高速公路橋梁現(xiàn)澆箱梁施工方法探究

雷湘臨

（鎮(zhèn)江市綜合交通事業(yè)發(fā)展中心，江蘇 鎮(zhèn)江 212000）

1 引言

現(xiàn)澆箱梁具有造型美觀、施工連續(xù)性強(qiáng)、占地空間小的優(yōu)勢，被廣泛應(yīng)用于我國高速公路橋梁建設(shè)當(dāng)中。為保證現(xiàn)澆箱梁施工質(zhì)量和安全，需要從地基處理、支架搭設(shè)、支架預(yù)壓、模板安裝、鋼筋及預(yù)應(yīng)力管道安裝、混凝土澆筑、預(yù)應(yīng)力張拉等方面對施工工藝和技術(shù)進(jìn)行嚴(yán)格把控[1]。本文以江蘇省某高速公路特大橋現(xiàn)澆箱梁施工為例，探究現(xiàn)澆箱梁施工技術(shù)應(yīng)用和質(zhì)量控制要點(diǎn)。

2 工程概述

江蘇省某高速公路特大橋全長1 906.02 m，橋梁上部結(jié)構(gòu)共計(jì)18 聯(lián)，其中，第八、第十四、第十七聯(lián)為現(xiàn)澆等截面連續(xù)箱梁，跨徑布置為4×25 m，截面形式為單箱三室，頂板寬度16.55 m，底板寬度11.5 m，梁高1.6 m。橋梁斷面如圖1所示。

圖1 特大橋現(xiàn)澆箱梁斷面示意圖（單位：mm）

3 施工工藝技術(shù)

以特大橋第八聯(lián)現(xiàn)澆箱梁施工為例，其施工工藝流程如圖2 所示。

圖2 特大橋現(xiàn)澆箱梁施工工藝流程圖

3.1 地基處理

地基處理前，采用挖機(jī)對原地面的雜物和垃圾進(jìn)行清理，并進(jìn)行初步整平。根據(jù)工程實(shí)際要求（1.6 m 梁高，盤扣滿堂支架地基），對原地面進(jìn)行20 cm 厚5%摻灰處理，并采用壓路機(jī)碾壓密實(shí)，壓實(shí)度≥90%。灰土碾壓成形，完成驗(yàn)收后，進(jìn)行混凝土墊層施工。根據(jù)粉質(zhì)黏土層地基容許承載力要求，墊層采用10 cm 厚C20 混凝土，在橫梁及腹板處加強(qiáng)為12 cm 厚的C20 混凝土。混凝土頂面以箱梁中心線為基準(zhǔn)設(shè)置1%雙向橫坡，兩側(cè)開挖排水溝，方便排水。

施工過程中遇到以下特殊情況，需要對地基進(jìn)行額外處理：一是位于樁間系梁或橋臺承臺，采用放坡式開挖施工的部位，用素土進(jìn)行分層回填并分層碾壓密實(shí)后，再進(jìn)行地面加固處理；二是鉆孔樁在有泥漿的區(qū)域附近施工，此時需要將未處理的泥漿層全部清除，再換填素土。

3.2 支架搭設(shè)

特大橋現(xiàn)澆箱梁采用搭設(shè)盤扣式滿堂支架進(jìn)行施工。盤扣式滿堂支架的優(yōu)勢在于承載力大，安全性能好，安裝及拆卸簡單，能有效提高施工效率[2]。特大橋現(xiàn)澆箱梁梁高1.6 m，第八聯(lián)支架高度13.2 m。根據(jù)工程實(shí)際情況，鋼管規(guī)格采用φ48 mm×3.2 mm，縱梁采用I10 工字鋼，其上橫向分布9 cm×9 cm 方木，腹板及橫梁底板處中心間距為20 cm，空箱及翼板處中心間距為30 cm，箱梁模板采用厚1.5 cm 的高強(qiáng)覆膜竹膠板。由于支架高度超過8 m，需要滿布豎向斜桿，同時沿高度每隔4～6 個步距設(shè)置水平斜桿。支架搭設(shè)步驟為：設(shè)計(jì)放樣→布置底托→安裝立桿→安裝水平桿→安裝斜桿→分層安裝至頂層→安裝U 形可調(diào)頂托→安裝縱橫梁。

3.3 支架預(yù)壓

支架預(yù)壓的主要目的是檢驗(yàn)支架基礎(chǔ)的處理程度，減少和消除支架桿件間隙、地基不均勻沉降，獲取支架及地基的非彈性變形值[3]。在支架搭設(shè)完成后，進(jìn)行超載預(yù)壓。預(yù)壓方法是在支架底板上放置堆載材料，如沙袋或土袋。預(yù)壓時間要求大于或等于7 d，并且滿足連續(xù)3 d 沉降觀測累計(jì)不大于3 mm的要求。

3.3.1 預(yù)壓加載

現(xiàn)澆箱梁支架每一聯(lián)同步進(jìn)行預(yù)壓，按照60%→80%→100%的預(yù)壓總重進(jìn)行三級加載，預(yù)壓總重=（箱梁自重+ 施工荷載總重量）的120%，先底板、腹板，后頂板、翼板。預(yù)壓采用砂袋或水袋相結(jié)合的方式。加載過程中人工與吊車配合均勻加載，依次由每跨的中間向兩邊對稱進(jìn)行，嚴(yán)禁集中堆載。預(yù)壓加載根據(jù)箱梁截面位置相對應(yīng)的重量進(jìn)行加載，并嚴(yán)格控制加載速率，避免空箱位置超載、腹板位置加載不足導(dǎo)致支架失穩(wěn)現(xiàn)象發(fā)生。預(yù)壓施工時，應(yīng)盡量選擇在風(fēng)力小于6 級的晴天進(jìn)行；若不能避開雨天，砂袋上遮蓋防雨篷布，以免砂袋吸水后預(yù)壓重量過大將支架壓垮。

3.3.2 沉降觀測

為了檢驗(yàn)支架安全性，沉降觀測點(diǎn)布置在每跨的L/4、L/2、3L/4 及墩頂位置（L為跨度），保證觀測斷面不少于5 個。每個斷面在頂部和底部分別布置5 個觀測點(diǎn)。按照60%→80%→100%的預(yù)壓方式，每完成一級加載后，進(jìn)行12 h 的沉降觀測。觀測點(diǎn)的沉降量均值在2 mm 以內(nèi)表明支架地基穩(wěn)定，可進(jìn)行下一級加載。三級加載完成后，每間隔24 h 監(jiān)測1 次支架沉降量，連續(xù)3 d 各觀測點(diǎn)累計(jì)沉降量不大于3 mm 且預(yù)壓時間不少于7 d，進(jìn)行預(yù)壓卸載。卸載采用分層卸載法，由每聯(lián)中跨的中間向兩邊對稱開展，中跨卸載一層后，再對稱卸載一層邊跨土袋，按此循環(huán)直至全部卸載完成，嚴(yán)禁集中卸載。

3.4 模板安裝

3.4.1 外模板安裝

外模板采用1.5 cm 高強(qiáng)覆膜竹膠板，安裝順序?yàn)椋旱啄！鷤?cè)模→翼緣板模板→調(diào)模。底模鋪設(shè)在橫向分配梁上（9 cm×9 cm 方木），在2 塊模板拼縫處加設(shè)分配梁，并用雙面膠填充防止混凝土澆筑時漏漿。側(cè)模面板橫圍檁采用9 cm×9 cm 方木順橋向水平布置，橫圍檁外側(cè)布置9 cm×9cm 方木豎圍檁，并采用頂托進(jìn)行支撐。鋼管支撐在豎向方木上并與立桿和橫桿用4 個扣件連接，同時設(shè)置1 道反拉桿。外側(cè)模與底模接縫處粘貼海綿膠條，同時接縫處后背設(shè)置一塊方木，將側(cè)板與底模固定牢固。翼緣板模板安裝參照底模安裝方式。當(dāng)模板安裝結(jié)束后進(jìn)行調(diào)模，滿足立模標(biāo)高= 設(shè)計(jì)標(biāo)高＋預(yù)拱度值（支架的彈性變形+經(jīng)驗(yàn)預(yù)拱度）的質(zhì)量控制要求。現(xiàn)澆箱梁外模板示意圖如圖3 所示。

圖3 外模板示意圖（單位：cm）

3.4.2 箱室內(nèi)模安裝

本工程現(xiàn)澆箱梁采用兩次澆筑混凝土的施工方法。因此，內(nèi)模板安裝時也分兩次進(jìn)行。首先，采用1.2 cm 高強(qiáng)覆膜竹膠板安裝空箱內(nèi)模，用扣件式腳手鋼管做支撐，并進(jìn)行調(diào)模保證線形流暢，如圖4 所示。內(nèi)模板安裝完成并且驗(yàn)收合格后，方可進(jìn)行底板及腹板的澆筑。當(dāng)?shù)谝淮螡仓幕炷吝_(dá)到強(qiáng)度要求后，安裝頂板內(nèi)模，即用方木或鋼管搭設(shè)小排架，在排架上鋪設(shè)竹膠板，驗(yàn)收合格后進(jìn)行頂板澆筑，如圖5 所示。

圖4 空箱內(nèi)模示意圖

圖5 頂板內(nèi)模示意圖

3.5 鋼筋及預(yù)應(yīng)力管道安裝

根據(jù)2 次澆筑混凝土的施工方法，綁扎鋼筋也分2 次進(jìn)行：首先綁扎底板鋼筋、腹板鋼筋、橫隔板鋼筋、倒角鋼筋。完成第一次混凝土澆筑后，進(jìn)行頂板鋼筋的綁扎。

預(yù)應(yīng)力管道的安裝與鋼筋綁扎同步進(jìn)行。預(yù)應(yīng)力管道選用鍍鋅金屬波紋管。由于預(yù)應(yīng)力筋的施工質(zhì)量直接影響構(gòu)件的整體強(qiáng)度，施工要求高，因此，在施工過程中，要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)坐標(biāo)焊接井字形定位筋。定位筋與箱梁鋼筋點(diǎn)焊連接牢固后，穿入波紋管。波紋管線型要順直，不能出現(xiàn)側(cè)向彎曲，以防混凝土局部應(yīng)力過大。波紋管定位完畢后，在混凝土澆筑前預(yù)先穿入鋼絞線。

3.6 混凝土澆筑

現(xiàn)澆箱梁混凝土強(qiáng)度為C50 級，第一次澆筑從端橫梁開始，順橋向從低到高澆筑，橫梁澆筑完成后再澆筑腹板到1/3高度左右后再澆筑底板，然后循環(huán)澆筑腹板至頂板與腹板倒角處。完成一跨后，澆筑下一跨腹板、底板。第二次澆筑頂板及翼緣板，由低側(cè)向高側(cè)全幅推進(jìn)。

2 次澆筑過程中要注意： 一是在橫梁處縱橫向鋼筋交錯、疊置，箱梁澆筑時應(yīng)加強(qiáng)振搗，保證密實(shí)，避免氣泡、空洞等病害，同時避免振搗棒碰觸模板及預(yù)應(yīng)力管道[4]。振搗完成后，徐徐拔出振搗棒。二是在腹板澆筑時，采用斜面分層澆筑法，分層厚度控制在30 cm 以內(nèi)，上、下層前后澆筑距離保持2 m 左右。三是在梁體澆筑過程中及時對波紋管內(nèi)鋼絞線進(jìn)行抽拔，以防波紋管漏漿，鋼絞線與波紋管黏結(jié)，影響張拉質(zhì)量。四是頂板混凝土需兩次壓實(shí)、 兩次收光，防止混凝土表面產(chǎn)生裂紋。五是2 次澆筑的接觸面要進(jìn)行鑿毛處理，清理干凈，便于新老混凝土結(jié)合。

混凝土澆筑完成后，頂面覆蓋土工布灑水保濕，養(yǎng)護(hù)時間大于或等于7 d。期間，橋面禁止堆放材料。

3.7 預(yù)應(yīng)力張拉

混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)值90%，且完成不少于7 d 以上養(yǎng)護(hù)后，進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉。首先張拉縱向預(yù)應(yīng)力束，再張拉橫向預(yù)應(yīng)力束，先小半徑側(cè)后大半徑側(cè)。全橋鋼束張拉順序?yàn)椋褐袑印聦印蠈樱愋蛻?yīng)左右兩側(cè)對稱張拉。張拉時，預(yù)應(yīng)力分級加載：0→15%σcon→30%σcon→50%σcon→100%σcon（σcon為張拉控制應(yīng)力），每完成一級加載，測量千斤頂?shù)纳扉L量。在達(dá)到100%σcon且持荷5 min 時，驗(yàn)算實(shí)際伸長量。滿足實(shí)際伸長量與理論伸長量誤差在±6%以內(nèi)，方可進(jìn)行錨固。當(dāng)誤差量超出±6%范圍，暫停張拉，進(jìn)行調(diào)整，滿足要求后才能繼續(xù)作業(yè)。

實(shí)際伸長量ΔL計(jì)算方法如下：

式中，L100%σcon 為加載至100%σcon時的伸長量，mm；L15%σcon 為加載至15%σcon時的伸長量，mm；L30%σcon 為加載至300%σcon時的伸長量，mm。由L100%σcon-L15%σcon 計(jì)算出預(yù)應(yīng)力加載從初始到結(jié)束時的實(shí)測伸長量；由L30%σcon-L15%σcon 推算出初應(yīng)力加載下的伸長量。

理論伸長量ΔL計(jì)算方法如下：

式中，Pp為平均張拉力，N；L為預(yù)應(yīng)力筋長度，mm；Ap為預(yù)應(yīng)力筋截面積，mm2；Ep為鋼筋的彈性模量，N/mm2。

3.8 壓漿

預(yù)應(yīng)力束張拉完成后進(jìn)行預(yù)應(yīng)力管道壓漿及封錨。壓漿可以有效保護(hù)預(yù)應(yīng)力筋免遭銹蝕，提高結(jié)構(gòu)的耐久性，同時壓漿可以使混凝土結(jié)構(gòu)的整體性增強(qiáng)，進(jìn)一步提升其承載能力和抗裂性[5]。孔道壓漿從一端向另一端推進(jìn)，連續(xù)進(jìn)行，一次完成。壓漿完成后，進(jìn)行混凝土封錨。

3.9 模板及支架拆除

3.9.1 模板拆除

當(dāng)混凝土抗壓強(qiáng)度達(dá)到2.5 MPa 以上時拆除側(cè)模。在拆除過程中避免損壞混凝土結(jié)構(gòu)表面及棱角。當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到30 MPa 以上時拆除內(nèi)模。當(dāng)預(yù)應(yīng)力管道完成壓漿，且壓漿強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)值的90%時，拆除底模。從跨中開始，兩側(cè)對稱向支座進(jìn)行拆除。

3.9.2 支架拆除

當(dāng)現(xiàn)澆箱梁相應(yīng)的預(yù)應(yīng)力張拉壓漿完成，且壓漿強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)值的90%后，拆除支架。從跨中開始，向梁端方向緩慢、對稱、自上而下拆除支架。具體步驟為：拆除臨邊防護(hù)→松開跨中頂托→拆除翼緣板模板→拆除翼緣板下方水平斜桿、豎向斜桿、橫桿、立桿→松開底板支架頂托→拆除底模→拆除底模下方水平斜桿、 豎向斜桿、橫桿、立桿。在拆除過程中，嚴(yán)格遵循自上而下，不同時拆除上下兩步架體的原則，做到一步一清、一桿一清。

4 結(jié)語

綜上所述，橋梁現(xiàn)澆箱梁施工工藝較為復(fù)雜，施工工序較多。因此，在施工過程中，需要從施工方法、施工組織、檢測手段等方面保證每一個環(huán)節(jié)的安全生產(chǎn)要求和質(zhì)量控制要求。本文從工程實(shí)例出發(fā)，探討了高速公路特大橋現(xiàn)澆箱梁施工工序和施工要點(diǎn)，旨在為同類型橋梁施工提供參考和經(jīng)驗(yàn)。