魚(yú)腹式變截面箱梁橋綜合施工技術(shù)

孔德法

(中鐵十八局集團(tuán)第五工程有限公司,天津 300450)

1 工程概況

工程位于天津生態(tài)城國(guó)家動(dòng)漫產(chǎn)業(yè)園的東北側(cè),主橋(5～10號(hào)墩)為跨徑40.5 m+54 m×4+40.5 m的魚(yú)腹式變截面連續(xù)箱梁,由漂浮于河面的10個(gè)曲面的混凝土殼體承托,主橋結(jié)構(gòu)光影豐富。

箱梁為單箱多室截面,結(jié)合景觀方面的考慮,主橋順橋向和橫橋向均為變截面。半幅橋?qū)?7.3 m,變截面主梁的支點(diǎn)處梁高為6.3 m,跨中為2.35 m,橋面板厚度為0.25 m。梁底線形為若干條圓弧組成的平滑曲面,底板厚度由跨中0.25 m漸變至支點(diǎn)處的0.5 m。箱梁橫截面如圖1所示。

圖1 箱梁橫斷面(單位：cm)

2 施工重難點(diǎn)

本工程主橋上跨薊運(yùn)河故道,河道內(nèi)淤泥深度為3.49～8.86 m；上部結(jié)構(gòu)為魚(yú)腹式變截面箱梁,施工重難點(diǎn)包括：(1)承臺(tái)深基坑施工；(2)箱梁支架基礎(chǔ)軟基處理；(3)整體組合鋼模板制作與拼裝；(4)箱梁鋼筋下料與綁扎；(5)內(nèi)模制作與安裝；(6)混凝土澆筑。

3 承臺(tái)深基坑施工

因河道內(nèi)淤泥深度較大,承臺(tái)開(kāi)挖深度為7 m,為滿足主橋5～9號(hào)墩施工,采用12 m長(zhǎng)拉森鋼板樁做圍護(hù)結(jié)構(gòu),豎向設(shè)置2層φ600 mm鋼支撐。承臺(tái)圍護(hù)結(jié)構(gòu)平面布置見(jiàn)圖2。

4 箱梁支架體系

本工程主橋上跨薊運(yùn)河故道,河道內(nèi)淤泥深度為3.49～8.86 m,無(wú)明水。

(1)“鉆孔樁、貝雷梁”支架基礎(chǔ)

對(duì)淤泥深度大于5 m處采用 “鉆孔樁、蓋梁和貝雷梁”支架基礎(chǔ)。

根據(jù)上部結(jié)構(gòu)荷載值,通過(guò)設(shè)計(jì)計(jì)算,采用φ800 mm鉆孔樁,橫橋向單幅設(shè)置5根,樁長(zhǎng)40 m,在樁頂設(shè)置1 m×1.2 m蓋梁,在蓋梁頂布置12根貝雷梁。

(2)“清淤換填、戧灰處理”支架基礎(chǔ)

對(duì)淤泥深度小于5 m處，采用“清淤換填、戧灰處理”的方式對(duì)支架基礎(chǔ)進(jìn)行處理,上部澆筑20 cm厚混凝土作為支架基礎(chǔ)。

(3)支架體系

本工程組合鋼模下采用碗扣式腳手架,A1片對(duì)應(yīng)中橫梁位置,腳手架采用套搭的方式進(jìn)行加密,腳手架橫、縱向間距為30 cm×30 cm,A2～A5片下腳手架橫、縱向間距為60 cm×60 cm,A6～A10片下腳手架橫、縱向間距為90 cm×90 cm,腳手架步距為1.2 m。見(jiàn)圖3、圖4。

圖3 “鉆孔灌注樁、貝雷梁”基礎(chǔ)支架體系布置(單位：m)

圖4 “清淤換填、戧灰處理”基礎(chǔ)支架體系布置(單位：m)

5 速度鎖定支座安裝

本橋位于8度地震區(qū),主橋5、6、8、9號(hào)墩采用速度鎖定器支座,這種支座在結(jié)構(gòu)縱向伸縮變形速度小于限值時(shí)(即溫度變化、混凝土收縮徐變和低烈度地震引起的結(jié)構(gòu)縱向變形),可以通過(guò)鎖定器里的調(diào)節(jié)裝置適應(yīng)結(jié)構(gòu)變形,從而釋放由上述荷載引起的結(jié)構(gòu)內(nèi)力。當(dāng)結(jié)構(gòu)縱向伸縮變形速度大于限值時(shí)(7度或7度地震),支座內(nèi)的速度鎖定裝置發(fā)揮作用,將支座的縱向位移量鎖定,此時(shí),主橋5個(gè)主墩基礎(chǔ)共同抵抗地震力。速度鎖定器與汽車安全帶類似,低速時(shí)自由活動(dòng),速度超過(guò)某個(gè)值時(shí)鎖定。速度鎖定支座安裝后示意見(jiàn)圖5，安裝流程見(jiàn)圖6。

圖5 速度鎖定支座安裝后實(shí)物

6 箱梁組合鋼模制作與安裝

因主橋順橋向和橫橋向均為變截面,為保證箱梁外形尺寸,外模統(tǒng)一采用組合鋼模。

外模輪廓尺寸根據(jù)設(shè)計(jì)院提供的30 cm一個(gè)截面圖確定,采用直角坐標(biāo)系法定出控制點(diǎn)坐標(biāo),加工時(shí)根據(jù)坐標(biāo)值加工模板。

根據(jù)外模輪廓線形狀,外模分節(jié)長(zhǎng)度分別取3、2.4、2.4、2.4、1.8、3、3、3、3、3 m，見(jiàn)圖7。

圖6 速度鎖定支座安裝流程

圖7 組合鋼模分節(jié)長(zhǎng)度縱斷面(單位：m)

組合鋼模在模板加工廠統(tǒng)一制作,運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行拼裝。

鋼模吊裝在支架體系預(yù)壓完成后進(jìn)行,吊裝前對(duì)支架體系頂高程進(jìn)行抄平,并根據(jù)預(yù)壓時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)預(yù)留預(yù)拱度,測(cè)放出梁中心線以便模板就位。

從7號(hào)墩柱處向兩側(cè),先在支架體系上將鋼模按橫向拼裝,然后采用2臺(tái)吊車吊裝就位,采取吊裝一環(huán)、連接一環(huán)的方式施工。

模板安裝完畢后,對(duì)模板中線、高程、節(jié)點(diǎn)連接及縱橫向穩(wěn)定性進(jìn)行檢查,檢查結(jié)果符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求后方可進(jìn)行下一工序施工,否則進(jìn)行調(diào)整。拼裝完成的組合鋼模見(jiàn)圖8。

圖8 拼裝完成的組合鋼模

7 箱梁鋼筋下料與綁扎

因箱梁順橋向和橫橋向均為變截面,順橋向根據(jù)鋼筋間距按10 cm一個(gè)截面進(jìn)行分解；橫橋向根據(jù)設(shè)計(jì)院提供的30 cm一個(gè)斷面,采用CAD軟件根據(jù)配筋圖在斷面圖上繪制每根鋼筋的外形,并量測(cè)鋼筋長(zhǎng)度,因橫向鋼筋間距為10 cm,采用EXCEL軟件根據(jù)CAD量測(cè)出的30 cm一個(gè)截面的數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合。

橫梁骨架采用坐標(biāo)系法在CAD上根據(jù)骨架外形尺寸定出控制點(diǎn)的X、Y坐標(biāo),在加工平臺(tái)上建立相同的坐標(biāo)系,根據(jù)各控制點(diǎn)的坐標(biāo)進(jìn)行放樣,然后進(jìn)行骨架制作，見(jiàn)圖9。

圖9 中橫梁骨架放樣(單位：cm)

因主橋頂板頂水平,腹板鋼筋綁扎時(shí),縱向根據(jù)頂高程進(jìn)行控制。

8 內(nèi)模制作與安裝

本工程主橋?yàn)轸~(yú)腹式變截面混凝土連續(xù)梁,橋梁橫向、縱向均為變截面；順橋向采用60 cm一個(gè)斷面擬合的方式施工,橫橋向根據(jù)設(shè)計(jì)院提供的橋梁斷面圖施工。

橋梁內(nèi)模采用提前預(yù)制、現(xiàn)場(chǎng)吊裝的方式施工。因現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地條件限制,內(nèi)模加工場(chǎng)選在項(xiàng)目部附近,距離施工現(xiàn)場(chǎng)較遠(yuǎn),需二次倒運(yùn)。

內(nèi)模由竹膠板、龍骨、支撐體系3部分組成。

主橋箱梁分兩步,為防止內(nèi)模變形,內(nèi)模也分2步進(jìn)行。

內(nèi)模制作工藝流程：龍骨制作→龍骨就位→貼模→分節(jié)→支撐體系設(shè)置→吊裝。

9 混凝土施工

9.1 澆筑高度

混凝土豎向分兩步進(jìn)行澆筑：第一步澆筑底板、邊板、腹板、橫梁及橫隔板；第二步澆筑頂板。

9.2 內(nèi)模防上浮

因箱梁橫橋向、順橋向均為變截面,箱梁內(nèi)模全部封底；同時(shí),因箱梁最高處為6 m,混凝土澆筑過(guò)程中浮力較大,為防止內(nèi)模上浮,采用順橋向、橫橋向設(shè)置I40b型鋼的方式壓住內(nèi)模；豎向在通氣孔處設(shè)置φ32 mm精軋螺紋鋼拉住鋼模下部與工字鋼。

9.3 混凝土澆筑

因箱梁邊板、底板橫橋向、順橋向均為變截面,混凝土澆筑總體采用從低處向高處(即從中橫梁向跨中)逐層澆筑,隨澆筑高度的上升,逐漸擴(kuò)大澆筑范圍。

同時(shí),因箱梁外輪廓呈二次拋物線變化,為保證混凝土澆筑過(guò)程中振搗密實(shí),采用振搗棒在邊板上下兩層鋼筋網(wǎng)片之間,順邊板線形插入,同時(shí)控制混凝土澆筑高度,在邊板、底板上開(kāi)觀察孔進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測(cè)；在振搗棒無(wú)法從上部振搗的部位,通過(guò)從觀察孔插入振搗棒進(jìn)行振搗。

隨混凝土澆筑高度上升,安排專人封堵觀察孔,以保證混凝土澆筑工作的順利進(jìn)行。

同時(shí),為確?；炷翝仓牧鲃?dòng)性,底板、邊板混凝土坍落度略大于腹板混凝土,澆筑過(guò)程中進(jìn)行調(diào)整。

10 預(yù)應(yīng)力施工

主橋箱梁共6跨,分為4個(gè)施工段,為保證各施工段之間的鋼絞線共同受力,施工縫處鋼絞線通過(guò)連接器連接，預(yù)應(yīng)力施工工藝流程見(jiàn)圖10。

圖10 預(yù)應(yīng)力工程施工工藝流程

11 結(jié)語(yǔ)

XY平面內(nèi)建立直角坐標(biāo)系,通過(guò)控制點(diǎn)坐標(biāo)控制單元件制作,Z軸方向通過(guò)基準(zhǔn)軸、基準(zhǔn)面進(jìn)行控制,解決了變截面施工的難題；此外,單元件可批量制作,施工工序明確,可有效保證施工進(jìn)度,施工工期縮短了

20 d；可有效避免因施工誤差造成的鋼筋、內(nèi)模無(wú)法安裝問(wèn)題,有效地避免了因返工造成的誤工、廢料現(xiàn)象。

針對(duì)淤泥深度不同,從可行性、經(jīng)濟(jì)性的角度選用“清淤換填、戧灰處理”或“鉆孔樁、貝雷梁”的方式對(duì)支架基礎(chǔ)進(jìn)行處理；“清淤換填、戧灰處理”支架基礎(chǔ)進(jìn)施工工藝簡(jiǎn)單,成本低,且可在河道中為后續(xù)施工提供施工平臺(tái)；“鉆孔樁、貝雷梁”支架基礎(chǔ),可有效保證支架基礎(chǔ)承載力,且貝雷梁在施工過(guò)程中可重復(fù)循環(huán)使用,成本相對(duì)較低。

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