預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁懸臂澆筑施工控制技術(shù)

摘 要：結(jié)合某鐵路預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁懸臂澆筑施工的成功實(shí)踐，詳細(xì)闡述了該預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁懸臂澆筑施工方案、施工方法，可供同類工程施工參考。

關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力混凝土 連續(xù)梁 臂澆筑施工。

中圖分類號(hào)：U445.57文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1674-098X（2013）05（a）-0096-05

1 工程概況

某48+80+48 m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，墩身采用單線矩形變截面實(shí)體墩，中墩最大高度7 m，邊墩最大高度11.5 m，支座采用球型支座，全聯(lián)位于R=750 m曲線上及i=-4.7‰的坡道上。梁體為單箱單室直腹板變截面箱梁，箱單室直腹板變截面箱梁，擋砟墻內(nèi)側(cè)凈寬4.5 m，橋面板寬7.0 m；梁體全長(zhǎng)177.2 m，邊支座中心線至梁端0.6 m，中、邊支座橫橋向支座中心距均為3.2 m；中跨中部18 m梁段和邊跨端部17.6 m梁段為等高梁段，梁高為3.3 m；中支點(diǎn)處梁高為6.0 m，其余梁段梁底下緣按二次拋物線Y=3.3+X2/311.484m變化。箱梁頂板寬7.0 m，底板寬4.0 m；頂板厚30 cm，邊跨端塊處頂板厚由30 cm漸變至70 cm；底板厚36～60 cm按拋物線變化，邊跨端塊處底板厚由36 cm漸變至80 cm；腹板厚30 cm～70 cm，按折線變化，邊跨端塊處腹板厚由30 cm漸變至60 cm。

2 施工方案

連續(xù)箱梁施工時(shí)0#梁段、邊跨直線段采用托架現(xiàn)澆，其余梁段采用2套掛籃懸灌。施工方向從22#、23#墩開始按設(shè)計(jì)長(zhǎng)度對(duì)稱進(jìn)行懸臂施工，先進(jìn)行中跨合攏，接著在跨中施加壓重，利用邊跨掛籃施工邊跨不平衡段，最后在邊墩旁搭設(shè)托架并結(jié)合掛籃澆筑合攏兩邊跨梁段，完成梁體施工。為消除托架非彈性變形，必須進(jìn)行預(yù)壓，預(yù)壓重量不少于梁體重量（包括混凝土自重、模板、施工荷載）的120%。掛籃施工每一段都是一次澆筑成型，澆筑后覆蓋養(yǎng)生，混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)值的95%，彈性模量達(dá)到設(shè)計(jì)值的100%且齡期大于5 d后，施加預(yù)應(yīng)力并壓漿，掛籃方可前移，施工下一節(jié)段。模板、鋼筋以及連續(xù)梁施工所用的掛籃和材料、機(jī)具等采用25 t汽車吊吊運(yùn)?；炷劣晒さ卦O(shè)置的有自動(dòng)計(jì)量裝置的拌合站集中拌制，混凝土輸送車運(yùn)送、混凝土輸送泵泵送入模。

3 施工方法

施工順序見圖1～圖5，具體為：（1）準(zhǔn)備階段。安裝主墩上的支座，并注意預(yù)偏量的設(shè)置；澆注主墩上臨時(shí)支座，在主墩側(cè)安裝托架，并進(jìn)行預(yù)壓后立模灌注0號(hào)梁塊，待混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)值的95%，彈性模量達(dá)到設(shè)計(jì)值的100%，并滿足5 d齡期后，張拉縱向預(yù)應(yīng)力鋼束N1、N11、N18，并進(jìn)行管道壓漿；安裝掛籃，并進(jìn)行預(yù)壓；0號(hào)段結(jié)構(gòu)復(fù)雜，頂板預(yù)應(yīng)力束管道密集，應(yīng)特別注意預(yù)應(yīng)力管道的準(zhǔn)確定位，灌注時(shí)不允許有漏漿堵塞管道，在張拉之前，檢查所有孔道。（2）掛藍(lán)懸澆階段。對(duì)稱懸臂灌注1～9號(hào)、1a～9a號(hào)梁塊，梁塊混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)值的95%，彈性模量達(dá)到設(shè)計(jì)值的100%，并滿足5 d齡期后，張拉相應(yīng)節(jié)段的縱向預(yù)應(yīng)力鋼束（N2～N10，N12～N17），張拉順序?yàn)橄雀拱迨箜敯迨?，左右?duì)稱張拉；在懸灌之前必須檢查梁面標(biāo)高及中心線，并及時(shí)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。（3）合攏階段。利用掛籃做合攏支架，安裝合攏段體外支撐并順序張拉2N26，2N27，每束張拉力為設(shè)計(jì)張拉力的30%；在一天溫度最低時(shí)段灌注10號(hào)梁塊混凝土，混凝土可采用早強(qiáng)措施；混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)值的95%，彈性模量達(dá)到設(shè)計(jì)值的100%，并滿足5天齡期要求后，依次序張拉相應(yīng)的縱向預(yù)應(yīng)力鋼束N26、N126（不灌漿）至設(shè)計(jì)張拉力，2N27至設(shè)計(jì)張拉力的50%，隨后拆除體外支撐及主墩臨時(shí)支座，主墩支座承載完成體系轉(zhuǎn)換。在10號(hào)梁塊混凝土強(qiáng)度及彈性模量達(dá)到設(shè)計(jì)值的100%并滿足7 d齡期要求后，在中跨跨中施加30 t的壓重用掛籃懸臂灌注邊跨12號(hào)塊，并張拉預(yù)應(yīng)力鋼束N19；在邊墩上用萬(wàn)能桿件和型鋼組成托架，并進(jìn)行預(yù)壓，并在邊墩上安裝支座；利用掛籃和托架，立模灌注端塊11號(hào)節(jié)段混凝土；混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)值的95%，彈性模量達(dá)到設(shè)計(jì)值的100%，并滿足5 d齡期要求后，拆除2N126，依次序?qū)ΨQ張拉縱向預(yù)應(yīng)力N20、N25、N24鋼束。（4）成橋階段。移除壓重，拆除所有掛籃和托架；依次序張拉剩余預(yù)應(yīng)力鋼束N32，N31，N30，N29，N23，N22，N21，N28，N27；施工邊墩小跨部分頂帽；全橋合攏后進(jìn)行橋面安裝和軌道鋪設(shè)，完成全橋施工。

具體施工方法為：（1）邊跨現(xiàn)澆段施工。邊跨直線段采用托架現(xiàn)澆方式施工。混凝土澆筑完成后，復(fù)測(cè)直線梁段中線及梁頂、底面標(biāo)高。施工順序如下：托架系統(tǒng)安裝→模板安裝就位→鋼筋綁扎及預(yù)應(yīng)力管道安裝→澆筑混凝土→混凝土養(yǎng)護(hù)→預(yù)應(yīng)力筋張拉、壓漿→拆除支撐系統(tǒng)。①邊跨現(xiàn)澆段托架設(shè)計(jì)與施工。結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，采用托架方案施工，見圖6、圖7。②托架預(yù)壓。托架搭好后，為消除托架非彈性變形，測(cè)出托架彈性變形以及合理設(shè)置預(yù)拱度，對(duì)現(xiàn)澆托架按梁重的120%載荷進(jìn)行預(yù)壓試驗(yàn)，預(yù)壓材料為砂袋，采用分級(jí)加載、卸截的方式，同時(shí)進(jìn)行沉降觀測(cè)。試驗(yàn)加載通過砂袋進(jìn)行預(yù)壓加載，根據(jù)懸臂端腹板處的最大受力，在底模鋪好后，將荷載施加于懸臂端腹板處的模板位置，再分級(jí)加載、卸載。滿載后托架沉降穩(wěn)定并持荷時(shí)間不小于24 h后卸載。加載時(shí)注意加載重量的大小和加載速率，防止因整體或局部加載量過大、過快而使基礎(chǔ)發(fā)生剪切破壞。加載時(shí)按照25%、50%、80%、100%、120%分五級(jí)加載，預(yù)壓前對(duì)觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，取得初始值，加載至25%時(shí)，靜止2 h后進(jìn)行觀測(cè)，隨后即可加載，加載至50%時(shí)，靜止2 h后進(jìn)行觀測(cè)，隨后即可加載，加載至80%時(shí)每間隔2 h觀測(cè)一次，當(dāng)沉降不大于2 mm后即可加載；加載至100%時(shí)每間隔2小時(shí)觀測(cè)一次，當(dāng)沉降不大于2 mm后即可加載；加載120%時(shí)每6 h觀測(cè)一次，靜止一天，當(dāng)沉降小于1 mm/d時(shí)，即視為穩(wěn)定，穩(wěn)定后即可進(jìn)行卸載作業(yè)。卸載時(shí)按照100%、75%、40%、0%四級(jí)進(jìn)行。卸載完成后，測(cè)量各觀測(cè)點(diǎn)高程，直至變形趨于穩(wěn)定。托架卸載前后的頂面高差作為托架的彈性變形，底模板標(biāo)高將綜合考慮托架彈性變形（預(yù)留沉落量）進(jìn)行調(diào)整，通過調(diào)整方木對(duì)底模進(jìn)行托架標(biāo)高調(diào)整。③模板。外模采用鋼模板，內(nèi)模采用方木做成骨架，以竹膠板作為面板。在澆筑底板混凝土?xí)r，底板與肋板鋼筋綁扎安裝后進(jìn)行安裝。④鋼筋及預(yù)應(yīng)力筋。鋼筋及預(yù)應(yīng)力筋在加工場(chǎng)下料加工，現(xiàn)場(chǎng)綁扎就位，施工時(shí)注意縱向束管道及豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋束道的準(zhǔn)確定位，用井字形鋼筋固定波紋管。其它的預(yù)埋件包括防撞墻鋼筋、伸縮縫鋼筋等均應(yīng)嚴(yán)格控制。⑤混凝土澆筑及養(yǎng)生?；炷猎诎韬险炯邪韬?，混凝土罐車運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)，混凝土輸送泵泵送入模，混凝土澆筑從懸臂端對(duì)稱向橋墩位置方向澆筑。先澆筑底側(cè)模交會(huì)處的梗肋混凝土至腹板30 cm處，再澆筑底板中部混凝土，隨之澆筑腹板混凝土至頂板，再澆筑項(xiàng)板及翼緣處混凝土，按梁段全部平面面積等高水平分層，縱、橫向?qū)ΨQ澆筑。在腹板及隔板內(nèi)，每2.5 m間距范圍均勻設(shè)置串筒，在頂板開設(shè)天窗，用串筒將混凝土輸至底板。順次移輸送管至串筒漏斗，分層推進(jìn)澆筑?；炷撩繚仓? m摘降一節(jié)串筒，控制自由下落高度，避免分層離析。每層澆筑層厚不超過30 cm，每層混凝土澆筑要在前層初凝前進(jìn)行，以免出現(xiàn)明顯的接縫痕跡。梁體底板及腹板采用插入式振搗器，頂板采用平板式振搗器。底板混凝土直接在底板頂部振搗，腹板及隔板內(nèi)采取內(nèi)模上開窗振搗及加長(zhǎng)振搗棒聯(lián)保振搗相結(jié)合?？紤]到操作空間狹窄不利操作，增設(shè)振搗機(jī)具及人員。每2 m設(shè)置振搗站位點(diǎn)，進(jìn)行定點(diǎn)定位振搗。振搗遵循“快插慢拔”的原則，振搗棒應(yīng)深入下層5～10 cm，以利于上下層間結(jié)合，每30 cm設(shè)置一振點(diǎn)，每點(diǎn)振搗時(shí)間20～30 s，當(dāng)混凝土表面無(wú)明顯沉降、無(wú)氣泡冒出，表明該點(diǎn)振搗密實(shí)。要加強(qiáng)角隅處和錨墊板下位置的振搗，保證混凝土的密實(shí)。在底板混凝土澆筑完畢后，對(duì)底板頂面找平，并在初凝后、終凝前做兩次壓光。對(duì)頂板混凝土表面，按梁頂設(shè)計(jì)坡度，掛線并配合水平尺將大面找平并拉毛。

（2）中跨合攏段施工及體系轉(zhuǎn)換。在完成梁體各懸灌段施工后，即應(yīng)盡早完成中跨合攏段梁體施工。合攏梁段施工是連續(xù)梁施工的關(guān)鍵。它包含了線性控制、設(shè)計(jì)控制應(yīng)力、體系轉(zhuǎn)換、合攏精度、箱梁溫度伸縮等一系列懸臂灌注連續(xù)梁的施工的重點(diǎn)和難點(diǎn)，見圖8。合攏段具體施工程序?yàn)椋簰旎@走行到位→立?！壴摻罴翱v向預(yù)應(yīng)力管道→安裝勁性骨架→臨時(shí)穿束并張拉→安放豎向和橫向預(yù)應(yīng)力→混凝土澆筑及養(yǎng)生→拆除臨時(shí)剛接→預(yù)應(yīng)力張拉并壓漿→拆除臨時(shí)固結(jié)支撐。普通鋼筋在地面集中加工成型，運(yùn)至合攏段綁扎安裝，綁扎時(shí)將勁性骨架安裝位置預(yù)留，等勁性骨架鎖定后補(bǔ)充綁扎。底板束管道安裝前，應(yīng)試穿所有底板束，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理。合攏段底板束管道采用鋼管，或者用雙層波紋管替代，管道內(nèi)穿入鋼絞線芯模，以保證合攏段混凝土澆筑后，底板束管道的暢通。其余預(yù)應(yīng)力束及管道安裝同箱梁懸灌梁段。模板調(diào)整好及壓重結(jié)束后，選擇一天中溫度最低和溫差變化最小的時(shí)間，在合攏處安裝勁性骨架，將合攏段予以臨時(shí)鎖定。勁性骨架設(shè)計(jì)見圖9。鎖定時(shí)勁性骨架的四根支撐同時(shí)焊接，并在升溫之前完成，避免由于溫度不同而在構(gòu)件內(nèi)產(chǎn)生附加內(nèi)力。為了減少鎖定時(shí)間可使鋼支撐在鎖定前先焊接一側(cè)，在鎖定時(shí)焊接另一側(cè)完成鎖定。組織四臺(tái)焊機(jī)及四個(gè)電焊工同時(shí)作業(yè)，所有焊縫高度和長(zhǎng)度均應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求，施焊前，應(yīng)將焊接處梁體用土工布覆蓋并灑水潤(rùn)濕，防止焊接過程中灼傷梁體混凝土。鋼筋及預(yù)應(yīng)力波紋管施工完畢后進(jìn)行縱向臨時(shí)鋼束的穿束及預(yù)拉，嚴(yán)格按設(shè)計(jì)的張拉束進(jìn)行。臨時(shí)鋼束的張拉是合攏段鎖定的最后一道程序，在合攏段混凝土澆筑前一天夜里進(jìn)行。合攏段采用微膨脹混凝土，比主梁混凝土提高一個(gè)等級(jí)，坍落度140～160 mm，并且嚴(yán)格控制混凝土的入模溫度，在混凝土的澆筑過程中做好混凝土的溫度記錄，合龍段鋼筋模板檢查合格后，進(jìn)行混凝土的澆筑，澆筑混凝土?xí)r要注意以下幾點(diǎn)：合攏段混凝土澆筑的時(shí)間應(yīng)選在一天中最低溫度時(shí)施工，使之在混凝土早期結(jié)硬過程中處于升溫的受壓狀態(tài)，減少溫度變化對(duì)合攏段混凝土的影響。一般宜選在早晨施工；澆筑過程中嚴(yán)格控制混凝土的配合比和坍落度，要對(duì)混凝土的澆筑數(shù)量和重量做好詳細(xì)記錄。根據(jù)澆筑混凝土的數(shù)量同步卸除合龍段的配重，卸除配重時(shí)，兩側(cè)要同步對(duì)稱進(jìn)行；要做好溫度及澆筑記錄，同時(shí)觀測(cè)合龍段標(biāo)高的變化；要有專人檢查模板及底模的錨固系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)報(bào)告，及時(shí)解決；要注意保護(hù)好預(yù)應(yīng)力管道，振動(dòng)棒不得直接接觸波紋管；加強(qiáng)對(duì)合攏段混凝土的養(yǎng)護(hù)，使之保持潮濕狀態(tài)，減少日照引起的溫度變化影響。待合攏段混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定強(qiáng)度和相應(yīng)齡期后，先張拉邊跨頂板預(yù)應(yīng)力束，再?gòu)埨装孱A(yù)應(yīng)力束，按照設(shè)計(jì)要求的張拉噸位及順序雙向?qū)ΨQ進(jìn)行張拉（對(duì)先期臨時(shí)張拉的鋼束補(bǔ)張至設(shè)計(jì)力）。解除中墩處臨時(shí)固結(jié)措施，由永久支座受力，并將中墩活動(dòng)支座的縱向約束臨時(shí)鎖定，結(jié)構(gòu)由雙懸臂狀態(tài)變?yōu)閱螒冶蹱顟B(tài)。中跨合攏后，在跨中采用水箱蓄水施加壓重，利用掛籃施工邊跨不平衡段，施工工藝與普通預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土梁基本相同。在體系轉(zhuǎn)換時(shí)，嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行體系轉(zhuǎn)換，釋放墩梁錨固，結(jié)構(gòu)由雙懸臂狀態(tài)變?yōu)閱螒冶蹱顟B(tài)。在這個(gè)體系轉(zhuǎn)換過程中，施工應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：結(jié)構(gòu)由雙懸臂狀態(tài)轉(zhuǎn)換成單懸臂受力狀態(tài)時(shí)，梁體某些部位的彎矩方向發(fā)生轉(zhuǎn)換。所以在拆除墩梁錨固前，按設(shè)計(jì)要求，張拉一部分或全部布置在梁體下部的正彎矩預(yù)應(yīng)力束；墩梁臨時(shí)錨固的放松，應(yīng)均衡對(duì)稱進(jìn)行，確保逐漸均勻地釋放。在放松前應(yīng)測(cè)量各梁段高程，在放松過程中，注意各梁段的高程變化，如有異常情況，應(yīng)立即停止作業(yè)，找出原因，以確保施工安全；對(duì)體系轉(zhuǎn)換后形成的超靜定結(jié)構(gòu)，需考慮預(yù)應(yīng)力張拉、支座變形、溫度變化等因素引起結(jié)構(gòu)的次內(nèi)力。若按設(shè)計(jì)要求，需進(jìn)行內(nèi)力調(diào)整時(shí)，應(yīng)以標(biāo)高、反力等多因素控制，相互校核。如出入較大時(shí)，應(yīng)分析原因。

4 結(jié)語(yǔ)

（1）為提高結(jié)構(gòu)耐久性，混凝土采用性能指標(biāo)滿足環(huán)境要求的高性能混凝土。懸臂澆筑過程中，各中墩采取臨時(shí)錨固措施，墩梁固結(jié)或臨時(shí)墩在橫橋向必須支撐在箱梁腹板范圍內(nèi)。并在施工時(shí)加強(qiáng)掛籃錨固。六級(jí)以上大風(fēng)停止施工。懸臂施工時(shí)，要求對(duì)稱澆筑，如砼泵送有困難而難以實(shí)現(xiàn)時(shí)，應(yīng)控制兩端砼澆筑不平衡重不超過灌注節(jié)段重的1/5。梁段懸澆時(shí)，與前段混凝土結(jié)合面應(yīng)予鑿毛處理并清理干凈。注意加強(qiáng)搗固，不得存在空洞和漏搗。

（2）預(yù)應(yīng)力筋張拉。預(yù)施應(yīng)力分階段一次張拉完成。鋼束張拉需在該梁段懸灌混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)值的95%，彈性模量達(dá)到設(shè)計(jì)值的100%，且不小于5 d的齡期后方可進(jìn)行張拉。縱向預(yù)施應(yīng)力采用兩端同步張拉，并左右對(duì)稱進(jìn)行，最大不平衡束不應(yīng)超過1束，張拉順序先腹板束，后頂板束，從外到內(nèi)左右對(duì)稱進(jìn)行。各節(jié)段先張拉縱向再豎向再橫向，并及時(shí)壓漿。預(yù)施應(yīng)力采用雙控措施，預(yù)施應(yīng)力值以油壓表讀數(shù)為主，以預(yù)應(yīng)力筋伸長(zhǎng)值進(jìn)行校核。預(yù)施應(yīng)力過程中應(yīng)保持兩端的伸長(zhǎng)量基本一致。張拉預(yù)應(yīng)力鋼絞線時(shí)，張拉順序：0—>初應(yīng)力（0.10σcon）—>σcon，持續(xù)5 min錨固。

（3）終張拉完成后，在24 h內(nèi)注漿完成，特殊情況時(shí)必須在48 h內(nèi)完成。壓漿前管道內(nèi)應(yīng)清除雜物及積水。壓入管道的水泥漿應(yīng)飽滿密實(shí)。水泥漿攪拌結(jié)束至壓入管道的時(shí)間間隔不應(yīng)超過40 min。

（4）合攏段及現(xiàn)澆段施工。為切實(shí)保證灌筑質(zhì)量，在中跨合攏段應(yīng)設(shè)置可靠的臨時(shí)剛接措施，保證合攏段混凝土強(qiáng)度及彈性模量達(dá)到100%設(shè)計(jì)值及混凝土齡期不小于5 d進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉時(shí)混凝土不開裂。滿足正常施工溫度的條件下，合攏段混凝土澆筑實(shí)際應(yīng)在一天中溫度最低時(shí)，并使混凝土澆筑后溫度開始緩慢上升為宜。邊跨現(xiàn)澆段澆筑梁體混凝土前，應(yīng)對(duì)支架進(jìn)行1.2倍最大施工荷載預(yù)壓，采取有效措施消除托架變形對(duì)梁體線形的影響。

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