大跨度連續(xù)箱梁施工技術(shù)

陳國良

大跨度連續(xù)箱梁施工技術(shù)

陳國良

東南沿海鐵路福建有限責任公司

新建溫福鐵路鐘鼓1號大橋上部結(jié)構(gòu)采用(40+64+40)m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，本文全面介紹了其支座施工、模板安裝、鋼筋安裝及管道預(yù)留、混凝土澆筑、預(yù)應(yīng)力筋的下料及穿束、張拉、壓漿、掛藍施工及現(xiàn)澆段、合攏段施工方法和施工工藝，順利完成了大跨度箱梁的施工。本工程的施工技術(shù)可供相關(guān)工程參考。

大跨度 預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁 施工技術(shù)

1 工程概況

新建溫福鐵路的鐘鼓1號大橋位于福州馬尾區(qū)境內(nèi)，主要跨越山谷農(nóng)田，為山間跨谷橋，雨季山谷水流較大。橋梁中心里程DK294+311.705，橋全長159.55m，樁基礎(chǔ)，上部構(gòu)造（40+64+40）m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁，連續(xù)梁全長145.2m。橋位地質(zhì)情況為淤泥、粗砂、漂石土、礫砂下伏花崗巖。

鐘鼓1號大橋上部結(jié)構(gòu)為（40+64+40）m的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，其截面形式：單箱單室變截面，箱梁為三向預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)。梁頂寬13m，中支點梁高5.2m，跨中梁高2.8m。頂板厚度34～60cm，腹板厚度50～70～90cm，底板厚度44～100cm，在端支點、中支點、中跨中共設(shè)5個橫隔板。墩頂0號段長8m，有C50混凝土179.26m3；1號～2號段長3m，3號～8號長3.5m，邊跨現(xiàn)澆段長7.6m，中跨、邊跨合攏段長2m。主要施工量為C50混凝土1959.7 m3；鋼絞線113.2t；精扎螺紋鋼11.9t；普通鋼筋311.9t等。

綜合地質(zhì)、水文情況以及以往類似工程經(jīng)驗考慮，該橋連續(xù)梁采用三角掛籃懸臂澆筑施工。

2 施工方法

2.1 支座施工

永久支座安裝前，在支承墊石上放好每個支座的十字線，并測出頂面標高、調(diào)平，對支座地腳螺栓預(yù)留孔的孔徑、深度、垂直度進行檢查并清除干凈。在墊石頂面從預(yù)留孔向外鑿灌漿槽，以便砂漿的澆筑。

支座清潔完成后將其上下連接板固定，對于縱向活動支座還要按照安裝時的氣溫與設(shè)計合攏溫度差對支座上板預(yù)留偏移量。

支座安裝好后通過灌漿槽將砂漿灌入，要求地腳螺栓露出螺母頂面的高度不小于螺母的厚度。支座上下板采用連接鐵件連接固定。

臨時支墩布置在墩頂永久支座兩側(cè)，每側(cè)設(shè)置2個，其結(jié)構(gòu)尺寸根據(jù)設(shè)計圖紙施工。臨時支座設(shè)計承載力不小于永久支座。

2.2 安裝模板

在承臺上搭設(shè)滿堂支架作支撐，在搭設(shè)好的支架上安裝底模。底模安裝時要根據(jù)其線形設(shè)計進行安裝，拼裝模板板面要光滑，嚴禁錯臺，接縫應(yīng)嚴密，以免出現(xiàn)漏漿等現(xiàn)象。對于側(cè)模板還要保證其垂直度符合規(guī)范要求。模板安裝好后測量其定位和標高（根據(jù)預(yù)壓結(jié)果及其鋪墊的枕木等的變形情況底板預(yù)留1.0cm的下沉量）是否符合要求，若不符合，則進行校正，直至符合要求。

2.3 安裝鋼筋及預(yù)留管道

鋼筋在加工之前進行原材料的抽檢工作；鋼筋的制作在鋼筋加工廠完成，保證鋼筋的加工質(zhì)量，在箱梁底模板和外側(cè)模板就位后即可進行鋼筋及管道的安裝，其順序如下：

①綁扎底板下層鋼筋。

②安裝底板管道定位網(wǎng)片。

③綁扎底板上層鋼筋和上下層鋼筋之間的架立鋼筋。鋼筋架立按間距80cm呈梅花形布置，以防止人踩變形，保持上下層鋼筋設(shè)計間距。

④綁扎好腹板骨架鋼筋后，再綁扎腹板下倒角的斜筋。

⑤在腹板鋼筋骨架內(nèi)安裝下彎鋼束管道、豎向預(yù)應(yīng)力筋管道及預(yù)應(yīng)力粗鋼筋，固定管道定位網(wǎng)片。

⑥內(nèi)?；凭臀缓蠼壴敯搴鸵戆逑聦愉摻?。

⑦安裝頂板管道定位網(wǎng)片，頂板預(yù)應(yīng)力筋的錨墊板及螺旋筋，穿頂板波紋管。

⑧綁扎頂板上層鋼筋和上下層架立鋼筋。

管道制作和安裝方法為：

①波紋管的制作：縱向波紋管采用規(guī)格分別為90mm及80mm金屬管，橫向波紋管采用規(guī)格分別為60mm×19mm及70mm×19mm金屬管，縱橫向波紋管采用現(xiàn)場卷制。豎向預(yù)應(yīng)力筋孔道采用厚1.0mm的鋼管制作。

②波紋管安裝：波紋管嚴格按設(shè)計位置隨箱梁施工逐節(jié)安裝，安裝時將波紋管穿入定位網(wǎng)片網(wǎng)眼內(nèi)，并與定位網(wǎng)片綁扎，安裝過程中盡量避免反復彎曲，以防管壁開裂和穿束困難，波紋管應(yīng)露出梁端7～10cm。波紋管的聯(lián)接采用大一號的波紋管套接，套接重疊長度20cm，并在接縫左、右各5cm長度范圍內(nèi)外纏膠帶紙，并用20號鐵絲綁扎5～6道，管道接頭處要做到無折角、無毛刺、不滲漏，以防堵管或穿束困難。所有縱向波紋管應(yīng)在最高點設(shè)通氣孔。

③防堵管措施：在灌筑梁段的縱向波紋管內(nèi)穿入塑料管以提高波紋管的剛度，并保證管道曲線圓順，混凝土灌注完成后立即撥出塑料管，并用通孔器檢查管道是否通暢，發(fā)現(xiàn)漏漿時應(yīng)及時用高壓水沖洗管道。

2.4 混凝土的澆筑

箱梁混凝土采用C50混凝土?？紤]到梁體鋼筋較為密集，混凝土的塌落度控制在16～19cm，使用自動計量的強制式拌和樓集中拌制。

拌制好的混凝土利用輸送泵進行澆筑，澆筑順序為：先底板，再腹板，最后頂板。由于0#、1#段梁體較高，為防止混凝土離析等現(xiàn)象發(fā)生，在腹板上開窗，以利于混凝土澆筑和振搗。頂板澆筑時最好先對稱澆筑翼緣板，然后再澆筑中間頂板。

混凝土澆筑時，T構(gòu)兩端梁段要均衡澆筑，偏載不能太大，以防止發(fā)生意外。振搗時采用插入式振搗棒振搗，對于鋼筋較稀疏的部位用50棒振搗，密集的部位用30棒振搗。腹板振搗時要分層進行，每層厚度不超過30cm。振搗要均勻，嚴禁空振模板、漏振或過振。

2.5 預(yù)應(yīng)力筋的下料及穿束

下料：預(yù)應(yīng)力筋在下料前必須經(jīng)過試驗復核合格后才能進行下料切割。鋼絞線與精扎螺紋鋼筋用砂輪切割機切割。切斷后的鋼絞線截面與母材垂直對稱。不允許過份傾斜。預(yù)應(yīng)力筋下料后有銹的要徹底除銹，距兩端1.5m范圍內(nèi)要加強除銹，以防止張拉時滑絲。預(yù)應(yīng)力筋下料后，應(yīng)將毛刺修平。

編束：將已下好的鋼絞線每3根一組排列整齊，每間隔1.5m用22＃鍍鋅鐵絲綁扎一道。下好料的鋼絞線組束后編號，采取措施妥善保管。

穿束：對于縱向鋼絞線，穿束前先用通孔器檢查孔道是否通暢，如有堵塞要進行處理。采用人工穿束，穿束前先在編號束的鋼絞線（3根/組）一端纏3～4層膠帶紙以減少穿束時阻力。橫向鋼絞線在澆筑混凝土之前就已安裝就位。

2.6 張拉

連續(xù)箱梁的張拉分為縱向、橫向、豎向三個方向。待梁段混凝土強度及彈性模量達到設(shè)計的85%后，先對縱向鋼絞線進行對稱張拉，其次對橫向鋼絞線進行張拉，最后進行豎向預(yù)應(yīng)力筋的張拉?？v向鋼筋的張拉工藝流程為：

圖1 縱向鋼絞線的張拉工藝流程

①安裝工作錨、限位板：安裝前用柴油將錨具和夾片清洗干凈，然后將鋼絞線平行地逐個穿入錨具，將限位板與工作錨靠緊，從中心到邊緣安裝夾片，安裝好后，輕敲夾片，使夾片夾緊鋼絞線，夾片外露量一致。

②安裝千斤頂：千斤頂用1.5t吊葫蘆吊在支架處，千斤頂安裝完畢后應(yīng)使其軸線與孔道中線重合。

③檢查千斤頂、壓力表、油路安裝正確無誤后，同時啟動兩個油泵，使千斤頂同步施張及鋼絞線受力均勻。

④張拉完成后在工具錨后面的鋼絞線上用粉筆做記號，以便觀察在卸載、回油的過程中是否有滑絲現(xiàn)象。

⑤較長鋼束的伸長值較大，千斤頂行程不夠時則采用反復張拉的方法。

⑥鋼絞線張拉的質(zhì)量控制

a.預(yù)應(yīng)力鋼束采用應(yīng)力、伸長值雙控。張拉力控制主要是控制油表讀數(shù)，油表讀數(shù)誤差不得超過±2%，實際伸長值與理論伸長值比較其誤差應(yīng)在±6%范圍內(nèi)。

b.對中跨底板鋼絞線束施張過程中，對梁面標高進行檢測，若高程變化過大，要調(diào)整張拉順序。

橫向鋼絞線的張拉工藝類似于縱向鋼絞線張拉施工工藝。橫向鋼絞線一組3束，張拉時先張拉中間的一束，然后再張拉兩邊的。張拉兩邊時，先對其中的一邊進行1/2張拉，等到另一邊滿張拉完成后，再對這邊進行補張。

豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋的張拉程序為：安裝聯(lián)接器→安裝千斤頂→安裝張拉桿→擰緊穿心拉桿螺母→張拉→緊工作螺母→至控制應(yīng)力并持荷5分鐘→測伸長值并校核→卸載、回油。

2.7 壓漿

灰漿使用42.5#普通硅酸鹽水泥，水灰比0.34，摻加0.1的膨脹劑來減少水泥漿的孔隙率，提高密實度。壓漿前首先安裝壓漿咀及壓漿閥，并將壓漿管與待壓管道聯(lián)接。然后用高壓水沖洗管道，再用真空機將管道內(nèi)的積水排出，啟動壓漿機，待出漿口溢出的灰漿由稀變稠直至與進漿稠度基本一致后，關(guān)閉出漿閥門，將壓力升至0.7MPa，持壓不小于2分鐘后關(guān)閉進漿閥門。

2.8 掛籃施工

懸灌段采用三角掛籃施工，掛籃拼裝完成后，按設(shè)計荷載的1.2倍進行壓重試驗，加載、卸載要分級進行，測得彈性變形和非彈性變形，以此控制各段箱梁的預(yù)拱度。

懸臂梁段采用三角掛籃施工，掛籃試驗完成后，檢查掛籃的中線。按掛籃變形量及梁段撓度調(diào)整底模標高。然后開始綁扎1#梁段的鋼筋，穿波紋管。1#梁段鋼筋須與梁段預(yù)留鋼筋焊接相連。

復測掛籃的中線和標高，調(diào)整合乎要求后，在梁段左右腹板正上方、梁端中心各焊接一根短鋼筋棒（頂面打磨光滑，標高以露出混凝土面2cm左右為宜）作為觀測點，對稱澆筑梁段混凝土，作業(yè)結(jié)束后，精確測量觀測點的標高。拆除梁端模板，將端部混凝土鑿毛，調(diào)直預(yù)留連接鋼筋。

混凝土養(yǎng)護期間，梁頂表面覆蓋草袋或其他保水材料，箱體內(nèi)外由專人不斷灑水養(yǎng)護。當混凝土強度達到設(shè)計強度的85%時，兩個梁段同時同步雙向?qū)ΨQ張拉預(yù)應(yīng)力束?？v向預(yù)應(yīng)力束張拉前及壓漿后，測量記錄觀測點的標高。

計算梁段混凝土灌筑前后觀測點的標高差值以及預(yù)應(yīng)力筋張拉前后該梁段觀測點的標高差值，如合乎要求，按上述步驟進行下一段梁段的施工。由此循環(huán)直至梁段澆筑完成。

2.9 現(xiàn)澆段施工

現(xiàn)澆段長7.6m，梁高2.8m，現(xiàn)澆段采用A1、B1號梁段施工用鋼管及縱、橫梁工字鋼搭設(shè)支撐架施工。外模和底模采用組合鋼模板，內(nèi)模采用木板。

施工程序為：

①搭設(shè)支撐架，進行支架預(yù)壓，預(yù)壓方法是采用砂袋堆碼加載，總荷載為支架實際受力的1.2倍，以消除支架的非彈性變形，測定其彈性變形。

②安裝支座。預(yù)留支座偏移量，安裝時詳細檢查盆式橡膠支座密貼情況，各滑移面用丙酮或酒精仔細擦凈，清除灰塵和雜質(zhì)。支座定位必須準確，支座標高以及支座頂面兩個方向的水平高差均應(yīng)控制在規(guī)定的范圍之內(nèi)。

③安裝底模板，設(shè)置預(yù)拱度。

④綁扎底板鋼筋和腹板鋼筋安裝底板預(yù)應(yīng)力管道，腹板縱向預(yù)應(yīng)力管道和豎向預(yù)應(yīng)力筋。

⑤安裝內(nèi)模。

⑥綁扎頂板鋼筋，安裝頂板縱、橫向預(yù)應(yīng)力管道。

⑦灌注混凝土。

⑧養(yǎng)生、張拉、壓漿、封錨。

2.10 合攏段施工

邊跨合攏段直接在支撐架上施工。中跨合攏段采用掛籃上的模板系統(tǒng)進行施工，方法是將掛籃底模平臺錨于兩個B8號梁段底板上，外側(cè)懸吊于B8號梁段翼緣板上，內(nèi)模置于底板頂面上，內(nèi)外模間用對拉螺栓拉緊。為保持混凝土灌筑過程中梁體受力不變，在兩個B8號梁段上各預(yù)壓重量等于合攏段混凝土重量一半的水箱。隨混凝土的灌筑分級放水。合攏段施工是連續(xù)梁施工的關(guān)鍵。

2.11 結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換

連續(xù)梁部施工時，在連續(xù)梁合攏前，永久支座處于非受力狀態(tài)，且連續(xù)梁體部分要與墩身保持為固結(jié)剛構(gòu)體系。因此，在連續(xù)梁施工期間，合攏之前須在墩頂布置臨時支座，承擔連續(xù)梁的本身及施工荷載，并使梁體與墩身固結(jié)，形成一個T形剛構(gòu)架，抵抗扭轉(zhuǎn)力矩。臨時支座設(shè)置為4個鋼筋砼支撐墊塊，對稱布置在墩頂順橋兩側(cè)。在墊塊中間夾一層硫磺砂漿。硫磺砂漿內(nèi)預(yù)埋電阻絲，在拆除臨時支座時，通電加熱，將硫磺砂漿熔化。臨時支座分離為上下兩塊，永久支座對稱均勻下沉，梁體下落，使永久支座受力，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換。臨時支座采用風鎬鑿除，預(yù)埋在臨時支座內(nèi)的鋼筋用氧焊切割掉。

3 小結(jié)

通過溫福鐵路鐘鼓1號大橋（40+64+40）m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁的實踐證實，本工程采用的三角掛籃懸臂澆筑施工及其預(yù)應(yīng)力張拉方法是成功的。本工程的施工技術(shù)可供相關(guān)工程參考。

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