客运专线连续梁挂篮施工线形控制技术

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【摘 要】某客运专线连续梁采用挂篮法施工,为使施工能按照设计意图进行,确保施工安全并最终达到设计的理想成桥状态,应对本桥进行线形控制,以保证最终线形平顺.本文以实际工程为例,对该大桥施工过程中的线形控制措施进行分析.

【关 键 词 】挂篮；线形控制；测量；施工控制

前言

在客运专线连续梁挂篮施工过程,由于受混凝土浇筑、挂篮移动、施工荷载、预应力张拉、混凝土收缩及徐变、温度以及体系转换等诸多因素的影响,若控制不当会使悬浇梁段的合拢误差大和成桥线型与设计目标不相吻合.由于悬臂施工时梁体的线形变化是一个不可逆的过程,若监控不及时或数据不准确,将很难通过二次施工或测量加以补救,因此,为了使线形控制达到预期目的,可以通过主梁施工前对测点的布设、测量和施工过程中的控制等方法来实现客运专线桥梁的线形控制.

一、工程概述

武广客运专线韶关段三王石特大桥在DK1989+870处跨越京港澳高速公路（韶关段）.该铁路跨高速公路结构形式为（48+80+48）m变截面连续箱梁,跨越夹角74°.桥梁建成后桥下净高大于8m,连续梁全长176m.计算跨度为（48+80+48）m,中支点处截面梁高6.05m,边支点及中跨跨中截面梁高3.05m,梁底下缘按二次抛物线变化（抛物线方程：y等于0.0024221x2）,边支座中心线至两端0.75m.梁体为单箱单室、变高度变截面结构.箱梁顶宽12.0m,箱梁底宽6.7m,顶板厚度除梁端附近外均为40cm,底板厚度40至100cm,按直线线性变化,腹板厚48至60、60至90cm,按折线变化.墩顶现浇段（0#段）,采用少支架法施工,箱内顶板采用脚手架支撑；悬灌梁段采用菱形挂篮悬臂施工,挂篮采用全密封.中跨合拢段采用合拢吊架施工,吊架底篮及模板采用挂篮的相应部件.边跨现浇段及边跨合拢段,采用落地型钢支架法施工.

二、支架线形控制

(一)支架变形观测控制

底板纵向范围内设置观测点,进行预压监测,计算出支架沉降量,上报监理工程师批准后方可卸载.卸载后,再次对各个控制点进行观测,计算出支架实际的弹性变形和非弹性变形值,验证、校核施工预拱度设置值的准确性,并根据实测结果对支架做适当的调整,同时确定下一支架预拱度设置的合理值.

在完全卸载后,观测支架及地基弹性变形直至回弹稳定,稳定状态以在卸载后2天内连续观测3次数据不变为准,并上报监理工程师批准后方可绑扎钢筋及支立模板.

(二)支架线形施工控制

1.预压土的卸载

支架结构沉降稳定后,不再有沉降,然后开始卸载.支架卸载时按加载的相反顺序进行,分级卸载,分次观测.

2.支架标高调整

支架预压前,支架按照设计标高搭设,确保支架各杆件均匀受力.预压后,架体已基本消除预压荷载作用、支架各杆件的间隙及非弹性变形.预压卸载后的回弹量即是箱梁在混凝土浇注过程的下沉量,因此,支架顶的标高值最后调整为设计标高值+预拱值+预压回弹量.

三、系梁线形监控

对系梁应严格控制主梁的竖向挠度,如何保证系梁的整体标高和平顺性,使桥梁在长期变形稳定后仍然能够满足线路的高平顺性的要求是提篮拱桥监控的主要目的之一.为确保及时掌握系梁线形的变化情况,在系梁的支座截面、四分点截面、跨中截面的顶板表面布置测点,各个测点顺桥向的间距为44m,横桥向布置在加高平台中间,共计10个测点.

系梁线形监控结果

监控过程中重点关注系梁的东、西侧线形变化情况.系梁在纵向预应力张拉以后有一定的上拱,但幅度很小；钢管混凝土压注完成后由于拱肋和管内混凝土的重量通过拱肋临时支撑传到系梁上,使得系梁跨中下沉；拆除拱肋临时支撑后系梁局部有幅度很小的反弹.由此可见,在拆除拱肋临时支撑以前的施工阶段中,系梁沉降量微小,对其成桥整体线形影响不大.

吊杆张拉完成以后,东侧系梁跨中附近有约5 mm的上拱,四分点附近也有不同程度的上拱；拆除系梁满堂支架后,东侧系梁跨中下沉量偏大6 mm,而四分点附近的下沉量偏大约5 mm；二期恒载施工完毕,东侧系梁跨中实际下沉量为22 mm,略小于理论目标值（27 mm）,其偏差为5 mm,小于高程允许误差7 mm的要求,整个施工期间,桥梁支座累计下沉总量较小,对系梁整体线形影响不大.综上所述,系梁在前期施工期间（拆除拱肋临时支架以前）沉降量较小,对整体线形影响不大.

四、预应力施工线形控制

预应力管道定位的准确与否对预应力张拉引起悬臂梁挠度的变化有显著的影响,所以预应力管道的定位应该力求准确.悬臂节段施工的预应力连续梁桥在每个悬臂节段浇筑后都要对本节段的预应力束进行张拉,此张拉力必然要使梁体产生一定的弹性压缩,从而使以前张拉的预应力束的预应力发生损失.由于整个梁体施工所分节段较多,而某一束的预应力损失是其以后各节段张拉预应力束所引起弹性压缩的积累,故该损失不可忽视.因此,预应力施加这个环节的控制尤为重要,根据客运专线验标规定,现场应在以下几个方面着重进行控制：

（1）严格按照预应力施工方案进行施工.（2）对进场原材料进行外观检查,检查锚、夹具,钢绞线,波纹管等质量证明文件以及性能试验报告并检查试验结果.（3）对预应力筋的位置及定位措施每节段进行检查.（4）检查预应力施工机具工作状况是否完好及是否按照规定进行校验.（5）预应力张拉和压浆过程,重点审核预应力施加值、张拉顺序、张拉工艺是否符合设计和施工方案要求,测量实际伸长量与理论伸长量的差值是否满足规定.

五、挂篮定位监测控制

根据监控方提供的立模标高进行挂篮定位,定位底模前端标高及顶板标高.此时需要设置的测点如下,如图1及图2所示.

（1）顶板钢筋头测点,距离该梁块前端10cm,在浇筑该块混凝土前埋设即可.（2）挂篮底模梁块前端测点,不用设置钢筋头,直接布置在模板上.（3）挂篮底模钢筋头测点,尽量靠近该梁块底模前端,钢筋头长度10cm左右. 注：由于在浇筑混凝土后需要对底模前端标高进行测量,为消除其他因素影响,在定位时,在底模上尽量靠近本梁块底模前端左右两侧各设置钢筋头一个,在定位时需要测量测点2（底模前端模板）与测点3（底模前端钢筋头）的标高差,在浇筑混凝土后及张拉预应力后可仅对测点3（底模前端钢筋头）进行测量,利用标高差换算测点2（底模前端模板）的标高.

挂篮定位时需测量的内容如下：（1）测点2（底模前端模板）的标高,使其满足监控方标高预报文件中的底板立模标高；（2）顶板立模标高,为底板立模标高+梁高；（3）所有已施工梁段顶板钢筋头测点标高；（4）测点3（底模前端钢筋头测点）标高,并计算出每侧底模前端钢筋头测点（测点3）与测点2（底模前端模板）的标高差.

六、循环悬臂浇筑阶段施工控制

从挂篮的前移定位至预应力钢束张拉完毕是本桥施工的一个周期,每个周期中有关施工控制的步骤如下：按照预报的挂篮定位标高定位挂篮, 由施工单位测量定位后的挂篮标高,经监理签认后向控制小组提供挂篮的定位测量结果；浇筑混凝土前,测量所有已施工梁段上的高程测点,复测挂篮定位标高,墩顶的水平位移,经监理签认后报施工控制小组；施工控制小组分析测量结果,如需调整,给出调整后的标高；浇筑完混凝土后第二天测量所有已施工梁段上的测点标高,测量本梁段端部梁底和预埋在梁顶的测点标高,建立测点与梁底标高的关系,经监理签认后提供施工控制小组；浇筑完混凝土后第二天测量本节段上的箱梁顶面标高,建立测点与梁底标高的关系,经监理签认后提供施工控制小组；检查断面尺寸,经监理方签认后提供给施工控制小组并向施工控制小组提供梁段混凝土超重的情况；张拉预应力钢筋后,测量所有已施工梁段上的高程测点,经监理签认后提供施工控制小组；施工控制小组分析测量结果,根据上一施工周期梁底标高测量值预报下一施工周期的挂篮定位标高.如果须进行压重,预报值经设计单位认可,与控制单位会签后交监理.