廬山鞋山湖特大橋后張法預(yù)應(yīng)力砼T梁施工技術(shù)研究

李軍

(衡水市交通運(yùn)輸局運(yùn)輸管理處,河北衡水 053000)

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廬山鞋山湖特大橋后張法預(yù)應(yīng)力砼T梁施工技術(shù)研究

李軍

(衡水市交通運(yùn)輸局運(yùn)輸管理處,河北衡水 053000)

摘要:預(yù)應(yīng)力砼T梁施工質(zhì)量關(guān)系著整個(gè)橋梁結(jié)構(gòu)的使用安全。文中結(jié)合廬山鞋山湖特大橋30 m預(yù)應(yīng)力砼T梁施工實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),針對預(yù)制場布置和預(yù)制砼T梁施工工藝等,闡述了臺座施工、反拱設(shè)置、模板施工、鋼筋、預(yù)應(yīng)力管道施工、砼施工、預(yù)應(yīng)力張拉等施工技術(shù)控制要點(diǎn),為30 m后張法預(yù)應(yīng)力砼T梁的預(yù)制施工提供借鑒。

關(guān)鍵詞:橋梁;預(yù)應(yīng)力砼T梁;后張法;施工技術(shù)

由于預(yù)應(yīng)力砼T梁具有強(qiáng)度高、跨徑大和抗裂能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于公路橋梁等工程建設(shè)。后張法作為預(yù)應(yīng)力張拉最常見的施工工藝,已較為成熟地運(yùn)用于大構(gòu)件及結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場施工,但其工序繁多和操作的復(fù)雜性決定了該項(xiàng)技術(shù)仍有許多值得深入研究的地方。該文基于對以往相關(guān)文獻(xiàn)的研究,將后張法引入預(yù)應(yīng)力砼T梁施工中,根據(jù)對實(shí)際工程案例的分析,闡述后張法預(yù)應(yīng)力砼T梁施工技術(shù),并對該項(xiàng)技術(shù)的改進(jìn)提出建議,為后張法預(yù)應(yīng)力砼T梁施工提供參考。

1 工程概況

廬山鞋山湖特大橋樁號為K2+875.97—K4+ 084.03,全長1 208.06 m,其分為40跨。大橋平面處于圓曲線(起始樁號為K2+875.97,終止樁號為K3+142.895,半徑為1 950 m,右偏)、緩和曲線(起始樁號為K3+142.895,終止樁號為K3+442.895,回旋線參數(shù)A為764.853 m,右偏)、直線(起始樁號為K3+442.895,終止樁號為K4+073.379)和緩和曲線(起始樁號為K4+073.379,終止樁號為K4 +084.032,A為806.846 m,左偏)上,縱斷面縱坡0.4%;墩臺徑向布置。

橋臺及5#、10#、15#、20#、25#、30#、35#橋墩采用GJZF4350×400×56型四氟滑板式橡膠支座,其他橋墩采用GJZ450×550×84型板式橡膠支座。0#、40#橋臺采用80伸縮縫,5#、10#、15#、20#、25#、30#、35#橋墩采用160伸縮縫。橋面凈寬為2 ×10.9 m。其結(jié)構(gòu)形式如表1所示。

表1 橋梁的結(jié)構(gòu)形式

根據(jù)T梁預(yù)制場和鞋山湖特大橋的位置關(guān)系,梁板架設(shè)從40#臺往0#臺方向進(jìn)行。

2 預(yù)制場布置

2.1 場地硬化

使用宕渣等路基填料將預(yù)制場填充到指定高度,用推土機(jī)將其推平,然后用20 t振動壓路機(jī)將路基壓實(shí)到指定標(biāo)準(zhǔn),最后按照南北向設(shè)1%縱坡、東西向設(shè)于同一平面的標(biāo)準(zhǔn),用15 cm厚C20砼對場地進(jìn)行硬化。于預(yù)制場內(nèi)部安裝縱向與橫向排水系統(tǒng),并在其周圍挖掘排水溝,廢水通過場地內(nèi)的排水系統(tǒng)匯合后統(tǒng)一排放至場地周圍的排水溝。

2.2 T梁臺座及存梁枕梁

按照上層為T梁鋼底模板、中層為鋼板與槽鋼預(yù)埋件、下層為C25砼墊層的方式設(shè)計(jì)T梁臺座。首先,在場地上壓平T梁臺座和存梁枕梁的墊層,同時(shí)挖掘T梁臺座的基槽。然后對臺座和存梁枕梁的墊層測量放樣,若結(jié)果符合要求,則于臺座和存梁枕梁的墊層處灌注砼。在操作過程中,需注意觀察預(yù)埋臺座鋼底模預(yù)埋件的相關(guān)指標(biāo),如大小、高度和方位等。

在設(shè)計(jì)T梁底模時(shí),不僅要注意其硬度和平滑度等基本參數(shù),而且在張拉預(yù)制梁后其端點(diǎn)須承擔(dān)所有預(yù)制梁的重量,應(yīng)使用鋼筋網(wǎng)片對T梁臺座進(jìn)行加固。在處理梁板底座時(shí),于縱梁方向注入一層網(wǎng)格形狀的鋼筋砼基礎(chǔ),鋼筋厚度為20 cm,直徑為?12 mm。同時(shí),為保證梁板平均受壓,防止其因不平均沉降而斷裂,在鋼筋砼基礎(chǔ)上安裝梁板砼基座。在設(shè)置梁端支座時(shí),于端頭2 m范圍內(nèi)挖1 m深基坑,坑底布設(shè)直徑?12 mm、間距15 cm×15 cm鋼筋網(wǎng),澆筑1 m厚砼。在設(shè)計(jì)、制作梁底座時(shí),使用鋼筋砼打造固定底座,并注意頂面與兩邊的平滑性,使頂面和梁底的大小保持一致。為避免底座掉角,使用角鋼將其暴露的棱角邊包裹起來。由于底座基底需承受一定壓力,應(yīng)硬化底座間的地面砼,以防底座由于漏水而沉降、開裂(見圖1)。

圖1 生產(chǎn)臺座示意圖(單位:cm)

2.3 T梁臺座反拱值預(yù)設(shè)

設(shè)計(jì)T梁底模時(shí),需確定反預(yù)拱度標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)T梁修建有關(guān)材料,在預(yù)應(yīng)力情況下,30 m邊跨T梁的起拱值為2.8 cm,中跨T梁的起拱值為2.4 cm。由此可知,在實(shí)際修建過程中,應(yīng)以2.5 cm反預(yù)拱度設(shè)置30 m T梁底座,同時(shí)以二次拋物線的形狀從中間往兩邊設(shè)計(jì)。

3 預(yù)制砼T梁施工工藝

預(yù)制砼T梁的施工流程為施工準(zhǔn)備→底模板涂脫模劑→梁肋及橫隔板鋼筋安裝、制作→波紋管定位、埋設(shè)、制作→側(cè)、端模板安裝、制作→行車道板鋼筋安裝、制作→模板加固及驗(yàn)收→澆搗砼→通波紋管→拆除模塊→清理孔道、錨墊板→穿入預(yù)應(yīng)力束→張拉→孔道灌漿及養(yǎng)護(hù)→移梁至存梁場。

3.1 預(yù)制T梁模板施工

由于T梁模板的硬度需達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn),在預(yù)制過程中需使用≥6 mm的大塊厚冷軋普通鋼板。將30 m T梁分為8個(gè)部分,各部分間使用螺栓進(jìn)行組裝,同時(shí)在上下兩排安裝附著式振動器,底排的附著式振動器離臺面的高度為60 cm,上排的附著式振動器離底排的高度為90 cm,振動器間的橫向距離為1 m,呈梅花形狀。為擦凈油漬和砼斑點(diǎn),需定期涂抹油和脫模劑,并進(jìn)行檢驗(yàn)校準(zhǔn)。在組裝模板時(shí),根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)順序使用龍門吊將其拖到制梁臺。首先使用對拉螺桿固定模板,組裝其側(cè)模部分,然后組裝其兩端部分,最后對邊模的水平、接縫及橫隔板進(jìn)行校準(zhǔn),校準(zhǔn)無誤后固定對拉螺桿。在拆卸外模時(shí),先放松對拉螺桿與兩端的支撐,拆卸兩端的側(cè)模部分,再拆卸端頭模板及隔板堵頭模。模板側(cè)向硬度不大,屬于大面、小厚度鋼構(gòu)造,故需避免模板在施工過程中發(fā)生塑性變形。

3.2 鋼筋、預(yù)應(yīng)力管道施工

于T梁臺座兩端設(shè)置T梁鋼筋加工棚和綁扎臺座。先在鋼筋加工棚內(nèi)將全部鋼筋加工至半成品,再根據(jù)每片梁的用量,在鋼筋綁扎臺座上按型號綁扎成型并做好標(biāo)記,分為梁肋鋼筋與行車道板鋼筋臺座。根據(jù)設(shè)計(jì)資料規(guī)定的大小,使用鋼管或槽鋼將固定的鋼筋綁扎臺座加工至一定形狀,同時(shí)劃線進(jìn)行標(biāo)記。鋼筋的加工與綁扎需達(dá)到以下標(biāo)準(zhǔn):

(1)對于進(jìn)場鋼筋,為保證其達(dá)到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),需檢查其質(zhì)量保證書或檢驗(yàn)合格證,同時(shí)根據(jù)正規(guī)操作流程對其進(jìn)行原材料力學(xué)性能試驗(yàn)。對于直徑大于12 mm的鋼筋,還應(yīng)進(jìn)行可焊性性能試驗(yàn)。以上標(biāo)準(zhǔn)都滿足后,鋼筋方可投放使用。

(2)根據(jù)招標(biāo)資料規(guī)定,將進(jìn)場鋼筋安放至距水平線高50 cm的地方,以類別和大小為標(biāo)準(zhǔn)分開保存。為避免雨水腐蝕鋼筋,對其進(jìn)行覆蓋保護(hù)。

(3)應(yīng)保持鋼筋表面干凈平滑,沒有折痕。加工鋼筋前,為降低焊接量及減少配料浪費(fèi),精確計(jì)量鋼筋的長度。鋼筋的彎制和末端彎鉤需滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),若設(shè)計(jì)資料未作具體說明,需根據(jù)行業(yè)慣用標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行處理。

(4)按照鋼筋的材料屬性謹(jǐn)慎選擇標(biāo)準(zhǔn)的焊條,使用對焊方式連接受力主筋。接口處不可存在橫向裂縫,鋼筋軸線的偏離量≤0.1d且不可超過2 mm,彎折不可超過4°。亦可使用綁扎的方式連接鋼筋,綁扎長度≥35d且不得低于500 mm。

(5)在內(nèi)力較小的地方對焊受力主筋或捆綁鋼筋,捆綁接頭間應(yīng)按50%的距離交錯(cuò)布置,間距≥對接長度的1.3倍。

(6)在固定底座上將鋼筋骨架捆扎龍門吊,仔細(xì)檢驗(yàn)鋼筋的品質(zhì)和相關(guān)參數(shù)是否滿足要求,如數(shù)量、大小、高度、間距及捆扎方式等,并對鋼筋進(jìn)行排放標(biāo)識,確保鋼筋的捆扎整齊有序。

(7)部分預(yù)埋件在安放時(shí)易與鋼筋產(chǎn)生沖突,可將鋼筋之間的距離稍加調(diào)整,但禁止剪斷鋼筋。為保證保護(hù)層的堅(jiān)固性與梁體的外觀,應(yīng)在驗(yàn)收之后于底模及外側(cè)模捆扎塑料墊塊,不得使用砂漿墊塊。

(8)完成側(cè)模安裝后,將行車道板鋼筋吊裝和主梁鋼筋、橫隔梁鋼筋及護(hù)欄與伸縮縫處的預(yù)埋鋼筋捆扎至一起。

(9)施加預(yù)應(yīng)力時(shí),將外翼板沿梁跨中、1/4和3/4處各切出一條斷縫,并切斷鋼筋,以防外梁側(cè)向彎曲。斷縫寬度一般為1 cm,長度則需保證外翼板留存區(qū)間的寬度與內(nèi)翼板的預(yù)制寬度一致,一般為從邊緣往里10～30 cm。同時(shí)仔細(xì)安裝支座預(yù)埋鋼板、防撞護(hù)欄錨固鋼筋和其他預(yù)埋件。

3.3 砼施工

鋼筋與模板檢驗(yàn)無誤后,方可進(jìn)行砼澆筑。使用砼運(yùn)輸罐車將攪拌好的砼拖運(yùn)至指定澆筑地點(diǎn),砼的溫度保持在5～32℃,坍落度保持在7～9 cm。在確認(rèn)砼未離析后,使用場內(nèi)龍門吊灰斗澆筑的方式入模,將砼于水平方向分段5～10 m,于斜向分層7～10層,自T梁一邊開始逐漸往另一邊澆筑,到達(dá)距另一邊5～7 m處時(shí)自端頭往中心匯合。每層砼的厚度不得≥30 cm,尤其對于第一層砼,為確保馬蹄部位砼的嚴(yán)密性,其厚度不應(yīng)超過馬蹄部位的上部。若下層砼沒有振搗緊密,嚴(yán)禁繼續(xù)往下澆筑。在使用附著式振動器振搗梁體砼時(shí),搭配使用插入式振搗器。附著式振動器利用的是側(cè)振技術(shù),要緊貼側(cè)模振動架錯(cuò)開放置,防止振動力對沖而使砼不能最高程度地吸收振動力,同時(shí)密切關(guān)注振動部位,防止空振模板而損害機(jī)器。當(dāng)砼不再沉降,同時(shí)表面不再出現(xiàn)氣泡和泛漿時(shí),停止振動。之后,將毯布覆于砼上,并定期淋水,保證砼表層的濕度,即使是夜晚也不例外。只有當(dāng)溫度不超過5℃時(shí),方可不再淋水。淋水時(shí)間通常應(yīng)超過一周。砼硬度達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)后,即可使用龍門吊進(jìn)行拆模,先拆卸上下拉桿與接縫螺栓,然后使用千斤頂?shù)肿∧０?解除可調(diào)絲桿,千斤頂也隨之降低高度且倒鏈,一步一步進(jìn)行拆卸。外模被拆卸后,為避免梁體和模板被損害,將其周圍鑿毛,并將T梁編碼。

3.4 預(yù)應(yīng)力張拉施工

使用高壓水槍沖凈孔洞直到其暢通,再使用空壓機(jī)將孔洞內(nèi)多余的水吹凈,之后開始穿鋼絞線束。為避免鋼絞線的頂部沖破孔洞,降低阻力,使用錐形鋼管覆蓋正彎矩預(yù)應(yīng)力鋼束頂部,從一邊進(jìn)行人工穿束。若穿束過程中碰到阻礙,應(yīng)使用卷揚(yáng)機(jī)于前方拉引,同時(shí)于后方予以人工輔助,切忌強(qiáng)行沖撞,以防沖破孔洞。在確定負(fù)彎矩預(yù)應(yīng)力鋼束的位置時(shí),先使用鋼筋定位架給孔道定位,距離為50 cm,然后按照孔道的位置給負(fù)彎矩預(yù)應(yīng)力鋼束定位,以免在注入砼時(shí)出現(xiàn)上浮現(xiàn)象。待所有鋼絞線通過管道后,將其兩頭工作長度調(diào)節(jié)至相等水平,并裝設(shè)錨具。當(dāng)預(yù)制板砼硬度超過90%、齡期超過15 d時(shí),開始預(yù)應(yīng)力筋張拉,分為一期的主梁張拉和二期的后連續(xù)負(fù)彎矩張拉。

預(yù)應(yīng)力參數(shù)如下:預(yù)應(yīng)力鋼絞線標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度fpk=1 860 MPa;彈性模量Ep=1.95×105MPa;管道摩擦系數(shù)μ=0.25;管道偏差系數(shù)k=0.001 5;鋼筋回縮和錨具變形6 mm。

在張拉過程中,錨下控制應(yīng)力σcon=1 395 MPa,兩端張拉,錨下張拉控制力=193.9×股數(shù)k N。設(shè)計(jì)張拉力見表2～5。

表2 30 m中跨邊梁一期預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)張拉力

表3 30 m中跨中梁一期預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)張拉力

表4 30 m邊跨邊梁一期預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)張拉力

表5 30 m邊跨中梁一期預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)張拉力

為避免預(yù)應(yīng)力鋼絞線腐蝕而產(chǎn)生粘結(jié),同時(shí)降低錨具的負(fù)擔(dān),確保預(yù)應(yīng)力筋和砼一起發(fā)揮功效,使用活塞式水泥漿泵和可制作膠稠狀水泥漿的拌和設(shè)備對預(yù)應(yīng)力孔道進(jìn)行壓漿。壓漿需連續(xù)進(jìn)行,但通常不大于1 d,壓漿需飽和且緊實(shí)。壓漿完成后,立即沖凈梁端、墊板和錨具處的泥漿與砼,并將梁端鑿毛,使用薄平砂輪機(jī)割斷多出的鋼絞線。在結(jié)構(gòu)連續(xù)的地方可不封錨而使用凈漿覆蓋,但在帶伸縮縫的一邊需安放鋼筋和立模,澆筑封錨砼。當(dāng)管道水泥漿硬度符合標(biāo)準(zhǔn)(通常不得小于梁身砼設(shè)計(jì)標(biāo)號的55%,且不得小于20 MPa)時(shí),方可吊裝移運(yùn)預(yù)制砼T梁。

4 結(jié)語

30 m預(yù)制砼T梁是一項(xiàng)比較成熟的工藝,被廣泛應(yīng)用于橋梁建設(shè)中,但其實(shí)際操作要求較高,各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)要求較嚴(yán),只有每個(gè)細(xì)節(jié)準(zhǔn)確無誤,才能保證橋梁主體結(jié)構(gòu)的安全。該文以廬山鞋山湖特大橋30 m預(yù)制砼T梁施工為研究對象,著重介紹了臺座施工、反拱設(shè)置、模板施工、鋼筋和預(yù)應(yīng)力管道施工、砼施工和預(yù)應(yīng)力張拉施工等的控制要點(diǎn),為30 m T梁預(yù)制施工提供借鑒。

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收稿日期:2015-11-10

中圖分類號:U445.4

文獻(xiàn)標(biāo)志碼:B

文章編號:1671-2668(2016)02-0187-04