淺談?lì)A(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋懸臂灌筑法施工技術(shù)

[摘要]首先簡(jiǎn)要介紹懸臂灌筑法,然后對(duì)0#段施工、掛籃施工、梁段懸灌施工和合攏施工進(jìn)行詳細(xì)的論述,對(duì)同類型橋梁的施工具有較強(qiáng)的借鑒和參考價(jià)值。

[關(guān)鍵詞]橋梁 懸臂灌筑 施工技術(shù)

中圖分類號(hào):TU7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1671-7597(2009)0920099-02

預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋是近年來(lái)鐵路、公路廣泛采用的一種橋梁結(jié)構(gòu)形式,它以受力合理、橋形美觀、養(yǎng)護(hù)費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)受到廣泛的歡迎,預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的施工方法很多,有支架現(xiàn)澆法、懸臂澆筑法、懸臂拼裝法、頂推法、移動(dòng)模架法、大型浮吊施工法和旋轉(zhuǎn)施工法等,其中懸臂澆筑法在較大跨徑的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋中應(yīng)用最多,因此,研究大跨徑的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋懸臂澆筑法有重要的意義。

一、懸臂灌筑法

懸臂灌筑法又稱掛籃法(見(jiàn)圖1)。在墩柱兩側(cè)常采用托架支撐,灌筑一定長(zhǎng)度的梁段,稱為起步長(zhǎng)度。以此節(jié)段為起點(diǎn),通過(guò)掛籃的前移,對(duì)稱平衡地向兩側(cè)逐段灌筑混凝土,并施加預(yù)應(yīng)力,如此循環(huán)作業(yè),每澆筑完一段(3～8m),待混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后張拉縱向預(yù)應(yīng)力鋼絞線,然后向前移動(dòng)掛籃,進(jìn)行下一段施工。

懸臂灌筑施工時(shí)梁體一般分四大部分澆筑,主要程序如下:

1.在墩頂托架上澆筑0#段,并實(shí)施墩梁臨時(shí)固結(jié)系統(tǒng)。

2.在0號(hào)段上安裝懸臂掛藍(lán),向兩側(cè)依次對(duì)稱地分段澆筑主梁至合龍前段。

3.在臨時(shí)支架或梁端與邊墩間的臨時(shí)托架上支模澆筑現(xiàn)澆梁段。

4.主梁合攏段可澆筑。

二、0#段施工技術(shù)

在各梁段中,0#段的縱向預(yù)應(yīng)力束根數(shù)最多,普通鋼筋密布,管道縱橫,構(gòu)造復(fù)雜,施工難度極大,是梁段施工的關(guān)鍵。

(一)施工流程

預(yù)埋牛腿及鋼立柱支立焊接→立柱頂及牛腿頂調(diào)平、放線→加設(shè)分配梁→安裝底模及外側(cè)?！惭b底板及腹板鋼筋和豎向筋→安裝小部分側(cè)模及倒角模板→澆注底板鹼及養(yǎng)生→安裝頂板鋼筋及縱、橫向設(shè)管道→澆注頂板鹼→養(yǎng)生→張拉及壓漿→轉(zhuǎn)入下道工序。

(二)施工要點(diǎn)

1.墩身施工完成后,在矩形空心墩墩壁之間底托采用20mm厚的鋼板,鋼板橫向間距1.0m,在鋼板上安裝橫擔(dān)工字鋼后,縱向鋪設(shè)工字鋼,間距0.5m,在工字鋼上安裝木排架,在木排架上鋪設(shè)0#段底模。

2.支架拼裝好以后,采用砂袋法或水箱加水進(jìn)行預(yù)壓,預(yù)壓荷載按0#段混凝土重量及其它相關(guān)施工荷載總重量的1.25倍考慮。

3.0#段施工時(shí),根據(jù)安裝掛籃需求,預(yù)留好各種預(yù)留孔道及預(yù)埋筋,以便掛籃拼裝時(shí)能準(zhǔn)確就位。

4.0#段鋼筋及管道密集,鋼束管道位置采用定位鋼筋網(wǎng)片固定,定位鋼筋網(wǎng)片牢固地焊在鋼筋骨架上,定位鋼筋網(wǎng)片間距為0.5m,并且定位鋼筋網(wǎng)片所焊的鋼筋骨架與水平鋼筋采用點(diǎn)焊,防止管道位置移動(dòng)。當(dāng)預(yù)應(yīng)力管道位置與骨架鋼筋發(fā)生沖突時(shí),保持管道位置不變,適當(dāng)移動(dòng)普通鋼筋位置。

5.0#段管道密集,混凝土澆筑后采用高壓水管沖洗管道。豎向預(yù)應(yīng)力壓漿孔設(shè)在箱梁腹板內(nèi)側(cè)面,在豎向波紋管上開(kāi)孔設(shè)置注漿孔,并用密封膠帶密封。

6.0#段腹板混凝土澆筑時(shí),在內(nèi)模處留設(shè)混凝土側(cè)窗及搗固孔,以減少混凝土自由傾落高度,防止混凝土離析和對(duì)管道的過(guò)度沖擊,并避免搗固棒與管道猛烈碰撞,澆筑至預(yù)留孔位置后,封閉并加固側(cè)窗,繼續(xù)向上施工。

三、掛籃施工

掛籃是大跨徑箱梁懸臂澆筑法施工的主要設(shè)備,在施工中受深水、高墩、峽谷及氣候等影響小,可以充分利用有限的空間,多次重復(fù)使用,易于掌握施工工藝和保證施工質(zhì)量,在施工中對(duì)節(jié)段的施工誤差可以不斷地進(jìn)行調(diào)整,從而保證懸灌施工的精度。

(一)施工流程

在0#段安裝掛籃,作主錨和底錨→主梁打支撐→作掛籃靜載試驗(yàn)→調(diào)整模板澆筑l#段混凝土→縱向預(yù)應(yīng)力穿束張拉→前吊帶、底錨桿卸載→脫模板→鋪設(shè)軌道梁→落下主梁支撐→走行吊帶吊起前后托梁→解除主錨→檢查走行輪、反扣輪和液壓牽引系統(tǒng),清理掛籃前行障礙,做好前移準(zhǔn)備→啟動(dòng)油缸,T構(gòu)兩端兩個(gè)掛籃對(duì)稱前移,掛籃走行到位→先作主錨和底錨→打起主梁支撐→調(diào)模就位,綁扎鋼筋、管道,澆筑混凝土→進(jìn)入下一循環(huán)。

(二)施工要點(diǎn)

1.掛籃的安裝標(biāo)高要嚴(yán)格按設(shè)計(jì)標(biāo)高進(jìn)行安裝;

2.預(yù)埋孔要準(zhǔn)確設(shè)置,不得使聯(lián)桿受彎;

3.錨固螺栓要借助千斤頂將其擰緊;

4.中間錨固系統(tǒng)的前端斜聯(lián)桿和斜拉橋纜索內(nèi)的預(yù)應(yīng)力,要每根相等,準(zhǔn)確地按工藝中給定的值或試驗(yàn)后的調(diào)整力進(jìn)行設(shè)置;

5.外側(cè)模板在錨墊板處不要包死;

6.兩側(cè)錨固系統(tǒng)的墊梁前鉤與斜拉橋主梁的接觸面一定要找平,如不平必須進(jìn)行整修;

7.掛籃安裝時(shí)一定要使每個(gè)調(diào)高楔塊與斜拉橋主梁頂緊,并在主析后支架上用楔子楔緊;

8.新舊混凝土相連處模板一定要用螺栓聯(lián)接,以免掛籃變形較大時(shí)漏漿;

9.懸灌混凝土?xí)r,必須從掛籃的前端分層均勻地向掛籃的尾端灌注;

10.掛籃在走行時(shí),一定要平穩(wěn)向前移動(dòng),如有偏斜等情況要及時(shí)進(jìn)行調(diào)整;

11.掛籃在施工時(shí)要經(jīng)常進(jìn)行檢查,如有異常要及時(shí)與技術(shù)人員聯(lián)系;

12.錨固系統(tǒng)和牽索系統(tǒng)的螺桿及螺母等要經(jīng)常涂黃油進(jìn)行保養(yǎng),并在拆除時(shí)不要碰傷;

13.模板在安裝前要進(jìn)行整修,并涂脫模劑;

14.千斤頂要認(rèn)真保養(yǎng),防止碰傷、雨淋等;

15.牽索系統(tǒng)的吊耳、元寶梁等,主要受力部件要設(shè)專人進(jìn)行看護(hù),發(fā)現(xiàn)有異常及時(shí)進(jìn)行處理。

四、梁段懸灌施工

梁段混凝土的懸臂灌注一般用泵送,坍落度一般控制在14～18cm,并應(yīng)隨溫度變化及運(yùn)輸和澆注速度做適當(dāng)調(diào)整。

(一)施工流程

掛籃設(shè)計(jì)、加工→掛籃安裝、試驗(yàn)→進(jìn)入下一懸灌段施工(外模安裝、校正→鋼筋綁扎、焊接,預(yù)應(yīng)力管道安裝→內(nèi)模、端模安裝→混凝土澆筑→縱向預(yù)應(yīng)力筋張拉→移動(dòng)掛籃并定位→縱向預(yù)應(yīng)力管道壓漿)→豎向預(yù)應(yīng)力筋張拉及壓漿→橫向預(yù)應(yīng)力筋張拉及壓漿。

(二)施工要點(diǎn)

1.箱梁各節(jié)段混凝土在澆注前,必須嚴(yán)格檢查掛籃中線,掛籃底模標(biāo)高;縱、橫、豎三向預(yù)應(yīng)力束管道;鋼筋、錨頭、人行道及其它預(yù)埋件的位置,認(rèn)真核對(duì)無(wú)誤后方可灌注混凝土。為了保證箱梁的設(shè)計(jì)線形,應(yīng)制定線形控制方案,確定各階段的立模標(biāo)高。

2.若能全斷面一次灌注最好,否則應(yīng)按以下順序灌注。

(1)二次灌注:第一次由底板至腹板下承托;第二次為剩余部分。

(2)三次灌注第一次由底板至腹板下承托;第二次由腹板下承托至腹板上承托預(yù)應(yīng)力管道密集處以上,第三次由腹板上承托至頂板。

3.混凝土的灌注宜先從掛籃前端開(kāi)始,以使掛籃的微小變形大部分實(shí)現(xiàn),從而避免新、舊混凝土間產(chǎn)生裂縫。

4.各節(jié)段預(yù)應(yīng)力束管道在混凝土灌注前,宜在波紋管內(nèi)插入硬塑管作襯填,以防管道被壓癟;管道的定位筋應(yīng)用短鋼筋做成井字形,并與箱梁鋼筋網(wǎng)架妥為固定,定位筋間距保持0.5-0.8m左右,以防混凝土振搗過(guò)程中波紋管道上浮,引起預(yù)應(yīng)力張拉時(shí)產(chǎn)生沿管道法向的分力,釀成事故。

5.箱梁混凝土灌注完畢后,立即用通孔器檢查管道,處理因萬(wàn)一漏漿等情況出現(xiàn)的堵管現(xiàn)象。

6.施工時(shí)應(yīng)在掛籃上設(shè)風(fēng)雨蓬,避免混凝土因日曬雨淋而影響質(zhì)量。

五、合攏施工

合攏段施工時(shí)(見(jiàn)圖2)通常由兩個(gè)掛籃向一個(gè)掛籃過(guò)渡,所以先拆除一個(gè)掛籃,用另一個(gè)掛籃走行跨過(guò)合攏段子至另一端懸臂施工梁段上,形成合攏段施工支架。合攏段長(zhǎng)度一般采用1.5-2.0m,宜在低溫合攏。應(yīng)采用臨時(shí)鎖定措施,張拉部分預(yù)應(yīng)力筋,澆筑合攏段混凝土,待合攏段混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后,張拉其余預(yù)應(yīng)力筋,最后再拆除鎖定裝裝置。

合攏段施工是體系轉(zhuǎn)換的過(guò)程,通過(guò)合攏段的施工,使橋梁完成體系的轉(zhuǎn)換。首先進(jìn)行邊跨合攏,最后進(jìn)行中跨合攏;邊跨合攏采用吊架施工,待現(xiàn)澆段施工結(jié)束后,混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后即可進(jìn)行邊跨合攏段的施工;跨合攏段的勁性骨架待邊跨混凝土澆筑后,邊跨掛籃拆除后才能合攏。

(一)邊跨合攏

邊跨合龍段在懸臂端和支架現(xiàn)澆段之間。支架現(xiàn)澆段是相對(duì)穩(wěn)定的,而懸臂端在溫度變化、日照、風(fēng)力等影響下,會(huì)發(fā)生軸向伸縮、豎向撓曲及水平向偏移變形。在預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉之前,尤其是混凝土澆筑早期,這些變形可能導(dǎo)致合龍段混凝土開(kāi)裂,施工工藝應(yīng)保證合龍段適應(yīng)這些變形,避免裂縫的出現(xiàn)。

為了保證合龍段混凝土澆筑并達(dá)到強(qiáng)度期間懸臂端和支架現(xiàn)澆段之間的相對(duì)位置不發(fā)生變化,抵抗溫度升高使得懸臂縱向伸長(zhǎng)產(chǎn)生的壓應(yīng)力等的作用,合龍前要焊接頂?shù)装鍎傂灾窝b置及剪力撐裝置;還要張拉臨時(shí)預(yù)應(yīng)力鋼筋以抵消兩端因溫度降低而縮短所產(chǎn)生的拉應(yīng)力,這樣通過(guò)設(shè)置承受壓力及拉力的裝置使合龍段混凝土得到保護(hù)。

合龍段位置設(shè)于支架現(xiàn)澆段和懸臂端之間的掛籃上,支設(shè)模板時(shí)與兩端澆筑成型的混凝土加緊,保證接口的平整滑順。

(二)中跨合攏

中跨合龍段是兩個(gè)中間墩懸臂澆筑梁段的合龍,由于兩邊均為懸臂段,溫度等外界因素的影響會(huì)更加顯著。合攏前將一側(cè)掛籃后退,合攏位置另一側(cè)掛籃前進(jìn),利用掛籃合攏。

中跨合攏的具體措施與邊跨合攏段基本相同。

(三)施工流程

掛籃前移就位→頂、底板剛性支撐安裝→剪力撐安裝焊接→穿臨時(shí)束→撐緊剛性支撐→張拉臨時(shí)束→混凝土澆注→混凝土的養(yǎng)護(hù)達(dá)強(qiáng)度的80%→拆除體外支撐→張拉永久鋼束→拆模及其它。

(四)施工要點(diǎn)

1.合攏段混凝土澆筑時(shí)間應(yīng)選在日氣溫較低,溫度變化幅度較小時(shí)鎖定并灌注合攏段混凝土。

2.全橋必須同時(shí)均衡對(duì)稱合攏。

3.合攏處剛性支撐的設(shè)計(jì)和臨時(shí)束的張拉力必須嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求實(shí)施。剛性支撐鎖定時(shí)間根據(jù)連續(xù)觀測(cè)結(jié)果確定,要求在梁體相對(duì)變形最小和溫度變化幅度最小的時(shí)間區(qū)間內(nèi),對(duì)稱、均衡、同步鎖定。

4.合攏施工時(shí),不宜引起該段施工的附加應(yīng)力,因此,在澆筑過(guò)程中需要調(diào)整兩懸臂端合攏施工荷載,使其變形相等,避免合攏段產(chǎn)生豎向應(yīng)力。調(diào)整懸臂端合攏施工荷載,可設(shè)置水箱,注水調(diào)整。

5.合攏段混凝土宜比梁體提高一個(gè)等級(jí),并要求早強(qiáng),最好采用微膨脹混凝土,并需做特殊配比設(shè)計(jì)。

6.連續(xù)預(yù)應(yīng)力筋的張拉順序應(yīng)按照設(shè)計(jì)的規(guī)定,一般為先頂板后底板再腹板,先長(zhǎng)束后短束,并對(duì)稱實(shí)施張拉。

7.在合攏以前應(yīng)對(duì)箱梁頂面標(biāo)高及軸線進(jìn)行聯(lián)測(cè),并連續(xù)觀測(cè)氣溫變化及梁體相對(duì)標(biāo)高的變化和軸線偏移量,觀測(cè)合攏段在溫度影響下的梁體長(zhǎng)度變化,以確定合攏時(shí)間,并為選擇合攏臨時(shí)鎖定方式提供依據(jù)。

8.合攏段混凝土灌注完成后養(yǎng)生期間,要做好合攏段的降溫工作。常用的降溫措施有:梁頂面灑水降溫,梁側(cè)噴水降溫,箱梁內(nèi)灑水及通風(fēng)降溫。

9.當(dāng)合攏段混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)要求的強(qiáng)度后,應(yīng)解除另一端的支座臨時(shí)固結(jié)約束,完成體系轉(zhuǎn)換。解除臨時(shí)固結(jié)約束后,應(yīng)注意觀察永久支座的下沉量,并做好記錄,以校核轉(zhuǎn)換效果。

參考文獻(xiàn):

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作者簡(jiǎn)介:

李學(xué)平(1971-),男,漢族,山西省臨縣人,中級(jí)職稱,研究方向:橋梁工程。