鄭州市公路管理局 周崇輝
公路箱梁體系轉(zhuǎn)換施工控制探討—以鄭州黃河公鐵兩用橋?yàn)槔?/p>
鄭州市公路管理局 周崇輝
鄭州黃河公鐵兩用橋是京廣鐵路客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)與河南中原黃河公路大橋跨越黃河的公用橋梁,距下游京珠高速公路黃河大橋約6km。它北起河南省新鄉(xiāng)市境內(nèi)原陽(yáng)縣原武鎮(zhèn)閻莊,接現(xiàn)國(guó)道G107線(xiàn),向南經(jīng)原陽(yáng)縣原武鎮(zhèn),跨越黃河,與新建的G107輔道(鄭州北四環(huán))相接。鐵路橋梁總長(zhǎng)為14 905.7m,公路橋梁總長(zhǎng)11 645.6m,公路南北接線(xiàn)總長(zhǎng)12 631.8m。本文,筆者以鄭州黃河公鐵兩用橋?yàn)槔?,結(jié)合該工程箱梁施工的具體步驟,對(duì)公路箱梁體系轉(zhuǎn)換施工控制進(jìn)行簡(jiǎn)要分析,以期對(duì)同行有所參考。
引橋部分橋型結(jié)構(gòu)為11×40.7m先簡(jiǎn)支后連續(xù)的預(yù)應(yīng)力混凝土預(yù)制箱梁,62#~73#墩上部結(jié)構(gòu)分兩聯(lián),分別為5×40.7m和6× 40.7m先簡(jiǎn)支后連續(xù)的預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁體系。單幅橋面寬15.5m,每孔布置5片預(yù)制箱梁,箱梁橫向間距3.0m。橋面橫坡為2%,采用結(jié)構(gòu)找坡,利用蓋梁及支承墊石來(lái)調(diào)整。預(yù)制箱梁高220cm,跨中腹板厚22cm,支點(diǎn)處腹板加厚至32cm。預(yù)制箱梁邊梁頂板寬300cm,中梁頂板寬250cm;頂板懸臂根部厚28cm,懸臂端部厚19cm;每片預(yù)制箱梁之間縱向留50cm現(xiàn)澆濕接縫。每片預(yù)制梁跨中設(shè)有3道中橫梁,橫梁厚度25cm,橫梁之間采用現(xiàn)澆濕接頭連接,預(yù)制箱梁中間墩墩頂現(xiàn)澆橫梁厚45cm,端橫梁厚30cm。
單片梁重量:邊跨邊梁1 850kN,邊跨中梁1 750kN,中跨邊梁1 830kN,中跨中梁1 720kN。公路箱梁除GS69#~GS73#孔采用2臺(tái)100t龍門(mén)吊架設(shè)外,其余各孔均采用架橋機(jī)架設(shè)。
隨著梁橋施工技術(shù)的發(fā)展,一種兼顧簡(jiǎn)支梁橋和連續(xù)梁橋優(yōu)點(diǎn)的橋型——先簡(jiǎn)支后連續(xù)梁橋應(yīng)運(yùn)而生。
1.簡(jiǎn)支梁橋施工技術(shù)。
(1)簡(jiǎn)支梁橋特點(diǎn)。簡(jiǎn)支梁橋?qū)儆趩慰嘴o定結(jié)構(gòu),其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,施工方便,結(jié)構(gòu)尺寸易于設(shè)計(jì)成系列化和標(biāo)準(zhǔn)化,有利于在工廠內(nèi)或陸上進(jìn)行工業(yè)化施工,可以進(jìn)行大規(guī)模預(yù)制生產(chǎn)。
(2)簡(jiǎn)支梁橋不足之處。從運(yùn)營(yíng)條件來(lái)說(shuō),簡(jiǎn)支梁橋在梁銜接處的繞曲線(xiàn)會(huì)發(fā)生不利于行車(chē)的折點(diǎn),一般簡(jiǎn)支梁在梁銜接處設(shè)置成伸縮縫或連續(xù)橋面,伸縮縫造價(jià)較高,易破損,且難以避免行車(chē)的不舒適性,橋面連續(xù)也容易出現(xiàn)破損。另外,簡(jiǎn)支梁跨中彎矩較大,致使梁的截面尺寸和自重顯著增加,耗用材料較多。
2.連續(xù)梁橋施工技術(shù)。
(1)連續(xù)梁橋特點(diǎn)。與簡(jiǎn)支梁相比而言,連續(xù)梁橋結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,無(wú)斷點(diǎn),行車(chē)舒適,且由于支點(diǎn)負(fù)彎矩的存在,使跨中正彎矩值明顯減少,材料用量少,結(jié)構(gòu)自重小。
(2)連續(xù)梁橋不足之處。從橋梁建筑現(xiàn)代化的角度來(lái)衡量,鋼筋混凝土連續(xù)梁跨徑較大,構(gòu)件長(zhǎng)而重,不利于預(yù)制和安裝施工,往往要在造價(jià)昂貴的支架上現(xiàn)澆或用掛籃懸臂現(xiàn)澆的施工方法,工程耗時(shí)長(zhǎng)。
3.先簡(jiǎn)支后連續(xù)橋施工技術(shù)。先簡(jiǎn)支后連續(xù)橋綜合了上述兩種橋的優(yōu)點(diǎn),克服了它們的缺點(diǎn)。其施工特點(diǎn)是按先簡(jiǎn)支梁規(guī)?;┕ず螅儆脻窠涌p把相臨跨的梁塊連接成連續(xù)梁,從而得到連續(xù)梁優(yōu)越的使用效果,不但降低了勞動(dòng)強(qiáng)度,縮短了工期,加快了建橋速度,而且保證了梁體質(zhì)量。
1.箱梁預(yù)制。鄭州黃河公鐵兩用橋公路分建段箱梁施工采用組合鋼模板在臺(tái)位上預(yù)制,這種預(yù)制的特點(diǎn)是制造較方便,成本低,便于拆模。其預(yù)制施工工序如下。
(1)調(diào)整底模,清理模板,涂脫模劑,綁扎底腹板鋼筋及安裝預(yù)應(yīng)力管道。
(2)內(nèi)模分節(jié)段吊裝,并調(diào)整固定。
(3)綁扎頂板鋼筋和安裝頂板預(yù)應(yīng)力管道,并固定。
(4)安裝錨墊板及端模。
(5)檢查、澆筑箱梁混凝土。
(6)養(yǎng)生、拆模,穿預(yù)應(yīng)力束并張拉。
(7)門(mén)吊吊裝箱梁至存梁臺(tái)座。
(8)箱梁壓漿、封錨(封端)。
2.箱梁架設(shè)安裝。40.7m箱梁架設(shè)采用2臺(tái)100t龍門(mén)吊機(jī)結(jié)合架橋機(jī)的方法安裝。箱梁架設(shè)施工工序如下。
(1)工藝圖。如圖1所示。
(2)架梁前準(zhǔn)備工作。對(duì)待架箱梁的尺寸再次復(fù)檢,將梁底面清理干凈,并在梁端底部畫(huà)出梁體中心線(xiàn)。
(3)架橋機(jī)安裝就位,鋪設(shè)軌道。
(4)架橋機(jī)空載前移就位。
(5)喂梁。根據(jù)吊裝順序,用兩臺(tái)100t門(mén)吊把待架箱梁吊放在運(yùn)梁臺(tái)車(chē)上方,再由運(yùn)梁臺(tái)車(chē)將待架箱梁運(yùn)至架橋機(jī)后跨內(nèi),用天車(chē)將梁提升做好攜梁前移準(zhǔn)備。
(6)安裝臨時(shí)支座、永久支座。
(7)中梁架設(shè)。用運(yùn)梁臺(tái)車(chē)將待架中梁喂給架橋機(jī),前、后小車(chē)將箱梁縱移到前跨位置,橫移到架梁位置后下落,等梁體加穩(wěn)后用臨時(shí)支撐固定中梁。
(8)邊梁架設(shè)。整機(jī)攜梁橫移到邊梁架設(shè)位置,使梁穩(wěn)定下落,就好位后焊接橫隔板與翼緣板的接縫鋼筋與中梁連接固定。
(9)架橋機(jī)過(guò)孔,進(jìn)行下一孔箱梁架設(shè)。
鄭州黃河公鐵兩用橋公路分建段NO.5合同段40.7m箱梁簡(jiǎn)支變連續(xù)施工的關(guān)鍵點(diǎn)為箱梁架設(shè)精確定位控制、濕接縫澆筑控制、合攏束的張拉與孔道壓漿、臨時(shí)支座的拆除施工。
1.箱梁架設(shè)精確定位控制。
(1)先由測(cè)量組用全站儀放出支承墊石中心線(xiàn),根據(jù)支承墊石中心線(xiàn)位置確定臨時(shí)支座位置,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況,確定臨時(shí)支座中心距墊石中心85㎝。位置確定后在蓋梁頂彈出墨線(xiàn),根據(jù)墨線(xiàn)在蓋梁上設(shè)置好臨時(shí)支座。
(2)臨時(shí)支座采用砂筒+砼墊塊。砂筒用砂采用標(biāo)準(zhǔn)沙,使用前進(jìn)行試壓,其抗壓強(qiáng)度不小于50MPa,根據(jù)承載設(shè)置臨時(shí)支座高度值。
(3)在支承墊石上彈出梁端線(xiàn),在梁端標(biāo)出縱橫中線(xiàn)。
(4)根據(jù)球型支座地腳螺栓尺寸,修正預(yù)留孔位置及深度。
(5)根據(jù)規(guī)范要求,支座軸線(xiàn)允許偏差5mm,支承墊石和臨時(shí)支座高程允許偏差5mm,強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)要求方可安裝永久支座。
(6)安裝球型支座,測(cè)量支座標(biāo)高、四角高差并調(diào)整到設(shè)計(jì)位置;把支座地腳螺栓用砂漿固定在墊石上,砂漿標(biāo)號(hào)不低于40MPa。支座安裝質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。
表 1 支座安裝質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)
(7)箱梁安裝質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)如表2所示。
表 2 箱梁安裝質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)
2.濕接縫澆筑控制。箱梁濕接縫是整個(gè)箱梁先簡(jiǎn)支后連續(xù)施工中的重要組成部分,施工質(zhì)量控制重點(diǎn)為鋼筋搭接、波紋管搭接和模板安裝。由于接縫位置空間小、鋼筋密,在進(jìn)行施工時(shí),要仔細(xì)按照設(shè)計(jì)及規(guī)范要求進(jìn)行鋼筋制作及焊接;銜接波紋管作預(yù)處理,確保管道通暢;模板安裝嚴(yán)格檢查尺寸及密封情況,確?;炷翝仓|(zhì)量。
3.合攏束的張拉與孔道壓漿。當(dāng)濕接縫混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)的85%后,張拉合攏束預(yù)應(yīng)力。張拉施工按照先邊墩后中墩、先底板后頂板合攏束的原則進(jìn)行對(duì)稱(chēng)張拉。
因預(yù)應(yīng)力鋼絞線(xiàn)是預(yù)應(yīng)力的生命線(xiàn),為保證鋼絞線(xiàn)不銹蝕,關(guān)鍵是壓漿質(zhì)量,故本橋采用了真空輔助壓漿技術(shù),有效地確保了管道內(nèi)漿體的飽滿(mǎn)及密實(shí)。
4.臨時(shí)支座的拆除施工。40.7m箱梁重達(dá)185t,其臨時(shí)支座設(shè)計(jì)的好壞對(duì)預(yù)應(yīng)力張拉后臨時(shí)支座的拆除影響較大。為確保臨時(shí)支座拆除方便,臨時(shí)支座采用砂頂,內(nèi)裝標(biāo)準(zhǔn)砂,避免因使用普通砂擠壓后結(jié)塊,而導(dǎo)致拆卸困難。臨時(shí)砂頂拆除施工時(shí),是通過(guò)設(shè)在砂頂?shù)撞康奶蜕翱滋统霾糠稚?,此時(shí)砂頂回縮一定行程與箱梁脫開(kāi),然后移出砂頂。
先簡(jiǎn)支后連續(xù)預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁施工方法一般適用于20~50m跨度的江河、道路橋梁和高架橋(斜交或正交)的梁部施工。近期隨著大型吊船及大型架橋機(jī)的出現(xiàn),也適用于海上大跨度的先簡(jiǎn)支后連續(xù)預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁施工,如東海大橋、杭州灣跨海大橋等。采用先簡(jiǎn)支后連續(xù)箱梁,可節(jié)省大量的臨時(shí)支座,優(yōu)化了受力結(jié)構(gòu),降低了高跨比,節(jié)省臨時(shí)用地,同時(shí)也降低了造價(jià),加快了施工進(jìn)度,具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。