修订合拢施工技术.docx

单线铁路超高墩多跨刚构-连续组合梁合龙施工技术

一、工程概况
李子沟特大桥全长1031.86m，桥跨为7×32m预应力混凝土简支梁+(72+3×128+72)m预应力混凝土刚构—连续组合梁+8×32m预应力混凝土简支梁，其中主跨8#墩有活动支座，其余全为墩梁固结的刚构。主桥桥跨布置见图1

72.7m 128m 128m 128m 72.7m

7 12
8
各墩情况： 9 10 11
7号 8号 9号 10号 11号 12号
墩高：58m 70m 94.5m 107m 103m 48m
承台： 4m 5m 5m 5m 5m 4m
桩长：28m(16Ф1.5m);39m(45Ф1.5m); 35m(45Ф1.5m); 40m(50Ф1.5m); 37m(50Ф1.5m); 28m(16Ф1.5m)

图1 主跨布置示意图

　　梁体为单箱单室、变高度、变截面箱形结构，顶板宽8.1m，箱宽6.1m，支墩处梁高8.8m，跨中及边跨梁端处梁高4.4m，梁体下缘除中跨中部34m和边跨端部25.7m为4.4m等高直线外，其余为圆曲线。梁体为三向全部预应力，纵向预应力束共478束，竖向预应力在腹板设两排，横向预应力采用扁形锚具。
主跨主墩8#、9#、10#、11#墩高分别为70、94.5、107和103m，墩身为钢筋混凝土横向圆弧端形空心墩，在底部设5m实心墩。
本桥特点为深基超大群桩、超高墩群、大跨、长联、刚构-连续组合体系，该组合体系在铁路桥梁上是第一次采用，诸多高难度、高技术含量集于一桥的新结构梁的合拢也是无先例的。

二、合龙方案的制定
1.合龙原则
连续结构跨中合龙必须遵循低温灌注、又拉又撑的两大原则。在合龙前使悬臂端临时连接，尽可能保持相对固定，以防止合龙段混凝土在灌注及早期硬化过程中发生明显的体积变形。而选择在一天之中气温较低时灌注混凝土，可保证合龙段新灌注的混凝土处于气温上升的环境中，在受压状态下达到终凝。
2.合龙顺序
多跨连续梁体系的内力及线形状态，与其组成结构的过程及施工顺序密切相关。合理的施工顺序及合龙方案应综合考虑施工所投入的机具、设备、工期、气候情况。
李子沟特大桥施工合龙顺序根据设计的不同分为三个阶段：一是技术设计，采用连续刚构形式，合龙顺序为：8#～9#、10#～11#墩间边主跨的小合龙，随后完成7#～8#、11#～12#墩间边跨的合龙段施工，最后完成9#～10#墩间中主跨的合龙段施工，实现全桥合龙。二是施工设计，采用刚构—连续组合梁形式，合龙顺序为：10#～11#墩间边主跨的小合龙，随后完成9#～10#墩间中主跨的合龙段施工，接着完成8#～9#墩间边主跨的合龙段施工，最后完成7#～8#、11#～12#墩间边跨的合龙段施工，实现全桥合龙。三是施工过程中的方案调整。
李子沟特大桥施工合龙顺序根据施工的进展情况，作出了相应的调整安排。该桥是内昆线控制工期的关键工程，工期紧。按照施工组织设计，配置了4套墩身、梁部施工机具设备，大桥的10#、11#墩，墩身、桩基础的工程量及施工难度都大于8#、9#墩，由于地质影响施工周期较长，使10#、11#墩墩身封顶，开始悬灌梁段的时间比8#、9#墩晚3个月左右，10#、11# T构的施工是控制工程进度的主要因素，以10#、11# T构的施工为主线来制定施工合龙顺序是最有利于工期的安排。
大桥最后采用的合龙顺序为先进行8#～9#墩间边主跨的小合龙，将两T构连接成稳定的“П"结构体系，随后完成7#～8#墩间边跨的合龙段施工。在10#、11# T构完成悬灌后，即合龙10#～11#墩间的合龙段，将此两T构连接为又一“П"结构体系，再进行9#～10#墩间中主跨的合龙段施工，全桥的内力及线形状态将主要由此定型。最后完成11#～12#墩间边跨的合龙段施工，实现全桥合龙。见图2。
3.合龙段顶梁措施
刚构—连续组合梁由于合龙后，张拉超静定钢束等原因的影响，在混凝土长期收缩、徐变完成后，墩顶将发生纵向水平位移。此纵向水平位移，主要与墩身及基础的刚度、超静定钢束的布置及张拉力、张拉时混凝土龄期、二期恒载的大小及作用时间等因素有关。
对此位移，采用以下方法处理：
(1) 在墩顶设活动支座处，通过设置支座预偏量来平衡。
(2) 在墩梁固结处，采用在合龙段合龙支架锁定前对合龙段梁端施加水平顶推力，来达到使墩顶预偏的目的，以部分抵消混凝土长期收缩、
墩号：7 8 9 10 11 12
跨数： 8 9 10 11 12
跨度： 72 128 128 128 72
① o

② o o

③ o o

④ o o

⑤ o oo

⑥ o oo

⑦ o oo

⑧ o o o
单位：m
图2 主跨合龙顺序
注：①完成7#墩顶梁段、8#、9#T构；②第9跨合龙；③第8跨合龙；
④完成12#墩顶梁段、10#、11#T构；⑤第11跨合龙；⑥第10跨合龙；
⑦第12跨合龙；⑧拆除8#墩临时固接，放松为活动支座。

徐变完成后，墩顶将发生的纵向水平位移。
四、合龙与顶梁关键技术
1. 合龙施工过程
同时施工完成的8#、9#墩T构，直接进行小合龙。小合龙的过程为：
a.合龙前一节悬灌梁预埋锁定钢构件；b.挂蓝就位；c.绑扎构造筋（一头处于自由状态）、预应力波纹管及穿索；d.低温锁定钢构件及张拉锁定束；e.构造筋完全连接并加配重；f.低温灌注混凝土并逐步卸配重；g.三天后混凝土强度达80%，解除锁定，张拉合龙段钢丝束；h.孔道注浆。
同时施工完成的10#、11#墩T构，与8#、9#墩T构存在3个月的时间间隔，由于前述的原因，主桥在进行10#～11#墩间合龙段及9#～10#墩间合龙段施工时，采取了对合龙段梁端施加水平顶推力的措施,即顶梁施工。其作用，一是加大了合龙段间距离，相当于降低了合龙温度；二是在9#、10#、11#墩顶设置了水平预偏量，以抵消混凝土长期收缩、徐变完成后，墩顶发生的纵向水平位移。
2.顶梁施工
以下主要介绍10#、11#T构合龙的顶梁施工。
1. 施工准备
a.合龙段为17#梁段，在10#、11#T构的16#梁段预埋钢构件（见图3），在施工16#段时，在顶板、底板各预埋构件4块，在合龙段一侧的构件后预埋顶座及后撑，用于千斤顶顶梁。
b.17#梁段结构钢筋、模板及预应力钢筋部分施工完后，可以把撑梁先焊好一端，安放千斤顶的一端暂时不焊，要注意撑梁中心与桥中心平行。其中结构钢筋一端焊接，另一端不绑不焊，纵向波纹管留一断开位置，模板除内模不滑出外，底模、外模可以滑出，但不能固定，防止产生阻力。
c.观测环境温度，记录地面、梁顶、箱梁内的温度。
顶梁施工要求环境温度不高于15℃（设计文件说明中提供的年平均气温为10℃－12℃，考虑到夏季施工，气温可适当提高，但最高不得高于15
℃，最低不得低于10℃）。

后座 顶撑 千斤顶 限位装置 撑梁 预埋构件

16#段 17#段 16’#段

立 面 图

撑梁
千斤顶
后座 顶撑

平 面 图

图3 合龙段顶梁构件布置图

2.梁段配重吊装
防止合龙段在浇筑过程中，混凝土有挠动、变形，影响其凝固质量，在合龙段两侧挂蓝的后部各配重25t，配重总量为合龙段混凝土总重。另外两侧挂蓝一个前移作为合龙的模板，另一个后撤留出立模位置，为了平衡由于挂蓝的位置不同造成两个16#段的挠度不一样，也必须用配重进行调整，并经过测量确定。配重采用道碴，卸载方便，且合龙后留着做桥面道碴用。
3.顶梁
经过几天的气温观测记录，发现早5:00～7:00气温较低，梁顶气温为15℃，箱梁内温度为17℃，可以进行顶梁施工。
顶梁施工需要做好以下工作:
a.测量人员测量梁段配重前后的高程变化。
b.在顶梁过程中，测量10#T构和11#T构0#段中心的水平位移。
在千斤顶加载过程中，10#、11#T构0#段水平位移记录见表1
c.在顶梁过程中，对顶板、底板相对位移进行测量，各测点见图4。

10#、11#T构0#段水平位移测量结果
表1
加载吨位
（t）
10#T构位移
（mm）
11#T构位移
（mm）
两T构相对位移
（mm）
40
8
7
15
56
5
4
24
68
3
3
30
84
4
3
37
100
2
3
42
104
2
2
46
112
2
1
49
116
0
1
50
Σ=
26
24
-----

底 板 顶 板
↑ ↑
o D3 内 D1 o d3 o 内 o d1

100 100 200 200

o D4 昆 D2 o d4 o 昆 o d2
↓ ↓

图4 底板、顶板各测点布置图〈单位：cm)

安排技术人员在顶力每增加一次后，对各测点测量其距离的变化，防止在顶梁过程中，上、下游千斤顶的顶力不均，造成顶偏、错位。顶梁若发现上、下游的位移随顶力的增加变化不一致，应及时纠正，调整千斤顶的顶力，使得各测点的位移同步。测量结果见表2
从表2中数据可得出以下结论:
a.顶板与底板在千斤顶作用下，每一次加压，上下游梁段位移几乎相同，说明梁段水平位移方向与梁中心线平行。
b.顶板与底板位移存在差值，顶板位移速度较底板快，说明在顶梁过程中10#与11#T构为刚性转角，墩身与梁体在竖直面内同时转一角度，所以顶板位移较底板稍大，当然也会引起合龙段两侧梁顶高程偏高，与实际测量相符
c.实际顶力及梁体位移测量结果与设计数据相符，结果正确，顶梁达到预期要求。
墩、梁位移变化见图5

各测点的距离变化测量结果
表2
部位
测点距离变化值(cm)
顶 力 （t）
0
40
56
68
84
100
104
112
116
顶板
△d1-d2
0
1.7
2.5
3.2
3.9
4.6
4.9
5.1
5.1
△d3-d4
0
1.7
2.7
3.2
4.1
4.5
4.8
5.3
5.3
底板
△D1-D2
0
1.5
2.2
2.8
3.6
4.0
4.4
4.7
4.7
△D3-D4
0
1.5
2.3
2.9
3.5
3.9
4.3
4.6
4.6

到预期要求。墩、梁位移变化见图5

△s1 △h1 △h2 △s2

10#墩 11#墩

图5 10#、11#T构顶梁后墩梁变形图

d.顶梁结束后，锁定千斤顶油表读数，立即安排电焊工对撑梁施焊，焊缝要求:高度≥20mm，长度≥400mm，每根撑梁共4条焊缝。
e.测量顶梁后合龙段两侧梁顶高程变化，见图6、表3。

10#T构
BM3 o o BM1

210 390 210

BM4 o o BM2
11#T构

图6 合龙段两侧梁顶高程测点图

顶梁前后合龙段梁顶高程变化情况 表3
测点
顶梁前高程（m）
顶梁后高程（m）
变化总值（mm）
BM1
2181.174
2181.192
18
BM2
2181.188
2181.205
17
BM3
2181.170
2181.188
18
BM4
2181.192
2181.209
17

顶梁从5:00开始，至7:30结束，连续顶梁，千斤顶工作状态良好，指挥得当、有序，效果明显，达到设计要求，即10#T构水平位移为26mm，
11#T构水平位移为24mm，最终顶力为116t。
4.浇注混凝土
a.首先内模滑出，所有吊带、吊杆打紧，模板紧贴已浇梁段混凝土。
b.穿入钢绞线，对锁定束张拉。该合龙段锁定束共4束，锁定吨位分别为:顶板每束为40t，底板每束为80t。
c.浇注混凝土，时间定于晚上8:00，气温为15℃。
浇注过程中，每浇注5t混凝土(一斗〉，对合龙段两侧配重各卸去2.5t。
浇注结束时间:23:00，施工顺利，卸载及时，测量梁段高程在浇注前后几乎无变化，达到预期效果。
5. 张拉合龙段钢丝束
经过三天养护，合龙段混凝土强度达到设计强度的80%以上，方可张拉。首先解除底板、顶板的锁定撑梁，开始对合龙束张拉，张拉吨位满足设计要求。张拉完后进行压浆。
五、实施效果
李子沟特大桥悬臂施工从1999年11月到2000年9月，历时10个月，跨越了四个季节。合龙施工从2000年6月到9月，各跨合龙温度各不相同。施工过程中，各种施工荷载及环境如温度、梁体的弹性模量等考虑周全，无论在预拱度设置，还是纵、横向变位上控制都很精确，使得全桥得以顺利合龙，合拢精度较高（见表4），合拢段混凝土质量优良。证明所制定的合拢方案是正确的，合拢措施是成功的，填补了铁路高墩大跨刚构-连续组合梁合拢技术空白，为同类桥梁施工提供了可供借鉴的经验。

全桥各个合龙段合龙精度
表4
合 龙 段
悬臂梁端高程与设计之差
（mm）
两悬臂梁端
相对高差
（mm）
模板中线与
设计中线之差
（mm）
桥梁轴线与
设计中线之差
（mm）
顶梁结果与
设计计算偏差
（mm）
8#～9#T构
-2～+2
+3～+5
1～2
3
-----
10#～11#T构
+3～+6
+0～+1
1～2
1～2
-2
9#～10#П构
+4～+8
+2～+4
1～2
2
0