箱梁快速施工技術

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摘要:詳細介紹津濱輕軌工程高架橋325m預應力連續(xù)箱梁支架法快速施工技術。通過試驗梁制定了一套標準化作業(yè)程序,內(nèi)容涵蓋了地基處理、支架拼裝及預壓、模板制作安裝、預應力筋張拉等整個施工過程。

關鍵詞:輕軌;連續(xù)箱梁;支架法;施工

1工程概況

津濱輕軌工程一期全長45.409km,全線高架橋總長近40km,基本梁型為現(xiàn)澆連續(xù)梁。其中,DK42+533～DK42+758段高架橋,是全線的試驗段,為全線的快速施工提供技術積累和支持。試驗段處于濱海地區(qū),為軟土地基。該段橋梁均采用325m現(xiàn)澆預應力混凝土連續(xù)箱梁,為斜腹板單箱單室箱梁。頂板寬8.9m,底板寬4.6m,高1.5m,頂板厚25cm,底板厚20cm,跨中標準腹板厚40cm。

由于工期緊、任務重,為便于各聯(lián)同時施工,加快施工進度,設計上梁型分為A型和B型,兩種梁在梁序上間隔排列,先施工A型梁。為給后施工B型梁留出千斤頂?shù)膹埨臻g,A型梁端橫梁腹板之間的混凝土在B型梁張拉完畢后再澆筑。為了保證A型梁鋼束張拉時腹板的穩(wěn)定和強度,設橫向聯(lián)系鋼筋或橫梁鋼筋部分不截斷;在A型梁鋼束張拉完畢后,為了滿足B型梁千斤頂張拉的空間應切斷部分鋼筋,張拉完一束,再按施工規(guī)范要求把截斷的鋼筋焊接,然后再張拉另一束,依次張拉。B型梁張拉完畢后再澆筑A型梁未澆筑混凝土。A型、B型梁兩端張拉槽口見圖1。

圖1梁端預留張拉槽口

2施工方案選擇

根據(jù)該段所處地基情況,有2種模板支撐方案可供選擇。

(1)采用軍用梁等梁式支架。由于該段所處地基為軟土地基,采用此方案,把支墩支于承臺上,可避免對地基的處理。

(2)采用滿堂支架。該段地表面有1.5～2m的回填堿土,在適當處理后可采用此方案。但是,由于A型梁端部張拉槽口混凝土在B型梁張拉前不能封閉,因此支座不能完全受力,需要有支架承受荷載。

因此,若采用軍用梁,則兩邊跨的軍用梁便不能拆除直到梁端混凝土封閉;若采用滿堂支架,則每聯(lián)梁兩端要留6m的支架用來支撐梁體。由于整個工程絕大部分為高架橋,需要大量支架和模板來周轉(zhuǎn),影響了施工進度。針對此問題,本工程采取了在A型梁端加臨時支座的方案,即在支座外側(cè)設置臨時硫磺砂漿支座,如圖2所示。支座尺寸為300mm×600mm×250mm,支座里面預埋45cm長電阻絲,以便加熱熔化硫磺砂漿,拆除臨時支座。在梁底臨時支座頂面對應位置預埋330mm×610mm×20mm鋼板,為了保證梁體張拉時自由滑動,在梁底預埋鋼板和臨時支座之間墊聚氯乙烯四氟滑板。本試驗段采用碗扣式滿堂支架加臨時支座的施工方案。

圖2A型梁端部臨時支座示意(單位:mm)

3施工方法標準化作業(yè)程序

3.1地基處理

搭立支架前將地面用推土機推平,用25t振動碾碾壓6遍:先靜壓1遍,再弱碾1遍,強振2遍,隨后弱振1遍、靜壓1遍。碾壓范圍為:縱向與同一聯(lián)梁長度相同,寬度為支架垂直投影范圍每邊加寬2m。碾壓后進行靜載檢測,地基承載力達到216kPa,而全聯(lián)混凝土量為386m3,重10049kN,加上支架、模板、施工人員及機具等荷載共計12059.1kN,承壓面積150m2,則地基平均壓應力為80.3kPa,小于地基承載力。承載力富余較多,能有效地控制地基的彈性變形。碾壓時注意地面是否有反彈現(xiàn)象,有則換填灰土。地基平整時做成0.5%單面坡,在低的一側(cè)挖排水溝,以利下雨時排水,避免雨水浸泡地基。

3.2支架拼裝

如圖3所示,采用碗扣式滿堂支架,支架豎桿的行距90cm,列距在梁腹肋范圍60cm,其他為90cm,橫桿按高度每120cm布置。地面每排支架豎桿下鋪設一層15cm×15cm方木,碗扣件頂面鋪設縱橫2層15cm×15cm方木,方木之間用扒釘或螺桿連接成整體,調(diào)節(jié)頂部可調(diào)托支撐,以滿足設計高程的要求。即總荷載的60%、100%和125%,預壓前在支架下部方木和上部方木上分別設置沉降觀測點,用于加載和卸載過程的觀測。沉降穩(wěn)定后進行逐級卸載。通過對預壓過程中的沉降觀測數(shù)據(jù)進行分析,得出支架跨中預抬高量,每跨按拋物線設置。

3.4模板的設計與安裝

模板由底模、側(cè)模、內(nèi)膜和端模組成。底模采用硬質(zhì)PVC板,規(guī)格為240cm×120cm×1.5cm,由于PVC板在夏日易受高溫影響而變形,因此澆筑混凝土易在晚上進行。PVC板的優(yōu)點是周轉(zhuǎn)次數(shù)比竹膠板多,而且表面光潔度高。側(cè)模采用定型鋼模板,每節(jié)長3m,每跨加1節(jié)1m的調(diào)節(jié)鋼模板。內(nèi)模采用木板拼裝,表面覆以塑料膜。內(nèi)模底面僅兩側(cè)1m范圍內(nèi)鋪設模板,每跨1/4跨處設進人口,用于澆筑底板和張拉頂部預應力筋。安裝模板時先安裝底模,再安裝側(cè)模。綁扎完底板和腹板鋼筋后整體吊裝內(nèi)模,內(nèi)模用高強度等級混凝土支墩支撐于底模上。全部鋼筋綁完后安裝端模。

3.5鋼筋綁扎及波紋管固定

本段預應力箱梁具有鋼筋密、肋板薄、波紋管集中、管道并攏、作業(yè)難度大等特點,因此在施工中遵循“波紋管依靠鋼筋,鋼筋避讓波紋管的原則。操作要點如下:

①普通鋼筋綁扎成骨架后,根據(jù)預應力鋼束的座標和曲線要素,在箍筋上測量劃線,并點焊“井字形定位筋,穿入波紋管;②波紋管應定位準確,線形順暢,與普通鋼筋有沖突的地方,可適當移動普通鋼筋的位置,波紋管與錨墊板應垂直;③波紋管綁扎完后要加強保護,防碰撞、擠壓變形,防電焊灼傷等;④在各管道中間適當部位設置3個排氣孔,排氣孔與波紋管的連接處用膠帶密封。

3.6混凝土的澆筑

混凝土澆筑一次進行,施工順序為先澆筑底板混凝土,再澆筑腹板和頂板混凝土。

圖3碗扣式滿堂支架示意

3.3支架預壓、設置預拱度

考慮梁體自重、地基下沉及支架的變形等因素影響,對相同地質(zhì)條件的地段第一聯(lián)梁的支架進行預壓,以取得梁體施工預拱度。預壓前先安裝底模,底模安裝完成后,檢查支架穩(wěn)定和緊固情況,模板與下方墊木的貼緊情況和控制高程,符合要求后,可進行預壓。采用沙袋對支架以每單跨為一個作業(yè)面對稱加載預壓,預壓荷載根據(jù)施工過程荷載增加規(guī)律分3級進行施混凝土采用泵車澆筑,其中底板通過進人口注入混凝土人工攤鋪澆筑。采用斜向分段,水平分層,由低位向高位進行的方法澆筑。振搗采用插入式振搗棒,在肋板下部波紋管和鋼筋較密的地方以及錨下部位,采用細棒密搗。

混凝土澆筑過程中分工明確,要有專人檢查、糾正預埋件的位置;要有專人檢查模板、固定螺栓和支撐,如有異常情況,必須停止?jié)仓炷?抓緊處理。

3.7預應力筋的張拉當梁體混凝土強度大于設計強度90%,且彈性模量達到100%時可進行預應力筋的張拉。其工藝流程為:施工準備→設置張拉平臺→穿鋼絞線束→清理錨墊板及波紋管內(nèi)雜物→安裝工具錨、千斤頂、工作錨→張拉、記錄測量數(shù)據(jù)→回油、張拉結(jié)束→檢查斷絲、滑絲情況。其工作要點如下。

(1)鋼絞線切口必須平整,線頭不散。編束時必須使綱絞線相互平行,不得交叉,沿長度方向每隔2～3m用鐵絲捆扎一道,并給鋼絞線編號。

(2)張拉順序為先張拉腹板鋼束,再張拉頂板鋼束。腹板鋼束采用兩端張拉,頂板鋼束較短,采用一端張拉。

(3)張拉時實行張拉力與伸長值雙控。錨下張拉控制應力為1320MPa,以油表讀數(shù)為主。伸長值用于校核,實際伸長值與理論伸長值相差控制在±6%。

(4)張拉時兩端應對稱同步進行,當?shù)竭_張拉噸位后持荷5min,測量伸長值加以校核,在5min后如油壓有下降,須補油到設計噸位的油壓值。

3.8壓漿

張拉完畢后,宜在3d內(nèi)進行管道壓漿,壓漿采用C45水泥漿?？椎涝趬簼{前用壓力水沖冼,以排除孔內(nèi)粉渣等雜物,保證孔道通暢。壓漿時的壓力為1.5MPa左右。水泥漿從調(diào)制到壓入管道的間隔時間不得超過40min。壓漿應達到排氣孔排出與規(guī)定稠度相同的水泥漿時方可停止,此時要關閉注漿管閘閥,使孔道中的水泥漿在有壓狀態(tài)下凝結(jié)。

3.9拆模及落梁

為了加快模板的周轉(zhuǎn),內(nèi)模在混凝土強度達到設計強度的60%,側(cè)模在達到混凝土設計強度的50%時可拆除。支架、底模在混凝土張拉及壓漿完后,其強度能安全地承受其自重和外加施工荷載時拆除。拆除的順序:先拆除每跨中間部分,然后由中間向兩邊(支座處)對稱拆除,使箱梁逐漸受力。A型梁在梁端預留槽口混凝土澆筑完并達到一定強度后,可通電拆除臨時支座。

4結(jié)語

設計方案充分考慮快速施工的要求,是津濱輕軌高架橋梁能夠快速施工的前提。通過在實踐中的不斷摸索,總結(jié)經(jīng)驗,培訓技術工人熟練掌握標準工法,采用側(cè)、底模分離,臨時支座等方法,大大加快了模板和支架的周轉(zhuǎn)速度,是加快施工速度的關鍵。另外,由于預應力連續(xù)箱梁的鋼筋較多,綁扎復雜,故合理的鋼筋綁扎順序、熟練的綁扎技巧、一次到位也加快了施工速度,這些都是在科學管理的基礎上達到的。