下穿既有線城市橋梁現澆混凝土箱梁施工技術

周偉

（中交二航局成都城市建設工程有限公司，成都 610000）

1 工程概況

本文涉及工程標段下穿鐵路，左右幅下穿的形式不一樣，其中左幅的下穿形式為路基形式，右幅的下穿形式為連續梁橋下穿。本橋梁寬度為9.2m，橋梁下部結構為樁基礎+蓋梁，樁基直徑為1.2m，蓋梁設置在樁頂，蓋梁的長度、寬度和高度分別為7m、1.7m和2.3m。橋梁主梁建筑形式為單箱單室截面，箱梁跨中位置的頂板的厚度為0.25m，并由梁端向跨中橫隔板附近，頂板的厚度從0.25m增至0.3m，變化規律為線性變化；箱梁跨中位置的腹板厚度為0.3m，并由梁端向跨中橫隔板附近，腹板厚度由0.3m增至0.6m，變化規律為線形變化。在每一個連續梁跨中位置都設置一道跨中橫隔板，厚度為0.2m，邊跨端部的位置需要設置橫梁，橫梁厚度為1.2m，中跨端部的位置也要設置厚橫梁，厚度為2m。

2 橋梁現澆混凝土箱梁施工工藝

2.1 下部結構施工

本文項目的樁基共有10根，樁基直徑為1.2m，因為與鐵路線路距離較近，應用旋挖鉆成孔的方式對樁基進行施工，應用汽車吊下放鋼筋籠，應用泵車對水下混凝土進行澆筑。在對樁基進行施工時，注意盡可能降低施工過程對鐵路線路所造成的影響，將施工時產生的棄土堆放到指定位置，對樁基施工泥漿池做好防滲防漏處理。完成樁基施工后，破除樁頭，然后就可以施工蓋梁及橋臺。

2.2 上部結構施工

1）支架搭設。應用碗扣式鋼管腳手架制作滿堂支架。滿堂支架系統主要由支架基礎、支架底座、碗扣式鋼管腳手架、支架頂托4部分構成。基礎施工：清理施工場地的浮土，搭設支架，在搭設支架的時候，注意綜合考慮支架配桿以及梁底標高確定地面標高，將場地推平，充分壓實。支架搭設：在安裝支架時，將立桿設置在墊板中心，扣緊各個扣件，提高立桿連接的牢固性。在搭接斜桿的時候，控制斜桿的搭接長度必須超過1m，另外，還要注意支架頂托伸出長度必須小于30cm，應用U形托托住頂托，避免托梁發生脫落。底側模安裝：完成頂托的安裝施工后，沿著縱向安裝方木作為主梁。應用厚度為1.8m的竹膠板作為底模，在安裝施工前，應用全站儀對箱梁底板的變現進行放樣，底模兩側各邊都需要較箱梁底板邊線寬5～10cm，方便后續側模的固定

2）鋼筋制作綁扎。待箱梁底板模板完全鋪設好之前，在施工現場完成鋼筋的制作，然后應用專業的運輸車輛將其運輸到施工位置，并應用起重設備起吊鋼筋，在底模上完成綁扎。

3）內模安裝。完成箱梁底板、腹板鋼筋的安裝操作后，對安裝質量進行檢查，檢查合格后，就可以安裝內膜[1]。內模模板應用厚度為1.8cm的優質竹膠板制作。應用腳手管系統作為模板支撐體系，其一共分為3層，每一層的間距為50cm，具體布置如圖1所示。

圖1 內膜示意圖

4）底腹板混凝土澆筑。應用水平斜向分層的方式澆筑腹板，控制每一層的澆筑厚度不能超過30cm，兩側腹板澆筑時，注意對稱澆筑。澆筑時按照從低端向高端的方向連續澆筑，澆筑接近高端的時候，為防止兩端的混凝土出現不密實的問題，注意從另外一端向相反方向投料。

5）頂板混凝土澆筑。完成澆筑的混凝土強度超過95%設計強度后，就可以澆筑頂板混凝土，對腹板和頂板連接位置的混凝土進行鑿毛處理，然后對頂板混凝土進行潤濕處理。澆筑時，注意控制好混凝土頂面的標高，完成澆筑后的混凝土初凝后，及時對頂面進行拉毛處理，拉毛深度控制在1～2mm。完成澆筑的混凝土達到初凝后，及時進行灑水養護，并保證養護時間必須超過7d。

3 下穿既有線城市橋梁現澆混凝土箱梁監控量測及控制

3.1 墩身監測及分析

1）橋墩蹲身的位移、沉降、傾斜以及隧道上方地表沉降的監測是主要內容。通過水準儀+測微器及銦鋼水準標尺進行監測工作，在進行傾斜監測的時候，運用固定式傾斜儀搭配讀數儀進行監測，位移監測則采用全站儀搭配反光貼片展開檢測[2]。

2）監測當中的預警值與控制值。對于鐵路而言，其對橋梁沉降的要求十分嚴格，根據常規的地表沉降控制以及預警數值的標準，已經不能滿足現在的需求，和此處橋梁的實際情況相結合，施工單位會與鐵路的有關部門進行協商確立統一的標準，如表1所示。其中分別展現了監測值的變化規律，然后結合橋墩在加固時期的監測數值進行綜合的判斷。

表1 監測控制值與預警值

3.2 箱梁應變監測

作為混凝土的重要基本性能之一，抗拉強度及變形是混凝土破壞機理的重要依據，直接影響混凝土的結構開裂、變形及耐久性。應變計的監測可以了解結構的變形情況，并通過結構體的計算得出結構體應力。通過應變計采集的數據可由式（1）計算得出：

式中，a為混凝土應力；E為混凝土彈性模量，MPa；ε為混凝土應變，MPa。

3.3 碗扣支架鋼管應變監測

根據應變計所采集的數據，通過式（2）計算：

式中，F為軸力，kN/m；E為鋼管彈性模量，MPa；ε為鋼管應變，MPa；A為鋼管截面積，m2。

3.4 監測結果分析

將所采集到的應變數據進行溫度修正，基準定為澆筑完成后的第一次應變測得數據，將應變數據與基準數值相減即得出梁體的真實應變，并結合式（1）計算出箱梁各測點應力，如圖2所示。

圖2 實測1頂底板應力變化圖

由圖2可看出，在鋼澆筑完成時頂底板的受力較小，底板受壓應力較小，頂板受較小拉應力，平均為-0.07MPa；在腹板張拉預應力鋼筋完工后，箱梁開始承受全截面的壓應力，頂板為2.35MPa，底板為2.62MPa；在底板及頂板張拉完預應力鋼筋后，頂板壓應力小于底板，箱梁開始呈現上拱狀態，此時碗扣支架不受力，在拆除支架后截面的頂底板有微小的應力變化，頂板壓應力為4.39MPa，底板為8.80MPa，可知計算值與變化規律大體一致。

碗扣支架鋼管應力監測：碗扣支架鋼管采用外貼式應變計，安設位置為各跨距支座1/16跨出，共有6個控制截面，由于篇幅限制，本文僅選取一個截面進行分析。將截面所測得的應變值根據式；（2）計算即可得到鋼管軸力值，但根據相關標準規范可知，對于永久荷載的計算，除了梁體質量還包括鋼筋、模板及支架的質量。可變荷載則為施工人員及機器的荷載。因此，計算值還應加上以下荷載值：24kN/m2的預應力鋼束質量、0.5kN/m2的模板質量、1.0kN/m2的施工人員及機器荷載作為計算的修正值。將計算結果與實測值進行對比，得出圖3。

圖3 計算與軸力監測圖

通過圖3可知，在開始澆筑梁體時碗扣式支架的受力較為均勻。當預應力進行張拉時，梁體的跨中會產生上拱，導致碗口支架與梁體脫離，不承受力的作用，碗扣支架的受力也發生變化。在墩的周圍支架軸力增大，承受更大的作用力。

本文通過對監測結果進行分析，并與計算值做對比的方法，得出箱梁的應力以及碗扣支架的受力變化，得出下列結論：（1）預應力混凝土連續箱梁的應力監測值與計算值基本一致。（2）碗口支架應力監測值與計算值基本一致；（3）在開始澆筑時碗扣支架的受力較為均勻；（4）在張拉預應力鋼束時，會使梁體及碗扣支架應力產生較大變化，因此，在施工時必須認真監測，分析梁體的受力情況，確保梁體施工質量。