提籃式拱橋上部結構預制安裝施工技術

金寒睿 邵建軍

近年來,隨著我國交通工程建設的發(fā)展,提籃式系桿拱橋由于造型優(yōu)美、承載能力大、穩(wěn)定性好等優(yōu)點,在公路、鐵路及城市橋梁建設中得到了較為廣泛的應用。為了體現(xiàn)出施工完成后拱橋的優(yōu)點,其上部結構預制安裝施工技術要求也較高,值得我們慎重掌握。

1 工藝原理

提籃式鋼筋混凝土拱橋上部結構預制安裝技術的工藝原理是:先在橋位附近設置預制場,在預制場地按拱圈的尺寸1∶1放樣,嚴格遵照構件的曲線直向,然后按節(jié)段立模預制。在預制構件的同時在安裝孔處設置臨時支墩、搭設支架。待構件混凝土強度達到設計強度后按規(guī)定的施工流程采用浮吊進行安裝成橋。

2 施工工藝流程及操作要點

2.1 工藝流程

1)構件預制施工工藝流程:預制場地整平→測量放樣→預制底座、模板制作→鋼筋綁扎(預埋件設置)→模板安裝→混凝土澆筑→養(yǎng)生。2)構件安裝施工工藝流程:安裝支座→搭設臨時支架并進行預壓→澆筑系梁端部、端橫梁及拱腳段→吊裝系梁預制段及中橫梁并濕接合龍→張拉系梁、橫梁第一批預應力束→搭設拱肋支架并進行預壓→吊裝拱肋、風撐預制段并濕接合龍→拆除拱肋支架→安裝吊桿并初張拉→拆除系梁支架→安裝預制橋面板,澆筑鉸縫混凝土→吊桿第二次張拉及張拉第二批系梁及橫梁預應力束→澆筑橋面層及護欄→吊桿張拉至成橋索力→第三批系梁預應力束張拉壓漿封錨。

2.2 操作要點

1)構件預制。a.構件的預制場地盡可能選在橋位附近較平坦和寬敞的地方。b.采用坐標法放樣,根據(jù)拱軸線方程算出拱軸線各預定的縱橫坐標,先放跨徑尺寸,再分段放出預定的縱橫坐標,并量出加預拱度值后的各點。據(jù)設計尺寸定出系梁、拱肋軸線,畫出構件輪廓線及交角圓弧線,定出各吊桿位置、橫系梁聯(lián)結點位置及風撐結點位置。c.構件為弧形預制件,模板采用鋼模,鋼板厚5 mm,為抵抗側向彎曲,模板背面每隔50 cm焊豎向角鋼加固。為便于拆裝及構件線型順暢,每塊模板長2 m～3 m。d.鋼筋焊接與綁扎接頭應符合規(guī)范及設計要求。e.模板應涂刷脫模劑,外露面混凝土模板的脫模劑采用同一品種,不得使用廢機油。把模板沿放樣線拼裝成整體,調整好板垂直度、直順度、底部、上部用螺栓加固。然后加固模板,確保立模不變形,尺寸準確。澆混凝土前,應對模板尺寸、鋼筋尺寸、位置、焊接長度、預埋件數(shù)量、位置等做全面檢查,符合設計要求后方可進入下道工序。f.嚴格按設計配合比配料、拌制。

2)臨時支架。a.支架施工方案采用棧橋體系,支架基礎采用打入式鋼管樁,鋼管樁的入土深度根據(jù)計算確定,承載力可根據(jù)貫入度進行雙控,樁頂承臺采用槽鋼形成鋼平臺,槽鋼應形成箱形斷面后,再通過縱橫間焊接形成整體平臺。b.搭支架時,按設計規(guī)定預留通航孔,其寬度、凈高應滿足要求。并在通航孔兩側施打鋼管保護樁。樁頂縱橫采用槽鋼連接形成整體框架,保護樁與支架樁基間不得有任何連接。c.考慮橋梁梁底設計高程,結合支架搭設的高度,船只通過該橋位時需限制通航等級以確保支架安全。

3)系梁端部、拱腳段及端橫梁澆筑。a.為保證系梁混凝土內(nèi)實外光,系梁底模、側模采用鋼板制作,對銷螺栓固定模板,模板強度及剛度應滿足要求,模板接縫夾海綿條,確保接縫嚴密,不漏漿。端橫梁模板亦采用鋼模,槽鋼作加勁肋。b.在支架上鋪設系桿底模,根據(jù)支架預壓所測得的彈性變形值設置一定的預拱度,施工預拱度按二次拋物線分配。彈性變形的數(shù)值需將此變形量按二次拋物線分段考慮在內(nèi)。c.鋼筋焊接與綁扎接頭應符合規(guī)范及設計要求。d.首先澆筑系梁混凝土,然后澆筑端橫梁混凝土,為保證系梁混凝土的密實,用插入式振搗器振搗。在系梁及端橫梁拆模后,在對應的中橫梁位置鑿毛處理系梁。混凝土澆筑采用整片澆筑,斜向分層,縱向分段,分段長度控制在4 m～6 m,分層厚度不超過30 cm,采用插入式振搗器振搗,灌注連續(xù)均勻進行,混凝土運輸采用輸送泵運輸。

4)系梁及中橫梁安裝。a.吊裝設備采用浮吊。各預制節(jié)段用船只運輸至安裝孔處,在移運過程中,應注意使構件穩(wěn)定安全。b.要求垂直起吊,吊點位置應符合設計要求,各吊點同時均勻受力,起吊安裝必須緩慢、平穩(wěn)。用浮吊將系梁預制段放置在橋位貝雷桁架上,架設臨時支撐,防止預制件傾覆,隨后架立橫向另一側對應的節(jié)段,并以強大的橫向剪刀撐及設有法蘭螺絲的鋼筋在節(jié)段的兩端臨時對角拉緊固定成框構,后拼裝相鄰節(jié)段,繼續(xù)依次由兩端往跨中對稱安裝,同樣采取臨時固定措施。c.使用千斤頂和硬木楔調整預制件標高及預制件軸線位置,達到設計標高。d.澆筑濕接頭時務必保證預應力管道的通暢,嚴防堵塞,同時必須用高壓水槍沖洗干凈后方可施工。e.安裝中橫梁及澆筑濕接頭,中橫梁需由兩端往跨中對稱進行安裝。

5)預應力束張拉。a.張拉采用4臺千斤頂,配套壓力表兩端同步張拉,張拉前千斤頂壓力表應配套校驗,以確定張拉力與壓力表之間的關系曲線。張拉以張拉力和伸長值雙控控制,實際伸長值與理論伸長值控制在±6%以內(nèi)。b.系梁錨具為夾片式自錨型錨具,預應力束張拉程序為:0→初應力(10%δk)→100%δk(持荷2 min錨固)。c.預應力束張拉順序按設計要求,張拉工藝如下:千斤頂與配件裝置順序:安裝工作錨板→夾片→限位板→千斤頂→工具錨→工具錨夾片。施加預應力:兩端同時向千斤頂張拉缸加油壓至10%δk→測量伸長量→20%δk→測量伸長量→設計油壓值→測量伸長量→做好張拉記錄。錨固:打開高壓油泵截止閥,張拉油壓緩慢降至零→活塞回程。d.用砂輪機割除錨外鋼絞線,外露長度不小于30 mm。用水泥砂漿密封張拉端,以防壓漿時冒漿。

6)搭設拱肋支架,安裝拱肋及風撐。a.搭設拱肋支架,拱肋支架全部采用貝雷片,貝雷片間連接采用貝雷片專用螺栓連接,安裝好的支架在縱橫間采用鋼絲繩斜拉,保證支架的整體穩(wěn)定性。b.在拱肋節(jié)段拼裝點下部搭設支架,精確放出支架平面位置,同時不能妨礙吊桿施工,支架高度和高程按拱肋下緣坐標準確放出,并按設計要求預加預拱度,為加強拱肋支架的穩(wěn)定性,在支架的外側采用纜風繩加以固定。c.支架搭設完畢后,在支架頂部放出拱肋安裝控制點位置。拱肋安裝控制點按圖1設置。d.拱肋、風撐吊裝,根據(jù)構件的重量及安裝高度選擇起吊能力滿足要求的浮吊,吊裝順序由兩端往跨中對稱進行。吊裝預制好的拱肋節(jié)段,準確調整好位置及標高,調整時拱肋濕接頭鋼筋一般不全部焊死,先焊頂層鋼筋,4個角用槽鋼頂死,用螺旋千斤頂調整。e.現(xiàn)澆拱肋及風撐濕接段混凝土。接頭處鋼筋密集,此處受力又較復雜,鋼筋焊接應滿足規(guī)范要求,混凝土應精心配制,采用同標號的膨脹混凝土,振搗時采用小型振動棒,配合插釬、插搗以保證密實,澆筑應一次完成,防止出現(xiàn)施工縫。

7)拱肋落架,吊桿安裝及張拉。a.等拱肋及風撐濕接段混凝土強度達到設計規(guī)定的強度,拆除拱肋支架,將拱肋形成裸拱結構。卸架前對拱肋的混凝土質量、拱軸線的坐標尺寸、卸架設備情況等進行全面檢查,符合要求后可卸架。b.準確測量吊桿長度,有吊桿生產(chǎn)廠家提供成品索,成品索需進行超張拉檢驗合格后方可安裝。對稱安設各吊桿,并對吊桿進行初步收緊。c.吊桿張拉是成橋最關鍵的工序,張拉前千斤頂壓力表應配套校驗,用4臺千斤頂對4根對應吊桿同步張拉,吊桿張拉必須嚴格按設計規(guī)定的張拉力和規(guī)定順序進行,并不斷調整其索力,使每根吊桿張拉力達到設計要求,保持吊桿索力均衡。

8)拆除系梁支架,卸架時宜從跨中向支座依次循環(huán)卸落。系梁支架采用對稱人工配合機械分跨拆除,吊裝至運輸船只上外運。

9)安裝預制橋面板:在橋橫向,由兩側往中間鋪設,在橋縱向,從兩端往跨中對稱進行,橫橋向也對稱安裝。澆筑鉸縫混凝土。

3 結語

由于提籃式拱橋上部結構預制安裝施工技術相對于現(xiàn)澆上部而言更能夠確保工程質量安全,可以節(jié)約工程造價與合理利用能源資源;另外與其他施工技術、方法相比,可以縮短施工工期,施工質量較容易控制;施工期間支架受船舶、漂流物的威脅及支架對排洪、通航的影響周期較短,具有較大的經(jīng)濟效益和社會效益,因此,上述詳細的施工技術值得同行學習與借鑒。

[1]JTJ 041-2000,公路橋涵施工規(guī)范[S].

[2]GB/T 14370-2000,預應力筋用錨具、夾具和連接器[S].

[3]GB/T 5224-1995,預應力混凝土用鋼絞線[S].