高墩變截面箱梁施工及質(zhì)量控制

■吳風(fēng)水 ■福建新路達(dá)交通建設(shè)監(jiān)理有限公司，福建 南平 353000

1 工程概況

中洋樞紐互通左線(xiàn)浮山特大橋位于福建省南平市延平區(qū)洋后鎮(zhèn)，橋梁起點(diǎn)里程K56 +321.6，終點(diǎn)里程K57 +762.4，橋長(zhǎng)1440.8 米。上部結(jié)構(gòu)采用2 ×(4 ×40m)+2 ×(3 ×40m)+4 ×40m 連續(xù)T 梁+1 ×36m 現(xiàn)澆箱梁+2 ×(4 ×40m)+2 ×(3 ×40m)連續(xù)T 梁，橋墩為薄壁空心墩，樁基礎(chǔ)。橋梁第七聯(lián)采用預(yù)應(yīng)力混凝土現(xiàn)澆箱梁，箱梁長(zhǎng)35.88米。箱梁橋面漸變寬，為單箱五室斷面，梁體砼設(shè)計(jì)強(qiáng)度C50。箱梁為變截面等高簡(jiǎn)支梁，梁高2.0m，底板寬13.517m～19.308m，頂板寬17.52m～23.41m，頂板厚0.25m，底板厚0.22m，腹板厚0.65m，翼緣板寬度為2.0m，在橋墩支點(diǎn)截面處設(shè)置端橫梁，端橫梁寬1.5m。箱梁頂板橫坡與橋面一致，箱梁頂?shù)装迤叫?，各腹板鉛錘。

2 總體施工部署

由于跨橋梁位于山間谷地，為農(nóng)田耕地，地表為第四系殘破積層，箱梁施工的支架體系采用少支架施工方案，即支架采用鋼管立柱為支撐體系，以貝雷梁為主縱梁的少支架法施工體系。少支架高程調(diào)整及卸荷由卸荷砂箱來(lái)完成;底模、側(cè)模及內(nèi)模選用木模;鋼筋、混凝土及預(yù)應(yīng)力施工采用常規(guī)施工工藝。

少支架法支撐體系在確保安全的前提下，其柱腳優(yōu)先選擇坐落在兩承臺(tái)頂面，盡量避免或減少鋼管立柱柱腳位于橋墩永久承臺(tái)以外的土層或軟基上，以減少軟基處理，確保施工安全;位于兩承臺(tái)上的鋼管柱選用鋼管格構(gòu)柱形式，跨內(nèi)側(cè)格構(gòu)柱鋼管采用斜撐立柱的設(shè)計(jì)方式，以減小縱向主承重貝雷梁的施工跨度，避免了大跨徑箱梁少支架體系設(shè)支墩的常規(guī)施工方法。

3 施工工藝

3.1 基礎(chǔ)施工

對(duì)于箱梁支架系統(tǒng)布置在承臺(tái)以外的鋼管樁格構(gòu)柱基礎(chǔ)，由于鋼管立柱基礎(chǔ)設(shè)置位置上層地表為表覆第四系沖洪積與殘坡積松散堆積層，需按支架系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算要求對(duì)基底進(jìn)行基礎(chǔ)換填處理，確保地基承載力達(dá)到設(shè)計(jì)要求。在基礎(chǔ)處理及整個(gè)施工過(guò)程中，應(yīng)特別注意該基礎(chǔ)附近的排水，避免基礎(chǔ)被水長(zhǎng)期侵泡，降低基礎(chǔ)的承載力。

地基處理好后，按設(shè)計(jì)要求施作鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)，基礎(chǔ)采用C25 砼，厚1.5m，澆筑時(shí)保證混凝土振搗密實(shí)，確保表面平整，并在條形基礎(chǔ)上按支架的設(shè)計(jì)位置埋設(shè)預(yù)埋件。

對(duì)于支架支墩柱腳設(shè)置在承臺(tái)頂面上的柱腳基礎(chǔ)，由于承臺(tái)已施工完畢，需按支架柱腳設(shè)計(jì)要求采用重新植筋、現(xiàn)澆基礎(chǔ)混凝土將各預(yù)埋鋼板按設(shè)計(jì)位置固定在承臺(tái)頂面，以確保在現(xiàn)澆箱梁施工過(guò)程中支架系統(tǒng)的整體穩(wěn)定。

3.2 支架施工

箱梁支架采用單孔鋼管格構(gòu)柱支架，即在兩橋墩處各設(shè)置雙排鋼管格構(gòu)柱。支架凈跨距21m，每個(gè)格構(gòu)柱支墩由豎桿及斜向立柱組成，豎桿及斜向立柱均選用φ630 ×10mm 帶法蘭盤(pán)的螺旋管，鋼管橫聯(lián)選用φ426 ×6mm 的螺旋管，橫聯(lián)和立柱之間采用加勁板焊接。鋼管立柱頂面設(shè)置由φ630 ×10mm 及529 ×8mm 的螺旋管構(gòu)成卸荷砂箱，卸荷砂箱頂面設(shè)置工字鋼承重梁，豎立柱頂面設(shè)置2 根I56b 工字鋼，考慮到后期貝雷片的整體下放拆除，斜向立柱頂面設(shè)置4 根I56b 工字鋼。由于該跨箱梁設(shè)計(jì)為變截面，在工字鋼承重梁頂面按與線(xiàn)路呈9°夾角的方向等間距安裝321 貝雷片作為主承重梁，貝雷片間距45cm，每4 排貝雷片為一組，貝雷片上、下弦采用加強(qiáng)弦桿予以加強(qiáng)。貝雷片頂面各節(jié)點(diǎn)處橫向布設(shè)I10 的工字鋼作為箱梁底模橫向分配梁，分配梁間距75cm，分配梁頂鋪設(shè)縱向背楞方木及木模組成的模板系統(tǒng)。背楞采用方木10 ×10cm 方木，底板下空箱位置方木間距30cm，腹板位置方木間距20cm，木模采用采用1220 ×2440 ×15mm 竹膠板。

3.2.1 支架搭設(shè)

支架搭設(shè)前，根據(jù)設(shè)計(jì)放樣圖對(duì)基礎(chǔ)預(yù)埋件的標(biāo)高和位置進(jìn)行放樣復(fù)核，以確定每根鋼管立柱的高度;支架鋼管格構(gòu)柱采用分單元及分節(jié)匹配法加工、逐節(jié)分段吊裝的模式進(jìn)行，按照技術(shù)交底的要求進(jìn)行支架施工，確保施工精度，并滿(mǎn)足安全施工要求。支架鋼管支墩每安裝至一定的高度后，采用φ32 的精軋螺紋鋼和I56 工字鋼將鋼管支墩與橋墩薄壁墩予以固定。

支架搭設(shè)順序?yàn)?根據(jù)支架施工圖放樣→支墩預(yù)埋件預(yù)埋→基礎(chǔ)施工→鋼管格構(gòu)柱加工及安裝→卸荷砂箱安裝→工字鋼承重梁安裝→貝雷片縱梁安裝→分配梁安裝。

3.2.2 支架預(yù)壓

一方面為驗(yàn)證支架的承載能力，以確保施工安全，另一方面消除支架地基的不均勻沉降和支架的非彈性變形并獲取彈性變形參數(shù)，在支架搭設(shè)完成以后，對(duì)支架進(jìn)行預(yù)壓。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況和條件，箱梁支架采取袋裝砂預(yù)壓，利用塔吊將砂袋提升至底模上，再用人工就位，按照梁體荷載分布情況堆碼整齊，按照120%的設(shè)計(jì)荷載進(jìn)行超載預(yù)壓，觀測(cè)支架的沉降變形值，并根據(jù)預(yù)壓情況制訂調(diào)整或改進(jìn)、加固措施。

為模擬施工各個(gè)階段實(shí)際情況，并盡可能簡(jiǎn)化加載程序，且保證測(cè)試數(shù)據(jù)的連續(xù)性，分4 級(jí)進(jìn)行加載，分別為0.3 倍、0.7 倍、1.0 倍和1.2倍總荷載［3］。在正式預(yù)壓前，在貝雷梁支點(diǎn)處、1/4 跨、1/2 跨、3/4 跨等位置的支架頂面(模板上)設(shè)置觀測(cè)點(diǎn)，在預(yù)壓過(guò)過(guò)程中，每級(jí)加載完成1h 后進(jìn)行支架的變形觀測(cè)，以后每隔6h 監(jiān)測(cè)記錄各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的位移量，當(dāng)相鄰兩次監(jiān)測(cè)位移平均值之差不大于2mm，方可進(jìn)行后續(xù)加載;全部預(yù)壓荷載施加完成后，間隔6h 監(jiān)測(cè)記錄各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的位移量，當(dāng)連續(xù)12h 監(jiān)測(cè)位移平均值之差不大于2mm 時(shí)，方可移除預(yù)壓荷載。并對(duì)各次測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析整理，得出支架彈性變形。

3.2.3 支架拆除

為確保支架拆除的整體安全和穩(wěn)定，加快支架拆除的施工進(jìn)度，箱梁支架采用整體吊裝拆除方案，即待箱梁張拉完成后，采用智能千斤頂將支架承重梁以上的部分整體吊裝固定于箱梁底面，然后逐節(jié)拆除鋼管格構(gòu)柱，待鋼管立柱全部拆卸完成后，采用鋼絞線(xiàn)將工字鋼承重梁、貝雷片縱梁、工字鋼分配梁以及底模等整體吊落至地面，最后進(jìn)行拆卸。

支撐架拆除的順序?yàn)?翼板碗扣支架→翼板底?！Ъ苌喜空w固定→鋼管格構(gòu)柱→支架上部整體吊落→底?！鶬10 工字鋼分配梁→貝雷片→I56 工字鋼承重梁。

3.3 模板安裝

箱梁現(xiàn)澆施工的模板系統(tǒng)包括側(cè)模、底模、內(nèi)膜和端模4 個(gè)部分。模板設(shè)計(jì)均以剛度控制為主，同時(shí)確保有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。根據(jù)施工圖紙，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，在考慮高墩施工的安全性和變截面箱梁模板加工的經(jīng)濟(jì)型，箱梁模板系統(tǒng)均采用15mm 厚竹膠板。模板背楞采用10cm×10cm 的方木，方木分配于I10 工字鋼分配梁上，方木在腹板范圍間距為20cm、其他范圍間距30cm。

3.4 鋼筋工程技術(shù)

鋼筋在加工過(guò)后的鋼筋應(yīng)該按照編號(hào)有序放置，然后運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)。鋼筋的安裝是按照順序進(jìn)行。鋼筋兩端及倒角處的交叉點(diǎn)、封閉口兩端均用鐵絲綁扎結(jié)實(shí)牢固。綁扎用的鐵絲向內(nèi)彎，不得伸入保護(hù)層。為保證鋼筋的混凝土保護(hù)層厚度，在鋼筋和模板之間，按設(shè)計(jì)的保護(hù)層厚度安裝與梁體混凝土強(qiáng)度一致的混凝土保護(hù)層墊塊。普通鋼筋與預(yù)留孔道波紋管相碰時(shí)，以預(yù)應(yīng)力體系為主，不允許動(dòng)波紋管位置，只能調(diào)整鋼筋的位置。

3.5 混凝土施工

本跨現(xiàn)澆箱梁采用C50 高性能混凝土，混凝土數(shù)量675m3。

本跨箱梁采用現(xiàn)場(chǎng)兩次澆筑完成，第一次澆筑至箱梁懸臂以下2cm 處，第二次澆筑頂板混凝土?？v向砼從箱梁跨中向墩頂方向澆筑，最后澆筑墩頂兩側(cè)3 米左右范圍內(nèi)梁段，橫向均勻?qū)ΨQ(chēng)澆筑，避免模架兩側(cè)承受不均等荷載，并按底板角部→底板→腹板、頂板→翼板的順序進(jìn)行澆筑。

底板混凝土先對(duì)稱(chēng)澆注靠近腹板兩側(cè)混凝土，混凝土從腹板進(jìn)入，將混凝土由底部擠向底板中心，完成部分底板混凝土澆筑，中間不足部分混凝土從空箱中下料補(bǔ)足。為了控制底板混凝土厚度，在腳手架豎向鋼管上用紅漆標(biāo)出混凝土面位置。同時(shí)為控制腹板混凝土澆注分層厚度，并掌握振搗棒插入深度，在施工過(guò)程中設(shè)立標(biāo)志桿及在振動(dòng)棒上標(biāo)記刻度，并通過(guò)內(nèi)模的施工人員目測(cè)監(jiān)控，保證澆注分層，先后兩層混凝土的間隔時(shí)間不得超過(guò)初凝時(shí)間。第一次混凝土澆筑頂面應(yīng)做成波浪形，且在頂板混凝土澆筑前需進(jìn)行鑿毛，并用水沖洗干凈。

頂板砼待頂板鋼筋綁扎完成后再進(jìn)行澆筑，采用斜向分段法澆筑，由跨中向墩頂方向澆筑，其斜度為30°-45°，水平一次性澆筑至設(shè)計(jì)厚度，斜向分段長(zhǎng)度為5m。

圖1 箱梁分層澆筑斷面示意圖

混凝土養(yǎng)護(hù)采用保溫保濕養(yǎng)護(hù)方案。梁體上表面采用土工布覆蓋、人工灑水養(yǎng)護(hù)，梁體底面及側(cè)面采用噴涂養(yǎng)護(hù)劑進(jìn)行養(yǎng)護(hù)?；炷翝仓罅⒓从猛凉げ季o密覆蓋，等混凝土初凝后采用水泵進(jìn)行表面及箱內(nèi)灑水養(yǎng)護(hù)。養(yǎng)護(hù)用水與混凝土表面溫度的溫差控制在15℃左右，每天灑水以保證混凝土表面始終處于潮濕狀態(tài)。在混凝土養(yǎng)護(hù)過(guò)程中應(yīng)加強(qiáng)混凝土內(nèi)部溫度、表面溫度以及環(huán)境溫度監(jiān)測(cè)，并根據(jù)監(jiān)測(cè)情況采取保溫保濕措施。

3.6 張拉施工

預(yù)應(yīng)力管道按照設(shè)計(jì)要求采用優(yōu)質(zhì)的金屬波紋管成孔。為確保預(yù)應(yīng)力管道的成孔質(zhì)量，按照直線(xiàn)800mm、曲線(xiàn)500mm 的間距設(shè)置了定位鋼筋網(wǎng)片，并在箱梁兩端設(shè)置了防崩鋼筋;管道接頭采用了套管連接并用膠布纏裹;在混凝土澆筑前，在管道內(nèi)預(yù)穿了比孔道內(nèi)徑略小的硬塑管，防止管道在混凝土作用下發(fā)生加壓變形，而且在混凝土初凝后及時(shí)拖動(dòng)硬塑管，避免管道因意外漏漿造成管道堵塞。

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，在梁體混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)值的100%后，且齡期不少于10 天時(shí)進(jìn)行箱梁預(yù)應(yīng)力張拉。張拉按“安裝錨具、千斤頂→拉到初應(yīng)力(設(shè)計(jì)應(yīng)力的10%)→測(cè)量初始長(zhǎng)度→張拉至設(shè)計(jì)應(yīng)力→持荷5 分鐘→量伸長(zhǎng)量→回油錨固→量出實(shí)際伸長(zhǎng)量并求出回縮值→檢查是否有滑絲、斷絲情況發(fā)生”的張拉程序，按照整束、左右對(duì)稱(chēng)、從下至上的工藝進(jìn)行，張拉過(guò)程嚴(yán)格按照張拉應(yīng)力和伸長(zhǎng)量進(jìn)行雙控。同時(shí)建立變形觀測(cè)網(wǎng)，張拉前后對(duì)梁體的徐變上拱進(jìn)行觀測(cè)，并做好記錄。

3.7 管道壓漿、封錨

管道壓漿在預(yù)應(yīng)力筋張拉完成、鋼絞線(xiàn)切割后立即進(jìn)行，以形成整體截面。壓漿前對(duì)孔道進(jìn)行清洗，并用空壓機(jī)吹干。然后在孔道的一端用壓漿機(jī)大于0.7MPa 的正壓力將漿液壓入預(yù)應(yīng)力孔道，當(dāng)漿體注滿(mǎn)管道且確認(rèn)出漿濃度與入漿濃度一致時(shí)，關(guān)閉出漿口并在0.5～0.6MPa 下持壓3～5min。灌漿液溫度要控制在25℃以下，否則漿體易產(chǎn)生離析，為了避免灌漿液溫度過(guò)高，宜在晚上進(jìn)行壓漿作業(yè)。壓漿液自調(diào)制至壓入孔道的延續(xù)時(shí)間不得超過(guò)30-45min，漿液在使用前和壓注過(guò)程中要經(jīng)常攪動(dòng)。

壓漿順序自下而上，并應(yīng)集中在一處的孔道在一次作業(yè)中壓完，以免孔道漏漿堵塞鄰近孔道。壓漿后24h 內(nèi)梁不得受到過(guò)大振動(dòng)。完成后立即將梁端水泥漿沖洗干凈，認(rèn)真填寫(xiě)壓漿記錄。

4 質(zhì)量保證措施

施工前根據(jù)混凝土的強(qiáng)度要求試配配合比，經(jīng)監(jiān)理工程師批準(zhǔn)后方可使用，使用過(guò)程中，要嚴(yán)格按配合比執(zhí)行。拌制時(shí)安排專(zhuān)人到攪拌站監(jiān)督檢查配合比的執(zhí)行情況以及原材料、塌落度、時(shí)間取樣以及拌合時(shí)間是否相符。砼運(yùn)抵現(xiàn)場(chǎng)后經(jīng)過(guò)塌落度檢查，符合要求后澆筑。砼采用泵送時(shí)，泵送砼之前要拌制一定數(shù)量的水泥砂漿潤(rùn)滑管道，該水泥砂漿不允許澆筑入模。澆筑砼前，全部模板和鋼筋應(yīng)清洗干凈，不得有雜物，模板若有縫隙應(yīng)填塞密實(shí)。砼澆筑完成后應(yīng)采取措施進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。鋼絞線(xiàn)張拉之前要對(duì)預(yù)應(yīng)力管道進(jìn)行清理，張拉過(guò)程要嚴(yán)格按照張拉計(jì)算書(shū)的要求控制張拉應(yīng)力，并做好記錄。

5 結(jié)束語(yǔ)

總之，在現(xiàn)澆箱梁貝雷支架施工中，施工人員一定要針對(duì)比較常見(jiàn)出現(xiàn)的問(wèn)題提前采取有效的防范措施，盡量的減少不良狀況的出現(xiàn)。同時(shí)，要加強(qiáng)做到層層把關(guān)并嚴(yán)格控制，確保工程質(zhì)量。

［1］福建省高速公路建設(shè)總指揮部.福建省高速公路施工標(biāo)準(zhǔn)化管理指南［M］.北京:人民交通出版社，2013，12:13.

［2］卓斐.貝雷梁式支架在高墩大跨現(xiàn)澆梁施工中的應(yīng)用［J］.中國(guó)水運(yùn)(下半月)，2011(04).

［3］朱英華.鋼管樁和貝雷梁組合支架在跨河現(xiàn)澆梁施工中的應(yīng)用［J］.天津建設(shè)科技，2010(02).

［4］劉開(kāi)拓.淺談現(xiàn)澆箱梁鋼管樁和貝雷梁支架的搭設(shè)方案及受力驗(yàn)算［J］.中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2011(04).