曲線段混凝土預應力槽型梁施工技術

李維宇

摘要： 本文以火渤鐵路盤錦新工街大橋曲線段槽型梁施工為例，重點闡述了該曲線梁支架的搭設方法，預應力的施工及施工過程中的曲線控制方法，可供今后槽型梁施工借鑒。

Abstract： This paper takes the construction of grooved girder of curve section of Panjin Xingongjie Bridge of Huobo Railway as an example. The erection method， prestressing construction and curve control method during construction of the curved beam support are emphasized， which can provide reference for grooved beam construction.

關鍵詞： 曲線段；槽型梁；支架搭設；預應力；曲線控制

Key words： curve segment；grooved beam；erection of support；prestress；curve control

中圖分類號：TK11+4 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）11-0094-03

0 引言

預應力混凝土槽型梁屬下承式結構，梁體截面小，可以有效提高梁下凈空，故近年來逐漸在鐵路橋梁、公路橋梁跨越城市道路中得到應用，如阿城北特大橋[1] 、邯黃鐵路跨越衛(wèi)千渠[2]、羅武路中橋[3]等， 本文就跨新工街大橋曲線槽型梁施工工藝進行了探討與研究，對類似工程提供借鑒。

1 工程概況

火渤鐵路盤錦跨新工街大橋位于1.5‰、-5.2‰的坡道及R=800m 的曲線上，起訖里程為DK142+973.5～DK143+086.8，全橋長為113.1m，共2個墩，2個橋臺，橋下凈空大于5米，孔跨布置為（32+48+32）m 預應力混凝土連續(xù)槽形梁，全橋共分為5個梁段，中支點處A0號梁段長度為10.0m，A1號梁段長度為5.0m，中跨A2號梁段長度為25.0m，邊跨A3號梁段長度為21.05m，中、邊跨合攏處A4號梁段長度為1.5m。其中主跨（48m跨）處跨越省道新工街，夾角為70°。設計采用三向預應力體系，滿堂支架現(xiàn)澆方案。全梁等截面高度，梁高3.5m，槽型梁內側凈距為7.3m，橫向總寬度為9.2m，主梁腹板厚度0.45m，上翼緣寬1.2m，厚0.65m。

2 施工工藝流程

槽型梁施工工藝流程：施工準備→樁基、承臺施工→墩臺施工→支架基礎換填，硬化→碗口支架拼裝、門洞棚架搭設→底模安裝→支架預壓、卸載→綁扎底、腹板鋼筋→安裝模板→混凝土澆筑、養(yǎng)生→穿插預應力束→預應力束張拉、壓漿→下道工序→全橋施工完成→拆模、支架拆卸。（施工工藝流程圖見圖1）

3 施工重點

3.1 支架搭設

由于本橋主跨跨越省道新工街，為滿足車輛及行人通行要求，在主跨部分設置門洞，其余部分不設置，故本橋支架搭設分為非門洞部分與門洞部分搭設兩種形式。

3.1.1 非門洞部分

支架采用Φ48×3.5碗扣式鋼管架，梁底模、內膜、外模均采用1.5cm厚竹膠板。內模、外模采用10cm×10cm方木、[10槽鋼及Φ48鋼管支架加固支撐。支架橫向寬度11.1m，梁體腹板下支架采用90cm×30cm布置（即縱向間距90cm，橫向間距30cm），其他部分支架按縱向間距90cm、橫向間距90cm、60cm兩種布設，橫桿層間距1.2m，掃地桿高度距離地面20～30cm。立桿上下均設可調式頂托，便于高度的調整及拆除，支架頂托上橫向布置10cm×10cm方木，方木上縱向布置10cm×10cm方木，方木與底模用鐵釘釘緊。碗扣架沿架子橫向（線路縱向）和架子縱向（線路橫向）每5～7排設剪刀撐，每道剪刀撐覆蓋面積不宜超過5～7排，且45°≤交叉桿件交角的銳角≤60°（連接架桿不超過兩根，應布置在兩端和中部，其中，連接處長度≥1m，每接頭處扣件≥3個）。布置時沿高度分節(jié)、沿縱向分列。每根斜桿應通過碗扣架的節(jié)點，并與之連接，如有困難，偏離節(jié)點不大于15cm，且應與橫桿連接。碗扣架桿件與剪刀撐桿件的交點均必須用扣件固定；豎桿上下端的調節(jié)絲扣外露長度≤150mm。碗扣支架布置見圖2。

3.1.2 門洞部分

跨新工街大橋共設置4個門洞，機動車門洞2個，門洞凈寬4m，高5m；非機動車門洞2個，門洞凈寬3.5m，高5m。與線路交角68°。門洞部分采用鋼筋混凝土支墩基礎。在支墩基礎上安裝？準480×10mm的鋼管作為門洞鋼梁的支墩，每個鋼筋混凝土支墩基礎安設5根鋼管立柱，間距2.5m。單根鋼管樁樁頂采用80cm×80cm的1.2cm鋼板封端，上部順橋向采用5根20a工字鋼并列焊接成鐵凳子。鐵凳子上面橫橋向布置2根I40a 工字鋼并連焊接作為橫梁。橫梁上面采用I40a工字鋼作為縱梁，按60cm布局，在腹板下按30cm加密，橫橋向每間隔60cm 用Φ20 螺紋鋼將32a 工字鋼連接。在I40a型鋼上橫向布置上10cm×10cm 方木，按0.9m等間距布置，方木上縱向布置10cm×10cm方木，方木與底模用鐵釘釘緊。并于棚架兩側設置？準45mm鋼管欄桿（鋼管上捆綁竹膠板）進行封閉，同時底部掛設安全網和土工布進行兜底防護。具體見圖3。

3.2 支架預壓

槽型梁荷載加模板、機具、人工等荷載做為支架預壓荷載。

采用袋裝土對支架進行預壓，從支座向跨中依次進行加載。滿載后持荷時間≥24h，預壓重量=120%設計荷載。加載時分三級（按照60%、100%、120%設計荷載）加載，采用袋裝土，起重機吊裝。

卸載在支架變形穩(wěn)定后分階段實施。卸載時分三級（按照60%、100%、120%設計荷載）卸載，每次卸載后，對相應的標志位置進行儀器觀測、記錄。待卸載完成后，繪制卸載曲線。并分析比較所制加載一變形曲線和卸載曲線，計算支架的彈性變形和非彈性變形相關參數。根據以上參數，支架的高程=設計高程±該處彈性變形值。

3.3 波紋管定位及鋼絞線穿束

采用定位鋼筋固定安裝將波紋管牢固地置于模板內設計位置，防止混凝土澆注期間發(fā)生位移。其中，直線段定位鋼筋間距應為1.0m，曲線段的則為0.5m。連接管長度不小于被連接管道5倍直徑，且需采用大一號同類管道連接管連接波紋管接頭處。為防止接頭出滲漏水泥漿堵塞管道接頭，連接完成后至少需用5cm寬膠布粘貼兩層。

按設計孔道長度加張拉設備長度進行鋼絞線下料，并余留錨外的總長度不少于100mm，下料應用砂輪機平放切割。斷后平放在地面上，采取措施防止鋼絞線散頭。

鋼絞線切割完后按各束理順，為避免互相纏繞每隔1.5m用鐵絲捆扎編束。除此之外，還應保證同一束鋼絞線順暢不扭結，同一孔道穿束整束整穿。

鋼絞線穿束前，應將將一端找齊平，順序編號。對于較長束需采用穿束器由引線及牽引設備從另一端拉出，對而短束則用人工從一端向另一端穿束即可。

3.4 預應力施工

本橋采用三向預應力體系。錨固體系采用JLM-25型錨具，豎向采用？準25mm高強精軋螺紋鋼筋，張拉體系采用YC60A型千斤頂；縱向與橫向預應力筋采用1×7-15.2-1860-GB/T5224-2003預應力鋼絞線，其中橫向預應力采用單端張拉工藝，縱向預應力由于采用分段施工，在對稱節(jié)塊采用雙端對拉，其它塊采用連接器錨固單端張拉完成整個節(jié)段預應力施加。預應力孔道全部采用鍍鋅波紋管成孔。

梁體混凝土強度達到設計強度的95%，彈性模量100%以上，齡期不小于7天，方進行預應力張拉施工，張拉順序依次為：縱向束→橫向束→豎向束。預施應力采用雙控措施，預施應力值以油表讀數為主，以預應力筋伸長值進行校核。

縱向預應力束采用四臺千斤頂兩段對稱張拉，最大不平衡束不超過一束，采用先腹板束、后底板束，從外到內左右對稱的張拉順序。橫向張拉采用兩側各二臺單張千斤頂張拉，張拉從梁端開始逐根進行，單端張拉，每節(jié)段梁體靠近施工節(jié)縫的最后一根橫向預應力束應在下一節(jié)段梁體澆筑完畢后再予以張拉。豎向張拉安裝千斤頂時，張拉頭擰入鋼筋螺紋長度不得小于40mm，左右對稱逐根張拉。

張拉程序：縱向張拉程序為：0→0.2σK（測初始伸長值、測工具錨夾片外露量）→σK（測初始伸長值、測工具錨夾片外露量、持荷5min）→補油至σK→回油到0（測總回縮量、工具錨夾片外露量）。橫向及豎向張拉程序為：0→0.1σk（作測量標記）→0.2σk（量測伸長量）→σk（量測伸長量并持荷2分鐘）→回油（測錨固回縮量）→卸頂。

預施應力施工過程中，兩端的伸長量應保持一致。張拉采用分級加載，首先加載至初應力20%σK（橫向豎向加載至10%σK），再逐步加載至控制張拉力并量測鋼絞線伸長值，兩次加載每次加載5MPa。實際伸長值不可過大，與理論伸長值相比誤差應控制在6%以內，偏大則暫停張拉查明原因、采取措施調整后方可繼續(xù)張拉。若鋼絞線滑絲、斷絲不在規(guī)范要求范圍內，則需要退錨放張，更換鋼絞線，重新張拉。量測張拉前與張拉后限位板與錨具之間的空隙值來控制預應力筋回縮值≤6mm。

3.5 錨固及壓漿

錨固應在預應力筋張拉控制應力達到穩(wěn)定后進行。預應力束張拉完成2d內進行管道壓漿。壓漿采用YBV80型真空壓漿泵真空壓漿。張拉完成后，用無收縮補償水泥砂漿封錨，封錨要將錨墊板及夾片、外露鋼絞線全部包裹，且厚度要大于15mm，將孔道系統(tǒng)密封。壓漿前在梁段的一端抽真空，待真空度達到-0.07MPa左右，在梁段另一端開始灌漿，待水泥漿從真空端流出且稠度和灌漿端相當時，再持壓2min以保證孔道內水泥漿漿體飽滿，完成真空灌漿。該工藝在真空下進行可消除氣泡，降低有害水分對預應力筋的銹蝕，使?jié){體充滿整個孔道。

3.6 模板及支架拆除

模板拆除遵循的原則為先支后拆、后支先拆，拆時嚴禁拋扔，應將拆除的桿件、板塊等材料歸類堆碼整齊，并及時維修保養(yǎng)。支架拆除需在張拉壓漿封錨完成后，且梁體混凝土同條件養(yǎng)護試件抗壓強度達到設計強度的95%后進行。拆除時先拆除懸臂部分，再從跨中向兩端對稱拆除。拆除時先逐步取出墊梁，慢慢卸載，支架拆除通過預留孔以人工配合卷揚機卸落。

3.7 梁體曲線過程控制

在施工過程中根據梁體結構尺寸及設計的曲線要素，計算出每段梁體截面控制坐標，由于單個梁段過長結合現(xiàn)場實際情況，為了更好控制梁體曲線線型在計算梁體截面坐標過程中按不超過5m一段對梁體進行分解計算，并根據分解后的梁體坐標進行測量放樣，嚴格按照測量放樣點立模，模板安裝完成加固好后應立即對模板進行檢查，主要檢查模板幾何尺寸、水平位置及標高是否有偏差以及模板安裝是否牢固，如有偏差應及時調整，調整過后的模板應及時加固，防止在澆筑混凝土過程中發(fā)生變形，造成結構尺寸偏差。在梁體混凝土澆筑前提前布置觀測點，利用全站儀與水準儀相結合進行觀測，主要分為高程監(jiān)測及水平位移監(jiān)測。觀測點應設置牢固，梁體高程及水平位移可采用同一測點，設置原則為：在每個梁段兩端、1/4跨長、1/2跨長處的頂板上做固定點作為觀測點，每個截面布置4個測點，對稱布置在腹板中心位置及橋梁中心線上，用油漆標注點號，觀測點布置見圖4。觀測點用專門制作的鋼筋或普通螺栓直接焊接在頂板鋼筋上。在施工周期內，需觀測混凝土澆筑前、混凝土澆筑后及預應力張拉完畢三個階段工況的線形變化，并且盡量消除溫度對梁體的影響。通過分析、對比和計算觀測點監(jiān)測數據，并對其進行預測和反饋，為確定和優(yōu)化下一段梁體的施工參數，應比較判斷前一段梁體的施工工藝和施工參數是否達到預期要求，做到動態(tài)設計、信息化施工，通過對各段梁體施工的不斷調整，保證梁體整體線型圓順美觀。

4 結語

①本橋在跨新工街公路部分設置了門洞，既保證了梁體施工又有效解決了通車及行人通行問題。

②本橋橫向預應力張拉采用單根鋼絞線頂壓張拉工藝避免了夾片回縮產生的較大預應力損失。縱向預應力張拉采用四臺千斤頂按照先腹板后、后底板，由外到內、左右嚴格對稱的張拉順序，且張拉過程中嚴格控制張拉應力，防止了槽型梁結構開裂及側彎變形。

③施工過程中對各段梁體混凝土澆筑前，澆筑后及張拉結束后3種工況觀測點的監(jiān)測，并通過對監(jiān)測數據的對比分析，不斷優(yōu)化梁段施工工藝，保證梁體整體曲線圓順美觀。

參考文獻：

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