剛構連續梁滿布支架現澆法施工技術探討

于維飛 北京城建集團有限責任公司 北京 100088

1 概述

該座大橋全長118.2m,主體設計為20+3×24+20m剛構連續梁,采用斜交板式活動墩、剛壁墩、一字形橋臺,橋臺頂及梁全部斜置,位于直線和i=-8‰的坡道上。橋上采用Ⅱ型板式無碴軌道。本橋設計為鉆孔灌注樁基礎(樁徑為1.0m 和1.25m,鉆孔樁60根,共計1092延米),大橋上部結構采用滿布支架現澆法進行混凝土澆筑。

主要工程量:基礎土方開挖及運輸14927.91m;土方回填8346.56m;樁基橋臺回填級配碎石1816.18m;混凝土澆筑4276.95m;鋼筋制安247.93t。

2 滿布支架法施工工藝流程

此施工方法從地基處理到支架安裝、堆載預壓、模板安裝、鋼筋綁扎、混凝土澆筑、拆模養護等工序,本文均有詳細闡述。工藝流程詳見(圖2—1)

3 施工工藝步序

剛構連續梁施工是在基礎灌注樁、橋臺、橋墩施工完成且驗收合格的條件下進行。各工序具體施工要點如下:

3.1 地基處理

根據支架承載負荷檢算,要求鋼管砼基礎下地基承載力達到150Kpa以上,對橋梁投影下的場地(每側加寬1.0m)進行地基處理,鋼壁墩基坑部位分層回填三七灰土,分層碾壓密實,邊角部位采用蛙式夯機壓實(鋪料分層厚度不大于15cm),換填鋪料厚度不大于30cm,分層碾壓及密實度檢驗。最后在基礎表層澆筑厚10cmC20砼。

基地達到支架底座設計標高后,采用動力觸探法進行基地承載力檢測,滿足承載力要求后,進行測量放樣確定砼支柱底座位置,支模進行砼底座澆筑。處理完成后,在場地周圍設置50cm×50cm 排水溝,并用砂漿進行抹面,防止地表水滲入。

3.2 支架安裝

1)支架設計:根據本橋最大跨24米進行支架受力驗算,支架及模板設計為:支架立柱采用D=159mm、壁厚為t=6mm 鋼管,支柱下設梯形砼底座。鋼管立柱間設橫撐及剪刀撐,鋼管立柱上頂端置螺旋頂托可調節標高,頂托上橫向安設32B型工字鋼,工字鋼上縱向鋪設斷面為15*15cm、間距15cm 方木。方木上鋪設厚15mm 竹膠板。兩側翼緣采用定型鋼模板,梁兩側鋼模將竹膠板外包壓,之間貼雙面膠帶,兩側翼形側模置于工字鋼上,翼形側模穿對拉筋,翼板下采用碗扣腳手架支承。支架檢算詳見《24m 中跨支架檢算書》。

2)支架安裝:依據設計間排距分別用20t吊車配合人工安裝支柱,按布設畫線安設鋼管立柱于砼底座上,支柱間設剪刀撐。剪刀撐必須扣緊牢固,且保證鋼管的垂直度。在鋼管頂安裝頂托,抄平掛線調整標高。在可調支座頂托上鋪設32B型工字鋼,排距同立柱排距。工字鋼上鋪設截面為15×15cm 的橫向方木,間距15cm,方木搭接于工字鋼橫梁中部,用小抓釘從側面和底面三面定位連接。完成后對橫向木方標高進行復核,低處用墊板在下端找平,高處用手電刨刨平。方木標高達到設計要求后,在其上鋪設竹膠板。本橋跨中預拱度設計建議值為9mm,預壓結束后,根據分析結果做少量調整。

3)底模、側模組裝:底模采用15mm 厚光面竹膠板,在組裝前檢查竹膠板的板面和邊,如板面不光滑或邊部有撓曲的不得使用,竹膠板接縫要嚴密,必要時采用木工刨刨邊拼接嚴實,接縫處用膠帶貼粘以確保不漏漿,拼好后用靠尺檢查平整度。不足處可在竹膠板與方木之間加設薄木片進行調整。

側模加工成3m 長的定型鋼模。組裝側模前對鋼模板進行打磨,鋼模板間設雙面膠條,模面涂刷優質脫模劑。側模外設作業平臺及防護欄桿,搭設上橋人行通道以確保施工安全。側模組裝完成后,進行堆載預壓,模板安裝質量嚴格執行質量檢查控制標準。

3.3 支架預壓及卸載

預壓方法:支架預壓采用等載預壓,用尼龍袋裝砂土分層堆載。通過鋼筋混凝土的比重和對應位置的梁高換算相應位置的砂袋堆載高度及堆載重量。堆載重量=混凝土重量×1.2(安全系數)。堆載過程詳細進行數據觀測和記錄,可根據堆載過程觀測的數據,計算出底模支架應設置的預拱度來調整模板支架。

預壓加載分兩級進行,依次為60%、100%,加載次序為先兩端后中間。預壓堆載采用編織袋人工裝砂土(每袋重約1.3t),20t吊車吊裝,吊鉤掛電子秤,每壓一袋施工員以電子秤的讀數登記記錄,記錄要求認真準確。卸料應排列整齊緊密,由中排向兩邊分別堆載,分層進行。吊裝時嚴禁下方站人,支架上嚴禁站立閑散人員,以防發生不安全事故。

圖2-1 鋼構連續梁滿布支架現澆法施工工藝流程

堆載前布置預壓沉降觀測點,預壓時應特別關注并測量地基及支架的沉降量,測量、記錄地基和支架標高,每級加載完畢后靜待3小時,開始重新測量地基和支架的沉降量以及支架變形量,每3小時一次,做好詳細記錄并分析其沉降變化是否穩定。當連續三次讀數相同,可認為地基及支架沉降到位,則可進行卸載。

移除堆載物應按照堆載加壓時的相反流程進行,但每級卸完畢需靜載1小時,分別測定地基和支架的恢復量,并進行詳細記錄。以此類推直至完成全部堆載物的移除。

3.4 數據整理

為了準確計算施工前梁面底模預拱度,以便于明確后續其余各跨支架預拱度的設置,在預壓及卸載前后,應對實際測量的地基和支架的總變形量、支架的彈性變形量和非彈性變形量。進行詳細記錄、分析和整理。所需成果數據如下:

1)總變形量=加載前的初始讀數-滿載穩定后的最終讀數

2)非彈性變形量=加載前的初始讀數-空載穩定后的最終讀數

3)彈性變形量=總變形量-非彈性變形量

4)預拱度調整:經過預壓,已經消除了地基和支架系統的非彈性變形量,所以預壓完成后二次調整底模高程時只考慮支架的彈性變形和成型砼支架拆除后梁體的徐變,把底模調整到設計標高加支架的彈性變形量和預拱度即可。

3.5 支座安裝

施工前清除墩柱墊石表面的浮漿及錨栓預留孔中的雜物,利用精準測量儀器在墊石頂面標出支座的高程和中心控制點。

根據設計要求將支座安放在相應的支承墊石上,高度誤差不得大于±2mm。支座中心位置的確定按當地氣象資料和施工時的溫度計算,并嚴格按照設計資料進行安裝施工。

支座安裝前,先對連接狀態進行詳細檢查,檢查過程不得隨意松動上、下連接螺栓,一切正常方可進行安裝。

用4臺5t的千斤頂穩定支座吊架,將支座接觸面調整到設計的中心及標高,測量人員要對支座的定位尺寸進行復測,在支座底四周安裝灌漿專用模板,并將支承墊石表面灑水濕潤。用無收縮強度灌注材料進行灌漿(重力灌漿)。

對支座與墊石之間及錨栓孔的空隙處,采用重力灌漿方式進行灌注,灌漿順序從支座中心部位向四周注漿,直至從鋼模與支座底板周邊間隙觀察到灌漿材料全部溢出為止。

灌注前,對所需注漿體積進行計算,灌注實用漿體數量寧多勿少,防止注漿不夠出現不密實或者空洞情況。

待灌注漿體達到終凝后,開始拆除模板并檢查是否有漏漿,若有空洞或者漏漿,需對漏漿空洞處進行補灌,同時復測支座的高程及中心位置,符合驗標要求后,擰緊下支座板錨栓。

3.6 鋼筋制安及預埋件安裝

1)鋼筋制安:根據圖紙尺寸在鋼筋加工場統一制作,且過程應符合圖紙設計及規范要求。

在剛壁墩頂梗肋范圍以內的頂層鋼筋、跨中6m 范圍以內的底層鋼筋,不允許出現鋼筋接頭。對鋼筋骨架進行焊接時,應考慮橋面縱坡及線路豎曲線的影響,在施工現場焊接鋼筋時,底模應采取襯墊隔離等措施,防止模板損壞或失火,完工后及時清除焊渣,并嚴格檢查焊接質量,加工過程執行鋼筋制安質量檢查標準要求。

2)梁體預埋件安裝:

a.綜合接地鋼筋依設計通圖布設,梁體接地鋼筋可單獨設置,也可利用梁體結構鋼筋,鋼筋直徑不小于φ16mm。縱向接地鋼筋距砼表面的距離為35mm。鋼筋間連接采用搭接工藝,焊接長度雙面焊時不小于55mm;單面焊時不小于100mm。鋼筋間十字交叉時按照通橋(2008)1301A-Ⅰ-Ⅲ-039要求焊接。

b.支座板、預埋套筒、伸縮縫預埋鋼板位置準確。

c.擋墻、接觸網立柱、人行道擋板、梁端伸縮縫等,依照圖紙設計,在相應位置一同進行預埋鋼筋、預埋件、梁體鋼筋的綁扎及安裝,以保證預埋筋及梁體鋼筋的整體穩定。安裝時前后均需進行尺寸復核,確保位置的準確性

d.橋面泄水孔:在梁面板沿縱向位于防撞墻內側,依照圖紙設計間距預埋PVC 管設置泄水孔,PVC 管四周使用鋼筋固定,防止澆筑時發生偏位。

e.底板泄水孔:符合設計位置及尺寸。

3.7 梁體混凝土澆筑

a.混凝土的拌制:①進行混凝土拌合時,水、水泥、摻合料、外加劑的稱量偏差小于±1%,粗、細骨料的重量偏差小于±2%。②梁體澆筑過程需嚴格控制混凝土拌制速度,每盤拌制時間應符合規范要求。拌制混凝土時還應考慮到現場泵送速度、混凝土初凝時間、工作度等因素,泵送砼拌和物坍落度應控制在14cm 以內,以保證入倉順利,禁止在倉面隨意加水。

b.混凝土澆筑:①分兩作業組,分別由橋兩頭以基本相同的澆筑速度向中部推進,最后在中跨跨中合攏。砼澆筑采用兩臺混凝土泵車泵送入模(一組一臺),泵送過程嚴格執行泵車安全操作規定及澆筑要領。入倉時卸料口距澆筑面距離不大于2m,以防止砼離析。②采用軟軸插入式振搗器振搗澆筑。灌注時采用水平分層法,水平分層厚度不大于30cm,先后兩層混凝土的間隔時間不超過混凝土初凝時間。澆筑過程有序振搗,無漏振,臺階搭接向前推進,搭接范圍內必須二次振搗,當表面充分泛漿無明顯下沉、無氣泡時則認為已振搗密實,此時可換點以相同的要求連續澆筑振搗。

c.混凝土收面:隨著混凝土澆筑的推進,適時進行人工收面,收面步驟分三次進行,即:刮杠刮平、第一次收面、初凝前再次用鋼抹壓光收面。特別要加強橋面六面坡平整度的質量控制,按照其樣筋控制,以保證橋面六面坡的平整度符合軌道板下橋面加臺的平整度應滿足3mm/4m及2mm/1m 的要求。隨著混凝土的推進適時采用毛布覆蓋及保濕養護。

3.8 混凝土養護及拆模

a.拆模:砼強度達到設計強度的90%以上才能拆除承重部分模板。脫模順序先中跨后邊跨,先跨中處后支座處,先側模,后底模。待整跨模板全部拆除后,需對梁體的撓度變化進行測量(脫模前要先測量一次),并做好記錄。

拆除翼緣模及側模時,先將頂托下擰松動將分配梁降下,依靠模板自重觀察是否松動脫落。若無法松動脫落時,可用撬棍從邊緣進行輕微輔助,切不可強行撬、砸,暴力拆除。

進行承重底模拆除時,施工人員必須系好安全帶。先將可調節頂托旋轉下調10cm 左右使其松動,依次從跨中向兩端支座處由上向下拆除,一般底模會自然松動脫落,然后將模板抽出整理即可。底模拆完后,依次拆除木方。操作時現場須由專人指揮,確保安全。

b.混凝土養護:澆筑完成的梁體需即使灑水養護,且養護用水應與梁體混凝土拌制用水相同。養護次數以混凝土表面始終保持濕潤為宜。一般當外界環境相對濕度小于60%時,持續養護時間應不少于28天,當外界環境相對濕度大于60%時,則養護時間不少于14天。當混凝土養護時間足夠且強度達到設計要求,便可轉入橋面工序的施工。

4 資源配置

4.1 人力資源配置

施工人力資源配置:施工管理人員4人,機械操作手6人,技工10人,普工30人,共計50人。

4.2 機械設備配置

連續梁施工機械配置:推土機、挖掘機、20t震動碾各一臺,制作鋼筋的電焊機、調置機、切割機、彎曲機及模具等,運輸及水罐車各一臺,振搗器10臺,混凝土運輸罐車6臺,模板一套,混凝土拌和站、質量檢測、備用發電機等設施。

5 質量保證措施

1)對照圖紙檢查模板、鋼筋及預埋件的位置和保護層厚度,確保對應位置無偏差。

2)采用大塊鋼模,模板表面光潔、接縫嚴密,不漏漿。

3)鋼筋綁扎及焊接均要牢固,確保在灌注混凝土及振搗過程中不會松動和移位。

4)施工前必須做好砂石骨料等物資的充分儲備及停水、停電的應急措施(備用發電機組),避免砼澆筑過程出現冷縫。

5)選擇良好澆筑時段,以確保砼澆筑質量。

6) 砼澆筑過程中,達到初凝的砼面及時覆蓋,防風、防曬、防凍、防雨,澆筑完成后按要求養護。

7)從人、機、料進行全方位全過程質量控制,確保砼的實體質量和橋面六面坡平整度及外觀質量。

6 安全環保措施

施工場地設置工點標識牌、質量安全責任牌。人員進行崗前培訓,特別要加強吊裝和高空作業安全培訓,做到按章操作規范作業,確保施工安全。

施工過程中和完工后,要注意保護環境,及時清除廢料,清理場地。選用噪音和污染達標的先進的機械設備,確保環境保護和文明施工。

7 結論

支架法現澆梁施工技術相對簡單,造價較低,因此應用較為普遍。施工前要結合實際需要及專業規范進行支架布置圖的設計,對可操作性進行嚴格驗算論證,在實際操作中,要依照圖紙,嚴格控制支架搭設的精確性,保證連接牢固,確保安全、保證質量。