軟土地基預應力混凝土變截面箱梁及合龍段施工技術分析

彭國勇 李曉暉

（中國葛洲壩集團電力有限責任公司，湖北 宜昌 443000）

0 引言

預應力混凝土變截面箱梁具有剛度大、整體性好、受力性能好等特點，因而廣泛應用于橋梁工程中，但是現實條件的限制容易帶來工程的質量問題。本文結合佛山市鳳凰路明湖大橋工程，對現澆連續(xù)箱梁及合龍段關鍵施工工序進行了研究，解決了軟土地基處理、高空作業(yè)、變截面弧線控制和大體積混凝土施工存在的技術問題，確保了施工質量，提高了施工效率。總結其經驗，可為同類型案例提供參考。

1 工程概況

鳳凰路明湖大橋位于佛山市西江新城明湖公園，上跨明湖，與河道正交，道路中心線位于半徑為850m的平曲線上，道路中心線與橋梁墩位線正交。主橋結構采用預應力混凝土V 型剛構，橋梁跨徑布置為30+（35+50+35）+30m，主橋全長120m，兩側各設置30m引橋，橋梁跨徑總長180m，橋頭每側耳、背墻長度均為2.1m，全橋寬39m，橋梁面積7020m2。變截面連續(xù)剛構的橋箱梁采用單箱三室直腹板截面，變截面漸變段按圓弧線設置。具體橋梁布置如圖1、圖2所示。

圖1 主橋縱斷面布置

圖2 主橋箱梁斷面布置

該工程位于珠江三角洲西岸沖積平原，地形平坦，周圍水系發(fā)育，沿線地面標高為0.12～7.58m。根據現場地質勘察資料，支架基礎挖至第四層土頂位置才能滿足承載力要求[1-2]。該工程施工存在以下重難點：

（1）支撐系統和支架穩(wěn)定是橋梁箱梁施工的基礎，是上部結構施工的關鍵和重點；

（2）邊跨及中跨的梁高和厚度漸變段按圓弧線變化，梁體預拱度控制及線形控制是施工難點；

（3）箱梁及合龍段高空作業(yè)風險大，加強安全技術作業(yè)，采取有效防護措施是工程安全控制重點；

（4）橋梁現澆箱梁為大體積混凝土施工，混凝土施工工藝和質量是工程質量控制重點。

2 整體施工工藝

箱梁總體施工順序為：地基處理→搭設支架→底板模板安裝→支架預壓→底板鋼筋綁扎→混凝土澆筑→腹板、箱室頂板模板安裝→腹板、箱室頂板鋼筋混凝土施工→合龍段模板安裝及澆筑→預應力施工。

2.1 地基處理

支架基礎采用40cm厚素土換填+40cm碎石+20cm厚C20混凝土進行處理，1#至2#墩之間部分淤泥較厚的區(qū)域額外換80厚cm片石。處理范圍為橋長方向120m，橋寬方向39m，根據規(guī)范要求，在支架長、寬兩向各外擴1.5m，支架場地硬化范圍為橋梁長度方向128.8m，橋梁寬度方向42m。沿道路紅線開挖寬0.55m、長360m的磚砌排水溝。

為保障雨季時積水的及時抽排，在道路紅線外10m處修筑一道施工臨時土圍堰。為確保支架基礎的穩(wěn)定[3]，澆筑混凝土時從道路中線往東西兩側設置0.3%的橫坡，在支架兩邊0.5m處各設置長180m的MU10磚砌排水溝，其凈尺寸為50cm×50cm。在2#至3#墩之間設置2 個70cm×70cm×100cm的MU10磚砌集水井，將集水抽排至土圍堰外明湖中，再利用現渠道引至1km外的秀麗河。

2.2 支架搭設

現澆箱梁采用滿堂支架澆筑，合龍段采用吊架澆筑[4-5]。滿堂支架采用Z 型承插型盤扣式支架，選用Q345B、Φ60×3.2mm鋼管。盤扣支架縱橋向間距為1.2m；橫橋向間距：腹板下方區(qū)域為0.6m，翼緣板邊緣下方為0.9m，箱室底板下方為1.2m，翼緣板下方為0.9m；橫桿步距為1.5m。橫向主楞采用I10工字鋼，間距同盤扣支架縱向間距；次楞采用10cm×10cm方木，腹板下方間距15cm，箱室及翼緣板位置間25cm；方木上鋪設1.5cm厚竹膠板。外側防護欄桿應高出施工平臺≥120cm，在立桿0.5m 及1.0m高的盤扣節(jié)點設置兩根橫桿，在外立桿內側設置高度≥180mm的擋腳板，并布置安全網進行防護。具體布置如圖3、4所示。

圖3 現澆支架縱橋向布置

圖4 現澆支架斷面布置

2.3 模板安裝

現澆箱梁模板采用15mm厚竹膠板。現澆箱梁腹板位置采用三段式止水對拉螺栓，間距1m，豎向固定模板2組。

底模鋪設前，放出箱梁輪廓線并測出底板標高，預拋高2cm以便預壓后調整標高，根據輪廓線及標高鋪設方木縱肋及底模面板。

外側模支承按箱梁輪廓定位，用兩層撐桿加固，可加設內外模拉桿，底板模板包住外側模板。

內模采用碗扣架和方木支撐，與底模頂面預留距離，方便找平。內模采用建筑板，以方便拆除和減輕重量。

2.4 支架預壓及預拱度設置

2.4.1 支架預壓

支架預壓荷載取為1.2倍承受的混凝土結構恒載，采用砂袋及預壓鋼筋結合堆載進行預壓。預壓分三級進行，按照設計荷載的60%、100%、120%加載。持荷24h后，再分別按加載的一半和全部卸載，測出每級荷載下各測點的高程值。

測點布置按支架頂和地基，沿縱橋向在箱梁的跨中、1/4跨、支點附近5個斷面分別布設，在橫向2個邊腹板、箱室正下方及翼緣板上布置。

2.4.2 預拱度的設置

確定預拱度時考慮支架在荷載作用下的總變形量、彈性和非彈性壓縮[6-8]。根據梁的拱度值線形變化，以中點為最高值，以兩端為零，按二次拋物線進行分配。

2.5 鋼筋及預應力孔道施工

底板縱向預應力束規(guī)格為15-12、15-15、15-9，采用SBG-90Y、SBG-80Y塑料波紋管成孔。鋼筋及預應力管道安裝順序為：底板→腹板、橫隔梁→頂板→護欄、燈柱底座和伸縮縫的預埋筋及橋面泄水孔等[9]。

2.6 混凝土澆筑

混凝土等級為C55，采用水平分層法分兩次澆筑成型，第一次澆筑底板及腹板倒角處；第二次澆腹板和頂板，層與層澆筑間隔時間不超過初凝時間[10]。混凝土澆筑采用泵送混凝土，由于鋼筋較密集，混凝土主要由橫隔墻處灌入，此處底板頂面鋼筋可后綁扎。

（1）澆筑底板混凝土時，由外側向中間進行。當腹板下梗腋處的混凝土灌滿堆高后，補充灌注底板中部的混凝土。

（2）澆筑腹板時同步對稱澆筑，每層澆筑厚度≤30cm。

（3）頂板混凝土入模時，應將承托處填平、振實。頂板由外向內澆筑，避免懸臂過大導致裂紋，并順橋向由梁段頂面兩端向梁段中線方向澆筑。

2.7 預應力施工

用聯結器聯結，鋼絞線端頭加用擠壓套。連續(xù)箱梁縱向張拉縱向鋼絞線，并及時壓漿，張拉順序為：腹板束→底板束→頂板束。

張拉完成后，24h內進行管道壓漿。孔道壓漿自下而上進行，間隔時間≤40min。壓漿作業(yè)應緩慢、均勻、連續(xù)進行。壓漿端的水泥漿壓力控制在0.5MPa左右，當另一端排氣孔排出濃漿時，停止壓漿，關閉出漿口閥門并持荷。

張拉后應切除外露的鋼絞線，保留3cm 進行封錨。封端混凝土采用C55無收縮混凝土，應在終張拉2d內進行。封錨前應對錨具進行防水處理，并設置封錨鋼筋網。采用無收縮混凝土封錨，保護層厚度≥35mm，封錨后24h內灌漿，封錨混凝土灌注后，在梁端表面滿涂1.5mm厚的聚氨酯防水層。

2.8 合龍段施工

2.8.1 合龍段施工工序

合龍段施工順序為：施工準備→吊架安裝→合龍段兩側水箱配重→綁扎鋼筋及安裝預應力管道→內模就位→主梁懸臂梁對頂→勁性骨架焊接→綁鋼筋及安裝模板→澆筑混凝土，同時兩端配重水箱泄水→混凝土養(yǎng)護強度達到設計強度90%且凝期≥7d→拆除勁性骨架、張拉中跨合龍段預應力鋼束→拆除吊架及所有支架→合龍段及全橋主體施工完成。

2.8.2 合龍段模板制作安裝

合龍段吊架包括掛藍底模架、底模架前后橫梁和內外模走行梁，合龍段模板為掛藍懸澆模板。吊架模板結構如圖5所示。

圖5 合龍段吊架示意圖

（1）箱梁施工后拆除內模，用原有內外模對拉拉桿將外側模固定在已完成的箱梁段上，吊緊外模走行梁，取消前端與前上橫梁間的吊帶。懸吊輪軸轉換后，用倒鏈牽引外模走行梁走行至已成直線梁段翼緣板預留孔下方，用預應力粗鋼筋拉結。

（2）在底模前后橫梁兩端各設置2個10t的倒鏈，掛于外模走行梁上，取消底模后錨及前吊。

（3）走行前，底模和側模自重應完全承托于側模走行梁上，并最終作用于走行梁的滾軸吊點上。在前方牽拉走行梁滾動滑移，走形梁就位后，利用吊架預留孔洞與已成兩端混凝土拉結。

2.8.3 勁性骨架連接

鋼筋制作安裝及內模就位后，進行勁性骨架鎖定。考慮混凝土收縮徐變效應，合龍段勁性骨架施工前需采用頂推措施；頂推力按照圖紙施加，位移量≤10mm；千斤頂可布置在腹板位置，需平均對稱受力，其個數根據自身施工能力選擇，不宜太少；可采用20%、50%、80%、100%分級加載。在中跨跨中采用千斤頂對主梁懸臂進行對頂，對頂力為800kN，頂推后及時安裝勁性骨架進行鎖定；鎖定時間選在日內氣溫最低時進行。臨時張拉中跨合龍段鋼束，張拉噸位為設計噸位的15%。合龍段勁性骨架連接如圖6所示。

圖6 合龍段勁性骨架連接

2.8.4 合龍段配重

為平衡合龍段標高并減少撓度變形，安裝吊架后在合龍段兩側和邊跨處使用水箱壓重。水箱應對稱布置在縱向懸臂端，距離端部1m，其壓重重量為中跨合龍段的一半。在合龍段澆筑混凝土時，根據澆筑速度分級卸載圖紙的重量，分級卸載時應以澆筑重量的一半為宜。

2.8.5 合龍段混凝土澆筑

根據現場實測溫度，澆筑時間選擇溫度變化較小的時刻。連接面兩端的混凝土充分鑿毛，應從下往上、左右對稱澆筑。要加強與梁端混凝土接縫處的振搗，確保混凝土的密實。澆筑完成后，在混凝土初凝前需進行二次收面處理。

3 結束語

該工程通過采用基礎處理、支架預壓、預應力混凝土施工和合龍段施工等施工技術，解決了軟土地基、高空作業(yè)和大體積混凝土施工等問題，保證了箱梁結構的工程質量，確保結構的良好受力，實現了支承平臺的穩(wěn)定性和線形控制要求。明湖大橋現澆箱梁采用的施工技術能提高施工效率和質量，其經驗可為相同案例提供參考。