Analysis and Control of Key Process of Main Beam Construction of Cast-in-place
Cable Stayed Bridge with Supports
魏道凯① WEI Dao-kai；黄玉刚② HUANG Yu-gang
（①山东交通职业学院，潍坊 261206；②山东华诚工程咨询监理有限公司，潍坊 261000）
（①Shandong Transport Vocational College，Weifang 261206，China；
②Shandong Huacheng Engineering Consulting Supervision Co.，Ltd.，Weifang 261000，China）
摘要：本文对安丘青云大桥主桥主梁施工的关键控制工序进行了分析，介绍了支架现浇斜拉桥主梁施工方案的选择依据，采取的防止主梁出现裂缝、支座脱空等质量安全事故的措施，为以后同类型的桥梁施工积累了经验和提供了借鉴。
Abstract: This paper analyzes the key control procedures for the main beam construction of the main bridge of Qingyun bridge in Anqiu，The selection basis for the construction scheme of cast-in-situ main beam is introduced. Measures for preventing quality and safety accidents such as cracks in main beams and bearing pedestal vacancy are taken. It has accumulated experience and reference for bridge construction in the same future.
关键词：主桥主梁；支架现浇；裂缝；关键工序；分析与控制
Key words: main bridge main beam；cast in place；crack；key process；analysis and control
中图分类号：U445 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2019）01-0093-04
0 引言
斜拉桥由于造型美观，跨越能力大，在城市桥梁的建设中得到了广泛应用。安丘市青云大桥为跨越汶河的一座城市桥梁，主桥为双索面A形塔独塔混凝土斜拉桥，跨径布置2×120m，总宽38.5m。主梁混凝土方量约7000余m3，位于汶河中。汶河河道为非通航河道，水深1-3m。在综合考虑了质量、进度、工程造价等因素的基础上，采用了利用河道回填土作为支架基础，采用满堂支架进行主梁混凝土现浇施工的方案。在施工、设计、监控过程中优化方案、事前预控、精心组织，解决了满堂支架可能发生不均匀沉降造成主梁裂缝的风险；解决了预应力孔道可能堵塞造成张拉和压浆出现质量事故的风险；解决了斜拉索张拉工艺不当可能造成支座脱空的风险。由于措施得当，施工过程安全、质量可控。现将主梁的施工关键工序分析和控制过程介绍如下。
1 工程概况
安丘青云大桥主梁为预应力混凝土主梁，采用用双主肋断面形式，由主肋、桥面板和横隔板组成。主梁主肋按A类预应力混凝土结构设计，横梁按A类预应力混凝土结构设计，桥面板按普通钢筋混凝土结构设计。桥面全宽38.5m，断面布置为：2.5m（人行道）+1.75m（索区）+30.0m（车行道）+1.75m（索区）+2.5m（人行道）；在塔根部变宽为46.2m，断面布置为：2.5m（人行道）+5.6m（塔柱）+30.0m（车行道）+5.6m（塔柱）+2.5m（人行道）；与引桥连接位置变窄为35m，断面布置为：2.5m（人行道）+30.0m（车行道）+2.5m（人行道）。主梁全长239.52m，主肋高2.5m，标准段宽4.0m，在索塔位置变窄为3.0m，主肋内部挖空尺寸为2.2m×1.68m，主肋顶板厚0.32m，底板厚0.5m，主肋内侧腹板厚0.4m，外侧腹板厚1.4m，两主肋中心标准间距30.5m。横隔板厚0.35m，下部局部加大，呈马跨形，马跨宽0.55m，横隔板纵向标准间距为7m。桥面板厚0.32m。主梁在7#、9#墩处设置端横梁，宽2.76m；主梁在索塔处设置中横梁，宽2m。全桥共采用64根斜拉索，斜拉索采用环氧涂层钢绞线，标准强度拉索与主梁夹角为32°～78°（计纵坡），梁上索距为7m，塔上索距为1.5m，每索面拉索共16根，斜拉索为单端张拉，拉索张拉端位于主塔上，锚固端位于主梁上。
2 设计方案选择
2.1 原设计方案
主梁全长240m，采用满堂支架，一次浇筑，混凝土达到强度，体内预应力张拉完成后，斜拉索进行第一次张拉，张拉力约为成桥索力的70%，沥青铺装完成后进行第二次索力张拉，张拉到设计索力。
2.2 原设计施工中面临的风险因素
①主梁一次浇筑，混凝土方量约7400方，按每小时浇筑混凝土60立方计算，浇筑时间超过120小时，混凝土可能出现色差，冷缝，甚至裂缝问题的发生，施工质量难以控制；
②纵向预应力管道超过240m，预应力的穿束、张拉和压浆面临很大的困难，可能会出现穿束困难，伸长值不足，压浆时孔道不通等问题，影响桥梁的使用寿命，甚至造成质量、安全事故的发生；
③混凝土浇筑完成后，体内预应力的张拉和压浆需要的时间为1-2个月，在此时间内如果满堂支架基础出现不均匀沉降，可能会造成梁板裂缝，甚至断裂；
④主梁钢筋绑扎的时间需要2-3个月，施工时间长，钢筋可能锈蚀严重，影响主梁的内在质量。
2.3 解决对策
①主梁改为分段浇筑施工方案，共分为0#，1#和1#丿，2#和2#丿共5个块段，体内预应力采用分段张拉，连接器连接。主墩附近的为0#块段，先施工0#块段，再对称施工1#和1#丿，2#和2#丿（见图1）；
②斜拉索分段张拉，在体内预应力张拉、压浆完成后，张拉本块段范围内的斜拉索，索力约为设计索力的70%，斜拉索张拉时注意观察梁下支座是否出现脱空问题。
3 关键施工工序控制措施
3.1 支架基础处理
3.1.1 满堂支架地基处理：支架地基为河道虚填土，填土深度为1-3m，为防止支架基础出现不均匀沉降，采用先填50cm建筑粒料，然后进行重夯，夯能为800kN·m，满夯两遍，夯实沉降量为10-20cm。地基承载力从100kPa提高到300kPa。重夯后，填土排水固结的时间为1-2个月。（见图2）然后整平，在纵横肋下浇筑20cm钢筋砼垫层；在顶板下方先填筑15cm碎石再浇筑5cm砼，混凝土标号C25。
3.1.2 梁柱式支架基础处理
主墩承台开挖深度为11m，回填土难以压实，如果重夯将影响到已施工完成的承台和主墩的内在质量。为保证施工质量和施工安全，主墩附近25m范围内采用梁柱式支架，采用钻孔灌注桩作为基础，采用钢管作为立柱，采用贝雷片作为横梁。（见图3）
3.2 满堂支架搭设
满堂支架采用碗口支架，根据梁体自重及支架模板重量，计算出主梁各段满堂支架竖杆的横向、纵向间距。支架的高度用顶托和底托进行调整，支架调整好以后在顶托上横向铺设10×15cm方木，纵向铺设10×10cm方木，方木上铺1.2㎝竹胶板。为防止出现支架坍塌事故，搭设过程中特别注意纵横向剪刀撑的设置是否规范。
3.3 支架预压
对搭设好的支架进行预压，以消除支架和模板的非弹性变形，并对弹性变形进行观测，为准确设置预拱度提供依据，预压加载前首先对工人进行技术安全交底，加载要求对称、均匀，防止局部加载超出设计而造成安全事故的发生。加载采用砂袋，加载重量为主梁自重50％→100％→110％，每级荷载加完后，进行一次沉降观测，待加至110％后每2小时观测一次，并作好记录。直至支架不在沉降（连续三次测量沉降小于2mm），然后卸载，卸载按110％→100％→50％→0％进行。根据预压后的测试结果，算出支架变形值，确定预拱度，据以调整底板标高。经过测量计算，支架的非弹性变形值在10-20mm，其中地基压缩变形在0-10mm，反映了重夯效果明显。
3.4 安装底模
①模板在现场严格按照设计图纸尺寸要求制作数而定，采用厚12mm竹胶板。常温下浸泡72小时不变形。
②利用汽车吊将模板依次吊立拼装，拼装时模板的接缝间设一层双面胶,并尽量精确定位、钉紧，要求模板间的连接应紧密、牢固。模板严格调整位置，直至平面位置及垂直度符合规范要求。
3.5 绑扎钢筋
①钢筋绑扎及模板安装顺序：横隔梁钢筋→预应力钢束及波纹管→支立横隔梁模板→定位斜拉索锚箱→绑扎锚固区钢筋→绑扎肋板钢筋底层钢筋→定位及防崩钢筋→肋板预应力钢束及波纹管→绑扎肋板第二层钢筋→支立肋板内侧模板→绑扎顶板钢筋→顶板预应力穿束及定位→放置护拦预埋筋→支立肋板侧模及堵头模板。
②钢绞线采用先穿工艺。孔道施工时仔细检查接头的连接质量；普通钢筋焊接时采取措施防止焊渣烧伤塑料波纹管管道；混凝土浇筑前对预应力孔道进行全面检查，以防止混凝土浇筑过程中水泥浆进入造成孔道堵塞。
3.6 内、外模安装
①在地面上提前预拼，消除误差，保证拼装质量。
②纵、横肋拉杆间距控制在70cm，防止混凝土浇筑时发生胀模现象。
3.7 混凝土浇筑
①浇筑方案选择：每块段主梁可采用纵横肋和顶板一次浇筑方案和先浇注纵横肋，后浇顶板的两次浇筑方案。采用一次浇筑方案，由于不存在施工缝问题，主梁整体性好。采用两次浇筑方案，分两次加载，支架稳定性好。由于本桥主梁未设混凝土铺装层，为控制顶板的高程和平整度，主梁采用了两次浇筑方案，为保证内在质量，施工过程中特别注意了混凝土施工缝处的凿毛工作；由于0#块段的支架有两种形式，满堂支架和梁柱式支架，由于二者的弹性变形不同，为防止由此造成裂缝的发生，0#块段首先浇筑梁柱式支架部分混凝土，再浇筑满堂支架部分混凝土。
②纵肋浇筑：纵向主肋为箱型结构，为保证支架的稳定性，两侧主肋的混凝土浇筑要求对称进行。首先浇筑底板5-8m，然后浇筑腹板，依次进行。浇筑过程中安排2-3名模板工检查模板的变形情况，发现问题及时处理，防止质量、安全事故的发生。
③顶板浇筑：顶板混凝土的浇筑方案要求按混凝土桥面铺装的施工工艺进行，采用振捣棒和振动梁进行振捣，设置高程控制轨道，采用6m铝合金直尺进行精平，上述措施保证了顶板的平整度和标高。
3.8 斜拉索张拉
①斜拉索张拉过程中可能面临的风险：斜拉索张拉过程中支座脱空；由于斜拉桥张拉过程中索力叠加的影响，造成索力超限，不能实现索力控制目标；采用环氧喷涂钢绞线，二次张拉放松索力，会造成夹片处环氧涂层损伤，造成钢绞线锈蚀，影响斜拉索的使用寿命；成桥后索力超过设计要求。
②风险控制措施：
采取两阶段张拉工艺,先张拉部分索力，沥青铺装完成后补张到成桥索力，张拉过程中注意对支座处的监控；为防止索力叠加效应的影响，在第一阶段分段浇筑主梁分段张拉斜拉索时，首先张拉远离索塔外侧的斜拉索，再依次张拉内侧斜拉索；补张索力，可采用小千斤顶进行单根张拉。索力超限，放松索力时必须采用大千斤顶，通过锚具进行，不能用小千斤顶单根放张夹片进行。本桥张拉完成后，经检测，内力符合设计要求（主梁内力分布见图4），索力误差全部在5%范围内，符合设计要求。
4 结束语
青云安丘大桥主桥主梁采用支架现浇施工方案，支架搭设于河道回填土上；主梁采用分段浇筑，分段进行挂索与张拉。施工中面临支架基础下沉，斜拉索索力控制影响因素多等风险。在施工前通过可靠的风险分析、严谨的验算、完善的方案制定做好开工前的各项准备工作，在施工中注重对工程施工关键工序、关键环节的控制，有效的保证了施工安全和施工质量。提出了采用重夯提高河道回填土的密实度和承载了，斜拉索通过二次张拉保证梁体受力的安全等方面为以后类似工程的施工管理工作积累了经验。
参考文献：
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[3]陈理平，汪双炎，刘其伟.多种类型斜拉桥主梁施工技术[J].桥梁建设，2006，08. |
