某特大橋主橋箱梁底板預應力鋼束管道上浮施工處理

劉 潔(中鐵二院工程集團有限責任公司, 四川成都 610031)

某特大橋主橋箱梁底板預應力鋼束管道上浮施工處理

劉 潔
(中鐵二院工程集團有限責任公司, 四川成都 610031)

文章介紹了連續梁掛籃懸臂澆筑施工過程中預應力鋼束管道上浮后施工處理思路及施工方法，并詳細介紹了加固方案及加固處理質量控制措施，供同類橋梁在遇到類似問題時施工參考。

箱梁；管道；上浮；處理；措施

1 工程概況

某特大橋主橋設計為88 m+144 m+88 m連續剛構梁，橋寬13 m,為單箱單室變截面，梁高由0#塊高13.5 m漸變到合龍段19#塊6.8 m,為三向預應力設計，縱向預應力束采用9φj15.24及12φj15.24鋼絞線束，橫向預應力束采用4φj15.244鋼絞線束，豎向預應力束采用φ32精軋螺紋鋼筋作預應力。連續梁采用掛籃懸澆法施工，直線段采用托架施工。主墩及邊墩墩身高分別為68 m和62 m。

2 事故情況及分析

該橋于2003年1月12日主橋中跨合龍，1月20日，中跨合龍束張拉完畢； 2月16日全橋邊跨合龍，2月25日在進行大里程邊跨合龍束張拉過程中聽到異常響聲，隨即停止張拉，進行檢查。經檢查，發現16#塊底板底面局部砼剝落，隨后在箱梁內將對應底板剝落砼處砼鑿除，發現此部分縱向預應力束管道定位鋼筋脫落，造成預應力束管道上浮，偏離設計位置，由于預應力鋼束局部向上彎曲，在張拉時預應力鋼束產生向下的剪壓力，鋼束產生的剪壓力傳遞給鋼束底部的砼，鋼束底部的砼在此剪壓力下被剪切破壞、剝落。

為查明其它部位是否也存在預應力管道上浮現象，將質量隱患徹底全部排除，立即對全橋所有底板預應力鋼束管道位置進行檢查。

檢查方法：在箱內底板砼頂面對應鋼束管道上用墨線彈出該鋼束管道在砼面對應中軸線，然后縱向每間隔50 cm鉆孔，鉆至波紋管頂面后停鉆，用8 mm鋼筋插入孔中，根據鋼筋插入的深度，記錄此管道頂面距砼頂面距離，然后對所有底板管道鉆孔記錄數據與設計管道位置進行對比，通過對比，發現小里程邊跨12#塊、大里程邊跨14#塊底板也存在波紋管上浮現象。

3 處理方案及施工步驟

采取將預應力鋼束管道上浮塊段底板砼鑿除，恢復預應力鋼束管道至設計位置，重新澆筑底板砼，同時，為保證新老砼結合良好且整體受力，對底板增加橫向預應力進行加固處理。主要施工措施如下：

3.1 鑿除底板砼前的梁體受力分析及受力控制

由于中跨底板及頂板鋼束已經張拉完畢，對整個剛構梁已施加了一個預施應力，在此應力、梁體自重及邊跨已張拉部分預應力鋼束的影響下，邊跨梁體受力狀況較為復雜，要保證梁底板鑿除時底板砼壓應力和拉應力均處于容許狀態，并且梁體砼不能開裂，以及新澆筑砼在強度達到設計要求前此區域新澆筑梁體砼也必須處于無應力狀態，在砼強度達到后張拉預應力鋼束時又能達到設計受力狀態，因此必須先對梁體受力進行受力模擬計算。

根據分析計算結果，為保證梁底板鑿除時底板砼壓應力和拉應力均處于容許狀態，并且梁體砼不能開裂，以及新澆筑砼在強度達到設計要求前此區域新澆筑梁體砼也必須處于無應力狀態，在砼強度達到后張拉預應力鋼束時又能達到設計受力狀態，需在兩邊邊跨端部梁底腹板對應墩頂處安裝兩臺6 000 kN千斤頂，兩邊同時起頂將底板頂起(圖1)。根據受力計算起頂力為4 800 kN/臺，梁體頂起高度為12 cm,頂起高度與起頂力實行雙控,復核無誤后將千斤頂鎖死。起頂前對邊跨底板已經張拉的預應力鋼束進行放張，同時根據梁體受力計算張拉邊跨底板6束鑿除砼時臨時施工用鋼束，根據受力計算，每束張拉至2 200 kN，以防止兩邊邊跨端部梁底板起頂時底板砼開裂。為監測砼各階段施工時應力是否與計算相吻合，在梁底板、腹板、頂板相應位置安裝了應力監控元件，以監控梁體實際受力狀況。根據應力監控數據顯示，底板需鑿除區域砼根壓應力和拉應力均處于容許狀態，整個梁體也處于受力穩定狀態，經檢查也未發現梁體產生裂紋。

3.2 鑿除底板砼用吊掛作業平臺搭設

由于梁底距地面高度約64 m,因此需制作一個吊掛工作平臺，同時兼作底板新澆筑砼底模。在地面將作業平臺拼裝完畢，利用安裝在橋面的兩臺5 t卷揚機，通過吊帶孔用鋼絲繩將平臺提起，提至距梁底1.2 m高位置，再用四根鋼絲繩將平臺吊于橋面上，然后用鋼管將平臺與梁體臨時連接，以防晃動,供人在其上作業施工(圖2)。

圖1 1-1剖面

圖2 2-2剖面

3.3 底板砼鑿除

測放出底板鑿除范圍，將腹板處底板立面鑿成鋸齒狀，縱向鑿成平齊與底板垂直,避免接逢在同一直線上,使新老砼共同受力。砼鑿除采用風槍鑿除和人工鑿除相結合，在距鋸齒塊邊線外端15 cm時，改用人工將剩余砼鑿除。鑿除時盡量不對原鋼筋進行切割，宜將砼從鋼筋中剝離，并保護好預應力管道。

3.4 橫向預應力鉆孔

在加固塊件底板中間新增8根φ32精軋螺紋鋼筋橫向預應力筋，間距50 cm，與豎向預應力筋錯開。在上下游測放鉆孔位置，用鉆巖取芯鉆分別在上下游鉆φ56 mm孔，上下游孔軸線偏差不得大于10 mm。

3.5 底板鋼筋、新增預應力鋼筋、模板安裝

用吊桿通過吊帶孔將吊掛平臺固定在相鄰兩塊梁上。在箱內設4道縱向分配梁，兩端分別支撐在相鄰兩塊段底板砼上，底模平臺和分配梁間通過套管用φ25精軋螺紋鋼筋連接并收緊，以減少底模撓度。綁扎、調整底層鋼筋網片，恢復縱向預應力波紋管至設計位置，安裝定位網、橫向預應力高頻焊管、定位筋、頂層鋼筋及豎向聯系筋。

3.6 澆注C60微膨脹砼

為了讓新老砼更好的結合為一體，內部受力應力傳遞均勻，因此砼采用比設計C55砼強度高一標號的C60微膨脹砼。砼采用纜索吊機吊至橋面，從預留人洞處通過減速漏斗下至箱內。箱內用人力推車運送。在澆注前對模內進行清理、清洗，老砼界面充分濕潤，并刷一道高標號水泥漿。

3.7 張拉

當砼強度達到80 %設計強度并且彈性模量達到設計要求，齡期達到五天時，對邊跨墩頂千斤頂進行卸壓，然后進行縱向預應力及底板橫向φ32精軋螺紋預應力鋼筋張拉。預應力張拉之后進行壓漿、封端。

3.8 應力監控結果分析

經過對梁體埋設的應力元件測試結果分析, 預應力張拉前后梁體各處砼應力均在設計容許范圍,與設計計算應力符合。通車運行至今梁體未出現裂縫及下撓現象,梁體使用狀況良好。

4 結束語

在連續梁掛籃懸臂澆注施工中，有時會因為對底板預應力管道定位鋼筋施工質量不夠重視或未按要求施工，監控不到位，造成砼澆注時因定位筋脫落導致底板管道上浮，事后又不易發現，待橋梁合龍后張拉時方能反映出來。預應力管道上浮，輕則在外觀不被發現，但給梁體受力埋下質量隱患，造成梁體后期預應力損失，梁體開裂下撓，降低了使用壽命；重則如上例橋梁梁體在合龍張拉時就出現開裂，直接造成質量問題。在出現管道上浮質量問題后如何既保證安全又能保證處理后梁體質量不受影響，本橋的方法和采取的措施值得借鑒。

劉潔(1963～)，工程師，從事橋梁設計研究。

TU712.4

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[定稿日期]2016-12-01