鋼桁腹梁施工技術(shù)

程永

摘 要：文字和圖片介紹了匝道橋鋼桁腹梁施工技術(shù)方法，采用鋼桁管代替混凝土腹板，梁體結(jié)構(gòu)自重減輕，施工速度快，鋼桁管單件制作，整體安裝，整體吊裝，安裝工藝簡(jiǎn)單，但結(jié)構(gòu)組合施工工藝復(fù)雜。

關(guān)鍵詞：鋼桁腹梁；節(jié)點(diǎn)

1 工程概況

國(guó)道107寶安段興圍至黃田調(diào)頭匝道橋工程包括A、B、C三座匝道，匝道上部結(jié)構(gòu)主橋采用鋼-混組合梁，引橋采用鋼桁腹梁。鋼桁腹梁頂、底板采用25cm的C60鋼纖維混凝土，每聯(lián)2×30.55m，梁高2m，底板寬5.5m，頂板寬11m，桁管縱向每隔2.5m設(shè)置，直徑為φ351×16mm鋼管，轉(zhuǎn)向器位置加強(qiáng)為φ351×20mm鋼管。體內(nèi)預(yù)應(yīng)力采用φs15.2高強(qiáng)度低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線，標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度f(wàn)pk=1860Mpa，預(yù)應(yīng)力錨具采用群錨錨具，預(yù)應(yīng)力管道采用塑料波紋管。體外預(yù)應(yīng)力束索體采用符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《環(huán)氧涂層七絲預(yù)應(yīng)力鋼絞線》（GB/T 21073-2007）規(guī)定的環(huán)氧涂層鋼絞線做成的成品索，每束采用19根15.2mm鋼絞線，外包HDPE護(hù)套。

2 主要施工方法

2.1 鋼桁腹梁工藝流程

地基處理→支架搭設(shè)→支架預(yù)壓→底模安裝→腹桿安裝定位→底板鋼筋、預(yù)應(yīng)力管道、外斜腹桿安裝→澆筑底板混凝土內(nèi)支架、頂模安裝→頂層鋼筋綁扎→澆筑頂板混凝土→混凝土養(yǎng)生→預(yù)應(yīng)力筋穿束→體內(nèi)、外預(yù)應(yīng)力張拉→管道壓漿、封錨→拆除支架

2.2 地基處理

鋼桁腹梁支架采用滿布碗扣鋼管支架施工，支架搭設(shè)前先對(duì)地面進(jìn)行硬化，做好地面排水；采用土、砂石等材料新填筑地基，厚度較大可采用重型壓路機(jī)分層碾壓，澆筑15cm厚混凝土地面。地基作為支架結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，必須保證要有足夠的剛度，從而使支架結(jié)構(gòu)受力順利傳至地下，并保證支撐結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

2.3 支架搭設(shè)

根據(jù)橋位軸線，用全站儀放出箱梁底板或者翼板邊線，然后用鋼尺放出底托中心位置，并標(biāo)示清楚。鋼管支架根據(jù)荷載分布規(guī)律，橫橋向鋼管支架布置間距為底板范圍0.6m、翼緣板范圍0.6m。 順橋向鋼管支架布置間距為0.6m、在端頭處加密至0.3m。支架縱向每隔4.5m設(shè)一橫向剪刀撐，橫向每隔4.5m設(shè)一縱向剪刀撐。剪刀撐采用D48普通鋼管，且在鋼管連接處用兩個(gè)鋼管扣件鎖固。剪刀撐按規(guī)范連續(xù)設(shè)置，確保支架整體穩(wěn)定。

為保證箱梁砼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，鋼管腳手架支撐搭設(shè)完畢鋪設(shè)底模板后必須進(jìn)行預(yù)壓處理，以消除支架、支撐方木的非彈性變形和地基的壓縮沉降影響，同時(shí)取得支架彈性變形的實(shí)際數(shù)值，作為梁體立模的拋高預(yù)拱值數(shù)據(jù)設(shè)置的參考。按照箱梁設(shè)計(jì)重量分配預(yù)壓荷載，并按計(jì)算出的總荷載的110%進(jìn)行超載預(yù)壓。

預(yù)壓時(shí)主要觀測(cè)的數(shù)據(jù)有：地基沉降、頂板沉降、支架沉降；卸載后頂板可恢復(fù)量。沉降穩(wěn)定卸載后算出地面沉降、支架的彈性和非彈性變形數(shù)值。根據(jù)各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的彈性變形數(shù)值及設(shè)計(jì)預(yù)拱度調(diào)整模板的高程。

2.4 模板施工

模板采用18mm厚竹膠板，縱橫肋均為10*10cm方木。裝好模板后，調(diào)節(jié)好標(biāo)高，檢查各部位尺寸滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求后，清除模板污垢，涂脫模劑。

施工接縫處的模板用玻璃膠防漏。

2.5 支座安裝

支座安裝前，先測(cè)量放線，精確定位支座的平面位置，用墨線標(biāo)記，以保證其平面位置和高程符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

2.6 鋼桁腹桿安裝

1、鋼桁腹桿類型

鋼桁腹桿包括內(nèi)斜腹桿、外斜腹桿。

2、鋼桁腹桿安裝

內(nèi)斜腹桿在支架搭設(shè)完畢，底模板安裝完成后進(jìn)行，每聯(lián)內(nèi)斜腹桿分為2跨4榀，內(nèi)斜腹桿在鋼結(jié)構(gòu)加工廠制造完成后，每跨每榀拼裝成2個(gè)大節(jié)段，每個(gè)大節(jié)段長(zhǎng)度約15m，每個(gè)大節(jié)段有4節(jié)腹桿，重量約3t。腹桿分節(jié)見如下圖：

腹桿節(jié)段采用平板車運(yùn)輸至橋位，采用25t汽車吊機(jī)直接吊裝至底模設(shè)計(jì)位置，每個(gè)下節(jié)點(diǎn)下利用細(xì)石混凝土墊塊抄墊在底板加勁板下，橫橋向每隔3m左右設(shè)置一道鋼絲繩固定，一跨內(nèi)斜腹桿安裝完成后，繼續(xù)進(jìn)行底板鋼筋及預(yù)應(yīng)力管道施工。

外斜腹桿在底板鋼筋等完成后進(jìn)行，每根外斜腹桿最大重量約0.5t，外斜腹桿上下端設(shè)置抱箍作為吊點(diǎn)，采用25t汽車吊機(jī)吊裝安裝，在下節(jié)點(diǎn)處內(nèi)導(dǎo)管作為導(dǎo)向定位，在上節(jié)點(diǎn)處利用臨時(shí)支架相應(yīng)桿件定位，吊機(jī)將外斜腹桿導(dǎo)入內(nèi)導(dǎo)管后，在上、下端的抱箍上掛設(shè)2t倒鏈，微調(diào)外斜腹桿。外斜腹桿精確調(diào)整到位后，在下節(jié)點(diǎn)處將其與底板斜撐下鋼板焊接固定。

2.7 鋼桁腹梁下節(jié)點(diǎn)施工

鋼桁腹梁下節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，施工困難，為鋼桁腹梁施工的關(guān)鍵部位，施工方法如下：

1、鋼筋施工

鋼桁腹梁下節(jié)點(diǎn)鋼筋包括縱向鋼筋和橫向鋼筋。

鋼桁腹梁內(nèi)斜腹桿在鋼結(jié)構(gòu)車間加工制造時(shí)，將部分節(jié)點(diǎn)鋼筋焊接固定在下節(jié)點(diǎn)鋼板上，連同節(jié)點(diǎn)鋼結(jié)構(gòu)整體安裝。鋼桁腹桿安裝到位后，按照先下后上的順序，依次安裝鋼筋。縱向鋼筋接頭按規(guī)范要求錯(cuò)開，采用焊接連接。

2、混凝土施工

下節(jié)點(diǎn)采用C60鋼纖維混凝土，該處鋼筋密布，澆筑振搗困難。

下節(jié)點(diǎn)混凝土施工前，在節(jié)點(diǎn)加勁板分割的3個(gè)區(qū)域內(nèi)，每個(gè)區(qū)域?qū)摪彘_設(shè)2個(gè)φ30排氣孔，以便觀察混凝土澆筑是否密實(shí)，并作排氣用。

下節(jié)點(diǎn)混凝土施工專人負(fù)責(zé)，混凝土澆筑采用細(xì)石混凝土，塌落度控制在18cm左右為宜，混凝土采用φ30 插入式振搗器振搗。

2.8 頂板施工

頂板支架、模板、鋼筋、混凝土施工均按照底板施工工藝執(zhí)行。

2.9 混凝土灌注及質(zhì)量保證措施

（1）必須按砼澆筑工藝試驗(yàn)后，經(jīng)完善的砼澆筑順序、工藝組織施工，每節(jié)段按2 臺(tái)泵送設(shè)備組織相應(yīng)施工人員，施工機(jī)具，進(jìn)行兩個(gè)施工面施工。明確崗位職責(zé)，加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)指揮、協(xié)調(diào)。

（2）加強(qiáng)斜撐鋼管內(nèi)與斜撐桿上下節(jié)點(diǎn)處砼澆筑，必須按順序施工。

對(duì)于鋼-混組合梁先施工底板和隔墻混凝土，再施工斜撐鋼管混凝土，再施工頂板跨中至1/4截面處，最后施工頂板1/4截面處至墩頂截面處混凝土。

對(duì)于鋼桁腹梁，先施工底板混凝土，再施工斜撐鋼管混凝土，最后施工頂板混凝土。

鋼桁腹梁在澆注斜撐鋼管內(nèi)混凝土?xí)r，必須兩側(cè)對(duì)稱澆注，防止橋梁偏載失穩(wěn)。

（3）隔墻混凝土按斜面分層薄層澆筑，連續(xù)推進(jìn)一次成型的順序施工。有序分層下料，下料時(shí)每次宜量少、層薄，堆集料不得高于50 ㎝，不準(zhǔn)利用振搗棒使砼長(zhǎng)距離流動(dòng)或運(yùn)送砼。

（4）加強(qiáng)砼振搗，底板、頂板采用每分鐘不少于4500 脈沖頻率的φ50 插入式振搗器進(jìn)行搗固。振搗棒操作做到“快插慢拔”，在振搗過程中宜將振動(dòng)棒，上下略有抽動(dòng)。分層澆筑時(shí)振搗棒插入下層50～100mm，每點(diǎn)振搗時(shí)間宜20～30s，砼停止下沉，不冒氣泡、汽漿，表面平坦為宜。振搗棒可按直線行列移位或交錯(cuò)行列移位，移位距離宜為振動(dòng)作用半徑1～1.5 倍。砼振搗時(shí)，應(yīng)避免振搗棒碰撞波紋管、模板、鋼筋及其它預(yù)埋件。砼應(yīng)搗固密實(shí)，不漏振、欠振或過振。

（5）澆鋼梁頂板砼時(shí)，砼澆筑時(shí)，由底處向高處，由兩側(cè)向中心進(jìn)行。砼振搗先用插入式振動(dòng)器振搗，再用專用振動(dòng)梁振搗平整，輔以人工壓實(shí)抹平，意在其初凝前作拉毛處理。必須確保頂板砼層厚度，且鋼梁頂面標(biāo)高滿足規(guī)范要求。

（6）做好鋼梁底板面的抹平工作要確保底板層厚度。

（7）在底板、隔墻砼澆筑時(shí)，移動(dòng)布料管時(shí)，應(yīng)用編織袋把管口暫時(shí)封堵，避免砼料散落在內(nèi)模上，及時(shí)清除殘留在下料處模板面上的砼，避免因殘留的砼夾雜在頂板原砼內(nèi)，造成外觀質(zhì)量缺陷。

（8）按規(guī)范要求，控制砼澆筑前溫度，應(yīng)維持在5℃至28℃，入模溫度不宜超過28℃并不應(yīng)大于30℃，新澆砼與已硬化砼之間的溫差不大于15℃～20℃，砼入模后30min，最大溫升應(yīng)小于30℃，內(nèi)部最高溫度不能高于75℃。

（9）砼澆筑期間應(yīng)設(shè)專人檢查支架、模板、鋼筋、預(yù)埋件、預(yù)應(yīng)力管道等穩(wěn)固及安全情況，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有松動(dòng)變形或移位時(shí)，務(wù)必及時(shí)處理。

2.10 預(yù)應(yīng)力施工

按照設(shè)計(jì)要求，待箱梁混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的100%，才能進(jìn)行施加預(yù)應(yīng)力。對(duì)《施工圖》提供的預(yù)應(yīng)力筋伸長(zhǎng)值進(jìn)行復(fù)核計(jì)算。

張拉設(shè)備檢查、標(biāo)定預(yù)應(yīng)力張拉裝備由張拉千斤頂、油泵及其附件等組成，每節(jié)段預(yù)應(yīng)力施工時(shí)YCW-400千斤頂配置2 套。所有設(shè)備及儀表設(shè)專人使用和管理，并定期維護(hù)和校驗(yàn)，千斤頂與壓力表必須配套標(biāo)定。

預(yù)應(yīng)力張拉順序：鋼桁腹梁有縱向體內(nèi)、體外預(yù)應(yīng)力。按設(shè)計(jì)要求為先下后上，先長(zhǎng)后短。在上述要求順序情況下，再遵循張拉時(shí)均勻?qū)ΨQ、產(chǎn)生偏心荷載小的原則進(jìn)行安排各束鋼束張拉。

模板與支架的檢查：由于施加預(yù)應(yīng)力，砼必將產(chǎn)生彈性變形，同時(shí)引起軸向縮短，上、下方向的撓曲，水平方向的撓曲等，使砼產(chǎn)生預(yù)想不到的裂縫。為此，對(duì)軸向彈性收縮有約束作用的側(cè)模板，內(nèi)模板要拆除；模板與支架有約束支座在順橋方向移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)部位的地方要拆除；一般情況，施加預(yù)應(yīng)力引起的梁軸向縮短量，每米梁長(zhǎng)約為0.2mm，在進(jìn)行首片梁施工時(shí)應(yīng)進(jìn)行觀察，以便調(diào)整。

3 結(jié)語(yǔ)

深圳匝道橋引橋上部結(jié)構(gòu)采取鋼桁腹梁型式，鋼桁腹梁的施工工法在國(guó)內(nèi)是首次應(yīng)用，需要解決鋼桁管單獨(dú)制作、整體拼裝及運(yùn)輸、現(xiàn)場(chǎng)安裝、最后定位斜撐管快速施工等一系列難題。上、下節(jié)點(diǎn)鋼筋密集，混凝土澆筑困難，通過開孔等一系列措施，確保了節(jié)點(diǎn)處混凝土密實(shí)。

鋼桁腹梁施工技術(shù)在深圳匝道橋的順利實(shí)施，實(shí)證了復(fù)雜施工環(huán)境下該技術(shù)在市政橋梁體系應(yīng)用的可行性，為國(guó)內(nèi)同類型橋梁的設(shè)計(jì)施工提供了一個(gè)新的思路，具有很高的借鑒、參考價(jià)值。