廈門杏林大橋跨海主橋現(xiàn)澆連續(xù)箱梁施工方法探討

李琦，劉春陽

(中國鐵道科學(xué)研究院鐵道建筑研究所，北京100081)

廈門杏林大橋跨海主橋現(xiàn)澆連續(xù)箱梁施工方法探討

李琦，劉春陽

(中國鐵道科學(xué)研究院鐵道建筑研究所，北京100081)

廈門杏林大橋B標(biāo)段跨海主橋上部結(jié)構(gòu)為預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，針對不同地質(zhì)條件將掛籃、滿堂支架、移動模架、鋼管型鋼支架、鋼管貝雷架支架等多種方法相結(jié)合進(jìn)行施工。本文結(jié)合廈門杏林大橋B標(biāo)段施工現(xiàn)場實際，總結(jié)連續(xù)箱梁施工方法和施工要點，闡述施工過程中遇到的箱梁下沉、移位等問題的原因及應(yīng)對措施，可供同類工程借鑒。

連續(xù)箱梁 施工方法 比較

1 工程概況

廈門杏林大橋(圖1)B標(biāo)段跨海主橋起迄里程為K680+000.000—K682+710.680。橋跨布置為5× (8×50.3)m+(7×50.3)m+(6×50.3+33.904)m，左右幅共14聯(lián)，108跨，全長2 710.680 m。

圖1 廈門杏林大橋平面走向示意

上部結(jié)構(gòu)均為部分預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，采用單箱單室截面，單幅橋面寬度15.50 m?？绾?0#—40#墩箱梁采用掛籃施工，跨海40#—44#墩箱梁采用鋼管樁滿堂支架施工，跨海44#—70#墩箱梁采用移動模架施工，70#—77#墩箱梁采用掛籃施工，跨海78#—84#墩箱梁采用鋼管型鋼支架施工。

高崎互通橋上部結(jié)構(gòu)為預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，左主線共9聯(lián)，29跨，總長1 099.56 m。第1聯(lián)—第3聯(lián)采用滿堂支架施工，第4聯(lián)(27.95+2×50+27.95) m采用鋼管支架施工，第5聯(lián)—第9聯(lián)采用鋼管貝雷架支架施工。高崎互通右主線橋共14聯(lián)，48跨，總長1 514.95 m，第1聯(lián)—第9聯(lián)采用滿堂支架施工，第10聯(lián)(46+77.5+46)m跨鐵路采用掛籃施工，第11聯(lián)—第14聯(lián)采用鋼管貝雷架施工。A匝道橋共8聯(lián)，26跨，總長832.74 m，第1聯(lián)—第3聯(lián)采用滿堂支架施工，第4聯(lián)(37+2×53+37)m跨鐵路采用掛籃施工，第5聯(lián)～第8聯(lián)采用鋼管貝雷架施工;B匝道橋共9聯(lián)，29跨，總長943.711 m，第1聯(lián)—第5聯(lián)采用鋼管貝雷架施工，第6聯(lián)(32+48+40.5)m跨鐵路采用鋼管型鋼支架施工，第7聯(lián)—第9聯(lián)采用滿堂支架施工。

施工難點重點分析:①跨海主橋30#—55#墩，25 m以上的高墩38個，高空作業(yè)，交叉作業(yè)集中，且本部分未設(shè)置內(nèi)棧橋，棧橋堵車嚴(yán)重。②高崎互通橋Z4聯(lián)、Y10聯(lián)、A4聯(lián)、B6聯(lián)須上跨電氣化鐵路施工，難度大。③針對不同地理條件，采取不同的施工特點。施工工藝多樣化，加大了施工管理難度。④跨海主橋多采用移動模架和掛籃施工，是控制的重點。

2 施工要點分析

2.1 移動模架施工

本工程移動模架施工難點是拼裝墩身較高，提升作業(yè)困難。移動模架沿線路縱坡向下行走較向上行走不容易控制，行走過程中過豎曲線最高點，不利于作業(yè)。44#墩(37.289 m)，45#墩(36.762 m)，46#墩(36.024 m)，47#墩(35.075 m)。模架重心從44#—45#轉(zhuǎn)移到45#—46#時，整體模架有前傾趨勢。行走時要加強(qiáng)對各受力點的觀測，尤其是對兩對牛腿處和推進(jìn)吊架處應(yīng)時刻觀察，若異常須立刻停止施工，待調(diào)整后再繼續(xù)作業(yè)。

2.2 掛籃施工

跨海主橋30#—40#墩采用掛籃施工，平均墩高在28m以上，高空作業(yè)、交叉作業(yè)，作業(yè)空間狹小使施工難度加大。采取了精細(xì)化施工管理，跨鐵路施工時須增加防護(hù)網(wǎng)防墜物。此外，把掛籃下方接觸網(wǎng)的承力索采用絕緣皮包裹起來。

2.3 鋼管型鋼支架施工

跨海主橋77#—80#墩須在水中施工鋼管樁，每跨8排，2排1組。鋼管樁在施打過程中采用振沉力和灌入度雙重指標(biāo)控制。橫縱向型鋼之間采用焊接以增強(qiáng)整體穩(wěn)定性。

2.4 滿堂支架施工

施工程序如下:基礎(chǔ)處理→場地硬化(10 cm厚)處理→澆筑C10混凝土墊層→鋪砂→墊方木→搭設(shè)支架→安裝模板。

高崎互通立交橋三工區(qū)大都屬于原淤泥回填地段，并且在樁基施工過程中留下很多泥漿池，對地基相對薄弱地段必須作開挖回填處理。處理后的地基進(jìn)行重型觸探檢測，＜10 cm/5次，5m一個斷面，每個斷面5個測試點，選擇受力較大區(qū)域。在處理合格的路基上澆筑10 cm厚C10素混凝土，澆筑的過程中注意設(shè)置1%橫坡以利于排水。并嚴(yán)格控制澆筑厚度不小于10 cm。擺設(shè)方木前先鋪砂找平，支架安裝。

滿堂支架在施工過程中要特別注意幾個問題:①支架兩側(cè)排水溝不通暢，橫向未設(shè)置1%坡度;遇到雨天積水很難排走。②若先擺方木后鋪砂，則方木下面形成空隙，澆筑混凝土?xí)r會引起支架整體下沉。③方木定位不準(zhǔn)確，方木不直，支架底托中心偏離方木中心。④同一聯(lián)箱梁支架搭設(shè)有兩個作業(yè)面，在兩個作業(yè)面之間形成一道非標(biāo)準(zhǔn)縫隙。該縫隙要用扣件將兩側(cè)相連，鋪設(shè)支架宜從中間向兩側(cè)鋪設(shè)。⑤部分主節(jié)點未扣緊，整個支架未形成整體受力。⑥頂托外露長度過長，整體穩(wěn)定性較差。

2.5 模板安裝

模板檢查內(nèi)容:軸線位置、模板高程、支座軸線位置與高程、模板幾何尺寸、重復(fù)利用的模板清潔度及完整性、模板平整度等。施工中注意事項:①被雨淋過的模板，在陽光下容易變形，重復(fù)使用的模板要注意清潔模板表面污垢，因此要注意模板的保護(hù);②模板加工定位采取外撐內(nèi)拉形式，尤其是梁體較高部位;③澆筑混凝土產(chǎn)生的側(cè)壓力可能導(dǎo)致脹模、跑模。

2.6 鋼筋、預(yù)應(yīng)力筋制作與安裝

安裝順序依次為:端橫梁主筋，端橫梁箍筋，橫向預(yù)應(yīng)力筋管道底板底層鋼筋，底板定位筋，腹板框架鋼筋，腹板鋼筋縱向主筋，縱向預(yù)應(yīng)力筋管道，內(nèi)模、頂板、翼板底層鋼筋，頂板、翼板定位筋，頂板、翼板頂層鋼筋。施工過程中檢查事項:鋼筋外觀、種類、直徑、數(shù)量、半成品尺寸、擺放位置、銹蝕情況、預(yù)應(yīng)力筋管道位置等。

鋼筋安裝過程中容易出現(xiàn)的問題:①端橫梁、中橫梁主筋保護(hù)層不夠，須在墊塊上加φ12鋼筋。②底層鋼筋網(wǎng)下移，須在內(nèi)模腳手架馬鐙兩側(cè)墊保護(hù)層墊塊。③端橫梁主筋骨架與縱向、橫向預(yù)應(yīng)力錨盒位置沖突，適當(dāng)調(diào)整骨架筋尺寸和位置，調(diào)整橫向預(yù)應(yīng)力筋布置位置，保證總根數(shù)不變。④底板與腹板倒角處內(nèi)、外保護(hù)層不夠。⑤底板、腹板、頂板定位筋數(shù)量不足。⑥伸縮縫尺寸過小，導(dǎo)致伸縮縫鋼筋無法安裝就位。⑦豎向預(yù)應(yīng)力錨盒與縱向主筋沖突，只能移動主筋位置。⑧掛籃施工防撞墻鋼筋數(shù)量不足。⑨變化段箱梁底板中間縱向鋼筋定位不準(zhǔn)確。⑩在斜交墩兩側(cè)要對稱加密布置橫向預(yù)應(yīng)力，或者加密橫向鋼筋。

2.7 混凝土澆筑

澆筑順序:腹板與底板倒角、底板、腹板、頂板。

澆筑過程應(yīng)注意:①端橫梁底部、底板與腹板倒角內(nèi)側(cè)、張拉槽口下方容易產(chǎn)生蜂窩、麻面。要安排專人檢查是否有漏振、未振搗到位的情況。②混凝土澆筑不連續(xù)。產(chǎn)生原因可能是泵車加油、修理泵車或混凝土供應(yīng)不及時。這會導(dǎo)致混凝土顏色不一致，造成施工縫。為避免這種情況，應(yīng)在現(xiàn)場用兩臺泵車澆筑，并加強(qiáng)與混凝土公司聯(lián)系，保證連續(xù)供應(yīng)。③掛藍(lán)施工各節(jié)段混凝土所用水泥采用同一批號。

2.8 張拉與注漿

張拉順序:從下到上，從內(nèi)到外，先縱向后橫向，再橋面板，最后豎向。

張拉、注漿中應(yīng)注意:①張拉時若出現(xiàn)斷束，要更換鋼絞線，抽一根帶兩根或者全部更換。②張拉伸長量與設(shè)計值不符時在小范圍內(nèi)以張拉力為主要控制指標(biāo)。③張拉時若槽口混凝土開裂，可能是由于混凝土振搗不密實。應(yīng)先放張，清除松散、開裂混凝土，用環(huán)氧樹脂砂漿封堵，待強(qiáng)度達(dá)到要求后重新張拉。④注漿從下向上進(jìn)行，出漿側(cè)錨墊板出漿口向上。⑤橋面橫向預(yù)應(yīng)力壓漿不通，主要因出漿口被堵引起?？稍诔鰸{側(cè)鑿開預(yù)應(yīng)力管道。

3 施工過程中遇到的問題及對策

3.1 78#—79#墩箱梁下沉

78#—79#墩箱梁在澆筑底板混凝土的過程中箱梁支架下沉，最大沉降達(dá)4 cm?，F(xiàn)場立即停止?jié)仓炷?，待沉降穩(wěn)定后繼續(xù)澆筑，同時進(jìn)行沉降觀測。澆筑完成后最大沉降量已達(dá)12 cm。養(yǎng)護(hù)7 d后，張拉作業(yè)時發(fā)現(xiàn)，在該部位已經(jīng)產(chǎn)生橫向裂縫。一個月后沉降達(dá)31 cm，裂縫有發(fā)展趨勢。

產(chǎn)生上述問題的原因是，鋼管樁在50 kN的振沉力下施打，每根樁的受力不足30 kN，在鋼管樁施打過程中遇到巖石斜面，導(dǎo)致樁底鋼管卷起，荷載的逐漸增加導(dǎo)致管樁下移。處理措施為將因下沉而導(dǎo)致橋面下陷部位的混凝土用鋼纖維混凝土回填找平，采取措施后設(shè)計驗算和加載試驗結(jié)果表明該跨箱梁能夠滿足受力要求。

由上述分析可知，在發(fā)現(xiàn)下沉?xí)r須立刻停止?jié)仓炷?，待混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后設(shè)置施工縫，再進(jìn)行第2次澆筑;或者澆筑到腹板后停止，初張至設(shè)計的20%，再澆筑剩余混凝土。同時加強(qiáng)鋼管樁數(shù)量，增加受力驗算的保證系數(shù)。由原來的單排樁改為雙排樁，并且加強(qiáng)管樁之間的平聯(lián)、斜撐以增強(qiáng)管樁的整體性。更改方案后后續(xù)施工的6聯(lián)同條件箱梁未出現(xiàn)下沉問題?？梢姡诘刭|(zhì)條件不確定的情況下，支架驗算安全系數(shù)至少提高至2.0以上，并采取逐跨預(yù)壓。

3.2 70#—71#墩箱梁拆模時移位

70#—71#墩箱梁邊跨在拆內(nèi)模時，用倒鏈拉動內(nèi)模，由于用力過猛，導(dǎo)致整體箱梁側(cè)傾，使右側(cè)底板下工字鋼扭曲變形。這是由于縱向與橫向工字鋼之間未焊接，整體穩(wěn)定性較差，受到振動后失穩(wěn)。此外，操作上也有不妥之處，如果吊點選擇在箱梁上就不會出現(xiàn)這種情況。由于振動、移位可能導(dǎo)致箱梁混凝土存在隱患，支座已經(jīng)發(fā)生移位，故本片箱梁作報廢處理。

3.3 箱梁底板裂縫

高崎互通立交橋左主線第4聯(lián)箱梁在澆筑后3處管樁下沉，并導(dǎo)致地面混凝土開裂，沉降量達(dá)4 cm。拆模后發(fā)現(xiàn)在箱梁外側(cè)、內(nèi)側(cè)出現(xiàn)多條橫向裂紋，沿腹板到底板再到另一側(cè)腹板形成貫通裂縫，最寬處達(dá)0.2 mm。把表皮混凝土敲掉以后未看見裂紋向縱深發(fā)展。產(chǎn)生此問題的原因是，本聯(lián)箱梁屬于跨鐵路箱梁，原過鐵路的臨時便道在施工后沒有使用過，地基未經(jīng)驗算。此外，北站一場與北站二場之間聯(lián)絡(luò)線的線路兩側(cè)路基表層無法處理，導(dǎo)致這兩個地方的管樁下沉。同時在澆筑完混凝土后到混凝土終凝之前受鐵路行車的影響，箱梁受到振動。由此可見，在以后的跨鐵路施工中，為了減少地基不確定性的影響，混凝土采用兩次澆筑法，第1次澆筑到腹板，待強(qiáng)度達(dá)到60%設(shè)計強(qiáng)度后進(jìn)行第2次澆筑，澆筑完成后中間按施工縫設(shè)置。此外，在混凝土未終凝前這段時間應(yīng)減少火車通過頻次并降低通過速度。該種箱梁裂縫屬于施工過程裂縫，通車前的加載試驗結(jié)果表明，其使用階段質(zhì)量可靠，如以后裂縫不再發(fā)展，則箱梁能滿足使用要求。

3.4 掛籃施工主梁塌腰

右主線第10聯(lián)箱梁33#墩掛籃施工，在大里程側(cè)5#塊澆筑混凝土?xí)r，右側(cè)翼板傾斜。這是因為掛籃主梁下面墊塊剛度不足而產(chǎn)生變形，導(dǎo)致整個翼緣板呈楔形斜面下垂，在最外側(cè)達(dá)45 cm，已到達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)。主梁下面的墊塊由于海邊環(huán)境導(dǎo)致銹蝕嚴(yán)重，影響剛度，從而導(dǎo)致內(nèi)部結(jié)構(gòu)失穩(wěn)。采取措施是在頂部重新補(bǔ)一層混凝土至設(shè)計標(biāo)高，并對外側(cè)滴水進(jìn)行修補(bǔ)。

4 結(jié)語

連續(xù)箱梁施工要統(tǒng)一協(xié)調(diào)，統(tǒng)一管理。應(yīng)針對不同地質(zhì)條件采用相適應(yīng)的施工方法，同時還應(yīng)盡量使用同一施工方法。這樣既有利于作業(yè)人員熟悉施工方法，也有利于積累施工經(jīng)驗，還有利于材料間的互相調(diào)配、節(jié)約施工成本。若更換施工方法，要采取預(yù)壓方式并保證預(yù)壓安全系數(shù)。地基處理中有不可預(yù)見性因素或者采用管樁等集中荷載作為地基承載方式時，必須采取逐跨預(yù)壓，以消除不確定性因素對施工質(zhì)量的影響。發(fā)生質(zhì)量事故時，及時分析可能出現(xiàn)的風(fēng)險并采取處理措施。

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(責(zé)任審編葛全紅)

U445.46

A

10．3969/j．issn．1003-1995．2015．03．14

1003-1995(2015)03-0047-03

2014-08-21;

2014-10-26

李琦(1981—)，女，山西太原人，助理研究員，碩士。