何荣坚

（港珠澳大桥管理局，广东 珠海 519000）

1 工程概况

本工程位于港珠澳大桥西人工岛与桥梁主体CB03段的交接处，桩号范围 K13+159．5～K13+413，桥梁全长250．25 m（含桥台），全桥为一联，跨径布置为5×49．8 m，全桥平面处于直线上，由于上下岛加减速需要，主梁为变宽，左右幅对称；11号墩至14号墩之间主梁梁宽为20．3 m，14号墩至16号墩之间主梁梁宽由20．3 m线性变化为16．3 m。主梁分两幅设计，为预应力混凝土连续梁。本桥起点和西人工岛相接，终点通过16号界面过渡墩和深水区非通航孔桥相接。平面布置见图1。

图1 平面布置图Fig.1 Layout plan

箱梁为单箱双室断面，梁高3 m，跨中断面顶板厚 0．32 m，底板厚 0．30 m，边腹板厚 0．6 m，中间腹板厚0．5 m，支点断面顶板厚0．6 m，底板厚 0．70 m，边腹板厚 1．0 m，中间腹板厚 0．8 m。主梁顶板不设置横向预应力，桥面横坡2．5%，由箱梁整体旋转形成[1]。箱梁标准断面如图2。

图2 箱梁标准断面及现浇支架布置图Fig.2 Layout of standard section and cast-in-situ support of box girder

箱梁纵向按全预应力结构设计，预应力钢束设计张拉控制应力为0．75，预应力钢束采用张拉吨位与引伸量双控，以张拉力控制为主。断面上预应力钢绞线布置如图2。

2 施工工艺

2.1 施工流程

本工程箱梁双幅共计10跨，采用逐跨现浇方案施工，先施工左幅、后施工右幅，从西人工岛向深水区非通航孔桥方向进行，施工缝位置距离墩中心线8 m，施工流程及支架拆除严格按设计图纸施工。每跨箱梁混凝土浇筑一次性完成[2]。详细施工工艺流程如图3所示。

2.2 支架工程

2.2.1 支架设计

标准49．8 m跨纵向布置5排钢管桩支架，每排横桥向设钢管立柱5根；钢管立柱采用φ800×14钢管桩，钢管立柱纵横向设有连接，采用φ426×6 mm钢管；钢管立柱桩顶设桩帽，横向主横梁采用双拼HN800型钢；纵向主梁采用组合贝雷梁；横向分配梁采用I12．6型钢，75 cm间距布置[3]，现浇支架布置图如图2所示。

图3 现浇箱梁施工工艺流程图Fig.3 Construction technology flow chart of cast-in-situ box girder

由于桥台处的主梁采用的型钢而支架处采用的贝雷梁，为消除两种结构主梁之间在受载后产生的挠度差异，在箱梁预压时实测预压弹性变形，以便在反拱设置时调节此种差异。保证箱梁底板成桥线形与设计线形一致。

2.2.2 支架预压

支架与模板安装完成后，为了检验支架及基础是否满足受力要求，消除支架非弹性变形及地基变形以及实测支架各处挠度变形量，为设置施工预拱度提供依据，需对支架进行逐跨压载试验。压载试验取箱梁自重与施工荷载之和的1．1倍分级加载，压载时在支架上设置若干沉降、变位观测点以便对沉降、变位进行观测。每跨均以墩台中心线由香港侧至珠海侧每5 m、15 m、25 m、35 m、45 m处纵向布置1个监测断面；每个监测断面上布置5个监测点，其中箱梁中心线1个，箱梁底模边缘2个，箱梁翼缘2个，进行左右对称布置。

预压荷载采用袋装沙袋进行加载，因为箱梁断面横桥向荷载分布不均（腹板位置最大，底板次之，翼缘板最小），压载荷载尽量模拟箱梁荷载分布。预压施工时按照0→50%→80%→100%→110%加载，按照100%→80%→50%→0%卸载。各级荷载加载完成，测量观测数据无异常情况方可进行下一级荷载的施加。全部加载完成后进行连续观测，若连续2 d观测支架沉降、位移均小于3 mm则可认为地基沉降基本稳定。

2.3 模板工程

2.3.1 模板施工

现浇箱梁模板分为外模和内模：外模采用钢模板；内模及顶板底模采用木模板，顶板采用钢管脚手架支撑[4]。

1）底模施工

底模为分块钢模板，用螺栓连接，直接铺设在分配梁上。按边线及里程位置安装，测量复核轴线、边线及高程。拼接过程中保证螺栓紧固，拼缝严密不漏浆。

墩顶位置设型钢垫梁，支座与底模空隙用木模拼接，安装缝用玻璃胶密封。

2）侧模施工

侧模和翼缘模板采用整体定型支架钢模板，侧模间、侧模与底模间均用螺栓连接，拼缝间设止浆条。模板安装到位后，测量复测变形、标高及腹板倾角。腹板倾角及标高可通过模板支架调节螺栓进行调节。

3）内模施工

内模板采用竹胶板和方木组合的形式，在后场按照图纸设计尺寸进行下料、加工。内模支架采用30 cm长的方形垫块作为支撑，作用于底模上，每个箱室每断面设置5个。方形垫块用φ12的短钢筋固定在箱梁主筋上，防止垫块在施工过程中倾倒失稳。支架下方采用10 cm×10 cm的条形方木作分配梁，作用于倒角模板及方形垫块上。条形分配方木与方形垫块之间用楔形方木支垫牢固[5]。

4）模板对拉螺杆设置

腹板采用直径φ20对拉螺杆进行模板固定，竖向设2道，纵向间距1．2 m，拉杆受力梁采用2[10槽钢，对拉螺杆通过安装时套设φ25的PVC管，在模板拆除时将对拉螺杆取出，将PVC管道用同标号的水泥砂浆封闭。

2.3.2 模板拆除

模板拆除顺序遵循先装后拆原则，即先拆内模，再拆侧模，最后拆底模。内模待混凝土强度达到10 MPa方可拆除，侧模、底模等预应力张拉完成后才能拆除。为了防止箱梁施工缝处新老混凝土接缝错台，箱梁张拉完成后，箱梁悬臂8 m底模与侧模不卸载拆除，待后一跨施工完成后悬臂8 m模板一起拆除。

2.4 钢筋工程

钢筋制作依据设计图纸结合现场钢筋实际标长和余料配料，由钢筋加工场制作。钢筋安装遵循从下至上进行的原则，先绑扎底板钢筋，同时安装底板预应力管道，再绑扎腹板及横隔梁钢筋，同时安装腹板预应力管道，最后绑扎顶板（含翼板）钢筋，同时安装预应力管道。

1）箱梁底、腹板钢筋绑扎

在底模上梅花布置混凝土垫块，焊设“井”字架立钢筋或板凳架立筋定位，布置间距不得大于2 m。在绑扎腹板筋时，反算控制骨架主筋高度。

2）箱梁顶板钢筋绑扎

底板、腹板钢筋、预应力管道安装完成后，进行顶板支架及模板安装，顶板模板安装并校准后，进行顶板钢筋绑扎。顶板钢筋安装时注意人孔边缘的搭接长度满足规范要求，同时注意梁体钢筋与各种预埋钢筋的连接。

2.5 支座安装

在支座安装前，首先对支座垫石进行测量复核，对于低于设计标高的垫石，应先用环氧砂浆找平，高出的部分用磨光机打磨。支座安装采用环氧树脂砂浆找平，利用水平尺检查；安装完成后，必须固定牢固，防止在混凝土浇筑过程中由于受力不均，支座上钢板出现翘曲或脱空现象。

2.6 混凝土工程

1）混凝土浇筑

混凝土一次浇筑成型，单次浇筑最大方量约1 100 m3，由汽车泵泵送入仓。从低端开始采用阶梯式布料向前推进，布料以10 m为控制长度。采取多点分层对称布料，每层厚度为30～40 cm。横梁、腹板及腹板倒角直接设在正上方布料。梁底从预留的布料孔布料，间距约为5 m。

箱梁混凝土浇筑按截面部位分4个区，按照腹板下倒角—底板—腹板—翼板顶板的浇筑顺序（A—B—C—D）布料[6]，见图4所示。

图4 箱梁横断面浇筑分区示意图Fig.4 Partition diagram of pouring cross section of box girder

采用50型振动棒，垂直点振，振捣点按平面50 cm×50 cm布设。分层振捣插入下层5～10 cm；每点振捣时长20～30 s。

2）混凝土养护

箱梁顶板采用覆盖土工布浇水养护，箱梁室内采用自高点喷淋养护，使混凝土表面始终保持湿润。模板未拆前向模板表面洒水降温，拆除后及时洒水养护。养护时间不少于7 d[2]。

2.7 预应力工程

箱梁为纵向预应力结构，采用φ15．20 mm的高强度低松弛钢绞线，抗拉强度为1 860 MPa，计算弹性模量为1．95×105 MPa，纵向预应力主要有15-22型、15-16型、15-12型及15-4型。预应力管道采用高密度聚乙烯波纹管。

预应力束采用单端张拉后联接器接长法施工，压浆采用真空辅助压浆法[7]。

1）钢绞线下料穿束

下料采用切割机切割，下方铺设彩条布，防止钢绞线受污染。采用机械穿束：用穿束机牵引向孔内穿束，拖拉方向和钢束穿入方向要与锚具垫板垂直。

2）预应力束张拉

穿束完成并安装好锚垫板及夹片等，混凝土强度达到设计强度的90%且满足养护龄期后，张拉预应力束。

张拉顺序如下：

0→0．1σk（测伸长值，测工具锚夹片外露）→0．2σk（测伸长值，测工具锚夹片外露）→σk（稳压5 min、测伸长值，测工具锚夹片外露）→回油锚固（测总回缩量、测工作锚夹片外露）→画线作钢绞线滑丝观察标记。其中σk为指张拉控制应力。

张拉严格按照设计图纸的张拉顺序：先腹板束后底板束，两侧同时对称张拉，即至少2台张拉千斤顶同时工作。

预应力张拉时，以张拉力为控制，以伸长值为校核。

3）预应力管道压浆及封锚

终张拉完成后，钢束切除后用高标号水泥浆封锚，在48 h内进行管道压浆，采用真空压浆法压浆，真空度控制在-0．06～-0．1 MPa 并保持稳定，灌入浆液直至浆液从出浆口溢出，关闭出浆口阀门，保持压力不小于0．5 MPa，时间3～5 min。关闭灌浆泵及灌浆端阀门，完成灌浆。

孔道最后压浆完毕，经检查及时进行梁体封锚。封锚采用C50干硬性补偿收缩混凝土，强度与梁体同级。

3 施工工艺特点分析

港珠澳大桥西人工岛非通航孔桥现浇箱梁施工部分施工工艺与国内现浇箱梁施工常见工艺相似，如支架施工、钢筋施工、支座安装、预应力施工。但国内支架法现浇箱梁通常采用两次浇筑工艺，即先浇筑底板及腹板，再浇筑顶板及翼板；而本项目采用的箱室内满堂支架法全断面一次性浇筑施工工艺，即在模板施工、混凝土浇筑方面有别于常规施工工艺，由此带来了施工难度，同时也有优于常规工艺的方面。

3.1 难点分析

1）由于采用全断面一次性浇筑箱梁混凝土，所以支架、模板需一次性安装完成，如何确保箱室内支架在浇筑时的稳定性是最大的施工难点。

应对措施：积极参考国内已有项目施工经验，精心编制具有可实施性的施工方案；应用短钢筋等措施重点固定好垫块，严禁垫块失稳；制定严格的检查措施，做好施工人员交底、培训工作。

2）采用全断面一次性浇筑箱梁混凝土，增加了混凝土振捣的难度，如质量控制不严，容易出现空洞、蜂窝、麻面等质量问题。

应对措施：通过工艺试验选择最优的混凝土配合比；浇筑时严格控制底板、腹板混凝土的入灰量，避免底板入灰过多增加清理工作量而导致腹板出现冷缝；加强底板倒角及下腹板振捣质量控制、控制好腹板浇筑的时间间隔。

3）采用全断面一次性浇筑箱梁混凝土，必须做好平衡浇筑工作，防止出现横向力过大导致箱室内支架、模板失稳。

应对措施：严格按照浇筑方案纵横向同步浇筑，安排专人做好检查监督工作；同时安排有经验的木工工人做好浇筑检查工作，发现模板问题及时暂停浇筑，待加固完成后再行浇筑。

4）西人工岛非通航孔桥现浇箱梁属于高标号的外海大体积混凝土结构，施工采用全断面一次性浇筑，单次浇筑方量大、浇筑时间长，施工过程中必须作好温控措施，预防混凝土因温度应力过大而产生裂缝。

应对措施：通过降低混凝土原材料温度、增设冷却水装置确保混凝土出仓温度符合设计要求；在运输过程中采取运输车包裹保温布，并在拌和站下料口附近设置水管喷头温度控制等手段确保混凝土入模温度符合设计要求；在养护过程严格做好养护措施，避免出现收缩裂缝。

3.2 优点分析

1）两次浇筑的施工工艺，在首次浇筑后需先行拆除腹板内侧模板，此时松开对拉螺杆容易造成外侧模板松动而产生位移，二次收紧仍难以确保不漏浆而导致错台或污染下层混凝土。全断面一次性浇筑箱梁混凝土，则避免了箱梁腹板设置施工缝而出现的漏浆、错台、色差等问题，提高了箱梁外观质量[8]。

2）两次浇筑的施工工艺，在浇筑顶板时容易导致底板混凝土出现裂纹，同时因前后浇筑的混凝土存在龄期差（约15 d），容易导致顶板混凝土产生横向裂缝。全断面一次性浇筑箱梁混凝土，克服了上层浇筑压力造成的底板混凝土裂纹现象，避免了因混凝土龄期差产生顶板裂缝，提高了箱梁混凝土耐久性。

3）通过与本项目东人工岛非通航孔桥箱梁施工两次浇筑工艺对比，全断面一次性浇筑省去了下层混凝土凿毛、休整钢筋等工序，缩短了工序间衔接时间，因此单跨施工时间缩短了7 d[4]，大大提高了施工功效，节约了成本。

4）两次浇筑的施工工艺，在施工缝位置因有预埋的波纹管，给凿毛带来很大困难，如施工管理不到位，导致凿毛质量不满足规范要求，将对箱梁整体质量造成很大影响。全断面一次性浇筑箱梁混凝土，避免了施工缝，增强了箱梁的整体刚度，延长了箱梁的使用寿命。

4 结语

港珠澳大桥港珠澳大桥西人工岛非通航孔桥现浇箱梁施工采用科学合理的全断面一次性浇筑施工工艺，施工过程中严格做好支架工程、模板工程、钢筋制安、箱梁混凝土浇筑、预应力施工等质量控制要点，确保了箱梁整体质量，达到了设计要求。