窄箱式鋼混組合梁橋橋面施工技術研究

鄧小峰

中國水利水電第十一工程局有限公司 河南 鄭州 450000

1 工程概況

1.1 工程綜述

包家莊特大橋為左右線分離布置式橋梁，左線中心樁號：LZ1K9+266，結構布置為2×40m跨+3×3×70m跨+2×40m跨+5×30m跨，右線中心樁號LK9+300，結構形式為右幅：2×40m跨+3×3×70m跨+2×40m跨+3×40m跨+3×30m跨； 引橋段橋梁采用30、40mT梁布置，主橋采用3聯3×70m跨鋼混組合梁布置，橋梁左線總長為946.08m、橋梁右線總長為1006.08m，鋼橋總重量7362.509t，采用頂推法成橋，主橋距地面最高為130m。

主橋部分鋼梁結構為工字型結構，采用邊主梁型式，中間用橫聯連接。每幅鋼梁由兩片箱型邊主梁組成,邊主梁中心線間距6.7m。每片邊主梁頂板寬1.5m，底板寬1.6m，腹板間距1.4m,中心線處梁高3.5m。其內側布置橫隔板，梁端橫隔板間隔為3.08m，其余橫隔板間隔為3.5m。橫聯除梁端間距為3.08m外，其余間距均為7.Om。鋼梁結構見圖1。

圖1 鋼梁三維效果圖

橫聯分為普通橫聯、加強橫聯、支座橫聯三種。橫聯與邊主梁連接采用栓焊組合形式，邊主梁腹板上預留有接頭，橫聯腹板與接頭栓接，頂底板與接頭焊接。

1.2 橋面板形式

包家莊特大橋主橋單跨跨度為70m，混凝土橋面板采用C55混凝土，單幅橋面板寬度為12.5m，橫向整塊制造，橋面板通過鋼梁頂部設置的剪力釘與鋼橋連接，支點厚0.45m，跨中厚0.28m；懸臂端部厚0.2m，單塊板件重量約30t。采用分塊預制，安裝到位后澆筑現澆縫的施工方法形成橋面體系，預制板要求至少存放6 個月的時間，以減少由于混凝土收縮徐變造成的不利影響；現澆接縫采用C55無收縮微膨脹補償混凝土，膨脹率不小于2×10-4；剪力釘通過處橋面板挖孔形成后澆孔。

縱向預應力采用5-ΦS15.2預應力鋼束，兩端張拉。錨下張拉控制應力為1265MPa。預應力管道壓漿采用真空壓漿工藝，預埋預應力鋼束管道宜采用塑料波紋管，以保證在施工過程中管道不銹蝕并適合真空壓漿工藝。橋面板結構形式見圖2。

圖2 橋面板結構形式

2 工程地形條件

橋址區地處斜坡地帶，中間低兩端高，呈“凹”狀，橋梁主要沿斜坡展布。橋位軸線地表高程在1350～1503m之間，相對高差153m。橋址區小樁號側與隧道相接，隧道出口段基巖大部分出露，植被少量發育，槽谷到隧道進口段基巖少量出露，植被發育。個舊岸橋臺位于斜坡中上部，斜坡較陡，坡度30～35°，元陽岸橋臺分布于整個斜坡，地形坡度較個舊岸橋臺斜坡要緩，坡度約為8～12°。

3 施工工藝

橋面板在預制場集中預制，達到設計強度后，由龍門吊轉運至存板區，鋼梁頂推到位大樁號側T梁架設完成后進行安裝。安裝前采用平板拖車通過運移通道將橋面板運送至作業面，采用架橋機進行架設。每一塊橋面板架設完成后與相鄰橋面板預留鋼筋進行焊接連接，以保證板體穩定性；整幅橋面板架設完成后及時澆筑濕接縫進行體系轉換，隨后進行橋面系施工。

為避免混凝土與鋼梁組合后施加預應力時預應力筋的預應力會轉移到鋼梁上，造成預應力的大量損失。施工時采用了“后結合”處理的思路，即混凝土預制橋面板安裝到位后，在鋼橋頂面剪力釘與預制橋面板結合處采用金屬波紋管對剪力釘進行隔離，使橋面板與鋼主梁先不結合，待分段澆筑濕接縫、張拉預應力并壓漿完成使全橋預制板形成整體后，再將鋼主梁與預應力混凝土橋面板進行結合，以減少混凝土板的開裂，充分提高預應力的利用效率，減小預應力筋的用量[2]。

3.1 主要施工技術方法

3.1.1 橋面板預制

根據設計圖紙，單塊橋面板橫橋向為12.5m，縱橋向分塊長度為3m，單塊板重量約為33t，采用預制場分塊制造、現場拼裝疊合、橋址整跨安裝的方式。現場采用鋼混組合臺座，分段澆筑臺座混凝土，預制橋面板底模采用1cm鋼板進行敷設。

橋面板預制工藝流程為：預制臺座及模板設計→臺座驗收→配合比設計→鋼筋加工安裝→模板處理、安裝→混凝土澆筑。

預制橋面板模板兩端堵頭采用定型鋼模板，為保證預留鋼筋位置及縱向預應力管道定位準確，在模板上按照設計位置預留孔洞；同時為確保后期橋面板安裝時與鋼梁頂面剪力釘沖突，在臺座上按設計圖紙位置焊接剪力釘。

混凝土澆筑采用預制場設置的龍門吊，通過混凝土集料斗進行澆筑，澆筑完成后對頂面采用人工進行拉毛，覆蓋灑水養護。

3.1.2 橋面板安裝

由于受結構穩定性問題影響，為保證主梁施工過程中安全，主梁采用不帶板頂推方案進行施工，橋面板安裝待主梁頂推到位，靠路基一側T梁架設完成后進行利用架橋機進行安裝。

主梁頂推到位后進行第一次落梁，再安裝橋面板，由于此時鋼梁還未全部落到永久支座上，梁體的彈性變形尚未完全消除，鋼梁就位后可能還會存在高程偏差。

橋面板架設采用JQ40-160架橋機進行吊裝，該架橋機額定起重能力160T，支腿跨距7m，包家莊特大橋單幅兩側主梁中心距為6.7m，經改造后，架設橋面板時，將架橋機支腿置于主梁中心位置，并保證在工作中架橋機一端支腿始終處于墩頂位置。

（1）鋼梁頂面處理

根據設計圖紙鋼梁頂面與預制橋面板接觸部位設置有2cm厚環氧砂漿找平層，在橋面板安裝前，先安裝鋼梁兩側的止漿橡膠條，填充環氧砂漿找平層。

（2）架橋機就位

首先在橋頭路基上鋪設軌道，在軌道上將架橋機組裝就位，并進行試運轉。架橋機就位試運轉正常后，架橋機推進至橋臺位置，架設18-11號墩T梁，架設完成后將架橋機吊具更換成可轉向的吊具，開始架設11-2號墩橋面板。

（3）喂板

運板車徐行至架橋機尾部，前端起吊機對準架橋機前移臺車吊架，運板車制動。

（4）吊板

首先用專用吊板的吊架將橋面板從運板車上緩緩吊起，起動架橋機上的電動滑車，前移至裝板位置。吊梁時，應先將主梁吊離運板車20cm，暫停起吊，檢查千斤頂、吊具、吊點等，確認安全后，方可繼續起吊。往前移板時應平穩，嚴禁制動，以防引起落板事故。

（5）縱向移板、板體轉向

采用縱移臺車前移橋面板至板尾端超出架橋機后支腿位置，人工用捆綁在橋面板上的兩根拖繩進行橋面板的轉向，再將板向后縱移至架板位置。架橋機縱向移動速度不得大于4.5m/min。

（6）橫向移板

橋面板轉向后，啟動橫移裝置，整機橫移（應避免梁體擺動），使橋面板對準安裝位置，緩慢下落橋面板，橫移速度不得大于4.5m/min。若對位置有偏差，采用撬棍在人力或機械的配合下撥動對線落實，盡量一次落板到位。

（7）落板就位

啟動架橋機橫梁上的電動滑車，架橋機整體橫移至預定位置后落板就位，落板時將板支座處中線與鋼梁頂中線重合，確認無誤后，緩緩落板就位，必要時輔助人工糾偏。落板后檢查板體是否穩定，板底是否平整，是否存在三條腿現象，確認無誤后，方可解除吊帶。橋面板吊裝到位后割除吊環，切割后剩余高度一般不宜超過10mm，切割后預埋件應做防腐處理，要求使用壽命與主體結構相同。

（8）重復上述1、2、3、4、5、6工序至10塊橋面板架設完畢。

（9）架橋機前移，重新就位，架設另10塊橋面板。重復上述1、2、3、4、5、6、7、8工序直至全橋架設完畢。

（10）板體架設完畢后，對板體縱向預留鋼筋進行焊接，確保梁體穩定。

3.1.3 橋面板預制、安裝精度控制

包家莊特大橋橋面板為縱向分段式預制板，橋面板預制過程中在板中預留剪力鍵槽，橋面板安裝時不得與鋼橋頂面設置的剪力釘沖突，且在剪力鍵槽混凝土回填過程中剪力釘不得與混凝土接觸，需在橋面板縱向張拉完成后對剪力釘隔離部位進行回填灌漿，因此橋面板預制過程中對鋼筋的定位必須嚴格把控；施工過程中在橋面板預制臺座上根據設計剪力釘位置在臺座上設置同樣數量的剪力釘，保證鋼筋安裝精度，避免橋面板后期安裝過程中與剪力釘的沖突。同時橋面板預制過程中波紋管定位的控制采用在模板側模上預留孔洞，保證波紋管軸線的統一。

在橋面板的架設前在鋼梁頂部對中線進行放樣，同時在橋面板兩端支點處標識中心線，安裝時橋面板支點中心與鋼梁頂部中心重合。在架設過程中必須保證板體平穩向前移動，不得急進急退，造成板體在移動過程中晃動。橋面板采用吊架起吊，在橋面板前移到位后再進行橫行轉動，在落板下放過程中必須保證慢速穩定，避免板體與剪力釘沖突。

3.2 橋面板現澆濕接縫

包家莊特大橋橋面板安裝完成后尚需澆筑相鄰兩板間濕接縫，并進行縱向預應力張拉，由于濕接縫與橋面板頂部在施工完成后直接鋪筑瀝青混凝土，未設置調平鋪裝層，因此橋面板安裝精度及濕接縫混凝土澆筑后的頂面標高控制是控制的關鍵，橋面板安裝前在鋼梁頂面鋪設一塊10×10×2cm的鋼片，同時澆筑2cm厚的環氧砂漿找平層，便于鋼橋與預制板的連接，同時保證橋面板安裝的平順。

1）橋面板濕接縫混凝土采用吊模法施工，先吊裝底模，再綁扎、焊接順橋向鋼筋。順橋向現澆混凝土先澆筑鋼梁頂面預留剪力鍵槽位置空洞，后澆筑接縫，每道濕接縫一次澆筑完成。

按照設計施工順序依次結合A,B,C,D區域內的濕接縫(混凝土與鋼梁不結合，即鋼梁頂部剪力釘套筒內不能澆筑混凝土),養護現澆混凝土達到設計強度的90%，同時混凝土齡期達到7天后，依次張拉相應區域預應力鋼束。最后澆筑E區域濕接縫并養護。濕接縫施工順序見圖3。

圖3 橋面板濕接縫施工順序圖

E區混凝土養護7天后，卸落臨時支座，將梁體安裝在永久支座上，完成體系轉換。

2）模板安裝前將板體與濕接縫接茬部位混凝土進行鑿毛，以鑿除混凝土浮漿及松散層、露出新鮮混凝土面為標準，并清理預埋鋼筋上涂刷的水泥漿，將殘渣及雜物等清理干凈。

3）模板采用竹膠板，用直徑14mm鋼筋做吊點，間距50cm，頂部固定在1.2m的槽鋼上，拉桿穿設PVC管，模板與板體的縫隙使用止漿條塞堵，防止漏漿。模板安裝前清洗模板面，并在安裝前均勻涂刷脫模劑。

4）施工時嚴格按照規范要求進行施工，特別注意與混凝土鋪裝層之間拉毛和連接。橋面板濕接縫在日溫最低時進行澆筑。

5）濕接縫混凝土強度達到設計強度后，張拉頂板預應力鋼束，并壓注水泥漿，及時進行封錨施工。同一聯內濕接縫澆注溫差不應大于10℃。

6）混凝土澆筑前應采用波紋管對剪力釘進行隔離，避免混凝土澆筑時混凝土與剪力釘接觸。在剪力釘外側安裝內徑55mm，高550mm金屬波紋管套筒，套筒壁厚2.5mm，橋面板濕接縫澆筑完成并達到相應的齡期之后張拉縱向預應力筋，采用高強砂漿填充對鋼波紋管進行填充。

4 結束語

采用鋼混組合、分段澆筑臺座混凝土，預制橋面板底模采用1cm鋼板進行敷設，減少了混凝土澆筑量，保證了預制板底面平整度及精度要求；在預制臺座上按照不同板型設置與設計圖紙對應的剪力釘，保證了板體安裝時與鋼梁頂面剪力釘的沖突；采用鋼波紋管對鋼梁頂面剪力釘隔離保護，避免預應力施工時鋼梁和橋面板單獨受力。新工藝、新流程的采用，可顯著提升橋梁的品質和耐久性，安全系數更高、建造速度更快、質量環保更優。

由于橋面板自重較大，采用架橋機進行架設，橋面板架設時支點設置在單幅兩側鋼箱梁頂部，通過架橋機天車進行橋面板安裝，實現了高空橋面板架設安全。

包家莊特大橋連續鋼－混組合梁橋橋面板安全順利施工為同類工程提供了寶貴的參考。