軟基地質波形鋼腹板橋梁施工工法探析

崔小龍

（山西長治公路勘察設計院有限公司，山西長治 046011）

1 引言

橋梁的波形鋼腹板組合體系由鋼筋混凝土頂板底板、體外預應力束及波形鋼腹板3 部分組成，是鋼材與混凝土結合的一種組合體系結構，同時也是一種經過優化的體外預應力混凝土箱梁結構。相對于普通的鋼筋混凝土箱梁橋，采用了波形鋼腹板的PC 組合箱梁能夠使得鋼材、混凝土結合在一起，既很好地利用了混凝土頂板底板抵抗彎矩的能力，又充分發揮了鋼腹板抵抗剪力的能力。

某現澆波形鋼腹板箱梁橋，橋梁全長155 m，跨度組合45 m+65 m+45 m，橋跨結構位于軟弱的河道內，地基承載力不能滿足設計要求。在該橋施工中采用施工導流、軟基換填、單幅預壓、自制吊裝扁擔梁工具、優化大跨度混凝土澆筑順序等關鍵技術，提高了地基承載力，保障了河道軟基條件下支架基礎的安全可靠以及橋梁線形、鋼腹板安裝精度、混凝土澆筑的質量。該工法技術先進，推動了行業穩固進步，具有很大的技術、經濟和社會效益。

2 工法特點

1）根據施工時段采取5 年的導流標準進行河道導流設置，保證非汛期河道水流。采用砂卵石摻合料進行軟基換填，對河道內支架體系基礎進行處理，使地基在過水情況下仍能滿足設計承載力，保證施工安全。

2）采用承插式盤扣滿堂支架方案。以右幅支架預壓參數代同條件下左幅支架變形值對全橋施工預拱度進行調整，使預壓材料投入減少、預壓周期縮短、人力資源投入減少，根據變形值對施工預拱度進行調整，使主梁成橋線形滿足設計要求。通過先底板和腹板，后頂板，每倉縱向分段、豎向分層，保證橋梁整體澆筑時的施工質量。

3）自制了吊裝扁擔梁工具，該工具與波形鋼腹板之間用鋼絲繩連接，鋼絲繩穿過波形鋼腹板上的鋼筋定位孔進行起吊和安裝，既加快了吊裝進度，又解決了一臺吊車吊裝波形鋼腹板的穩定性問題，保證了吊裝定位過程的安全。

3 施工工藝

施工工藝流程為：支架地基處理→支架搭設→頂板以下模板安裝→支架預壓→安裝頂板以下波紋管及預應力筋，并綁扎底板鋼筋→波形鋼腹板吊裝、定位→澆筑底板及腹板混凝土→安裝頂板波紋管及預應力筋，并綁扎底板鋼筋→澆筑頂板混凝土→體內預應力張拉→孔道壓漿、封帽→體外預應力張拉。

3.1 支架地基處理

基礎底部采用50 cm 厚磚渣墊層，磚渣內部空隙采用砂卵石填實，基礎上部采用20 cm 厚砂卵石壓實，靜載試驗合格后再澆筑20 cm 厚混凝土墊層。在順橋向兩側挖排水溝，增加3 個吊車停車位，同時在河道內施工河水導流，并在基礎6 m范圍外設置砂土袋圍堰堤壩，地基處理布置平面圖和立面圖如圖1 所示。

3.2 支架搭設

施工時采用滿堂（盤扣式）支架方案，滿堂支架共設2 種組合形式（順橋向×橫橋向）：90×120 cm，90×60 cm，步距150 cm，頂層設置水平剪刀撐，并在墩柱處加固處理。

3.3 支架預壓

軟土地基整體換填處理后，按JTG/T 3650—2020《公路橋涵施工技術規范》和JGJ/T 194—2009《鋼管滿堂支架預壓技術規程》規定對支架進行預壓，預壓荷載為1.2 倍設計荷載。采用堆放砂土袋施荷，分3 級進行加載，依次為預壓荷載值的60%、80%和100%。

預壓結果非彈性形變值小于1 cm，彈性形變值小于2 cm，以此結果控制波形鋼腹板連續箱梁橋的施工預拱度。

3.4 模板工程

3.4.1 翼板區支架，底模、外側模安裝

方木鋪設完成后，開始安裝底模及翼板區支架，底模安裝完成后，由測量組根據施工監控計算的立模標高進行復測調整。然后安裝側模及翼板頂模，底模、側模均采用15mm 厚木夾板，模板要求平整，接縫要嚴密以防止漏漿，模板之間的接縫必須采用雙面膠布進行粘貼。

3.4.2 腹板內模、倒角、頂板模板的安裝

腹板內模及倒角模板采用15 mm 厚的木竹膠板，模板背勒采用50 cm×100 cm 的方木進行加工。腹板內模及倒角模板在場地先加工好，待預應力鋼筋安裝完成之后，采用吊車將其吊上箱梁翼板模板上安裝。模板安裝及混凝土澆筑分兩次施工，第一次安裝腹板和上下倒角模板，如圖2 所示，第二次安裝頂模及支撐，如圖3 所示。

圖2 腹板和上下倒角模板安裝示意圖

圖3 頂模及支撐安裝示意圖

3.5 鋼筋工程

鋼筋在加工廠集中加工后用汽車運至現場，按照先底板、再腹板、最后頂板的順序進行綁扎，同時固定相應部位的波紋管和定位鋼筋網片，并安裝好各種預埋件。

3.6 波形鋼腹板吊裝、定位與臨時固定

波形鋼腹板由專業廠家生產，由平板車運至吊裝地點。波形鋼腹板最大吊裝尺寸為（長×高1×高2×厚）10 930.6 mm×2 182 mm×2 880 mm×20 mm，重4.3 t，使用鋼絲繩穿過波型鋼腹板φ55 mm 鋼筋定位孔與扁擔梁連接，扁擔梁采用I36 工字鋼，由50 t 吊車進行吊裝，波形鋼腹板通過底板約束鋼筋定位。由于施工地點地處風口、施工周期長、波形鋼腹板迎風面大，風壓可能造成波形鋼腹板的傾覆，澆筑前需在波形鋼腹板之間增設鋼管剪刀撐進行臨時固定。

3.7 混凝土工程

箱梁混凝土采用兩臺42 m 汽車泵整體澆筑，兩臺泵車分別停放在3 號墩柱附近、3 號墩和2 號墩中間偏右的位置，澆筑時泵車移動順序如圖4 所示。波形鋼腹板箱梁分兩倉澆筑，先底板和腹板，后頂板。每倉合理澆筑分層和澆筑順序，采用縱向分段、豎向分層澆筑方法，水平分層每層厚度控制在30 cm左右，斜向分段控制在30°～45°，左右對稱施工，從而保證波形鋼腹板連續箱梁整體澆筑時的施工質量。

圖4 靜載試驗上游測點豎向位移測試結果曲線圖

3.8 體內束張拉

頂、底板預應力鋼束張拉時，采用先長束后短束、從中間向兩邊、對稱張拉的方法。

3.9 孔道壓漿

預應力筋張拉錨固后，應在48 h 內采用真空壓漿法進行孔道壓漿。

3.10 體外束預應力張拉

底模支架拆除完成后進行體外束張拉，張拉各階段工作如下。

1）體外束張拉準備：環氧涂層鋼絞線、體外束錨具、夾片等材料進場前應進行檢測，檢測合格后還須進行體外束靜載錨固性能試驗，以確保施工工藝的穩定性。

2）體外束穿束：穿束前應檢查穿束孔道是否有雜物堵塞，需提前對孔道內雜物進行清理。對體外束轉向器孔道標號，穿束時單根穿束，對應標號進行穿束，需要保證鋼絞線不能纏繞，跨度最大跨中間用小塊木板分割，避免纏繞。

3）體外束張拉：體外束張拉工藝主要與體內束不同的在于錨具不同和張拉設備不同。體外束采用專用錨具，工作夾片是經過特殊加工采用三瓣式并且加大了齒深、齒粗，以確保齒口可以咬破鋼絞線再咬住里面的鋼絞線。

體外束張拉采用懸浮頂張拉。張拉過程整個工作夾片是不受力的，張拉到控制應力后由頂壓器將工作夾片一次性壓入錨具中。

體外束其他張拉施工工藝與體內束施工順序一致。

4）體外束封錨：體外束張拉完成后，錨頭采用專用保護罩進行防護，罩內填充油脂防腐處理。

4 質量控制和標準

1）支架施工過程、施工時段，現場技術員均應詳細記錄。

2）支架搭設過程中，由現場技術員嚴格按照技術交底對工人設置的間距、排跨、焊接件的焊接質量、連接緊固程序隨時進行校核檢查。

3）根據現場實際情況，預壓材料選用砂袋。按120%的箱梁重量進行超載預壓。

4）模板尺寸允許偏差和檢驗方法見表1。

表1 模板尺寸允許偏差和檢驗方法表

5）箱梁兩側腹板宜對稱張拉，其不平衡束最大不超過一束，張拉同束鋼絞線應由兩端對稱同步進行，且按設計圖規定的編號及張拉順序張拉。

6）進行壓漿過程中，應填寫好壓漿記錄。對應埋置在梁體內的錨具，壓漿后應先將其周圍沖洗干凈并鑿平，然后設置鋼筋網和澆筑封端混凝土；封錨混凝土符合設計規定。

5 效益分析

1）經濟效益：軟基地質波形鋼腹板橋施工關鍵技術在工程施工期間發揮了很大的經濟效益。減少預壓材料投入1/2，節約174 萬元；通過調整原設計支架系統，在保證結構安全的前提下減少設備租金16 萬元；通過采用自制波形鋼腹板吊裝扁擔梁工具，減少1 臺吊車投入、加快了工期，節約2 萬元。共節約192 萬，經濟效益顯著。

2）社會效益：軟基地質波形鋼腹板橋施工關鍵技術得到了業主監理單位的一致好評，省市各級領導和行政主管部門多次深入現場進行檢查指導，對工程的施工技術、質量管理、安全生產等各方面均給予了較高的評價，通過本工程的順利實施，使得企業在當地樹立了良好的品牌形象。