部结构设计为小悬臂直腹板单箱多室断面，桥面单幅最大宽度达38m，顺桥梁轴线方向最多分布有8个独立箱室。为保证桥梁结构美观、平顺，减少行车跳车，桥梁设计多采用一联三跨预应力连续梁或一联二跨连续梁结构，连续梁采取整体现浇方式，全桥一次浇筑最大长度达95m。连续箱梁整体现浇成型混凝土一次浇筑工程量大，成型面积大，对支架安全搭设、浇筑过程中混凝土因支架不均匀沉降相互扰动、浇筑时段难以避开高温时段的温控要求均有较高的要求；同时，预应力钢绞线布置长度差别较大，对钢绞线预应力施加及其质量控制提出了较高要求；箱梁整体现浇完成后，预应力连续箱梁的张拉顺序恰当与否，不仅关系到预应力损失的大小及施工支架搭设的经济性，更为关键的是影响到箱梁结构安全。通过四座桥梁的施工，提出了相应的处理措施，值得类似工程借鉴。
2 断面设计特点
公路桥主桥采用小悬臂直腹板单箱多室变截面连续梁。桥跨布置为（20+35+20）m,外侧腹板最低处梁高1.85m，顶板厚220mm，底板厚220mm，腹板厚450mm，支点附近加宽至750mm；纵向采用预应力结构，按A类构件设计；横向中横梁采用预应力结构，按A类构件设计；端横梁采用钢筋混凝土结构。
梁体为单箱多室断面形式、变高度、变截面结构。本桥箱梁顶宽38m，箱梁底宽34.75m。顶板厚度除梁端附近外均为22cm，底板厚度42cm至22cm，按直线线性变化，腹板厚45cm至75cm，按折线变化。隔墙处加厚，按折线变化。全联在端支点、中跨中和边支点处设2个横隔板，每个箱室顶板在顶板束张拉槽口附近开设进人孔，供检查人员通过。
梁体混凝土强度等级为C50，封端采用强度等级为C50的无收缩混凝土，防撞墙及电缆槽竖墙为C40混凝土。纵向预应力体系的预应力筋采用Φs15.2-1860-GB/T5224-2003预应力钢绞线，锚固体系采用自锚式拉丝体系，管道形成采用塑料波纹管成孔。横向预应力体系的预应力筋采用Φs15.2-1860-GB/T5224-2003预应力钢绞线；锚固体系采用BM15-4（P）锚具及配套的支承垫板，管道形成采用内径80×19mm扁形塑料波纹管成孔，张拉体系采用YDC-240Q型千斤顶。
3 连续桥梁整体浇筑施工主要控制措施
3.1 避免后浇混凝土对先浇混凝土终凝后产生扰动和破坏
（1）为避免混凝土浇筑时支架遭受不均匀受力，导致支架产生下沉现象，合理规划混凝土浇筑工序：纵向从墩顶部位开始浇筑，在同一个跨内，从中间向两侧浇筑。全断面浇筑时，分四级台阶法进占方式，从桥梁一端向另一端推进。
（2）桥梁浇筑采取四级台阶向前推进过程中，每层混凝土浇筑之前，都应在前一层混凝土初凝前完成覆盖，便于层间结合，防止出现上下二层分离。上下二级台阶间沿桥向滞后距离按3～5m控制，根据天气温度条件、桥面宽度、浇筑能力选择合适的滞后距离。第一层台阶浇筑到底板抹角以上位置；第二层台阶浇筑到腹板的顶部；第三层台阶浇筑到翼板的下部；第四层台阶完成顶板最后一层浇筑。
（3）按照台阶推进方式，在桥轴线方向，每层均形成：混凝土浇筑区、混凝土可流动区、混凝土塑性状态区、混凝土初凝区，使混凝土浇筑有序向前推进，浇筑区对初凝区的扰动控制在最小范围。
3.2 高温季节混凝土浇筑温控措施
（1）高温季节浇筑混凝土时，对浇筑分层进行调整，先进行底板至翼板下部的混凝土浇筑，将桥梁箱梁结构浇筑成敞口式，便于该部分混凝土的散热、温控和养护，采用常规方法覆盖土工布进行洒水即可。
（2）在箱梁顶板浇筑混凝土过程中，在箱梁内布置通风机，结合箱梁顶板布置的进人孔，形成空气的循环和对流，降低箱梁空腔内的温度；箱梁顶板混凝土浇筑完成并终凝后，及时进行覆盖，并洒水养护。
（3）箱梁分两次进行浇筑时，第一次浇筑底板和腹板，浇至腹板顶部，第二次浇筑顶板和翼板，两次浇筑接缝按施工缝处理，两次浇筑的混凝土龄期间隔宜控制在一个星期以内。
（4）桥梁混凝土施工严格执行高温季节混凝土温控措施，采取冷水拌合混凝土，粗细骨料、水泥、粉煤灰、外加剂、水平和垂直运输设备均采取相应保温措施，控制拌合混凝土出机口温度不高于26℃，仓面温度不高于30℃ 。
3.3 低温季节混凝土浇筑温控措施
（1）低温季节浇筑混凝土时，原则上箱梁一次成型，以减少温控措施费用。
（2）在箱梁内部布置暖风机，向箱梁内腔供风，保证箱梁内部温度不低于5℃。
（3）箱梁支架周边采用蓬布围挡严密，防止穿堂风降低箱梁底板温度。必要时，在蓬布围挡内加火炉烧水形成水蒸汽进行升温。
（4）箱梁顶板混凝土浇筑完成并终凝后，及时在混凝土面上喷洒保湿养护剂，并先覆盖一层塑料薄膜后，盖棉被或棉毡进行保温。
（5）桥梁混凝土施工严格执行低温季节混凝土温控措施，采取热水拌合混凝土，粗细骨料、水泥、粉煤灰、外加剂、水平和垂直运输设备均采取相应保温措施，控制拌合混凝土出机口温度不低于10℃，仓面温度不低于5℃ 。
3.4 对影响张拉控制力的因素进行控制，确保张拉控制力准确
充分考虑到施工过程中各种引起预应力损失的影响因素。这些因素主要有三种，一是混凝土压缩变形，二是锚圈口摩阻预应力损失，三是夹片回缩引起的预应力损失。混凝土压缩变形的控制，主要在于控制混凝土的质量；锚圈口摩阻预应力损失，《桥涵施工技术规范》中规定有明确的弥补方式。而夹片回缩引起的预应力损失，与施工实际情况有极大的联系，因此，在预应力施工阶段，一方面要严格控制混凝土施工质量和预应力管道埋设位置和方向的准确，另一方面，要认真观察预应力施工，减少同一锚具、卡片在不同束钢绞线上产生差异，以及钢绞线一卡痕的齐平，对钢绞线长度相近的钢绞线控制标准统一，以便检查和调整控制力可能存在的偏差，确保张拉控制力准确。
3.5 确定张拉顺序，保证箱梁施工安全
横梁底部的支架除要能承受横梁的自重外，尚需能承受由于腹板先张拉而传递到横梁的荷载。因此，采用先张拉横梁部分钢束，利用横梁先行张拉的钢束来承受腹板张拉后传递来的荷载。横梁先张拉部分钢束的数量应控制适宜，不宜过多，也不宜过少，张拉的钢束太少不足以承受荷载，过多张拉后横梁的起拱值太大，对未施加预应力的腹板弯矩较大处混凝土裂缝防治不利。因此，张拉顺序应严格执行第一批横梁束→腹板束→第二批横梁束→顶底板束，并按先长束后短束的原则进行。
4 连续箱梁整体浇筑关键工序控制
4.1 地基的处理及加固 　　
为保证箱梁支架基础坚固，提高整体承载力，对地基进行加固处理。桥段部位地基为黄土地层，勘探测定地基承载力约130kPa以上，地质条件相对较好，为了保证支架基础稳定，基础表面用三七灰土作为垫层，厚度控制为30cm，三七灰土换填具体做法如下：
对桥梁投影下的场地（每侧加宽1.0m）开挖30cm，并对基坑底部进行夯实。三七灰土基础分层回填时，分层厚度为15cm，采用12t振动碾压实。基础回填完成后，采用轻型动力触探进行地基承载力试验，满足要求后，灰土基础表面铺垫20cm厚C20混凝土硬化层。场地处理后，在场地周围设置30×30cm排水沟，用M7.5砂浆抹面，防止地表水浸入。
4.2 支架搭设及预压
支架搭设采用碗扣式脚手杆，支架搭设宽度40m，支架在箱梁翼缘外侧搭设1m宽操作平台。
支架底托支撑在垫层混凝土面上，底托钢板尺寸采用12cm×12cm钢板，钢板厚度0.5cm。底托和顶托长度60cm，可调范围0～30cm，但使用中最长不宜超过30cm。端横梁和中横梁是实体混凝土，为确保支架安全，沿纵桥向3m范围内支架在腹板部位纵横向间距为30cm；底板部位纵横向间距60cm，翼缘板下立杆纵横向为90cm，横杆步距在腹板部位0.6m，其他部位为1.2m。支架横桥向每4排不大于3m设一道剪力撑，纵桥向每5排不大于3m设置一道剪刀撑，剪刀撑倾角控制在45～60°。箱梁腹板外侧、翼缘板下面的碗扣式脚手架剪刀撑必须搭设到顶。支架顶部及检查梯四周设1.5m高的防护栏并挂安全网。
支架搭设完成后，采取预压方式对支架拼装方案进行验证，一方面检验其安全性和稳定性；另一方面消除其非弹性变形的可能性，消除搭设支架造成的支架沉降量及地基的沉降量。
支架预压完成后，重新标定桥梁中心轴线，对箱梁的底模板平面位置进行放样。预压后通过调节顶托精确调整底模板标高，其标高设定时考虑设置预拱度。预拱度设置要考虑梁自重所产生的拱度，下沉曲线与预留拱叠加，为成型后梁体底模标高。
4.3 预应力施工
4.3.1 预应钢束孔道的预留
孔道定位筋每50cm设置一道，曲线部分适当加密。采用内径75mm的波纹管定位。经计算，孔道的内径比预应力束外径大5～10mm，且孔道面积大于预应力钢束面积的两倍，能满足压浆的需要。
为压浆需要，每个管道均在最高点设置排气孔，并控制相邻排气孔间距不大于30m。排气孔布置时，注意重叠部分应适当错位并编号。
混凝土浇注过程，振捣时振动棒不得直接接触塑料波纹管。每个波纹管均应安设通孔器，浇筑混凝土的过程中，不断拖动通孔器，看是否有漏浆情况发生。浇筑完成后，及时检查波纹管，看是否有漏浆情况发生；若有，则应及时处理，以保证孔道的畅通。
4.3.2 张拉顺序的确定
主桥箱梁预应力钢束张拉顺序为：先腹板束，后顶底板束，钢束张拉时采取对称同步张拉。
纵向预应力钢绞线采用双端张拉方法，横向预应力采用单端张拉方法。预应力束钢绞线采用ФS15.2高强度低松弛预应力钢绞线（GB/T5224-2003技术标准）标准强度fpk=1860MPa 。箱梁混凝土设计强度达到设计强度的90%以上且龄期不小于7天方可张拉钢绞线，张拉完毕后及时压浆封锚。中横梁预应力与箱梁纵向预应力的实施按先张拉1/2中横梁预应力束，然后张拉纵向预应力束，再张拉剩余1/2横向预应力束的顺序进行。
4.3.3 预应力张拉质量控制
（1）预应力施加后，钢绞线两端张拉伸长值之和不超过计算理论值的±6%，张拉过程中以张拉力控制为主，伸长量控制为辅。
（2）钢束外伸部分要保持干净，不得有油污、泥沙等杂物，施工人员不得随意踩踏。
（3）锚环及夹片使用前要用煤油或柴油清洗干净，不得有油污、铁屑、泥沙等杂物。
（4）工作锚必须准确放在锚垫板定位槽内，并与孔道对中。
（5）夹片安装完后，其外露长度一般为4～5mm，并均匀一致，若外露太多，要对所用夹具及锚环孔尺寸及锥度进行检查，若发现有不合格者则要进行更换。
（6）钢绞线回缩量不大于6mm。
（7）锚固后夹片表面平整，同束夹片外露量差不超过1mm。
（8）张拉完毕，卸下千斤顶及工具锚后要检查工具锚处每根钢铰线的刻痕是否平齐，若不平齐说明有滑束现象，如遇有这种情况要对滑束进行补拉，使其达到控制应力。
5 结束语
连续桥梁整体现浇技术，提高了结构的承载能力，减少了梁部伸缩缝，并控制桥面横向裂缝的产生。随着施工方法不断提高与完善，将有越来越多的桥梁设计采用此种桥型。南水北调焦作1段2标四座公路桥连续桥梁采取整体现浇施工，在我局桥梁工程施工中首次应用，本项目通过连续梁整体现浇的实施，对相关施工技术进行了有益探索，桥梁各项检验指标均达到设计要求。四座桥梁通车运行近一年来，运行状况良好，为类似工程施工提供了新的借鉴。