城市立交連續(xù)箱梁現(xiàn)澆支架施工技術(shù)

摘要：在城市立工程交修建體系中，由于現(xiàn)澆支架技術(shù)具備搭設(shè)靈活、施工中不需體系轉(zhuǎn)換、連續(xù)梁整體性好等特點(diǎn)，被廣泛用于連續(xù)箱梁橋的施工中。以重慶兩江新區(qū)盛唐路立交工程為例，詳細(xì)闡述了連續(xù)箱梁現(xiàn)澆支架施工流程及施工中涉及的地基處理、支架設(shè)計(jì)、布設(shè)、預(yù)壓和解決交通干擾等關(guān)鍵技術(shù)問題，可為城市立交修建提供技術(shù)參考。

關(guān)鍵詞：城市立交；連續(xù)箱梁；現(xiàn)澆支架；施工技術(shù)

0" "引言

城市立交連續(xù)箱梁采用現(xiàn)澆支架施工，具備搭設(shè)靈活、無需大型起重設(shè)備、連續(xù)梁整體性好、對道路交通影響小等優(yōu)點(diǎn)，且施工過程易于控制，設(shè)計(jì)計(jì)算較為簡單，有利于縮短施工方案設(shè)計(jì)時(shí)間。很多學(xué)者對連續(xù)箱梁的施工技術(shù)和流程開展了相關(guān)研究，王特強(qiáng)等[1]針對實(shí)際工程問題，從施工流程和混凝土澆筑手段，討論了連續(xù)箱梁的施工技術(shù)。孫小雷等[2]針對山區(qū)公路工程應(yīng)用現(xiàn)澆箱梁施工技術(shù)，詳細(xì)闡述了箱梁的支架設(shè)計(jì)方法和流程。李峰[3]和張遠(yuǎn)等[4]基于實(shí)際工程案例，從地基處理、支架搭設(shè)、混凝土澆筑等方面，研究了施工過程中的關(guān)鍵技術(shù)結(jié)點(diǎn)。本文以重慶兩江新區(qū)盛唐路立交工程為例，詳細(xì)闡述了連續(xù)箱梁現(xiàn)澆支架設(shè)計(jì)、地基處理、支架搭設(shè)、支架預(yù)壓、預(yù)拱度設(shè)、模板安裝、鋼筋和預(yù)應(yīng)力安裝、混凝土澆筑、預(yù)應(yīng)力張拉和模板支架拆除施工流程及施工過程中涉及到的關(guān)鍵技術(shù)問題。

1" "工程概況

某項(xiàng)目建設(shè)區(qū)域位于兩江新區(qū)龍盛片區(qū)，龍盛片區(qū)由渝北區(qū)龍興鎮(zhèn)和石船鎮(zhèn)組成。在盛唐路上設(shè)置兩幅橋TF1和TF2，上跨H2路，橋幅寬度分別寬13.25m，設(shè)置三車道，共雙向六車道。兩幅橋之間留出2m間距，兩幅橋之間存在一定高差，TF1在最上層，TF2在第二層。同時(shí)設(shè)置一根左轉(zhuǎn)匝道A，匝道下穿西側(cè)上跨橋，然后與H2地面道路合流。盛唐路地面道路與H2道路平交，采用交通信號燈控制各方向車流有序通過。H2道路近期采用與盛唐路平交形式，遠(yuǎn)區(qū)預(yù)留采用下穿隧道，立交橋橋梁部分使用C50混凝土進(jìn)行施工澆筑。盛唐路立交平面布置如圖1所示。盛唐路立交橋立面布置如圖2所示。

該項(xiàng)目立交區(qū)沿線地貌屬構(gòu)造剝蝕淺丘地貌，溝嶺相間，溝谷地段大多為水田、魚塘，丘陵地段多為居住地。地面坡角多在3°～30°之間，局部砂巖出露形成坡角60°的陡崖地形，支架施工時(shí)軟基處理是重難點(diǎn)之一。兩幅橋之間存在一定的高差，TF1在最上層，TF2在第二層，同時(shí)設(shè)置一根左轉(zhuǎn)匝道A匝道下穿西側(cè)上跨橋，然后與H2地面道路合流。在既有建筑物上搭設(shè)支架，存在荷載疊加效應(yīng)、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定不確定性和施工干擾問題，施工順序安排是一大難點(diǎn)。

2" "連續(xù)箱梁現(xiàn)澆工藝流程

現(xiàn)澆梁支架采用Φ48×3.5mm碗口式滿堂支架搭設(shè)。根據(jù)TF1、TF2和A匝道的平面位置和立面設(shè)計(jì)要求，為減少施工荷載傳遞風(fēng)險(xiǎn)和施工干擾，在同時(shí)滿足H2路路基填筑要求和現(xiàn)澆支架基礎(chǔ)荷載的前提下，橋梁部分先施工最上層TF1，然后進(jìn)行下層TF2和A匝道橋梁施工。

以TF2為例，現(xiàn)澆箱梁施工流程如下：支架設(shè)計(jì)→地基處理（軟基換填）→墊層澆筑→支架搭設(shè)→支架預(yù)壓→預(yù)拱度設(shè)置→模板、鋼筋和預(yù)應(yīng)力管道安裝→混凝土澆筑→預(yù)應(yīng)力張拉→模板支架拆除等，連續(xù)箱梁現(xiàn)場施工工藝流程如圖3所示。

2.1" " 支架設(shè)計(jì)與布設(shè)

根據(jù)截面荷載和施工荷載分布情況，在滿足規(guī)范和安全系數(shù)要求下，逐層進(jìn)行強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性、地基承載力驗(yàn)算和預(yù)拱度設(shè)置，均符合要求。進(jìn)行防排水功能設(shè)置后確定支架搭設(shè)方案如下：

2.1.1" "地基處理

該立交中心位于溝谷地段，大多為水田、魚塘，為確保現(xiàn)澆箱梁支架的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，在支架搭設(shè)前需進(jìn)行如下處理：一是軟基片石換填處理。作業(yè)順序?yàn)榍宄韺与s物→清除淤泥質(zhì)土→分層填石（每層厚為40cm）→用擊振力不小于40t的重型壓路機(jī)碾壓→重復(fù)分層填石并碾壓→填石碾壓后至原地面上20cm處→填砂礫墊層并碾壓。二是硬化處理。片石換填處理的壓實(shí)度和平整度達(dá)到要求后，表面用20cm厚的C20混凝土進(jìn)行硬化處理，表面設(shè)1.5%的雙向橫坡。混凝土墊層兩側(cè)順橋向設(shè)置排水溝，以防止地表水浸泡地基。地基處理如圖4所示。

2.1.2" "碗扣支架布設(shè)

碗扣支架搭設(shè)高度約5.3～14.4m。支架搭設(shè)間距分為三部分：第一部分底板區(qū)尺寸為60cm×60cm×120cm（縱向×橫向×步距）；第二部分翼緣區(qū)尺寸為 60cm×90cm

×20cm（縱向×橫向×步距），兩側(cè)各設(shè)1.2m人行通道。第三部分墩頂及腹板區(qū)尺寸為60cm×30cm×120cm（縱向×橫向×步距）。為限制立柱自由度，從立柱頂部向下30cm處兩道水平桿步距加密至60cm。支架立桿結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性可通過下式檢算：

N=φAf" " " " " " " " " " " " " " " " " "（1）

式中：

N——容許軸力，kN；

φ——穩(wěn)定性系數(shù)，取0.95；

A——鋼管截面面積，m2；

f ——臨界壓力，MPa。

經(jīng)過檢算，立桿的容許軸力為67.11kN，表明其穩(wěn)定性符合要求。

2.1.3" "施工注意事項(xiàng)

支架搭設(shè)的步驟為拉線、放底座，然后調(diào)平底層支架，連接掃地桿，開始分層搭設(shè)支架，安裝可以調(diào)節(jié)的頂托，安裝縱橫向、水平剪刀撐，全面調(diào)平。安裝立桿時(shí)，需要保證安裝完成后的桿件軸心受力，因此要使用吊線錘檢測立桿是否垂直。桿件間需要使用碗扣構(gòu)件連接。立桿底部距底座30cm處設(shè)置縱向掃地桿，用直角扣件固定；

支架搭設(shè)過程中，需由下至上設(shè)置剪刀撐，其間距應(yīng)小于或等于4.5m。剪刀撐的接長宜采用搭接。針對高于4m的模板支架，其兩端與中間每隔4排立桿從頂層開始向下每隔4步設(shè)置一道水平剪刀撐。剪刀撐和水平面的角度應(yīng)控制在45°左右，斜桿應(yīng)每步與立桿扣接。

支架立桿搭設(shè)完成后，需要架設(shè)橫桿，其橫截面尺寸為10cm×10cm。而后鋪設(shè)底板模板，底板材質(zhì)選擇竹膠板。竹膠板用鐵釘釘在橫桿上，竹膠板與竹膠板之間用雙面膠連接。竹膠板的縱向拼縫下面必須設(shè)置通長方木，確保竹膠板拼縫質(zhì)量。在交通導(dǎo)行處設(shè)置門型支架，采用Φ500×8mm鋼管立柱加I56a作為主要承重結(jié)構(gòu)。支架縱向布置如圖5所示。支架橫向布置如圖6所示。

2.2" " 支架檢查

支架搭設(shè)完成后，按照設(shè)計(jì)方案和《建筑施工碗扣式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》（JGJ166-2008）等進(jìn)行檢查，并作好詳細(xì)記錄，滿足要求后方可進(jìn)入下一步施工。

2.3" " 支架預(yù)壓

2.3.1" "支架預(yù)壓設(shè)計(jì)

為保障項(xiàng)目施工安全，提升連續(xù)箱梁工程質(zhì)量，在支架搭設(shè)、檢查完成后，需要對支架進(jìn)行預(yù)壓。通過預(yù)壓的方式，來消除支架和地基產(chǎn)生的非彈性變形。加載前，先在地基和支架上布設(shè)觀測點(diǎn)，以便測量沉降量。預(yù)壓的總重依據(jù)腹板橫向分布分為4個(gè)部分，分別為腹板、底板、翼緣板和施工通道。加載分2次進(jìn)行，按50%、100%分級加載，每次加載完成后，均記錄下沉量直至穩(wěn)定。預(yù)壓監(jiān)測次序?yàn)閴褐厍皩χЪ苓M(jìn)行一次觀測，壓重50%時(shí)進(jìn)行一次觀測，壓重完成后觀測一次，然后每3h觀測一次，直至壓重完成后的24h開始卸載時(shí)停止觀測。

2.3.2" "支架預(yù)壓施工方式

加載前，首先要按照相關(guān)規(guī)范要求布設(shè)觀測點(diǎn)，并對所有的觀測點(diǎn)進(jìn)行高度標(biāo)定，記錄原始高程。加載時(shí)采取分級加載方式，第一次加載總質(zhì)量的50%，即0.5Q，同時(shí)記錄其高程；第二次加載總質(zhì)量的Q，同時(shí)記錄其高程。加載時(shí)需要控制加載速率，待加載周期和高程數(shù)據(jù)沒有明顯波動(dòng)之后，再進(jìn)行下一級的加載。

2.3.3" "支架預(yù)壓沉降計(jì)算方法

針對支架預(yù)壓沉降結(jié)果，應(yīng)滿足《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ041-2000）等相關(guān)規(guī)范要求。支架的總沉降變形量，為預(yù)壓前高程和預(yù)壓結(jié)束后穩(wěn)定時(shí)的高程差。支架發(fā)生的彈性變形量，為卸荷后的高程值和加載穩(wěn)定時(shí)的高程差。非彈性變形為預(yù)壓前高程減去卸荷后的高程。

2.4" " 施工預(yù)拱度的設(shè)置

為了使梁在完成后達(dá)到規(guī)定的標(biāo)高，模板調(diào)整時(shí)要考慮設(shè)置預(yù)拱度。設(shè)置預(yù)拱度考慮以下因素：梁自重產(chǎn)生的彈性變形，支架在設(shè)計(jì)荷載作用下的非彈性變形量，支架在設(shè)計(jì)荷載作用下的彈性變形量，支架基礎(chǔ)受荷載后的非彈性變形和地基的彈性變形量，預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉后引起的箱梁上拱度、預(yù)應(yīng)力損失產(chǎn)生的變形。

2.5" " 模板、鋼筋和預(yù)應(yīng)力筋管道安裝

預(yù)壓完成后，對底側(cè)模在平面位置、高程方面進(jìn)行詳細(xì)檢查，底模標(biāo)高、預(yù)拱度及橫向曲線，根據(jù)預(yù)壓數(shù)據(jù)通過頂托調(diào)節(jié)桿調(diào)整，底模邊線通過細(xì)致測量劃線來調(diào)整。特別對底側(cè)模接縫進(jìn)行詳細(xì)檢查，避免邊角混凝土表面出現(xiàn)蜂窩、麻面等，確保拆模后的箱梁底板邊線條光潔、均勻順直。施工時(shí)所用鋼筋均需提前在預(yù)制場制作，之后運(yùn)輸進(jìn)場。進(jìn)場后將底板腹板鋼筋綁扎成型，以保證其整體性和完整性。鋼筋和預(yù)應(yīng)力筋管道安裝流程流程如圖7所示。

2.6" " 混凝土澆注

混凝土澆筑前要保證支架的底、腹板鋼筋和模板，確認(rèn)無誤之后再進(jìn)行混凝土澆筑。澆筑時(shí)應(yīng)該先澆筑底、腹板根部區(qū)域，再進(jìn)行腹板區(qū)域的澆筑，以有效降低混凝土的翻漿現(xiàn)象。在進(jìn)行腹板澆筑時(shí)，采取分層澆筑法，以20～40cm為一層進(jìn)行對稱澆筑，以有效提升澆筑質(zhì)量。邊澆筑邊進(jìn)行搗實(shí)，對于一些鋼筋分布密集區(qū)域，使用小型振搗器進(jìn)行搗實(shí)。同時(shí)為有效避免箱梁出現(xiàn)早期收縮裂縫，嚴(yán)格控制水泥用量和水灰比，并對澆筑完成后的混凝土按照相關(guān)規(guī)定進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

2.7" " 預(yù)應(yīng)力張拉和注漿

根據(jù)設(shè)計(jì)要求和《城市橋梁工程施工與質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（CJJ2-2008），待混凝土強(qiáng)度達(dá)到85％設(shè)計(jì)強(qiáng)度以上，混凝土齡期達(dá)到7天時(shí)，方可張拉預(yù)應(yīng)力鋼束。張拉完畢及時(shí)進(jìn)行注漿封錨。

2.8" " 模板、支架拆除

混凝土澆筑和養(yǎng)護(hù)完成后，對預(yù)應(yīng)力鋼筋進(jìn)行張拉。待混凝土強(qiáng)度和注漿強(qiáng)度達(dá)到要求后，再進(jìn)行支架和模板的拆除工作。拆除支架應(yīng)從跨中向兩側(cè)拆，且拆除順序?yàn)橄纫戆鍏^(qū)域后底板區(qū)域。拆除時(shí)需要分兩次進(jìn)行，避免瞬時(shí)荷載過大引起混凝土開裂。

3" "結(jié)語

現(xiàn)澆支架設(shè)計(jì)、地基處理及支架布設(shè)是現(xiàn)澆箱梁施工控制中的關(guān)鍵工序，關(guān)系到梁體澆筑質(zhì)量和安全。重慶兩江新區(qū)盛唐路立交工程通過地基處理、支架設(shè)計(jì)、布設(shè)、預(yù)壓很好的解決了這一難題，經(jīng)質(zhì)量監(jiān)督單位核復(fù)，各項(xiàng)指標(biāo)均滿足規(guī)范和設(shè)計(jì)要求，可為類似城市立交修建提供技術(shù)參考。

參考文獻(xiàn)

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