連續(xù)梁懸臂掛籃工藝施工合龍段施工方案探討

白連春

1 武城運河大橋連續(xù)箱梁概況

武城運河大橋位于山東省與河北省交界,中心里程樁號為K1+337.55,主橋上部結(jié)構(gòu)采用35 m+60 m+35 m三跨預(yù)應(yīng)力混凝土變截面單箱雙室連續(xù)剛構(gòu)。主橋連續(xù)箱梁采用掛籃懸臂澆筑法施工,各單“T”箱梁除0號,1號塊采用在支架上現(xiàn)澆外,其余分為7對梁段,均采用對稱平衡懸臂逐段澆筑法施工。箱梁縱向懸澆分段長度為3 m,箱梁墩頂現(xiàn)澆塊件(即 0號,1號,1′號塊)長度16.0 m,中跨合龍段長度為2.0 m,邊跨合龍段長度為5.9 m,懸臂澆筑梁段中最大重量為127.95 t(2號塊)。

2 施工方法及主要思路

主橋連續(xù)剛構(gòu)箱梁采用三角形掛籃懸臂澆筑施工,首先在主墩墩身上搭設(shè)托架,澆筑 0號,1號,1′號塊,施工完成后保留0號塊支架。在0號,1號,1′號塊上再拼裝掛籃,T構(gòu)懸臂澆筑2號～8號塊,然后邊跨合龍,再中跨合龍。中跨合龍后拆除0號塊支架,張拉底板鋼束。

3 中跨合龍段施工

3.1 中跨合龍原則

為避免溫度變化而造成的混凝土開裂,合龍段的施工必須遵循低溫澆筑、又拉又撐(剛性鎖定)的原則。利用梁體鋼束臨時張拉一定噸位,將邊跨不平衡段和T構(gòu)拉結(jié)。選擇在一天中溫度最低時澆筑混凝土,新澆筑的混凝土在氣溫上升時以受壓狀態(tài)達(dá)到終凝,從而預(yù)防合龍段混凝土的開裂。

支撐采用體內(nèi)支撐。采用Ⅰ50組成鋼構(gòu)件,與已澆梁段連接牢固。

在施工合龍前梁段時,按照設(shè)計要求在梁段內(nèi)預(yù)埋錨板,注意錨板位置前后水平保持一致,在混凝土施工前,將鋼構(gòu)件放于錨板上,并焊連。勁性鋼架放在合龍段內(nèi),由于它既能承受拉力,又能承受壓力,加工時尺寸不能長也不能短,且兩懸臂端的預(yù)埋件還要求一定的精度。因此采用的勁性鋼架比合龍段長度短2cm。一端先與懸臂端預(yù)埋件焊接成一個整體,在另外一端預(yù)埋件上焊上兩塊截面積大于鋼架的鋼板,鋼板應(yīng)貼緊勁性鋼架,但必須保證鋼架在鋼板內(nèi)自由伸縮。

合龍段模板采用梁段模板,懸吊于已經(jīng)澆筑梁段上,加固緊密。

在進(jìn)行骨架安裝及梁段其他準(zhǔn)備工作完成后,準(zhǔn)備澆筑合龍段混凝土。合龍段混凝土在一天中最低溫度澆筑,即凌晨1點左右。澆筑設(shè)計溫度為10℃～15℃,如果一天中最低溫度達(dá)不到設(shè)計溫度,需對其進(jìn)行加溫,澆筑要快速,減少溫度應(yīng)力對合龍段混凝土的影響。

3.2 混凝土施工

合龍段的混凝土澆筑時間選在一天中氣溫較低(15℃左右)、溫差變化比較小的午夜前后。混凝土灌注過程中,要安排專人不斷地吊走放置在T構(gòu)合龍側(cè)的配重。施工結(jié)束時,應(yīng)吊走兩側(cè)的全部配重。卸除平衡重與灌注混凝土同步等量地進(jìn)行。合龍段混凝土的配合比設(shè)計要比普通段高一個等級,加強(qiáng)振搗,以免新老混凝土的連接處產(chǎn)生裂縫?；炷磷鳂I(yè)的結(jié)束時間根據(jù)天氣情況,安排在氣溫回升之前。混凝土澆筑完畢后,在頂面覆蓋厚層草袋;在合龍段箱體內(nèi)外及前后范圍內(nèi)由專人不停地灑水養(yǎng)護(hù)。澆筑完混凝土后應(yīng)及時養(yǎng)生。低溫時(低于+5℃)需要采取保溫措施,當(dāng)溫度高于15℃時需要采取降溫措施,專人在梁頂、梁側(cè)面及梁內(nèi)灑水降溫,減少非線性溫差引起的梁體收縮及次內(nèi)力。

3.3 預(yù)應(yīng)力張拉、壓漿

3.3.1 預(yù)應(yīng)力張拉

本橋所有縱向預(yù)應(yīng)力筋張拉按照左右對稱,先下后上,先縱后橫的原則進(jìn)行,為減少混凝土的收縮徐變對預(yù)應(yīng)力的不利影響,避免由于混凝土收縮徐變過大造成永存預(yù)應(yīng)力不滿足設(shè)計要求,需要采取混凝土強(qiáng)度、齡期雙控指標(biāo),在混凝土施工后3天以上且強(qiáng)度達(dá)到90%以上時方能張拉。張拉步驟為:

初始張拉力張拉檢查油路的可靠性,安裝正確后,開動油泵向張拉油缸緩慢進(jìn)油,使鋼絞線略為拉緊后調(diào)整千斤頂位置,使其中心與預(yù)應(yīng)力管道軸線一致,以保證鋼絞線的自由伸長,減少摩阻,同時調(diào)整夾片使其夾緊鋼絞線,以保證各根鋼絞線受力均勻。然后兩端千斤頂以正常速度對稱加載到初始張拉力后停止加油,測量并記錄鋼絞線初始伸長量,完成上述操作后繼續(xù)加載至控制張拉力,量測實際伸長量并與計算伸長量相比較。由于張拉力設(shè)計值較大,因此初始張拉力取值為20%σk。

預(yù)應(yīng)力張拉前對預(yù)應(yīng)力千斤頂及配套設(shè)備進(jìn)行標(biāo)定,采用ZB4-400型油泵配合液壓千斤頂進(jìn)行,采取雙控法控制,即在張拉力滿足設(shè)計要求的情況下,預(yù)應(yīng)力筋伸長量與設(shè)計計算伸長量之差在±6%(應(yīng)計算預(yù)應(yīng)力筋在千斤頂內(nèi)的長度),張拉前需要對千斤頂及配套油泵進(jìn)行檢校標(biāo)定,可以采取壓力機(jī)反壓千斤頂?shù)姆椒?但壓力機(jī)的精度應(yīng)為一級精度,確定千斤頂壓力與液壓油泵油壓間的關(guān)系,同時預(yù)應(yīng)力筋的伸長量計算應(yīng)準(zhǔn)確無誤,預(yù)應(yīng)力筋彈性模量、截面積等技術(shù)指標(biāo)取值準(zhǔn)確,取用檢驗單位提供的數(shù)據(jù)。張拉按照設(shè)計圖紙的順序進(jìn)行,或按照規(guī)范規(guī)定的先下后上,先中間后兩邊的順序。張拉應(yīng)準(zhǔn)確,準(zhǔn)確預(yù)估預(yù)應(yīng)力管道的摩阻力,使預(yù)應(yīng)力筋的永存應(yīng)力達(dá)到設(shè)計要求。

3.3.2 孔道壓漿

真空壓漿施工工序同掛籃部分步驟。

3.4 合龍段施工應(yīng)該考慮的幾個影響因素

1)合龍溫度的考慮:合龍溫度的選擇是很重要的,其會影響到成橋后箱梁內(nèi)力的大小。2)日照的影響:本橋單T的懸臂的實際長度為60 m,在合龍前成懸臂狀態(tài),由于受到日照的影響,箱梁的頂面和底面的溫度存在著差別,必然會引起懸臂的變化。3)溫度的影響:本橋的T構(gòu)長度為60 m,合龍時混凝土的溫度每變化1℃將會使合龍長度產(chǎn)生60000×0.00001=0.60mm的變化。4)混凝土的收縮、徐變:已澆單“T”的混凝土后期的收縮、徐變值雖然很小,但易在新老混凝土的交接處產(chǎn)生裂縫。5)臨時荷載的作用:荷載將使懸臂端下?lián)?卸載后又會得到一定的恢復(fù)。

合龍時自重引起的懸臂端的變化同臨時荷載一樣屬于永久性。

3.5 合龍段施工注意事項

1)在合龍前一周對氣溫進(jìn)行觀測,特別是夜間,每小時觀測一次,確定最低的合龍溫度時間段。2)臨時鎖定前,應(yīng)事先將鎖定用的鋼構(gòu)件提前焊好一端,千斤頂安裝就位,以節(jié)約鎖定所用的時間。3)鎖定和混凝土澆筑應(yīng)一氣呵成,時間愈短愈好,做好充分的準(zhǔn)備。4)合龍段箱梁應(yīng)加強(qiáng)養(yǎng)護(hù),防止振動和施工車輛行走,不得在跨中范圍內(nèi)堆放重物。5)合龍段鋼束未張拉前,盡量減少箱梁的日照溫差,通常采取覆蓋箱梁合龍段兩側(cè)梁體。6)合龍狀態(tài)時的施工荷載及其他情況應(yīng)符合設(shè)計要求,此時除加壓等物體外應(yīng)將施工機(jī)具等全部清除或移至0號塊頂部,保證應(yīng)力狀態(tài)與設(shè)計相符。使用計算機(jī)計算應(yīng)力及撓度,比較中跨合龍段兩側(cè)兩個梁段的頂面高程,如果其高差 Δ＜20mm,則繼續(xù)進(jìn)行下步施工;如果Δ＞20mm,則運行線形控制軟件,計算滿足 Δ＜20mm的配重方法和要求。然后把水箱或砂袋按要求重量放在梁上指定位置,達(dá)到要求后,再進(jìn)行合龍段施工。在應(yīng)力與設(shè)計相近的情況下臨時鎖定梁端,若變形與設(shè)計有偏差將運行計算軟件,確定糾偏值,采取措施達(dá)到上述目標(biāo)。7)合龍段混凝土宜在處于年平均氣溫狀態(tài)下的日期中的較低溫度時澆筑,一般在凌晨進(jìn)行,使混凝土在強(qiáng)度增長時剛好處于氣溫回升時為宜。同時該合龍段混凝土的標(biāo)號應(yīng)高于設(shè)計一個標(biāo)號以便于及早張拉。8)墩身變形觀測:利用全站儀和導(dǎo)線控制點定期復(fù)核各墩0號段中心點的位置,并與原設(shè)中心點進(jìn)行比較,偏移位置即墩身變形量。施工過程中,注意觀測溫度變化對墩身變形的影響。

4 結(jié)語

本文通過主橋掛籃施工工藝中主橋合龍段的混凝土施工、預(yù)應(yīng)力張拉以及合龍注意事項等幾方面闡述了質(zhì)量控制要點,為今后類似結(jié)構(gòu)橋梁掛籃合龍段施工提供借鑒經(jīng)驗。

[1] 張繼堯,王昌將.懸臂澆筑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)橋[M].北京:人民交通出版社,2004.

[2] 上海市政工程設(shè)計研究總院.橋梁設(shè)計工程師手冊[M].北京:人民交通出版社,2007.

[3] 郭文偉.大型連續(xù)剛構(gòu)橋三角掛籃懸澆施工工藝[J].山西建筑,2009,35(12):319-321.