頂推箱梁施工關(guān)鍵技術(shù)

鄧宏偉

(中鐵六局集團(tuán)有限公司 北京100036)

頂推箱梁施工關(guān)鍵技術(shù)

鄧宏偉

(中鐵六局集團(tuán)有限公司 北京100036)

通過對滄州市黃河路高架橋跨京滬線頂推施工的梁體預(yù)制、臨時墩、導(dǎo)梁、滑道的設(shè)置、頂推系統(tǒng)的選擇、頂推施工步驟及過程控制的介紹，表述了一套相對完整的施工工藝方法。該工程已經(jīng)施工完成，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁頂堆施工技術(shù)成熟可靠，其施工經(jīng)驗可供類似工程參考。

預(yù)應(yīng)力現(xiàn)澆梁 梁體預(yù)制 頂推施工

1 工程概況

滄州市黃河路高架橋全橋長1831.74m，為滄州市黃河路改造提升工程中的主線橋梁。橋梁沿既有黃河路走向，自西向東跨越京滬鐵路，主線橋梁與京滬鐵路相交于鐵路里程K254＋769處，相交角度為83.2°，梁體跨29#～32#墩，結(jié)構(gòu)為(40＋40＋40)m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁，混凝土標(biāo)號為C55，箱梁采用單箱四室箱形截面，箱梁頂板寬25.5m，高為2.5m，外側(cè)懸臂板長2m，為直腹板，懸臂板端部厚20cm，根部厚45cm，頂板厚28cm，底板厚25cm，腹板厚由60cm變化到40cm，端橫梁厚1.8m，中橫梁厚2.5m，施工縫位置設(shè)置1.5m厚頂推橫隔板(見圖1)。

圖1 頂推段橋梁立面圖Fig.1 Vertical view of incremental launching section bridge

本橋分3段進(jìn)行施工，跨鐵路部分計劃采用頂推施工，頂推段長度為56m，兩端進(jìn)行現(xiàn)澆施工，現(xiàn)澆段長度為32m。頂推段將在大里程端使用支架法一次性澆筑完成，再利用天窗點從大里端向小里程端進(jìn)行頂推。

2 頂推梁預(yù)制施工技術(shù)措施

2.1 梁體預(yù)制平臺

由于橋梁下部結(jié)構(gòu)施工對現(xiàn)場原地面土體進(jìn)行了擾動，因此腳手架地基換填A(yù)B組填料，分層碾壓，其承載力不小于200kPa，壓實度大于93%。地基上鋪設(shè)200mm厚C20混凝土進(jìn)行場地硬化。為防止地基浸泡，混凝土墊層向南北兩側(cè)設(shè)置1%的坡度，同時在硬化層范圍內(nèi)兩側(cè)1m處設(shè)置排水溝，并與當(dāng)?shù)厥姓潘到y(tǒng)相連以利于排水。

頂推段預(yù)制梁支架采用滿布碗扣式多功能腳手架，箱室中空處立桿間距為0.6×0.6m，兩側(cè)翼緣板下立桿間距0.6× 0.9m，箱梁熱菜處立桿間距0.3×0.6m。立桿豎向間距：底層及頂層為0.6m，中間為1.2m。排架整體完成后加縱橫向剪刀撐，橫向及縱向剪刀撐每5排設(shè)置一道，水平剪刀撐每5m設(shè)置一道。

為保證黃河路車輛通行，在道路處設(shè)置洞門。門洞立柱采用φ60cm鋼管，縱橋向間距2m布置，橫橋向間距10.6m，地梁基礎(chǔ)厚40cm，與臨時墩中間擴(kuò)大基礎(chǔ)形成整體，橫梁采用H700型鋼，縱梁采用63b工字鋼，工字鋼在梁端及墩頂實心處間距0.3m，在箱梁處間距為0.6m，工字鋼上鋪設(shè)寬10mm的竹膠板，在竹膠板上搭設(shè)腳手架。

支架搭設(shè)完成后對支架進(jìn)行預(yù)壓，根據(jù)鋼管滿堂支架預(yù)壓技術(shù)規(guī)程，預(yù)壓荷載為上部結(jié)構(gòu)自重及未鋪設(shè)的模板重量之和的1.1倍，預(yù)壓荷載采用均布形式。支架預(yù)壓加載過程分為3級，依次施加的荷載為單元內(nèi)預(yù)壓荷載值的60%、80%、100%。支架預(yù)壓觀測斷面設(shè)置在結(jié)構(gòu)縱向兩端及1/4、1/2、3/4處，每斷面設(shè)置7個觀測點，每間隔9m設(shè)置一個。荷載施加之前觀測各觀測點標(biāo)高h(yuǎn)0。每級荷載施加完成之后，記錄各測點的標(biāo)高h(yuǎn)j，計算前后兩次沉降差。每間隔12h進(jìn)行一次監(jiān)測，當(dāng)各測點前后兩次的支架沉降差平均值小于2mm時，繼續(xù)加載，如圖2所示。

全部荷載施加完畢之后，每間隔24h觀測一次，記錄標(biāo)高h(yuǎn)i，計算前后兩次沉降差。各觀測點沉降平均小于1mm或連續(xù)3次各觀測點沉降平均累計小于5mm，則認(rèn)為地基沉降達(dá)到穩(wěn)定，可進(jìn)行卸荷。卸荷6h后觀測測點標(biāo)高h(yuǎn)c，得到支架彈性變形量(hc-hi)min，計算地基總沉降量ho-hc，即非彈性變形。

2.2 模板安裝

預(yù)制箱梁在鋪設(shè)底模時，按照預(yù)壓試驗得到的數(shù)據(jù)加上設(shè)計院提供的豎向撓度δD，得到箱梁的預(yù)拱度δ＝δD＋(hchi)min。因此施工模板的標(biāo)高為設(shè)計標(biāo)高h(yuǎn)D加上預(yù)拱度δ，即依照hD＋δ 鋪設(shè)方木，放木上方鋪設(shè)底板模板，上鋪底板模板采用9015鋼模。側(cè)模用定型鋼模，每塊模板均用4根通長精軋螺紋鋼分上下各設(shè)兩根對稱拉緊。內(nèi)膜采用6015鋼模和15mm厚竹膠板配模，并用鋼管架支撐穩(wěn)固。端模及箱室內(nèi)預(yù)應(yīng)力孔道模板，采用竹膠板和方木帶，按照預(yù)應(yīng)力管道位置精確定位安裝錨具承壓板，保證長拉角度正確。

2.3 鋼筋施工

預(yù)制箱梁鋼筋綁扎分底板、腹板鋼筋及頂板鋼筋3部分，鋼筋綁扎順序如下：底板鋼筋綁扎→腹板及橫隔板鋼筋綁扎→頂板鋼筋綁扎。按設(shè)計圖紙布制好孔波紋管并采用鋼筋環(huán)每0.5m焊接固定一道，中間部位采用綁扎絲綁牢，確保位置不變。因連續(xù)梁腹板制孔波紋管是依波浪形布置，在波峰處加設(shè)固定點，確保波紋管位置準(zhǔn)確。波紋管位置鋼筋綁扎完成后可以進(jìn)行穿鋼絞線，在混凝土澆筑前，所有鋼絞線束必須穿好，并用鐵皮裹好膠帶，綁扎封口，確保不進(jìn)漿。

2.4 混凝土施工

混凝土澆筑采用4臺泵車進(jìn)行澆筑，現(xiàn)場澆筑使用泵送，塌落度控制在180±20mm。保持泵車從開始到灌注全過程正常運行?；炷恋娜肽囟瓤刂圃?0～15℃，以保證入模溫度和與介質(zhì)溫差符合要求?；炷翝仓裱跋鹊装?、再腹板、最后頂板”的原則，從四角向中部均勻?qū)ΨQ澆筑。底板澆筑完成后要及時對底板進(jìn)行抹面、趕光。腹板澆筑時，應(yīng)保證底板八字處混凝土未初凝，且底板已有一定強度。腹板應(yīng)兩側(cè)對稱澆筑，保證鋼管支撐受力對稱，同時澆筑高度宜控制在300mm?；炷翝仓^程中應(yīng)用插入式振搗棒進(jìn)行振搗，振搗時間宜為20～30s，以混凝土不再沉落、不出現(xiàn)氣泡、表面呈現(xiàn)浮漿為宜。

混凝土澆筑完成后，適時對頂板進(jìn)行趕光。用無網(wǎng)布對橋面進(jìn)行覆蓋并灑水，在其上鋪設(shè)塑料薄膜進(jìn)行保濕，避免混凝土出現(xiàn)裂縫。持續(xù)養(yǎng)護(hù)，每天對梁面進(jìn)行灑水，保證無網(wǎng)布濕潤，且塑料布內(nèi)有足夠的凝結(jié)水。

2.5 預(yù)應(yīng)力張拉施工

混凝土強度達(dá)到設(shè)計強度的100%后才可進(jìn)行張拉。箱梁預(yù)應(yīng)力筋采用高強度低松弛φs15.2mm鋼膠線，fpk＝1860MPa，面積A＝140mm2。預(yù)應(yīng)力鋼絞線、錨具等在進(jìn)場時已進(jìn)行進(jìn)場檢驗，張拉之前對千斤頂和油表等進(jìn)行檢查，千斤頂和油表必須配套矯正，其校正系數(shù)不大于1.05，方可使用。

鋼絞線下料時用采用切割機(jī)切割，嚴(yán)禁電焊切割，同時，保證鋼絞線清潔。

張拉時根據(jù)實際測試的管道摩阻及喇叭口摩阻，根據(jù)實測試驗數(shù)據(jù)調(diào)整張拉力。并按照調(diào)整的張拉力進(jìn)行張拉。張拉的步驟應(yīng)為：0→初應(yīng)力(0.1σ con)→0.2σ con→σ con(持荷5min)→錨固。預(yù)應(yīng)力鋼絞線束采用張拉值和伸長量雙控，以張拉力控制為主，以伸長值進(jìn)行校核。實際張拉伸長值與理論伸長值之差應(yīng)控制在±6%范圍內(nèi)，每端鋼絞線回縮量控制在6mm以內(nèi)。

張拉完成則進(jìn)行錨固。錨固后用砂輪鋸切斷預(yù)應(yīng)力鋼絞線束，鋼絞線束外露長度不小于30mm。

2.6 管道壓漿

預(yù)應(yīng)力筋張拉錨固后，必須在48h內(nèi)對孔道進(jìn)行壓漿作業(yè)。壓漿前，采用對預(yù)應(yīng)力筋和管道無腐蝕作用的中性洗滌劑或皂液，用水稀釋后進(jìn)行沖洗去除，孔道及其內(nèi)油污，然后采用空壓機(jī)將孔道內(nèi)的積水吹出。

壓漿所采用的水泥漿采用P．O 42.5水泥，強度不低于50MPa，水膠比為0.26～0.28，初始流動度為10～17s，泌水率為0。

2.7 封錨

壓漿完成后及時對錨固端進(jìn)行封錨。封端前對錨穴鑿毛、清理，錨具、錨墊板表面及外露鋼絞線用聚氨酯防水涂料進(jìn)行防水處理。封錨混凝土采用C55無收縮混凝土，封錨端與梁端面平齊，其錯臺不應(yīng)超過2mm。澆筑完成后，要加強混凝土養(yǎng)護(hù)，保證混凝土質(zhì)量。

企業(yè)戰(zhàn)略管理主要是組織者或是相關(guān)團(tuán)隊的主要負(fù)責(zé)人，根據(jù)具體的要求對自己的企業(yè)實力展開分析，然后再針對自己企業(yè)所處的行業(yè)的行情和整體的競爭狀況進(jìn)行深入研究，同時對自己企業(yè)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及外部的影響因素做出綜合探索，最后再在以上各項因素的基礎(chǔ)之上為自己的企業(yè)確立具體目標(biāo)，明確自己的企業(yè)使命，并為自己的企業(yè)做出相關(guān)的發(fā)展規(guī)劃。與此同時，詳細(xì)的企業(yè)戰(zhàn)略幫助企業(yè)更好地利用自己已經(jīng)具有的資源，不斷發(fā)現(xiàn)和挖掘自己企業(yè)所具備的潛力，并且更有利于企業(yè)提高自己的綜合競爭實力，為企業(yè)獲取更多的收益和占據(jù)更多的市場份額［1］。

3 頂推施工關(guān)鍵技術(shù)

3.1 臨時墩的設(shè)置

圖2 預(yù)壓監(jiān)測點位置分布圖Fig.2 Map of preloading monitoring locations

由于支點負(fù)彎矩的增加與跨度的平方成正比，當(dāng)預(yù)應(yīng)力鋼筋束的布置必須考慮到跨度問題，需設(shè)立臨時墩。臨時墩在設(shè)施時必須具有一定的穩(wěn)定性，能夠承受頂推時的最大豎向荷載和最大水平摩阻力引發(fā)的變形。本次頂推梁段在29#～33#墩之間設(shè)置6個臨時墩(L1～L6)。每個臨時墩立柱為8根φ80cm的鋼管，縱橋向分為2排，每排4根，鋼管柱之間設(shè)置φ40cm鋼管橫向支撐，橫橋向斜撐采用16#槽鋼，臨時墩橫橋向設(shè)置4個基礎(chǔ)，如圖3所示。

圖3 臨時墩搭設(shè)示意圖Fig.3 Schematic diagram of temporary pier setting

為了保證頂推安全，提高臨時墩的穩(wěn)定性，將臨時支墩與相鄰的主橋墩和制梁臺座進(jìn)行撐拉連接，組成30～32#3個組合墩。30#、32#組合墩立柱共14個φ80cm的鋼管，有8根鋼管柱設(shè)置在永久墩承臺的四角上，其他6根縱橋向分為2排(每排3根)。31#組合墩立柱共16根φ80cm的鋼管，兩側(cè)承臺各設(shè)置5根，其中4根設(shè)置在4角，有1根設(shè)置在主墩蓋梁下面，與其他鋼管柱連接成整體，其他鋼管柱與30#、32#組合墩相同，如圖4所示。

圖4 31#墩組合墩鋼管柱搭設(shè)(圖中未顯示斜撐)Fig.4 Pier combination and steel pipe column setting (diagonal bracing not shown in the diagram)

3.2 導(dǎo)梁設(shè)置

頂推梁導(dǎo)梁長度一般為頂推跨徑的0.6～0.7倍，適當(dāng)長度的導(dǎo)梁能夠減小主梁的負(fù)彎矩，但導(dǎo)梁過長會導(dǎo)致導(dǎo)梁與箱梁連接處負(fù)彎矩和支反力的相應(yīng)增加，導(dǎo)梁長度額選擇需做到主梁最大懸臂負(fù)彎矩與使用狀態(tài)支點負(fù)彎矩基本接近。本工程選用26.6m長的鋼結(jié)構(gòu)導(dǎo)梁，前段長12m、尾段長度13.5m、預(yù)埋段長度2.6m(有1.5m埋置混凝土內(nèi))，各段通過高強螺栓連接，高2.6m。

3.3 滑道設(shè)置

滑道設(shè)置在箱梁腹板的位置，寬0.6m，共4道，設(shè)置在主墩及臨時墩蓋梁上，臨時墩上滑道長度為2.8m，組合墩上滑道長度為7.6m，滑道橫橋向間距為5.225m＋10.45m＋5.225m。滑道與主墩蓋梁采用焊接固定，與臨時墩蓋梁連接時，每個滑道采用8個φ30mm的螺栓固定。滑道頂板采用3cm厚的鋼板(外包3mm厚不銹鋼板)，底板及肋板采用2cm厚鋼板，肋板橫橋向間距為18cm，縱橋向間距為30cm，縱橋向兩側(cè)各0.2m設(shè)置15%的坡度，方便喂入滑塊，如圖5所示。

圖5 導(dǎo)梁示意圖Fig.5 Schematic diagram of launching nose

滑道縱向設(shè)置4‰的坡度(頂進(jìn)方向為上坡)?；瑝K采用橡膠聚四氟乙烯板，尺寸為20cm×40cm×3cm，其抗壓強度不低于15MPa。

3.4 頂推系統(tǒng)

3.4.1 牽引動力系統(tǒng)

本工程選用4臺200t的連續(xù)頂推系統(tǒng)，全套系統(tǒng)包括：4臺連續(xù)頂推千斤頂、4臺頂推泵站、1臺主控臺及聯(lián)接系統(tǒng)的高壓油管、控制電纜、設(shè)備至電源的電源電纜。連續(xù)頂推千斤頂根據(jù)頂推施工設(shè)計的反力墩布置，4臺泵站布置在距離兩側(cè)千斤頂?shù)闹虚g。

3.4.2 牽引索

箱梁后端埋設(shè)有4個后錨點，每束由15根強度等級為1860MPa、Φ15.2mm鋼絞線組成。牽引索穿過連續(xù)頂推千斤頂。牽引索的另一端與梁后端的錨點連接。

3.4.3 橫向限位、糾偏裝置

在臨時墩蓋梁及主墩上安裝橫向限位、糾偏裝置。限位裝置由連接鋼板、支撐后背及千斤頂組成，支撐后背通過焊接和臨時墩及永久墩的蓋梁相連接，千斤頂通過螺栓與支撐后背固定，在頂推過程中，可以調(diào)節(jié)千斤頂頂力調(diào)整梁體的方向，軸心距離梁底30cm。

3.5 頂推步驟

3.5.1 試頂

正式頂推之前，為了得到實際數(shù)據(jù)，先進(jìn)行試頂。試頂距離3米。試頂時，記錄試頂時間和速度，根據(jù)實測結(jié)果與計算結(jié)果比對進(jìn)行調(diào)整速度。

3.5.2 正式頂推

①頂推第一階段：頂進(jìn)距離為3.5m，導(dǎo)梁前端到達(dá)距離下行線3m，停止頂推。②頂推第二階段：頂進(jìn)距離為20m，跨京滬鐵路上下行。要點時間為150min，頂進(jìn)速度為8m/h。導(dǎo)梁前端到達(dá)30#墩東側(cè)臨時支架，停止頂推，安裝臨時鎖定裝置，在支架上利用枕木將導(dǎo)梁進(jìn)行支墊。③頂推第三階段：頂進(jìn)距離為20m，要點時間為150min，頂進(jìn)速度為8m/h。到位后，安裝臨時鎖定裝置，梁體后端在L3#臨時墩位置。④頂推第四階段：頂進(jìn)距離為15m，頂推需要要點施工，要點時間為150min，頂進(jìn)速度為6m/h，頂推段梁體后端懸臂0.66m。⑤頂推第五階段：頂進(jìn)距離為5.1m，要點時間為150min，頂進(jìn)速度為2.04m/h，頂推需要要點施工，(放慢頂推速度，調(diào)整梁體位置，核對支座錨栓孔)，后端懸臂4.3m。

3.5.3 落梁就位

梁體頂推就位后，在30～31#主墩蓋梁頂設(shè)置8臺800t千斤頂將梁體頂起5cm，然后拆除滑道，利用千斤頂進(jìn)行落梁至永久支座上(頂推施工前將30～31#墩的支座安裝完畢)。落梁時在千斤頂旁設(shè)置臨時保護(hù)墩，落梁就位后，方可拆除千斤頂及鋼絞線。

3.6 頂推過程的控制

3.6.1 側(cè)向糾偏

梁體在頂推過程中，對梁體中線進(jìn)行觀測，當(dāng)發(fā)生側(cè)向偏移時，利用在臨時墩蓋梁及主墩上的側(cè)向糾偏裝置進(jìn)行主動糾偏，梁體頂推時，千斤頂前端墊塊貼在梁腹上，強迫梁體糾偏。

3.6.2 頂推同步控制

頂推是一個變動的過程，無法保證摩擦力達(dá)到一致，可通過控制推力一致來減小結(jié)構(gòu)偏轉(zhuǎn)的不利情況發(fā)生。在推進(jìn)過程中必須保證頂推千斤頂行程同步?？刂品椒椋阂皂斖魄Ы镯?#頂為主動點，其他頂為隨動點與1#頂相比較，頂之間的位移量差控制在1mm之內(nèi)，若哪臺頂伸缸太快則相應(yīng)減少比例閥流量，反之則增大流量。

3.6.3 臨時墩及永久墩的受力控制

頂推過程中，動力頂所在墩受到與頂進(jìn)方向相反的水平推力，其他墩受到與頂進(jìn)方向相同的水平推力，墩頂?shù)乃酵屏Χ兆陨淼慕Y(jié)構(gòu)安全有一定影響，必須嚴(yán)格控制水平推力的大小，對墩頂推力及位移進(jìn)行實時監(jiān)測。若發(fā)現(xiàn)其超標(biāo)時，必須停止頂推，查找原因，將問題解決后才可繼續(xù)頂推。

4 結(jié) 語

滄州市黃河路高架橋上跨京滬高鐵預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁頂推施工過程中，頂推段梁體預(yù)制、頂推機(jī)構(gòu)的建立、頂推的過程及其控制等工藝措施，形成了一套相對完整的施工工藝方法。該工程已經(jīng)施工完成，實踐證明，該預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁頂推施工技術(shù)成熟可靠，可供類似工程施工參考借鑒。

［1］ 許克賓. 橋梁施工[M]. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，2005.

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［3］ CJJ2—2008. 城市橋梁工程施工與質(zhì)量驗收規(guī)范[S].

［4］ JGJ130—2011. 建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范[S].

［5］ GB 50666—2011. 混凝土結(jié)構(gòu)工程施工規(guī)范[S].

［6］ JGJ/T 194—2009. 鋼管滿堂支架預(yù)壓技術(shù)規(guī)程[S].

［7］ 張曉東. 橋梁頂推施工技術(shù)[J]. 公路，2003(9)：45-51.

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Incremental Launching Construction Key Technology of Incrementally Launched Box Girders

DENG Hongwei
(China Railway Sixth Group Co.，Ltd.，Beijing 100036，China)

This article presents a relatively complete system of construction technology and methods though an introduction of beam prefabrication，settings of temporary pier，launching nose and slideway，selection of incremental launching system，steps，process and process monitoring in the incremental launching construction of a viaduct over Beijing-Shanghai Railway Line on Huanghe Road，Cangzhou City．The construction has completed and the technology of incremental launching construction by prestressed continous beam has been proved mature and the experience can be referenced by similar engineering.

prestressed cast-in-place girder；prefabrication of beam；incremental launching construction

TU745.2

：A

：1006-8945(2015)12-0027-04

2015-11-06