移動支架異步施工法在波形鋼腹板組合橋梁中的應用

蘇立超

（1.邢臺路橋建設總公司，河北 邢臺 054001；2.河北省鋼混組合橋梁技術創(chuàng)新中心，河北 邢臺 054001）

近些年波形鋼腹板組合橋梁在國內得到了廣泛應用，在跨徑方面已建成通車的連續(xù)梁橋最大跨徑為160m，斜拉橋最大跨徑為200m，連續(xù)梁橋或連續(xù)剛構橋主跨跨徑有望突破185m。波形鋼腹板組合橋梁用預制拼裝法、滿堂支架法、掛籃懸澆法建造的數(shù)量已超百座，而頂推施工法、懸臂拼裝法和移動支架法作為該類橋梁新的施工工法各建成1座。本文以國內第一座移動支架異步錯位施工的波形鋼腹板預應力混凝土連續(xù)梁橋（88+156+88）m—河北省邢臺市七里河紫金特大橋為例，從施工技術管理和監(jiān)控監(jiān)測方面探討和介紹，為平原地區(qū)建造大跨徑和特大跨徑波形鋼腹板組合橋梁提供了一種經(jīng)濟、安全、高效的施工方法。

一、工程概況

七里河紫金特大橋跨徑組合為（88+156+88）m，橋面總寬13m，采用移動支架異步錯位法施工，全橋0、1號塊為墩頂現(xiàn)澆段，2～15號塊為異步施工移動支架現(xiàn)澆段，16號塊為中、邊跨合龍段，17號塊為邊跨現(xiàn)澆段，如圖1異步施工示意圖所示。

主梁設計。箱梁采用單箱單室直腹板箱型截面，箱梁頂板寬13m，底板寬6.5m，根部梁高9.0m，跨中梁高4.2m，從支點到跨中下緣按1.8次拋物線變化。混凝土采用C60混凝土。

波形鋼腹板設計。鋼材采用Q345D鋼板，波形鋼腹板選用1600型，厚度為14mm～24mm，波形鋼腹板標準節(jié)段長4.95m，采用搭接貼角焊和螺栓連接相結合的方式。

抗剪連接件設計。頂、底板抗剪連接件采用橫向鋼筋貫穿波形鋼腹板圓孔與順橋向焊接在波形鋼腹板上的L型帶板相結合的嵌入式抗剪連接件，貫穿鋼筋、混凝土銷，以及L型帶板共同傳遞剪力。

圖1 ?異步施工示意圖

預應力體系設計。預應力采用體內預應力與體外預應力結合的設置方式，體內預應力采用15.2鋼絞線，體外預應力采用15.2低松弛環(huán)氧涂層鋼絞線成品索。

二、移動支架法工藝

（一）工藝介紹

移動支架異步錯位施工是以移動支架取代傳統(tǒng)掛籃形成落地式支撐體系，通過以折代曲逐段現(xiàn)澆形成主梁結構，而異步錯位是鑒于波形鋼腹板組合橋梁頂板和底板施工的獨立性，在施工中澆筑箱梁底板混凝土要超前頂板混凝土1個節(jié)段。

（二）主要施工流程

在墩頂設置臨時固結，河床上搭設1、2號塊落地式支架，安裝1、2號塊波形鋼腹板，綁扎0、1號塊箱梁鋼筋和2號塊底板鋼筋，澆筑墩頂0、1號塊箱梁混凝土和2號塊底板混凝土，異步推進至下一個循環(huán)，即每一個循環(huán)為N號塊箱梁+（N+1）號塊箱梁底板一個組合，逐段推進至邊跨合龍，后中跨合龍。

（三）主要施工工藝控制重點

1.墩頂0、1號塊施工

為保證波形鋼腹板與混凝土的有效結合，采用0、1號塊一次現(xiàn)澆成型的施工工藝，因此要做好該處支架基礎、支架搭設和預壓等過程控制，確保施工過程中內力和變形可控。鑒于0、1號塊的復雜性，要求技術人員對設計圖紙要看懂、吃透，認真開展圖紙審核，由曲線要素演算出各個構造的空間位置，將系統(tǒng)抽象的設計圖紙拆解為具體、形象、操作性強的工序施工次序詳細分解書或采用BIM技術解決管道碰撞和可視化交底。

1號塊波形鋼腹板寬7.6m、高約7m，鋼板厚度為24mm，自重約10t，其定位精度直接影響到后續(xù)節(jié)段鋼腹板的施工質量。1號塊波形鋼腹板的定位主要是其空間姿態(tài)的定位，必須采取有效措施確保波形鋼腹板、鋼筋、體外束預埋件、模板等精準定位。采用起重機與人工配合起吊安裝波形鋼腹板。為提高安裝效率，安裝前由測量人員事先將鋼腹板軸線投影在底模板上標出。波形鋼腹板安裝采用“上掛下支、內撐外頂”的組合方法，即波形鋼腹板頂面采用固定在箱梁頂模板上的組合型鋼支架作為懸吊裝置，底面翼緣板采用焊接于底模板上的馬鐙作為支墊，箱室內采用液壓式鋼管組合件進行內部支撐和軸線調整，箱室外采用可調螺栓將波形鋼腹板頂至模板，通過這樣的組合方法可以使相對獨立的波形鋼腹板在施工時形成穩(wěn)定可靠的空間框架結構，充分確保了波形鋼腹板的精準定位。

2.內襯混凝土施工

內襯混凝土是在墩頂部位附近的波形鋼腹板鋼腹板內側設置鋼筋混凝土構造，有助于剪應力的流暢傳遞，增大波形鋼腹板的抗屈曲能力，緩和局部應力，研究表明內襯混凝土可以極大地提高組合腹板的抗剪剛度。該橋內襯混凝土設計長度為24.8m，止于5號塊與6號塊節(jié)段連接處。內襯混凝土施工時要做好鋼板表面的前處理，去除涂裝和銹跡，充分保證鋼板和混凝土的有效結合；做好內襯混凝土和波形鋼腹板端模的支設和混凝土澆筑，避免在該處出現(xiàn)露漿、漏振、過振等問題。因內襯混凝土與鋼板結合部的受力較為復雜，且澆筑高度大，應在模板立面開澆筑觀察孔，采用附著式振搗器對內襯混凝土進行分層振搗，小型插入式振動棒帶輔助裝置對鋼筋較密處進行輔助振搗，同時要做好混凝土養(yǎng)護工作。

3.波形鋼腹板異步施工

波形鋼腹板異步施工是采用混凝土頂板和底板錯位施工，即底板混凝土澆筑要早于頂板一個節(jié)段。標準節(jié)段N號塊施工流程為：搭設N、N+1、N+2節(jié)段支架（預壓）→綁扎N、N+1節(jié)段底板鋼筋，安裝預應力管道→安裝N、N+1節(jié)段波形鋼腹板→測量復核→澆筑N、N+1節(jié)段底板混凝土→綁扎N節(jié)段頂板鋼筋，安裝預應力管道→測量復核→澆筑N節(jié)段頂板混凝土→穿縱向預應力鋼筋→張拉預應力鋼束→孔道壓漿→下一節(jié)段施工、N-1節(jié)段支架前移，其中N節(jié)段頂、底板鋼筋混凝土和N+1節(jié)段底板鋼筋混凝土相關工序可一次澆筑成型，如此開展異步錯位施工，無需分多次作業(yè)。

搭設支架時要充分考慮成橋預拱度、施工預拱度、支架彈性變形和非彈性變形、基礎沉降、張拉預應力等諸多因素對節(jié)段空間位置的影響，結合施工單位和監(jiān)控單位聯(lián)測數(shù)據(jù)，根據(jù)立模指令進行相應調整。波形鋼腹板要精準定位，且保證安裝穩(wěn)固，需重點做好抗剪連接件與頂?shù)装寤炷林g的處理，防止出現(xiàn)露漿、漏振、過振等問題；同時做好節(jié)段與節(jié)段之間新老混凝土結合部位間的鑿毛處理，澆筑前潤濕接觸面，保證結合良好。

因該橋跨徑較大，國內在主跨156m的橋梁工程建設中采用移動支架施工經(jīng)驗不多，采用移動支架異步施工尚屬首次，故該橋建設過程中要緊密結合監(jiān)控單位進行嚴格的建模計算，精確收集現(xiàn)場各節(jié)段各工序測量數(shù)據(jù)，提前做好各節(jié)段沉降變形觀測和控制，事先計算好理論線性，在逐段施工中要隨時結合理論線性和實際落模線形調整其預拱度，以保證混凝土澆筑后滿足設計要求，需重點加強合龍前支架落架時的標高監(jiān)測，收集經(jīng)驗數(shù)據(jù)。

4.抗剪連接件施工

波形鋼腹板與頂?shù)装寤炷恋倪B接是波形鋼腹板預應力混凝土梁橋的關鍵構造，該橋上下翼緣出抗剪連接件均采用角鋼連接件，施工前應予清除至潔凈面，以免影響鋼混組合界面的黏結，同時做好貫穿鋼筋的安裝和固定工作。

5.合龍段施工

連續(xù)梁橋施工中，應先合龍邊跨，后合龍中跨。在進行合龍段施工前，要根據(jù)邊跨合龍與中跨合龍時的現(xiàn)場空間狀態(tài)實際量測定尺制作合龍段波形鋼腹板，以確保波形鋼腹板的加工精度和安裝精度，合龍時選擇當日溫度最低時。

6.體外預應力施工

拆除臨時鎖定裝置后，嚴格按設計提供的張拉順序和張拉力張拉頂、底板縱向體外索，進行體系轉換。體外預應力施工的關鍵問題是做好減震器、轉向器的預埋和體外索的張拉，穿索時要做好體外索的涂層保護，不要硬性拉拽拖體外索，易造成涂層破壞，影響其耐久性。

7.臨時固結解除

為保證橋梁在懸臂施工中具有抵抗不平衡彎矩的能力，墩梁要進行臨時固結，國內在墩頂臨時固結設計方面常用硫磺砂漿，然而硫磺砂漿在主梁較大自重影響下容易產生電阻絲斷路，且設計的預應力鋼筋或精軋螺紋鋼極為密集，影響后期拆除，故該橋將臨時固結設計為鋼筋混凝土結構。在該橋臨時固結拆除采用繩鋸切割技術，該工藝可實現(xiàn)靜態(tài)拆除，切割效率高，環(huán)境污染小，切割面規(guī)范平整，且切割下的墊塊可用于路緣石、防護河堤等其他構筑物上，最大程度地實現(xiàn)了建筑廢棄物資源化利用。

8.防腐涂裝

底漆、中間漆在工廠內涂裝完成，為消除色差影響，面漆于全橋合龍后統(tǒng)一施作。未來可探討采用爬壁機器人進行面漆除銹和涂裝，爬壁機器人自帶除銹和涂裝系統(tǒng)，系統(tǒng)設置在封閉的作業(yè)空間內，避免了除銹和涂裝對大氣的污染。

三、移動支架法監(jiān)控監(jiān)測

鑒于采用移動支架法施工的大跨徑波形鋼腹板橋梁尚屬首次，該橋在施工過程中嚴格執(zhí)行“七里河紫金特大橋上部結構立模標高通知單”制度，通知單包括：底模設計標高、該節(jié)段成橋預拱度、該節(jié)段施工預拱度、掛籃調整值、底模立模標高，以及波形鋼腹板空間姿態(tài)定位8個翼緣板點位的三維數(shù)據(jù)六部分數(shù)據(jù)組成。

為保證箱梁的線型和合龍精度滿足設計要求，施工單位和監(jiān)控單位采用兩套獨立檢定合格的測量儀器進行平行測量，互相校核數(shù)據(jù)無誤后方可進行下一道工序。根據(jù)箱梁施工的不同階段：支架搭設后、波形鋼腹板安裝后、混凝土澆筑前、預應力張拉前后、拆除上一段支架后、澆筑下一節(jié)段混凝土前等實測撓度修正各塊段立模標高，施工過程中要根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)結合理論線形及時進行修正。經(jīng)過施工與監(jiān)控的緊密配合，橋梁成橋美觀。

四、結語

波形鋼腹板具有橋型美觀輕盈、承重能力強、建設跨度大、抗震性能好、工業(yè)化程度高等諸多優(yōu)點，正向著大節(jié)段、裝配化方向發(fā)展，國內對波形鋼腹板的應用越來越多，特別是大跨徑橋梁中其優(yōu)勢更為明顯，然而波形鋼腹板相應的國家或行業(yè)標準亟待完善，國內對波形鋼腹板組合梁的認識還不夠，特別是波形鋼工字組合梁受力和構造的復雜性，其相配套的新工法、新標準、新裝備也有待開發(fā)和研究。