受限空間超寬變截面現(xiàn)澆箱梁施工技術(shù)

陳龍，史衛(wèi)

（中交二航局第二工程有限公司，重慶401120）

1 工程概況

孟加拉國達(dá)卡市南部Dhaka-Mawa-Bhanga 段原N8 公路改擴(kuò)建項目Teghoria 立交接線高架橋上部結(jié)構(gòu)采用混凝土箱梁結(jié)構(gòu)，共有21 聯(lián)78 跨，其中有4 聯(lián)為多箱室超寬變截面箱梁，均采用盤扣式滿堂支架現(xiàn)澆法施工。

高架橋兩側(cè)因既有建筑物無法拆除，導(dǎo)致原施工紅線范圍寬度由44m 減少為32～35m，且沿線布置有大量高壓電線，現(xiàn)場施工條件存在極大的局限性和高危安全隱患，更有部分箱梁在電線未遷移情況下根本不具備施工條件。

2 總體施工方案

超寬變截面現(xiàn)澆箱梁根據(jù)其結(jié)構(gòu)尺寸及預(yù)應(yīng)力布置，采取逐聯(lián)整體施工，水平分層2 次澆筑。

施工工藝流程如下：施工準(zhǔn)備→基礎(chǔ)處理→支架搭設(shè)→底模及外側(cè)模安裝→支架預(yù)壓→底板、腹板鋼筋綁扎及預(yù)應(yīng)力安裝→內(nèi)側(cè)模安裝→第一次混凝土澆筑→混凝土養(yǎng)護(hù)→內(nèi)頂模安裝→頂板鋼筋及預(yù)應(yīng)力安裝→第二次混凝土澆筑→混凝土養(yǎng)護(hù)→預(yù)應(yīng)力張拉、壓漿及封錨→底模、支架拆除。

3 受限空間超寬變截面現(xiàn)澆箱梁施工關(guān)鍵技術(shù)

3.1 支架地基處理

承臺施工完成后，基坑填筑普通路基砂，采用挖掘機(jī)分層回填整平，并灑水壓實。箱梁投影線外側(cè)2m 范圍內(nèi)的生活及建筑垃圾等不適合土壤清除換填，積水排凈晾干。根據(jù)箱梁底板標(biāo)高及盤扣支架立桿模數(shù)，計算地基處理標(biāo)高，頂層30cm采用磚渣和路基砂按3∶1 摻配拌勻鋪筑壓實。

雨季施工期間，為了避免雨水沖刷影響基礎(chǔ)穩(wěn)定，處理后的基礎(chǔ)表面鋪一層塑料膜，再在薄膜上滿鋪、平鋪一層一級磚，磚之間的縫隙采用細(xì)沙填滿，水沖密實。同時，為避免場地內(nèi)集水，在箱梁投影外側(cè)開挖暢通的排水溝。

3.2 支架及底模系統(tǒng)設(shè)計

現(xiàn)澆箱梁普遍采用少支架或腳手管滿堂支架施工，對于受限空間變截面箱梁兩側(cè)高壓線及橋下凈空高度限制，無法普遍使用起重設(shè)備進(jìn)行少支架安拆[1]。另外，橋下凈空7～8m 變化高度，采用普通腳手管支架，單根立桿長度不足，需采用大量扣件對接不同長度，結(jié)構(gòu)受力不利且作業(yè)工效極低。鑒于此，選用滿堂式承插盤扣支架，既可減少吊裝作業(yè)，又能適應(yīng)不同高度和變截面寬度調(diào)整，安拆方便迅速。

經(jīng)計算，滿堂式承插盤扣支架立桿順橋向標(biāo)準(zhǔn)間距90cm，靠近墩位的位置加密為60cm，橫橋向布置間距為120cm。模板系統(tǒng)依次為：15mm 竹膠板；10cm×10cm 方木，箱室下方間距為35cm，腹板下方布置間距為20cm；橫向分配梁為Ⅰ10 型鋼。

3.2.1 Ⅰ10 型鋼計算

方木下面采用Ⅰ10 型鋼，間距90cm，跨度120cm。Ⅰ10型鋼受力最不利荷載布置如圖1 所示。當(dāng)腹板位于Ⅰ10 型鋼跨中時，Ⅰ10 型鋼受力最不利。

圖1 荷載分布圖

根據(jù)荷載布置形式，Ⅰ10 型鋼彎矩M=8.68kN·m，剪力V=22.5kN，則有：

1）最大應(yīng)力：σ=176.9MPa＜fm=215MPa，滿足要求。

2）最大剪應(yīng)力：τ=57.1MPa＜fv=125MPa，滿足要求。

3）撓度：s=2.7mm＜[s]=3mm，滿足要求。

3.2.2 盤扣支架計算

腳手架按60cm×90cm、90cm×90cm 和120cm×90cm 布置，步距120cm，頂托懸臂高度按≤30cm 計算。根據(jù)JGJ 231—2010《建筑施工承插型盤扣式鋼管支架安全技術(shù)規(guī)程》[2]，立桿段的軸向力設(shè)計值應(yīng)按式（1）進(jìn)行計算：

式中，ΣNGK為模板及支架自重、新澆筑混凝土自重和鋼筋自重標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的軸向力總和，kN；ΣNQK為施工人員及施工設(shè)備荷載標(biāo)準(zhǔn)值和風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的軸向力總和，kN。

1）單桿軸向力驗算

單根立桿剛好位于腹板下方時，立桿受力為不利，根據(jù)設(shè)計圖紙計算如下：

2）桿長細(xì)比驗算

立桿的計算長度按式（2）和式（3）計算，并在二者中取較大值：

式中，l0為支架立桿計算長度，m；h′為支架立桿頂層水平桿步距，m，宜比最大步距減少一個盤扣的距離；k為懸臂端計算長度折減系數(shù)，此處取1；a為支架可調(diào)托座支撐點至頂層水平桿中心線的距離，m，此處取0.25m；η 為支架立桿計算長度修正系數(shù)，水平桿步距為1.5m 時，可取1.2；h為支架立桿頂層水平桿步距，m。

因此，計算長度l0=1.35+0.25×2×1=1.85m，l0=1.2×1.5=1.8m，取1.85m。

長細(xì)比計算公式見式（4）：

式中，i為扣件架桿件回轉(zhuǎn)半徑，cm，此處取1.587cm。根據(jù)規(guī)范，容許長細(xì)比[λ]=250，則有：

3）支撐架整體穩(wěn)定性驗算

穩(wěn)定驗驗算按式（5）計算：

式中，φ 為穩(wěn)定系數(shù)，根據(jù)長細(xì)比查表取0.369；A為桿件截面積，為450.4mm2。

因此，扣件支撐架軸心受壓時的整體穩(wěn)定性滿足要求。

3.3 支架預(yù)壓

原方案擬采用履帶吊吊裝成捆鋼筋和噸袋砂的方式逐跨預(yù)壓，以完全模擬支架受力布置預(yù)壓荷載。受兩側(cè)高壓線影響，無法持續(xù)停電滿足長時間吊裝作業(yè)。

鑒于孟加拉國人工費較低、人口密度大、拆除高壓線影響面廣等實際情況，并結(jié)合當(dāng)?shù)貥痘o載小砂袋預(yù)壓的施工經(jīng)驗，將方案優(yōu)化為采用40kg/袋的小砂袋人工搬運方式預(yù)壓。經(jīng)對比分析，當(dāng)?shù)厝斯まD(zhuǎn)運成本更低，且預(yù)壓工效與履帶吊吊裝轉(zhuǎn)移相差不大，甚至更為節(jié)約時間，并且更能節(jié)約設(shè)備投入及油耗費用[3]。

當(dāng)?shù)赜昙酒陂g降雨量大、持續(xù)時間長，為避免雨水淋濕袋裝砂增加質(zhì)量造成預(yù)壓荷載超重，預(yù)壓期間配置彩條布，雨前或當(dāng)日施工結(jié)束時，及時包裹覆蓋預(yù)壓砂袋。

3.4 模板施工

3.4.1 外側(cè)模安裝

外側(cè)模采用定制鋼模板，背部支撐系統(tǒng)間距與支架頂Ⅰ10 型鋼分配梁間距匹配，支腿底部設(shè)置頂升絲桿，用于外側(cè)模標(biāo)高及線形調(diào)整。

預(yù)壓砂袋卸載后，在竹膠板底模上測量放樣出箱梁底板邊線。單跨單側(cè)僅需臨時停電2h 左右，采用汽車吊將外側(cè)模逐塊吊至支架頂部初步就位，后續(xù)由人工采用手拉葫蘆精準(zhǔn)調(diào)位，并頂升底部絲桿調(diào)整模板標(biāo)高。因變截面箱梁逐漸加寬，外側(cè)位于曲線段上，變化較大的區(qū)域設(shè)置小塊楔形調(diào)節(jié)模板，變化較小的區(qū)域預(yù)留縫隙，采用薄鋼板搭接鋪設(shè)。

3.4.2 內(nèi)模安拆

箱梁內(nèi)模板采用竹膠板面板和方木背帶組合形式，在橋臺端部或已澆梁段橋面按設(shè)計圖紙配料加工成塊，再由人工搬運并安裝就位，采用蝴蝶扣或拉桿進(jìn)行固定。

3.4.3 外側(cè)模拆除

箱梁混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的80%后，方可進(jìn)行外側(cè)模拆除施工。拆除時，先旋轉(zhuǎn)降低模板底部絲桿使外側(cè)模與混凝土脫離，再采用手拉葫蘆將外側(cè)模沿分配梁向外拖移，最后在臨時停電的情況下采用汽車吊將模板下放至等待的平板車上并及時轉(zhuǎn)運，最終完成外側(cè)模拆除施工。

若兩側(cè)高壓線無法安排臨時停電，可將鋼絲繩通過預(yù)留泄水孔下放并固定外側(cè)模，然后拆除外側(cè)模底部的支架系統(tǒng)，由卷揚機(jī)垂直下放模板至地面。

3.5 鋼筋施工

箱梁鋼筋在加工場配料加工成半成品，申請臨時停電后集中轉(zhuǎn)運至現(xiàn)場吊至箱梁頂，人工搬運進(jìn)行定位和綁扎。箱梁鋼筋綁扎順序為：墩頂橫梁→底板→腹板→頂板（含翼板）。

超寬變截面箱梁墩頂鋼筋骨架長度長，且單片骨架較為柔性，采用鋼管加工專用吊具設(shè)置多點起吊安裝就位。待橫梁綁扎完成后，采用專用型鋼三角框式支架，設(shè)置2 個10t 的手拉葫蘆代替履帶吊將橫梁下放就位。

3.6 混凝土澆筑施工

根據(jù)澆筑速度及運輸距離綜合考慮，混凝土澆筑配置2臺泵車和8 臺罐車對稱進(jìn)行，以雙箱室箱梁為例，將截面劃分若干分區(qū)，澆筑布料方式如下：

第一次底腹板混凝土澆筑，按照腹板下倒角→底板→腹板的順序布料，自跨中向兩端對稱推進(jìn)澆筑，每層布料長度以10m 為宜，避免混凝土結(jié)合面形成施工冷縫。布料采取多點分層布料，每層厚度為30～40cm。

第二次頂板混凝土澆筑，順橋向從中間向兩端對稱澆筑，橫橋向從兩側(cè)翼緣板向中間布料，從而避免懸臂端模板下?lián)袭a(chǎn)生裂紋。

4 結(jié)語

孟加拉N8 公路改擴(kuò)建項目高架橋共23 聯(lián)箱梁，其中4聯(lián)為超寬變截面現(xiàn)澆箱梁，超寬變截面箱梁區(qū)域兩側(cè)更為臨近高壓線。在安全作業(yè)空間受限的情況下，結(jié)合當(dāng)?shù)睾同F(xiàn)場實際情況，采取多種有效措施，大大減少了臨近高壓線起重吊裝作業(yè)，有序推進(jìn)了項目施工進(jìn)展，為業(yè)主減少了大量停電協(xié)調(diào)工作，避免了附近居民長期無電生活的困難。