簡支箱梁支架現(xiàn)澆施工技術(shù)

宋維俠 陳向偉

(中國水利水電第十一工程局有限公司，河南鄭州 450007)

0 引言

近幾年鐵路客運專線和高速鐵路迅猛發(fā)展，線路多采用高架橋形式，梁體一般分為預(yù)制梁、移動模架和原位支架現(xiàn)澆梁兩種施工方法。單片梁體設(shè)計重量約900 t，在單段線路較短且梁體架設(shè)量少和受地理條件限制不能采用移動模架、運架梁方法施工地段橋梁，為了減少工程造價和保證工期、質(zhì)量，采用支架現(xiàn)澆施工方法是非常合理的選擇。支架現(xiàn)澆比較靈活，多套支架易形成流水作業(yè)，可以有效的降低成本，提高功效，線形容易控制，提高了施工速度。

1 工程簡介

京滬高速鐵路土建三標跨濟兗公路特大橋正線起止里程DIK421+053.31～DIK424+626.93，共有32 m 現(xiàn)澆簡支箱梁106 孔、24 m現(xiàn)澆簡支箱梁12孔、20 m現(xiàn)澆簡支箱梁11孔和兩孔異形梁。由于數(shù)量少和位于城市邊緣施工區(qū)段不連續(xù)，大部分采用支架法現(xiàn)澆，支架法主要是滿堂紅和貝雷架。

2 支架方案確定

1)箱梁支架主要包括基礎(chǔ)工程(地基處理)、支架、分布梁三個部分，方案的設(shè)計在考慮安全的同時，也得考慮造價，不能一味的為了安全而過多的投入，但也不能為了減少投入而忽視安全，因此要經(jīng)過多次優(yōu)化才能確定更合理、可實施性強的方案。具體為初步建立支架模型，通過計算支架強度、撓度和穩(wěn)定性，調(diào)整支架立桿和橫桿間距，再次對支架演算，直到方案調(diào)整到既能滿足結(jié)構(gòu)承載力要求且支架材料用量最少，同時地基承載力經(jīng)過簡單處理就可滿足要求，可實施性才最強。一般要求支架強度安全系數(shù)大于1.4，穩(wěn)定性安全系數(shù)大于1.5。

2)根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)情況、橋跨結(jié)構(gòu)，本著施工方便、安全、經(jīng)濟的原則選用支架類型。在地勢平坦起伏不大的地方采用滿堂支柱式支架，在起伏較大的施工期間橋跨下有通行需要的部位采用貝雷支架(梁柱式)。跨濟兗公路特大橋地勢較為平坦，故采用滿堂支架，根據(jù)箱梁現(xiàn)澆整體受力的情況。

3 簡支箱梁施工工藝流程

基本施工工藝流程為:

地基處理(三七灰土)→混凝土墊層→放支架定位線→支架搭設(shè)→支架校驗調(diào)整→鋪設(shè)縱向工字鋼及橫向方木→安裝底模板、側(cè)模板、翼緣板→模板調(diào)平→支架預(yù)壓→支架沉降觀測→支架及模板調(diào)整→綁扎底板、腹板、翼緣板鋼筋→安裝波紋管及錨頭→安裝內(nèi)模板→安裝端模板→綁扎頂板鋼筋→混凝土澆筑→混凝土養(yǎng)護→拆除內(nèi)模板和邊模板→預(yù)應(yīng)力張拉→壓漿、封堵端頭→養(yǎng)護→拆除底模板和支架。

4 地基處理

支架對地基承載力要求一般不小于200 kPa，而自然地面承載力不能達到要求，通過對支架下部地基進行加固處理。地基處理應(yīng)遵循兩個原則:

1)地基處理后頂面應(yīng)高出周邊地面20 cm～30 cm，寬度方向每側(cè)應(yīng)比支架寬50 cm～100 cm，同時在周邊設(shè)置排水溝，保證雨季施工時不被雨水浸泡造成基礎(chǔ)沉降;

2)既能滿足承載力要求，加固處理用料易購買或加工且經(jīng)濟實惠，一般采用粒徑不大于30 cm的石碴碎石、石粉等透水性好的材料或三七灰土進行換填壓實。而實際施工中，需在換填基礎(chǔ)表面滿鋪澆筑厚度為15 cm強度等級為C20素混凝土，此舉可以有效的避免因雨水等浸泡地基表面引起地基的沉降，還可以使地面平整，便于搭設(shè)支架，便于在有荷載時對地基是否有大的沉降進行觀測，更有利于支架受力均勻傳遞給下部基礎(chǔ)，提高地基的承載能力，確保地基承載力達到滿布荷載的要求，避免不均勻沉降的發(fā)生，增加支架穩(wěn)定性。

5 支架搭設(shè)及預(yù)壓

支架搭設(shè)前，必須根據(jù)方案和每片梁底標高推算出立桿的高度，計算公式為:

(2)由于礦產(chǎn)資源資產(chǎn)評估的特殊性，傳統(tǒng)評估使礦產(chǎn)資源資產(chǎn)的市場價值很難在賬面上直接計算得到，在各國證券交易所推動下，各國相繼出臺相關(guān)礦產(chǎn)資源資產(chǎn)評估規(guī)范標準，主要有澳大利亞的VALMIN、加拿大的CIMVal和南非的SAMVAL，上述標準規(guī)范在結(jié)構(gòu)、定義、范圍和管轄要求等方面有相似之處，也有差異。

立桿高度=梁底標高－基礎(chǔ)頂面標高－模板厚度－縱橫向方木(或分布梁)厚度－上下頂托高度。

再依據(jù)方案進行逐孔放樣，布置立桿和橫桿，靠近墩身處，水平橫桿一端頂緊墩身，增加支架穩(wěn)定性。每根立桿上、下部設(shè)可調(diào)頂托，預(yù)壓后調(diào)整頂托來消除基礎(chǔ)變形(塑性變形)或不均勻變形，避免局部受力不均造成失穩(wěn)，同時方便調(diào)整模板澆筑前預(yù)拱度，保證梁體澆筑后達到設(shè)計線性要求。

為方便固定腹板外模，在腹板外模的底部、中部、頂部的立桿處，增加橫撐及斜撐;為防止翼板下頂部支撐產(chǎn)生變形，采用增加斜桿支撐。在鋼管支架頂面翼板外緣部分搭設(shè)施工、防護平臺。

支架搭設(shè)完成，鋪設(shè)縱橫向方木后，由測量人員確定并支架兩端及中間共三排橫向(垂直梁方向)支架頂部高度，支架四角對角拉線調(diào)整頂托至橫向方木頂面水平。支架驗收合格后，用小抓釘從側(cè)面與縱向方木連接，鋪設(shè)底模，并在底模與方木間出現(xiàn)架空處用準備好的不同厚度的墊片或木手楔進行支墊。

底模鋪設(shè)完成后，進行預(yù)加載試壓，確保梁體澆筑時支架穩(wěn)定和線性。支架預(yù)壓100%時測量底模沉降量，完全卸載后測量底模沉降量，兩值相減即可得出支架彈性變形值，一般支架彈性變形為10 mm，塑性變形為15 mm。設(shè)計預(yù)拱度值為16.88 mm(反拱)，待張拉完成梁體產(chǎn)生徐變，梁底拱度消除保持順直。為保證梁體張拉前設(shè)計拱度，預(yù)壓卸載后需根據(jù)支架彈性變形計算出底模實際預(yù)拱度。

6 箱梁的施工

箱梁鋼筋綁扎及混凝土施工關(guān)鍵是提高支架現(xiàn)澆梁的施工質(zhì)量和施工進度。端模安裝要做到位置準確，連接緊密，側(cè)模與底模接縫密貼且不漏漿，安裝鋼筋時要注意預(yù)埋件的安裝，確保位置準確，穿波紋管時要注意鋼絞線的定位準確，嚴格按設(shè)計圖紙施工。尤其要注意混凝土的澆筑順序和混凝土的坍落度，否則會導(dǎo)致腹板與底板連接處混凝土澆筑不密實，影響梁體質(zhì)量。箱梁的澆筑順序如圖1所示。

圖1 箱梁澆筑順序示意圖

7 預(yù)應(yīng)力張拉

預(yù)應(yīng)力鋼絞線是梁體的筋骨，張拉作業(yè)關(guān)系到梁體的整體質(zhì)量和使用壽命，因此必須對張拉材料、設(shè)備及張拉值進行嚴格把關(guān)。

張拉千斤頂?shù)念~定張拉噸位為張拉力的1.5倍，張拉千斤頂校正系數(shù)不大于1.05，校正有效期1個月，且張拉次數(shù)在200次以內(nèi)，千斤頂拆修或更換配件需要重新校正。油泵與壓力表設(shè)備的壓力表表面最大讀數(shù)為張拉力的1.5倍，精度不低于1.0。油表讀數(shù)計算公式為:油表讀數(shù)=設(shè)計張拉應(yīng)力/千斤頂活塞截面面積×校正系數(shù)。

張拉時，采用兩端同時左右對稱張拉，4個壓力表對應(yīng)劃分若干個階段，每到一個階段油表控制者互相通報一次，按整數(shù)每增加5 MPa互相通報一次便于調(diào)整兩端張拉速度，保證在同一時刻兩端的伸長值基本一致。如果油表讀數(shù)不能足以控制兩端張拉速度同步，采用伸長值控制，沒有張拉過的鋼束張拉到張拉力的20%，100%時量測油缸、夾片外露量。張拉至100%后，持荷5 min。持荷階段若油壓稍有下降，須補油到設(shè)計張拉力的油壓值，然后再卸載，卸載時應(yīng)兩端同時進行，并控制卸載速度，卸載速度不能太快，防止滑絲。卸載后不回油當場計算伸長值，以備伸長值不夠進行超張拉。

8 梁體徐變觀測

根據(jù)規(guī)定要求，在現(xiàn)澆梁施工完成后分別在支座及跨中設(shè)置橋梁徐變觀測點，設(shè)置位置如圖2所示，觀測點采用不銹鋼材料。在施工橋面鋪裝前將觀測點移至橋面保護層頂面，作為永久性觀測點繼續(xù)觀測，觀測頻率如表1所示。

圖2 預(yù)應(yīng)力簡支箱梁徐變觀測布點示意圖

表1 橋梁徐變觀測頻率表

在對梁體的上拱徐變觀測中，標高采用相對標高進行觀測，北京端左1為0.000 00 m，觀測其他點位高差。測量過程中實行“人員、儀器、測量方式”三固定。認真建立“零”觀測理念。保證數(shù)據(jù)整理的規(guī)范性和數(shù)據(jù)識別的統(tǒng)一性，確保觀測數(shù)據(jù)的可靠性。梁體徐變上拱，向上為“正”，向下為“負”。有沉降變形觀測過程中注意記錄荷載的變化，以便幫助分析結(jié)構(gòu)變形變化和數(shù)據(jù)異常點情況。在沉降變形觀測過程中，及時繪制沉降曲線，及時分析驗證，并作記錄。

預(yù)應(yīng)力簡支箱梁終張拉后徐變觀測期為10個月～14個月，滿足《評估技術(shù)指南》的要求。梁體跨中實測徐變上拱量為15.313 mm～17.545 mm，后期徐變變形趨于穩(wěn)定。

9 結(jié)語

實踐證明，京滬高速鐵路跨濟兗公路特大橋工程900 t預(yù)應(yīng)力簡支箱梁支架現(xiàn)澆施工技術(shù)采用支架現(xiàn)澆施工技術(shù)是成功的，我們在地基處理、支架搭設(shè)、支架預(yù)壓、線性控制、混凝土運輸澆筑養(yǎng)護、梁體張拉等關(guān)鍵環(huán)節(jié)方面積累了寶貴的經(jīng)驗和數(shù)據(jù)，相信在未來高速鐵路建設(shè)中，900 t箱梁支架原位現(xiàn)澆施工法會得到大面積應(yīng)用。

[1] [2005]160號，客運專線鐵路橋涵工程施工質(zhì)量驗收暫行標準[S].

[2] [2005]160號，鐵路混凝土工程施工質(zhì)量驗收補充標準[S].

[3] TZ 213-2005，客運專線鐵路橋涵工程施工技術(shù)指南[S].