探析裝配式先簡支后連續組合箱梁橋施工技術

蘇志鵬

【關鍵詞】裝配式;先簡支后連續;橋梁施工

【中圖分類號】U445.4 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2021）06-0068-03

0 引言

本文結合某橋梁工程實例，系統地總結了裝配式先簡支后連續組合箱梁橋的主要施工工藝，并結合工程實踐總結了可行的施工經驗，為類似工程提供參考。工程實踐表明，在高等級公路和城市道路建設中，先簡支后連續組合箱梁結構形式的整體性能好，施工簡單，質量可靠，因此得到廣泛應用。

1 工程概述

本工程為8～30 m預應力組合的箱梁橋，每個連接有4根梁，每根梁的重量達110 t，橋體主要通過架橋機梁進行建設。本工程兩側和底部配置有正彎曲力矩預應力鋼的雙絞線，一共8捆，兩側各3捆，下方為2捆，梁的頂部也配置有預應力鋼的雙絞線。下面的橋墩采用“U”形結構，橋墩形式是柱式，打地基用鉆孔注入樁。施工中，在蓋梁上設置了臨時支撐座，本工程中主要用于安裝箱梁，首先安裝一個四股的箱梁，然后在圓頂的連續位置插入混凝土接頭，當接頭的強度達到設計要求的強度后，可以進行連續應力的安裝和拉伸作業。拉伸完成后，可以拆除臨時支撐座。采用這樣的施工形式，預應力束可以被永久支撐，完成轉換后放入箱梁翼緣板對縫，至此完成一個箱梁工程的施工，可繼續安裝下一個箱梁。本工程的施工過程中，重點環節是預應力束的設置和臨時支撐座的拆卸及系統的轉換工程。預應力束的設置過程包含預應力鋼限定和導線孔的備用、束、張、吊起等步驟。

2 施工技術實施

2.1 箱梁預制

本工程箱梁預制主要采用外模、內模和頂板3種模板。外模為固定剛性外模，內模為組合鋼模，頂板為自由拉式活動板 [1]。這3種模板的組合有利于混凝土的澆筑和模板的最終拆除。為了便于拆除內模支架，支架通常采用螺栓連接，其材料一般為角鋼。根據設計要求，對預應力筋孔道進行準確定位，并考慮鋼筋的綁扎。本工程風管采用波紋管，鋼筋直徑為8 mm。定位時應控制好鋼筋間距，間距不宜過大或過小，坐標測量應準確。處理波紋管接頭時，宜采用稍大的波紋管做套管，接頭處用膠帶密封，以防灌漿時漏漿。波紋管連接完成后，安裝兩側、底板和頂板的錨定板。安裝時必須定位準確和安裝正確。采用平板振動器找平壓實，并對腹板混凝土進行澆筑，最佳振搗器為小功率附著式振搗器，采用多個振搗器配合施工。采用振動器輔助施工時，應盡量不要影響和損壞波紋管。振搗過程中，嚴防漏振，同時防止內模上浮。一般情況下，混凝土澆筑應提前進行，這樣可以減少事故發生的概率 [2]。

2.2 預應力張拉

在選擇千斤頂時，通常要考慮拉力、錨具形狀和拉力伸長等因素的影響。張拉力通常為預應力筋張拉力的1.2～1.5倍。千斤頂的最大行程為預應力筋伸長量+初張預留行程，預留行程為3～5 cm。拉伸伸長計算及雙向控制預應力張拉受應力控制，它是由伸長值確定和檢驗的，預應力按設計伸長量張拉，實際伸長率應滿足設計要求。若尚未有明確要求，要保證兩者之間的誤差在6%以內。本工程橋梁鋼絞線張拉錨下控制應力為1 395 MPa。經計算，預應力筋的張力為195.3 kN，為控制預應力與鋼絞線總面積的乘積。在張拉程序方面，張力從零開始直到初始張力后，可按設計要求分階段加載力。最終預應力為設計預應力的1.03倍，其中預應力繼續作用于鋼絲上5 min，鋼絲可以錨固 [3]。

2.3 體系轉換

本工程采用可溶性硫黃砂漿作為臨時承重材料。施工中，具體配置的可溶性硫黃砂漿所用材料為硫黃、水泥、石英砂、石材、油墨和聚硫乙烯膠，配合比為48∶5.5∶40∶5∶1.540，臨時支架的具體制作工藝如下：首先，將硫黃煮沸，本工程采用間接加熱方式，加熱溫度為135～140 ℃，在這個溫度下，硫黃可以順利熔化。其次，在熔化的硫黃中加入設計量的石英砂，并依次加入石墨和水泥。在添加過程中，將溫度提高到最大值，確保材料混合均勻。最后，在硫黃砂漿中加入聚硫膠，同時溫度應該保持繼續上升，升溫至150～160 ℃;摻和各種材料后，降溫至140～150 ℃，可在模板內灌注可溶性硫黃砂漿，在澆注過程中應提前預埋一段電阻絲。在永久支架安裝完畢后，要設置臨時支架。臨時支架縱向應比永久支架高3 mm。根據洞口位置，逐一安裝臨時支撐，使臨時支撐鋼筋形成簡支狀態。當需要拆除臨時支架時，只要接通36 V電源，臨時支架材料可在20 min內軟化，軟化后的可溶性硫黃砂漿可滲入永久橡膠支座。因此，在安裝永久支座和臨時支座時，應在它們之間填充一薄層沙，使硫黃砂漿絕緣 [4]。

2.4 臨時支座與拆除

箱梁臨時支撐采用砂箱，安裝時臨時支架應比永久支架高10 mm，這樣在拆除時更方便、快捷。砂箱由2根內徑為φ250 mm×13 mm的鋼管和2根外徑為φ203 mm×7 mm的鋼管組成，同時砂箱中要裝滿干砂。之后，用瀝青密封砂筒與頂芯之間的縫隙，防止隔水蒸氣后干砂吸濕。通過對“T”梁和架橋機荷載進行計算，確定砂箱的承載力。經計算，本工程所用砂箱的承載力為200 t，在使用臨時支架前，為保證箱梁在安裝過程中不會因臨時支撐變形而沉降，應先進行預壓。箱梁兩端設2個臨時支架，永久支架安裝在墩頂接縫中心下的支承墊石上。墩頂連續接縫混凝土澆筑完畢、連續鋼絞線張拉完畢后，拆除砂箱臨時支架，將箱梁支撐在永久支架上。本項目中，一個連接包含四重交叉，4個交叉安裝完成后就可以進行箱梁系統的轉換。將箱梁轉換為連續箱梁，使用鋼束連接頂極接頭。經計算，每個銅線的張力為195 kN。首先進行鋼筋的連接，將豎直的鋼筋焊接固定后就可以安裝預制管。然后完成電線的插拔和支撐鋼板的安裝，進行混凝土的支架和鑄造。混凝土的強度是C50，當鋼筋混凝土達到設計強度時，可以進行預應力鋼絞線施工，并按照設計流程取下臨時支柱，隨后將箱梁固定在永久支撐座上，在這個步驟中，箱梁可以從簡支連續轉換。

2.5 鋼筋與模板制作安裝

①鋼筋的安裝臺，可以預先在制作場按照圖紙尺寸配置成型，經檢查合格后再量產，產品根據類型進行分類，同時在纏繞鋼筋之前，先將臺座的表面清理干凈，正確地露出各個鋼筋、中梁、端梁線的位置。將基板鋼筋捆好后，各側每1.0 m通過腹部板確定鋼筋、捆腹板、中梁、端梁鋼筋。安裝完外型后，進行屋頂鋼筋的綁扎。②模板制作的安裝，在模板上組合體（1節6 m）進行安裝成型。根據工程進度要求，加工4套外形，制作中梁模板2套和內、外梁模板各1套及內型3套。外型以6 m長的鋼板為面板，采用75 mm×75 mm×8 mm的角鋼。與8 mm的水溝鋼垂直橫向用力支撐肋條，10 mm的水溝鋼縱向支撐，兩側的外型上下都用厚連桿固定。各塊的標準橫模的長度為6 m，一方總長度為5 m。除此之外，確定相應的端桿、中桿、模板、內模等采用鋼板制成，厚3 m，尺寸為梁內橫截面的一半。人工選擇試樣，最大長度不超過2 m，橫截面為2塊，上蓋板為1塊，底部內襯板塊，每一個模板8 mm槽鋼安裝至少2個支架。當模板進入現場，先進行試拼與標號，去除板表面銹蝕，將橡膠帶貼在模板連接處，防止漏膠。在連接鋼筋之前，先清洗展臺，用潤滑油涂抹，待表面全部吸干后進行二次涂刷。在桌子的邊上貼上5 mm厚的橡膠布，安裝懸掛孔板，精準放出外模安裝位置。使用5 t小龍門吊，根據展臺樣品，按線段組合邊模;兩個底部由16 mm的連桿外側支撐，然后用木楔檢查每個模板的尺寸。內部模式由兩個部分組成，在連接屋面鋼筋桿后，安裝端面板。

2.6 箱梁澆筑

箱梁C50混凝土在拌和站內進行拌和后，使用罐車運送至預制現場，采用5 t龍門吊運到場內。

（1）混凝土的拌制。水泥：“寧國海螺”P.O42.5R;細集料由毛塔砂廠提供;粗集料：5～25 mm連續配制砂石（藍田碎石廠）;外加劑：JM—Ⅱ型高效增強劑（江蘇博特新材料有限公司提供）;水泥、水、砂、碎石、外加劑的配比為500∶175∶621∶1 154∶6（kg）;攪拌時間：1.5 min;瓦解度：160～180 mm;制作測試塊：隨機取樣，試驗組4套，現場組1套。

（2）混凝土澆筑：在一次成型工程中，采用水平分層、傾斜分布施工方法。①水平標高：一層為箱梁底板及腹板以下40 cm;二層為箱梁端梁（跨端）、中梁，腹板以上40 cm;三層為箱梁端梁（跨端）、中梁、其余腹板及頂部。②傾斜布置：根據箱梁的高度，傾斜布置，從一端到另一端，按照分層分布的原則，一次成型一個箱梁大約需要6 h。在夏季高溫天氣，混凝土凝固時間快，很難保證在第一層混凝土凝固前鋪設第二層混凝土，容易形成施工冷縫。③混凝土澆筑順序：第一次從箱梁一端向另一端澆筑第一層混凝土至中梁。第二次從箱梁腹板和中梁向梁端澆筑第二層混凝土，并延伸第一層另半跨箱梁底板及腹板澆筑混凝土。第三次返回箱梁端部，將箱梁頂板混凝土澆筑至跨中，將另一半跨1/2箱梁延伸至梁腹板混凝土，其余1/2箱梁腹板延伸至箱梁底混凝土厚板。第四次澆筑箱梁頂板及下半跨剩余1/2箱梁腹板。第五次澆筑下半跨剩余1/2箱梁頂板。按此順序，箱梁混凝土澆筑時間雖長達6 h，但無施工冷縫，外觀質量較好。

2.7 箱梁安裝

箱梁由小樁號向大樁號逐跨安裝。

（1）采用2臺DFMD20/60門式龍門吊裝1根箱梁，運至2臺60 t縱向軌道平車上。

（2）箱梁縱向移動：采用2臺60 t縱向軌道平車將箱梁運至架橋機吊跨。

（3）箱梁安裝：采用DFJGJ/120龍門架橋機將箱梁吊至安裝跨距，利用架橋機橫向裝置將箱梁移至安裝梁位，緩慢落梁。

（4）對于間斷端，永久支座應一次準確安裝到位;對于連續端，臨時支座應準確安裝到位。

（5）支座安裝注意事項：嚴格控制支座軸線的位置和標高，支座與梁底接觸緊密，砂缸活塞頂標高留有壓縮沉降值，保證永久支座頂標高。

2.8 體系結構轉化

（1）時間要求：從預制箱梁到完成橫梁濕接頭的時間不得超過3個月，因此需要在完成一聯后立即開始制造連續的橫梁濕接頭。

（2）鋼筋工程：將梁端突出的豎直鋼筋焊接連接，按規范要求組裝，捆成梁鋼筋。

（3）連接扁平波紋管，利用扁平波紋管連接器連接兩個柱的頂部的負彎曲力矩波形管，隨后進行穿束。

（4）現場澆筑墩頂橫梁濕接頭混凝土。當溫度最低時，澆筑墩頂橫梁濕接頭混凝土，用攪拌機對混凝土進行攪拌，隨后由運輸車運到現場，然后倒在料斗上，把吊起來的車抬到橋面上，然后用手推車運送混凝土至澆筑現場，隨后使用插入式振搗器進行振搗。

（5）張拉負彎矩鋼束：墩頂橫梁混凝土達到設計強度的95%后，采用2臺YDC-25型千斤頂，兩端對稱拉伸張量的負彎曲力矩鋼束。

（6）壓漿：完成負彎矩鋼束張拉口，及時壓接注水泥漿。

（7）現場預留槽口混凝土：去除罐中的雜質和積水，在梁底穿過氣孔，焊接槽中預留槽口鋼筋。

（8）臨時支座拆卸：連續墩上的支座有兩種，一種是板式橡膠支座（GYZ375×77型），另一種是滑板式橡膠支座（GYZF4375×77型）。在體系轉換過程中，先拆除連續墩頂板上的臨時支座，再拆除連續墩頂滑道支座，由簡單支護改為單線體系。臨時支架由壁厚為10 mm，采用砂洗法用于消除臨時支撐。

2.9 箱梁組合施工

單幅橋由5個箱梁構成，現澆梁直接濕接縫，變單片為多片組合箱梁。

首先，濕接縫鋼筋，頂板濕接縫環形鋼筋主要以焊接為主，在焊接過程中與預埋鋼筋保持對齊，針對縱向鋼筋進行綁扎。其次，濕接縫模板，濕接縫混凝土澆筑主要通過吊模完成，其模板主要以竹膠板為主，促使其具有充足強度與剛度。再次，預制箱梁翼緣鑿毛，在完成預制箱梁超模后，在混凝土強度較低時進行鑿毛工作。最后，現澆濕接縫混凝土，在放入混凝土之前，先用水沖洗濕接頭箱內的梁法蘭混凝土表面，注意采用清潔水。

3 結語

綜合上文所述，由于本工程的底型受到解體及埋立筋的影響，所以采用經濟泡沫板作為一次性的底型，因此要避免振動棒與發泡板發生碰撞，這對工程施工帶來了很大的困難。最終，經項目組反復研究后，采用在泡沫板上鋪上氈子的方法有效地解決了這個難題。此外，關于本項目臨時支座的選擇，雖然由專業制造商生產臨時支座，安置方便，加熱后即可取下，但是制造成本高，所以本項目采用砂箱作為臨時支座。

參 考 文 獻

[1]王亮明.裝配式預應力混凝土箱梁先簡支后連續結構施工技術[J].中華建設，2020（1）：156-158.

[2]賀耀北，方博夫，劉榕，等.中小跨整體預制Π形鋼板組合梁力學與經濟性研究[J].公路交通科技，2019，

36（12）：66-72.

[3]王燕浩.橋梁先簡支后連續梁施工技術研究[J].建筑技術開發，2019，46（2）：66-67.

[4]王海洋.先簡支后連續T形梁橋的臨時支座設計及施工技術探討[J].科技創新導報，2020（8）：25-26，28.