現(xiàn)澆箱梁施工技術(shù)研究

張 達(dá)

（中鐵十八局集團(tuán)隧道工程有限公司，重慶 400700）

現(xiàn)澆箱梁施工技術(shù)是混凝土橋梁施工中一種先進(jìn)的工法。內(nèi)部為空心結(jié)構(gòu)，上部兩側(cè)布置了相應(yīng)翼緣，其形狀和箱子類似，因此被成為箱梁結(jié)構(gòu)，根據(jù)箱梁數(shù)量的不同，分為單箱和多箱兩大類。在具體施工中，可在特定的場所進(jìn)行預(yù)制加工，然后運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場，再通過架橋機(jī)完成箱梁架設(shè)。和其他橋梁施工技術(shù)相比，現(xiàn)澆箱梁施工技術(shù)具有施工速度快、節(jié)約工期的優(yōu)勢，隨著各項技術(shù)的不斷完善，目前現(xiàn)澆箱梁施工技術(shù)主要應(yīng)用在大型連續(xù)橋梁施工中。機(jī)械化程度高,勞動強(qiáng)度低、施工進(jìn)度快,而且對環(huán)境影響比較小。現(xiàn)澆箱梁施工技術(shù)是混凝土橋梁施工的主要技術(shù),其地基處理是否合理、現(xiàn)澆箱梁滿堂支架計算是否準(zhǔn)確,直接關(guān)系到施工進(jìn)度和工程造價。因此,應(yīng)高度重視這兩個方面,使其在雷家互通K214+360.5主線橋施工中發(fā)揮重要作用。本文結(jié)合雷家互通K214+360.5主線橋?qū)嶋H情況,分析了現(xiàn)澆箱梁施工技術(shù)應(yīng)用要點,總結(jié)了施工的經(jīng)驗和教訓(xùn)。

1 工程概述

雷家互通K214+360.5主線橋上跨成資快速路中橋，根據(jù)橋位處的被交路、地形及地貌特點，該主線橋采用一聯(lián)4×20m現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁。該橋分別位于緩和曲線（起始樁號：K214+317.03，終止樁號：K214+380.804）和直線（起始樁號：K214+380.804，終止樁號：K214+403.97）上，縱斷面縱坡-0.5%。

橋面寬度左幅為18.67～20.5m單箱三室截面如圖1所示，梁高1.3m。下部結(jié)構(gòu)采用圓柱式墩，肋板式橋臺，基礎(chǔ)為鉆孔樁；箱梁采用預(yù)應(yīng)力C50混凝土連續(xù)箱梁，頂面設(shè)2%橫坡，內(nèi)外側(cè)懸臂為2.5m，箱梁頂板厚0.25～0.45m，底板厚0.22～0.60m，兩側(cè)腹板板厚0.45～0.85m。

橋面寬度右幅為16.5m單箱雙室截面如圖2所示，梁高1.3m。下部結(jié)構(gòu)采用圓柱式墩，肋板式橋臺，基礎(chǔ)為鉆孔樁；箱梁采用預(yù)應(yīng)力C50混凝土連續(xù)箱梁，頂面設(shè)2%橫坡，內(nèi)外側(cè)懸臂為2.5m，箱梁頂板厚0.25～0.45m，底板厚0.22～0.60m，兩側(cè)腹板板厚0.45～0.85m。

2 現(xiàn)澆箱梁施工工藝

2.1 工藝流程

鋼筋在指定位置進(jìn)行集中加工，通過起吊的方式吊入模板中，然后進(jìn)行人工綁扎，在混凝土拌制時采用自拌式，并用專用罐車運(yùn)輸，泵送入模?；炷寥肽Ｒ院?，用插入式振搗器進(jìn)行振搗，根據(jù)外界氣溫和風(fēng)力大小制定養(yǎng)護(hù)方案。當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)后，采用智能張拉設(shè)備進(jìn)行張拉，確認(rèn)混凝土強(qiáng)大達(dá)到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)后，才能拆除模板和支架[1]。

2.2 施工方法

2.2.1 地基處理

先要進(jìn)行初步整平處理，并對表層松土進(jìn)行全面清理，及時剔除淤泥土質(zhì)，在地基處理時，要格外注意對原土層的保護(hù)，以便后期回填使用。用挖掘機(jī)對地面初步鋪平碾壓，碾壓至標(biāo)高433.745，碾壓后壓實度不小于90%。壓實后表層澆筑橫坡為1%的20cm厚C20混凝土，如圖3所示。

2.2.2 支撐架搭設(shè)

碗扣式支架底托設(shè)置在寬200mm，長500mm的長方形木板上，而頂托則安裝長150mm和寬150mm的正方形木方上。然后縱橋向上鋪100×100mm的方木。方木上鋪現(xiàn)澆箱梁底、側(cè)模。底、側(cè)模均采用木板，保證箱梁外觀質(zhì)量。碗扣支架立桿縱向間距梁端取0.6m，跨中取0.9m，橫向間距均為0.9m，步距均取0.9m，頂、底托采用可調(diào)托撐[2]。

2.2.3 預(yù)拱度設(shè)置

預(yù)拱度設(shè)置計算公式為：

圖1 單箱三室橫斷面示意圖

圖2 單箱雙室橫斷面示意圖

圖3 支架基礎(chǔ)處理示意圖

式（1）中：δx表示距左支點x的預(yù)拱值；δ表示跨中預(yù)拱值；x表示距左支點距離；L表示跨長。

經(jīng)支架超載預(yù)壓之后，根據(jù)預(yù)拱度計算結(jié)果，（減去預(yù)應(yīng)力施加后產(chǎn)生的上拱度后，差值為實際預(yù)拱度值）在相應(yīng)的位置上設(shè)置。預(yù)拱量采用厚度分別為1～10mm的各種木屑在相應(yīng)設(shè)計位置處；采用螺旋千斤頂時，調(diào)節(jié)千斤頂至相應(yīng)預(yù)拱位置處，并固定支撐。調(diào)節(jié)預(yù)拱度時，由水準(zhǔn)儀配合，精確測量。

2.2.4 模板安裝

木模在現(xiàn)場拼裝，安裝后還需要對木模安裝的位置、標(biāo)高、節(jié)點以及穩(wěn)定性進(jìn)行全面檢查，確認(rèn)各項標(biāo)準(zhǔn)都達(dá)到設(shè)計要求后才能進(jìn)行混凝土澆筑。同時為最大限度上確保現(xiàn)澆箱梁整體外觀的美觀性和表面的平整度，在模板安裝時要盡量采用是統(tǒng)一規(guī)格和型號的木模。在模板長度和跨度的要反拱度進(jìn)行確定，并盡量具有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，以便更好的承受各項荷載和震動。除此之外，在構(gòu)造和制造力上要力求簡單便捷，提升安裝和拆除的速度，滿足模板周轉(zhuǎn)需求[3]。

2.2.5 混凝土澆注

澆注方案：混凝土采用自拌混凝土，輸送車運(yùn)輸，泵車入模，插入式振動器配合平板振動器振搗，灑水覆蓋養(yǎng)生。頂?shù)装宀捎梅謱訚仓叨热鐖D4所示，分層面選擇在腹板80cm處。

圖4 單箱三室混凝土澆筑高度施工順序示意圖

混凝土澆筑從0#橋臺向4#橋臺方向一次性澆筑，左幅第一層混凝土澆筑量為630m3，而右幅第一層混凝土的澆筑量為500m3左右，屬于大體積混凝土澆筑工程，因此，在具體澆筑時要選擇分層澆筑法，在每層混凝土即將初凝前進(jìn)行上層混凝土澆筑[4]。

3 現(xiàn)澆箱梁滿堂支架計算

3.1 荷載計算

新澆混凝土重力密度取26Kn/m3。G= 257.86m3× 26KN/m3=6704.36KN偏安全考慮，取安全系數(shù)r=1.2，底板面積為310m2，計算單位面積壓力：

q1=G/S=6704.36KN÷310m2=21.627 KN/m2；模板及附件重統(tǒng)一取q2=1.4 KN/m2；施工活荷載取q3=5 KN/m2；鋼管自重：q4=（5.55×19×25+15.5×7×25+18.7×7×19+61.6×2）×38.4/（1000×310）=0.986KN/m2。 其 中 碗 扣式構(gòu)件每米重38.4 N/m,根據(jù)《路橋施工計算手冊》可知Σq=Q=K（q1+ q2+ q3+ q4）=1.2×（21.627+1.4+5+0.986）=34.816KN/m2，式中：K為安全系數(shù)，取K=1.2。

3.2 立桿穩(wěn)定性驗算

由于橫桿步距為0.9m，i為回轉(zhuǎn)半徑，長細(xì)比為λ=l/i=900/15.78=57.034，根據(jù)《路橋施工計算手冊》得軸心受壓構(gòu)件的縱向彎曲系數(shù)φ=0.867，則

σ=N/（φ×A）=34.816×1000÷（0.867×489）=82.12MPa ＜ [σw]=145MPa

根據(jù)《路橋施工計算手冊》查得鋼管支架彎曲容許應(yīng)力[σw]=145MPa。因此，立桿穩(wěn)定性滿足要求[5]。

4 箱梁支架受力計算

4.1 箱梁荷載

箱梁鋼筋砼自重：G=777m3×26KN/m3=20202KN。偏安全考慮，取安全系數(shù)r=1.2，以全部重量作用于底板上計算單位面積壓力：F1=G×r÷S=20202KN×1.2÷（12.4m×72m）=27.153KN/m2。

4.2 撓度

計算公式為：f=0.677qL4/100EI= (0.677×9.946×0.34)/(100×0.1×108×8.44×10-8)=0.65mm＜L/400=0.75mm，竹膠板撓度滿足要求[6]。

4.3 支架剛度（撓度）驗算

按照ωmax=5qL4/384EI進(jìn)行驗算，此公式中，ωmax表示最大撓度；E表示鋼管彈性模量，取E=210×103N/mm；q表示均布荷載，取q=6.163kN/m =6.163 N/mm； I表示鋼管截面慣性矩，取I=1.215×105mm。ωmax=5qL4/384EI=5×6.163×9004/（384×210×103×1.215×105）=2.064mm。

容許撓度[ω]=L/400=900/400=2.25mm＞ωmax= 2.064mm

5 結(jié)論

綜上所述，本文結(jié)合工程實例，分析了現(xiàn)澆箱梁施工技術(shù)，得出以下幾點結(jié)論：

1）在混凝土橋梁工程施工中，科學(xué)合理地應(yīng)用現(xiàn)澆箱梁施工技術(shù)，可大幅度提升工程的質(zhì)量以及使用價值?，F(xiàn)澆箱梁施工技術(shù)是當(dāng)前高架橋梁和高等級公路橋梁的主體結(jié)構(gòu)施工技術(shù)之一，具有結(jié)構(gòu)、性能、外觀上的綜合優(yōu)勢，是橋梁項目中較新的施工技術(shù)。

2）現(xiàn)澆箱梁施工技術(shù)施工效率、施工成本、施工安全性等方面皆有非常明顯的優(yōu)勢。但在具體施工中，還應(yīng)發(fā)揮質(zhì)量檢驗、管理工作、安全管理等各方面的綜合力量，形成現(xiàn)澆箱梁施工質(zhì)量保障體系，共同確?，F(xiàn)澆箱梁施工能夠按照設(shè)計要求，安全、高效的完成。且符合目前我國橋梁事業(yè)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的需求，值得范圍推廣應(yīng)用。

3）橋梁工程是集合了建筑、施工、地質(zhì)、管理等各個專業(yè)的一項綜合性項目，現(xiàn)澆箱梁施工技術(shù)作為現(xiàn)階段公路橋梁廣泛應(yīng)用的一種主體結(jié)構(gòu)施工技術(shù)，無論是在結(jié)構(gòu)、性能，還是外觀方面都具有一定的優(yōu)勢。