客運專線連續梁一次性整體支架現澆法施工

趙敏聰

1 工程概況

哈大鐵路客運專線宮房特大橋中心里程為DK76+961.64,橋梁全長2 951.62 m,橋梁上部結構主要以簡支梁和連續梁為主,其中DK75+750.08～DK75+798.08處(7號～10號墩)處跨越窩炮公路為一聯(32+48+32)m預應力鋼筋混凝土連續箱梁,瀝青路面,寬度26 m,凈空要求為26 m×5 m,線路與公路的夾角為32°2′0″。箱梁橫截面為單箱單室,斜腹板,箱梁頂寬 12 m,底寬5 m,全長113.5 m,梁底按照二次拋物線變化,中支點處梁高4.05 m,跨中和邊跨直線段梁高3.05 m,梁體采用C50混凝土澆筑。

2 工程特點

宮房特大橋位于哈大客專3號制梁場架梁通道上,連續梁的施工進度直接制約著3號梁場的制架梁,如何安全、保質、快速完成連續梁是該橋總體施工的關鍵。

3 方案選擇

3.1 分段支架現澆法

支架搭設、預壓完成后,先澆筑第一現澆段,再澆筑第二現澆段,然后澆筑第三現澆段,最后澆筑中跨合龍段,分段支架現澆法施工工序:1)清理場地、備料;樁基、承臺、墩身施工;支架基礎處理。2)臨時墩施工,搭設跨路膺架,其他部分搭設滿布支架;支架及膺架按梁體重量的1.2倍重預壓,消除支架及基礎非彈性變形,并測得支架的彈性剛度。3)對稱澆筑兩個第一段并養生,施加2號和3號墩臨時固結約束;待混凝土強度和彈性模量達到設計值的95%后,張拉并錨固預應力鋼束T1,孔道壓漿;張拉并錨固橫、豎向預應力鋼束(筋)孔道壓漿。4)對稱澆筑四個第二現澆段并養生;待混凝土強度和彈性模量達到設計值的95%后,張拉并錨固預應力鋼束T4,孔道壓漿;張拉并錨固橫、豎向預應力鋼束(筋),孔道壓漿。5)對稱澆筑兩個第三現澆段并養生,安裝1號和4號墩的正式支座;待混凝土強度和彈性模量達到設計值的95%后,張拉并錨固預應力鋼束 T2,T3,孔道壓漿;張拉并錨固橫、豎向預應力鋼束(筋),孔道壓漿。6)安裝中跨跨中臨時剛性連接構造;臨時張拉預應力束T5,D2;解除2號和3號墩臨時固結約束,安裝正式支座;澆筑跨中合龍段。7)待合龍段混凝土強度和彈性模量達到設計值的95%后,補張拉并錨固預應力鋼束T5,D2,孔道壓漿;拆除支架、膺架,臨時墩、支架拆除應從跨中和邊支點向主墩依次拆除;依次張拉并錨固預應力鋼束F1～F4,孔道壓漿;依次張拉并錨固預應力鋼束D3～D4,孔道壓漿;張拉并錨固預應力鋼束BT1,孔道壓漿;張拉并錨固橫豎向預應力鋼束(筋),孔道壓漿。8)存梁30 d;通行架梁機;橋面附屬施工;成橋。

3.2 整體一次性支架現澆法

一次整體性支架現澆施工工序:1)清理場地、備料;樁基、承臺、墩身施工;支架基礎處理。2)臨時墩施工,搭設跨路膺架,其他部分搭設滿布支架;支架及膺架按梁體重量的1.2倍重預壓,消除支架及基礎非彈性變形,并測得支架的彈性剛度;支座安裝、模板、鋼筋施工。3)梁體混凝土澆筑。4)待混凝土強度和彈性模量達到設計值的95%后,進行預應力筋張拉;孔道壓漿、封錨。5)存梁30 d;通行架梁機;橋面附屬施工;成橋。

3.3 方案確定

根據圖紙要求,當混凝土強度及彈性模量達到設計強度的95%,且齡期大于7 d后方可張拉預應力束,采用分段現澆、分段張拉的施工工藝,需要進行3次張拉,其中張拉等強時間必須占用21 d,施工工序繁瑣,周期長,無法滿足架梁工期要求。而采用整體澆筑整體張拉工藝則可省去分段澆筑分段張拉所占用的時間,同時可避免形成大的接縫錯臺,混凝土成型后梁體整體外觀質量好。經綜合考慮,最終確定變更為一次整體性支架現澆法施工。

4 施工工藝

4.1 工藝流程

一次整體性支架現澆法施工工藝流程見圖1。

4.2 地基處理、支架搭設及通道布置

基底處理假定將梁部重量的120%以及施工中的各種可變荷載重量的140%全壓在底板5.5 m范圍內進行檢算,采用將原地面土碾壓夯實,表面換填50 cm三七灰土,上面鋪20 cm厚C20普通混凝土。整體支架采用外徑8 mm,壁厚3.5 mm的碗扣式支架一次性搭設完成。支架橫向間距在底、腹板位置為60 cm,翼板位置為90 cm;縱向間距,其余位置均為90 cm;橫桿步距在腹板下距離主墩12 m范圍為60 cm,其余均為120 cm;剪刀撐每隔 3排一道,從頂到底連續設置,保證搭接頭不小于60 cm,接頭卡不少于兩個,傾角控制在45°～60°。為保證正常交通,在公路中央設置通道,采用碗扣支架作為支墩,支墩底部設置C20混凝土條形基礎,頂部采用10 cm×15 cm方木作為橫向分配梁,采用Ⅰ40a工字鋼作為縱向分配梁,在工字鋼頂面滿鋪竹膠板作為防落物平臺。

4.3 底側模拼裝、支架預壓

現澆梁底側模采用δ=12 mm竹膠板,以減少模板接縫,增加底板表面光潔度,提高混凝土外觀質量,底模與側模間加雙面膠密貼,防止漏漿,并加固牢固。然后放線抄平并檢查其平整度,安裝側模及翼緣板模板。底側模拼裝完成后采用沙袋按梁體重量的30%,70%,120%順序分級進行壓載預壓。在加載過程前后各測取一組數據,當加載到梁體總重的120%時,每4 h測取一組數據,直至數據不再變化即進行卸載。

4.4 鋼筋、預應力筋管道安裝

底板、腹板鋼筋一次綁扎成型,綁扎順序為:先綁扎底腹板鋼筋,按施工設計圖紙安裝縱橫向預應力筋管道,管道安裝完成后對局部不順暢的進行調整,并對波紋管加固定位。經詳細檢查合格后,吊裝內模,然后綁扎頂板鋼筋、布置頂板預應力管道及穿束。

4.5 內模拼裝、整體加固

連續梁內模采用竹膠板加工制作,4 m為一節,以方便吊裝及拆模。頂板和腹板內模采用縱橫向背方木并使用碗扣支架頂緊的方式來抵抗澆筑混凝土時對內模產生的壓力,整體加固采取連拉帶頂的方式。側模使用整塊竹膠板立放,上下設置兩排φ 16拉條,拉條孔開在豎向中線上,外側模立于底模之上,在側模與底模相接處,縱向布設一根5 cm×3 cm的木板,使用鐵釘錨固,防止在澆筑過程中出現跑模、漏漿現象。腹板外側設置三道鋼管頂撐,為防止支架向外側位移,翼緣板下每排支架均設置斜拉鋼管,要求斜拉鋼管與最外層立桿連接,支架最外側沿縱橋向連接一根φ 48 mm的鋼管。腹板內側每隔120 cm上下設置兩道鋼筋拉條,兩頭焊接在腹板拉條上,頂撐為內模支架的水平桿。

4.6 混凝土澆筑、養護

澆筑梁體混凝土時,2臺汽車泵自現澆箱梁的一端向另一端推進。澆筑的原則是按照斜向分層水平分段,由底板到腹板再到頂板,分段按20 m左右控制,逐步向前推進澆筑。混凝土澆筑完成后及時采取養護措施,重點加強混凝土的濕度和溫度控制,盡量減少表面混凝土的暴露時間,及時進行緊密覆蓋,防止表面水分蒸發。箱梁表面予以覆蓋,灑水次數以混凝土表面濕潤為度,灑水養護7 d。箱梁的內室降溫較慢,適當采取通風降溫措施。

4.7 預應力張拉、壓漿及封端

鋼絞線下料后,應梳整編束,每隔1 m～1.5 m用鐵絲綁扎,按編號分類存放。待混凝土強度達到95%設計強度,混凝土彈性模量達到95%以上,混凝土齡期達到 7 d時,清除孔道內雜物,采用人工配合慢速卷揚機牽引進行穿束。按照設計的張拉操作程序進行預應力張拉并壓漿。將錨穴混凝土進行接槎鑿毛并清理干凈,在錨穴內設置鋼筋網,并通過在錨墊板安裝孔中擰入特制螺栓相接的方式使其與梁體連接,加固封端模板并澆筑封端混凝土。

4.8 模板、支架拆除

混凝土強度達到要求后方可拆除模板及支架(翼緣板底板強度達到100%,頂板強度達到75%)。拆除支架時一定要先翼板后底板,并必須從跨中對稱往兩邊拆。支架的拆除分兩次進行,先從跨中對稱往兩邊松一次支架,再對稱從跨中往兩邊拆,以防止拆架產生過大的瞬時荷載引起混凝土的施工裂縫。

5 安全組織及措施

施工前,成立安全組織機構,建立健全各項安全制度;深化安全教育,強化安全意識,做好工作人員上崗前的安全技術培訓;制定詳細的施工組織設計和安全方案,制定合理的公路安全防護措施并報送當地公路管理部門審批,同意后進行施工。

對地基承載力、支架、模板等構件的強度、剛度、支架的整體穩定性等進行設計檢算。跨越既有公路施工,必須按照公路部門要求設置必需的減速、限高、防撞等相應的安全標識和設施;在設置的門洞頂部設置相應的防落物平臺,確保支架下的行車安全。

6 施工效果及評價

采用整體澆筑整體張拉工藝,變多次等強為一次等強,節省了張拉等強的時間約21 d;箱梁內模提前制作,整體吊裝把安裝工序與底腹板鋼筋綁扎工序由原來的前后關系變為并行關系,節約了時間約6 d。對比分段現澆、分段張拉的施工工藝總體節約工期約27 d,對后續制架梁提供了時間保證。

7 結語

施工實踐證明,采用一次性整體支架現澆法澆筑連續梁施工技術,大大提高了制梁速度,確保了施工工期;對現場設備(混凝土拌合站、混凝土運輸車、混凝土泵等)配備全、周轉料充足、工期緊、需采取冬季施工措施等施工條件下施工連續梁,采用一次性整體支架現澆法施工是比較合理的;本橋施工通道采用碗扣支架作為支墩,采用工字鋼作為縱向分配梁,也可根據需要采用鋼管柱、貝雷梁等其他構件作為通道支墩和分配梁。

[1] JGJ 166-2008,建筑施工碗扣式腳手架安全技術規范[S].

[2] JGJ 130-2001,建筑施工扣件式腳手架安全技術規范[S].

[3] JGJ 15831-2006,鋼管腳手架扣件[S].

[4] JTJ 041-2000,公路橋涵施工技術規范[S].

[5] JGJ 79-2002,建筑地基處理技術規范[S].

[6] 劉吉士.公路橋涵施工技術規范實施手冊[M].北京:人民交通出版社,2001:10.