大跨徑現澆連續箱梁施工技術

夏中杰

(廣東交通實業投資有限公司,廣東 廣州 510623)

0 引 言

公路橋梁建設是我國基建項目的關鍵組成部分,對社會經濟發展做出了不可磨滅的貢獻,隨著橋梁建設加速,連續箱梁施工技術不斷優化,橋梁項目對連續橋梁構造、樣式、美觀度、技術層次等要求不斷提高。目前,大跨度混凝土連續箱梁結構在公路橋梁項目建設中廣泛應用,該文對影響箱梁施工速度、施工質量的因素進行詳細探索,并從技術層面進行了高墩大跨現澆連續箱梁施工創新。

1 工程概況

某公路工程大橋項目,橋梁上部結構為典型的高墩大跨、現澆連續箱梁結構,由60 m+90 m+60 m三跨預應力混凝土變截面連續箱梁組成。箱梁寬7.0 m,高度從1 m漸變為2.3 m,距離主墩中心1.5 m處、高度為5.2 m,高度變化符合二次拋物線演變規律,兩側懸臂長3.5 m。

2 工藝原理

預壓方案選用“水荷載預壓”和“預應力等效荷載預壓”的組合措施,預壓前做好箱梁支架地基處置工作,以滿足承載力需求。提前測試支架彈性變形指標,并采取有關措施消除地基、支架與模板存在的非彈性變形力,防止其影響預壓效果。

傳統鋼筋綁扎施工直接在預制梁臺座上施工,該文優化方案中支架上綁定定型模架為鋼筋綁扎施工工藝提供便捷操作平臺,減少了對預制臺座的占用,節約了施工時間。施工工藝、鋼筋綁扎效率得到提高,施工效率得以提升。

按照底板→腹板→翼板→頂板順序進行澆筑施工,箱梁混凝土澆筑一次成型,確保施工流暢性,成品混凝土無接縫且觀感佳,如圖1所示。

圖1 鋼管立柱貝需梁支架橫斷面布置

3 施工工藝流程

施工工藝流程圖如圖2所示。

圖2 施工工藝流程

4 施工技術操作要點

4.1 支架搭設

搭設基礎支架:勘測現場,根據實際地質情況確定基礎類型,合理選擇樁基基礎或擴大基礎方案;混凝土澆筑前,底鋼板安裝在預埋螺栓做好定位,確保預埋螺栓位置準確。

搭設支架結構:采用單層貝雷桁架短跨布置模式搭設支架,確保每跨立柱橫向對應6根鋼管;鋼管焊接選用螺旋焊接工藝,立柱頂橫梁與柱間縱橫支撐分別選用I45b與I16工字鋼,縱梁為貝雷桁架上設I12.6工字鋼。

綜上,以實地考察結果與地質情況合理選擇支架方案,根據承載力要求選擇是否擴大基礎面。

4.2 支架預壓

預壓方案選用“水荷載預壓”和“預應力等效荷載預壓”組合措施。完成梁部模板與支架安裝后,提前測試支架彈性變形指標,并采取有關措施消除地基、支架與模板存在的非彈性變形力,防止其影響預壓效果。

支架節點位置設置兩根鋼絞線連接,千斤頂置于桁梁下兩側合適位置,提前預壓并牽拉鋼絞線,施工中避免桁梁偏載,合理控制千斤頂數量與位置,分節點加載控制預壓效果。

鋼絞線預壓布置中考慮底板混凝土、腹板混凝土、頂板混凝土荷載分布,鋼絞線預壓布置情況如圖3所示。

圖3 鋼絞線預壓布置立面

完成支架搭設后進行箱梁底模鋪設,提前測量預設高度,放置支架頂托并使箱梁底模與箱梁底面高度持平,圍擋邊線位置選合理區間設置觀測點,為數據觀測提供便利,并于箱梁底層門架腳底增設觀測點、進行地基沉降的觀測。

4.3 模板支立

內模與外模支立模式有異,內模選用“鋼木組合式內模”支立,外模選用分離式鋼模支立。

以三維LAD建模方案模擬復雜的箱梁內箱結構,并進行不同內膜結構肢解,按照頂板、側模、上梗肋、下梗肋順序下料加工并處置模板,提高模板整體性,減少拼接以提高系統性能,提高項目質量。

考慮模板結構與支持系統安全性,運用midas Civi12011軟件進行懸挑形模板支架混凝土澆筑工序的力情況分析,并計算其結構變形性。

模擬實際工況,分析不同施工階段中人員、機具、混凝土狀態,重點突出模板結構的合理設計與施工結構控制,確保箱梁澆筑中模板結構安全性。

計算不同工況條件下支架受力情況,明確支持體系內力及變形性,確保混凝土澆筑流程中支撐體系穩定性,保障系統安全,使混凝土結構滿足承載力需求,了解系統薄弱處,及時采取措施加固,增強系統應力與承載水平。

采用三維CAD技術,對箱梁結構進行建模分析,根據結構特點,優化結構組成模塊,以減少接縫,方便加工組裝、拆除。

搭設支撐式模板支架,嚴格遵循施工要點及操作規范,使鋼管數量及放置位置符合方案要求,確保鋼管支持體系主龍骨傳力點作用于鋼絲托上。

安裝模板:內箱模板支架頂托,合理位置放置1 m×1 m型號主肋方木,以縱橋方向布置;精準定位并進行內箱模板安裝;側模、下梗肋模板安裝;上梗肋、頂板安裝;模板接縫組裝,以2寸鋼釘加固連接處,增強內箱模板穩固性;完成各模板構件安裝,并合理控制安裝精度,確保內向結構尺寸差小于5 mm。

4.4 鋼筋綁扎

利用支架上固定的定型模架進行箱梁腹板與頂板處鋼筋綁扎,取代傳統直接于預制梁臺座綁扎鋼筋的工藝,減少了對預制臺座的占用,節約施工時間,提高施工效率。

定型模架安裝:提前測量箱梁尺寸,確定臺座位置并進行預埋件安裝;遵循方案設計要求,對坐橫向、縱向對稱安裝斜桿和立桿;箱梁底腹板、鋼筋綁扎模架構建,由斜桿與立桿共同組成。

安裝可移動模架安裝:根據梁腹板和頂板鋼筋綁扎距離,合理設置可移動模架縱桿,焊接立桿以U型設計進行鋼筋限位,通過螺栓與模架桿進行可移動模架固定,模架下底部安裝滑輪,立桿位置安裝鋼管起支撐作用。

4.5 混凝土澆筑

按照水平層整體推進的方式,進行混凝土的澆筑,施工順序按照縱向低端橫梁向高端橫梁方向,橫向由兩側向中間的順序進行,橫向施工與縱向施工交叉進行,水平分層并整體推進。混凝土澆筑時,從兩側向中間澆筑,沿著縱向低端橫梁找到與腹板交叉處下料,并澆筑混凝土,橫向澆筑與縱向澆筑交叉進行。箱梁橫斷面混凝土澆筑順序如圖4所示。

圖4 箱梁橫斷面混凝土澆筑順序示意

5 質量控制措施

在材料進場之前,要查驗出廠合格證,將材料規格與設計要求做好比對,待最后抽樣檢查結束后,不合格的材料進行及時處理,禁止直接用于施工。建立健全質量控制體系。設置項目經理為質量控制小組的主要負責人,組建包括總工程師、技術員、現場施工員、施工班組負責人等人員的專業技術團隊,合理分工強化職責,及時發現并解決問題,進一步提高技術交底工作的效率。

培養專業質檢人員的責任心。質檢人員作為施工現場的監測員,應當具備充分的責任意識,按照規范要求進行質量巡檢。對于重要的施工工序,需要盡好全程旁站的職責,用自身的專業技術素養指導工作,保障施工質量。鋼管材料需符合國家標準,焊接材料規格、性能、力學特征等應有明確說明書,并遵循操作規范,以保障支架承載力。現場焊接施工人員應具備焊接資格證,并擁有上崗證,施工所用焊接鋼材為特種焊條,對施工工藝效果進行現場評測確保質量。

擰緊連接鋼管立柱法蘭上螺栓,核查鋼管立柱垂直度,若未達到要求則于連接法蘭處插入薄層鋼板,調節垂直度使其符合要求。貝雷桁架需符合施工需求,進場零部件需提供產品合格證,應用合適粗細鋼絲繩,選擇合理吊裝點起吊貝雷桁架。控制橫梁位置,使其作用支點低于貝雷桁架立桿,確保受力均衡,提高結構穩定性。分階段完成支架搭設,并加強施工工藝檢測與綜合驗收。混凝土澆筑中各工種協調作業,模板工、鋼筋工、架子工檢查作業情況,并嚴密控制施工指標,觀察澆筑變化情況。及時處置故障,由技術能力強的機修人員維護混凝土輸送泵,確保工序順暢。

6 結 論

該文以某高墩大跨現澆連續箱梁應用“梁柱式組合支架”施工,工藝效果可觀,相比于傳統立柱式滿堂支架,該工藝主要優勢如下:該方案中,鋼筋綁扎采用支架上綁定定型模架工藝,代替傳統預制梁臺座上進行鋼筋綁扎的操作,預制臺座占用時間明顯減少,項目進度顯著增加,施工工藝得以優化,鋼筋綁扎效率有所提高,施工設備與人工支出得以精簡。內模選用“鋼木組合式內模”支立,外模選用分離式鋼模支立,以三維LAD建模方案模擬復雜的箱梁內箱結構,并在此基礎上進行內膜結構肢解,提高了定型模型加工精細度,降低對周圍環境的影響,制作效率提升,施工質量明顯改善,經濟效益顯著。

采用一次性混凝土澆筑工藝,相比于分層次混凝土澆筑的工效更高,人工費用大幅降低。隨著橋梁工藝更新尤其是箱梁施工技術進步,高墩大跨現澆預應力混凝土連續箱梁施工技術逐漸成熟,在橋梁施工中的應用前景越來越廣闊。