保定市樂凱大街主橋W型混凝土箱梁施工質(zhì)量控制

吳 鋒， 魏 珂， 姜 薪， 成 都

(中建交通建設(shè)集團(tuán)有限公司，北京 100082)

斜拉橋是一種多次超靜定結(jié)構(gòu)，主要的優(yōu)點(diǎn)有：(1)降低了梁體的高度，增強(qiáng)了橋梁的跨越能力，受到橋下凈空限制相對小。(2)主梁可以用鋼或者混凝土制作，不需懸索橋那樣的集中錨錠構(gòu)造。(3)拉索與水平面的夾角較大，對主梁的軸力較小[1]。

混凝土斜拉橋即指主梁結(jié)構(gòu)為混凝土制作的斜拉橋。主梁除設(shè)置一定的非預(yù)應(yīng)力鋼筋外，有拉索產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力作用，在需要時還應(yīng)配置各種的預(yù)應(yīng)力束筋。按照受力截面主梁分為板式截面和箱型截面，其中箱型截面分為分離式雙箱、閉合雙箱及半封閉箱型截面。該橋采用W型為閉合箱型截面改進(jìn)型從而減輕了梁體重量，提高了橋面寬度。其特點(diǎn)為懸臂端長，上部結(jié)構(gòu)重量大，主梁自身有縱、橫和豎向3套預(yù)應(yīng)力體系，外部存在斜拉索體系，且全橋施工過程有多次體系轉(zhuǎn)換，斜向腹板設(shè)置使得內(nèi)箱模板不易安裝，內(nèi)腹板斜混凝土及預(yù)應(yīng)力大大增加現(xiàn)場施工難度。因此，根據(jù)本橋箱梁特點(diǎn)制定施工質(zhì)量控制從而保證W型截面施工質(zhì)量。

1 工程概況

1.1 主橋

保定市樂凱大街南段工程主橋采用(145 m+240 m+110 m)子母塔單索面預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋(圖1)，全長495 m。采用母塔與子塔雙轉(zhuǎn)體施工，母塔轉(zhuǎn)體懸臂(128.6 m+135 m)，轉(zhuǎn)體重46 000 t，逆時針轉(zhuǎn)體52.4 °；子塔轉(zhuǎn)體懸臂2×102 m，轉(zhuǎn)體重35 000 t，逆時針轉(zhuǎn)體67.4 °。母塔采用墩梁塔固結(jié)，子塔采用塔梁固結(jié)，墩梁間設(shè)支座(縱橫向各設(shè)兩個)，限制橫向位移。

圖1 主橋布置

1.2 子塔段主梁

主梁采用預(yù)應(yīng)力混凝土大懸臂W形腹板截面，頂板寬39.7 m，底板寬18 m，中心處箱梁高3.5 m，頂面橫向設(shè)置2 %的雙向橫坡。標(biāo)準(zhǔn)段主梁的頂板厚30 cm，底板厚35 cm，頂板縱向間隔250 cm左右設(shè)置一道橫肋(厚35 cm，高50 cm)。外側(cè)斜腹板厚40 cm，內(nèi)側(cè)斜腹板厚30 cm。

主梁采用C55混凝土，縱、橫、豎三向預(yù)應(yīng)力體系，子塔轉(zhuǎn)體部分在支架上分為5段現(xiàn)澆(40 m+40 m+44 m+40 m+40 m)，邊跨合攏段長度均為3 m。

2 W型箱梁施工要點(diǎn)

2.1 工藝流程圖

工藝流程見圖2。

圖2 主橋現(xiàn)澆梁工藝施工流程

2.2 地基處理及排水系統(tǒng)

(1)地基處理寬度大于等于現(xiàn)澆梁梁邊線1.0 m。在支架體系最外排1.5 m距離設(shè)置排水溝，排水溝縱坡1 %，截面為0.5 m×0.5 m，匯集后排入周邊排水系統(tǒng)。

(2)控制處理地基的壓實(shí)質(zhì)量，以保證支架體系的穩(wěn)定性。

(3)控制面層(C20)混凝土施工質(zhì)量及平整度。

2.3 支架體系及模板安裝

(1)子塔段現(xiàn)澆梁盤扣支架順橋向根據(jù)現(xiàn)澆梁截面變化布置間距約為600～1 500 mm，橫橋向900～1 500 mm。模板下采用12 cm×12 cm(3.5 mm)方鋼，橫橋向布置；方鋼下采用60 mm×100 mm鋼木梁，其間距為250 mm。模板為15 mm厚優(yōu)質(zhì)鏡面板。架體整體底層和頂層均設(shè)置水平斜桿，水平桿步距為1.5 m，沿高度每隔5個標(biāo)準(zhǔn)步距設(shè)置水平層斜桿，四周滿布豎向斜桿。支架方案布置如圖3所示。

圖3 子塔段現(xiàn)澆梁盤扣支架方案橫斷面

(2)底模板采用15 mm厚的竹膠板，底模安裝時首先根據(jù)設(shè)計要求張拉起拱度，然后根據(jù)箱梁及支撐自重的變形確定需要的預(yù)留拱度，最后通過支架可調(diào)托座對底模的標(biāo)高進(jìn)行微調(diào)。模板安裝之前應(yīng)將模板用清水清理干凈并涂刷一層脫模劑，使模板易于脫離，方便拆模。側(cè)模模板也采用15 mm厚竹膠板，模板安裝前要進(jìn)行與底模安裝前相同的工作，而模板接縫用雙面膠粘貼，防止?jié)仓炷習(xí)r拼縫漏漿[2]。側(cè)模采用盤扣支架配套三角支撐進(jìn)行加固。保證梁體外結(jié)構(gòu)尺寸及外觀質(zhì)量。底模安裝如圖4所示。

3 箱外鋼筋、預(yù)應(yīng)力安裝

主筋接頭焊接采用套筒連接或綁扎連接(圖5、圖6)，對于變形截面需要先放大樣后再完成加工，而縱向鋼筋在梁上采用綁扎連接。頂板、腹板內(nèi)有大量的預(yù)埋波紋管，波紋管的定位需要波紋管定位網(wǎng)片，而波紋管定位網(wǎng)片需要制作專門的定位胎具來完成加工[3]。為了保證波紋管不受損壞，所有的焊接工序需要在波紋管埋置前進(jìn)行，防止施工過程中不可預(yù)測的損傷，管道安裝后盡量不焊接。

圖4 底側(cè)模安裝

圖5 底板、腹板鋼筋安裝(1)

圖6 底板、腹板鋼筋安裝(2)

4 箱梁內(nèi)側(cè)模安裝及索道管骨架定位

(1)W型箱梁控制中點(diǎn)在于內(nèi)箱。當(dāng)?shù)装濉⒏拱邃摻畎惭b完成后，進(jìn)行箱梁內(nèi)模安裝時，內(nèi)模采用加厚木模板，箱梁內(nèi)側(cè)模加固采用對拉螺栓加固方式，中間箱室采用排架支撐。為保證邊腹板及中腹板振搗質(zhì)量，在其模板約每1.6 m×1.5 m設(shè)置一直徑為80 mm的振搗孔，振搗完畢后對其進(jìn)行封堵；其內(nèi)模布置如圖7、圖8所示。

圖7 箱梁內(nèi)模布置示意

圖8 箱梁內(nèi)模支架安裝

(2)為保證梁面索道管定位精度控制，預(yù)先在第一次澆筑混凝土前在底板內(nèi)預(yù)埋定位骨架(圖9)。對索道管進(jìn)行初步定位，待第二次澆筑前進(jìn)行最終定位(圖10)。

圖9 索道管定位骨架安裝

圖10 索道管定位安裝

5 頂板模板及頂板鋼筋安裝

該工程現(xiàn)澆梁計劃分2次澆筑，第一次澆筑底板及腹板，第二次澆筑剩余頂板。頂板模板及支架等待底板混凝土達(dá)到2.5 MPa時開始安裝。底部設(shè)置墊木,模板采用15 mm厚竹膠板，拼縫采用雙面膠粘貼，防止拼縫漏漿。模板安裝完畢后開始綁扎頂板鋼筋(圖11)。

圖11 頂板預(yù)應(yīng)力及鋼筋施工

頂板鋼筋安裝完成后，進(jìn)行端模安裝。端模采用木模板，安裝時注意錨墊板定位準(zhǔn)確，并固定好錨墊板。頂板索道管精確定位見圖12。

6 混凝土施工

主梁混凝土分2次澆筑，第一次澆筑底板及外側(cè)兩腹板，第二次澆筑剩余頂板部分。設(shè)置多個澆筑點(diǎn)，每個澆筑點(diǎn)至少由2臺振搗棒跟隨振搗。第二次澆筑時層間施工縫按規(guī)范要求鑿毛處理。主梁混凝土澆筑示意如圖13、圖14所示。

圖12 頂板索道管精確定位

圖13 主橋現(xiàn)澆梁澆筑順序示意

圖14 主橋現(xiàn)澆梁第一次澆筑示意

混凝土澆筑順序應(yīng)對稱進(jìn)行，澆筑兩側(cè)縱向腹板、底板、中間腹板，最后澆筑頂板。過程中對內(nèi)斜腹板混凝土及沉降量進(jìn)行觀測控制。為保證橋面的平整度，在鋼筋頂面縱向布置5道標(biāo)高控制線，以控制橋面混凝土的平整度。

7 施工質(zhì)量結(jié)果驗(yàn)證

本節(jié)段設(shè)計方量為1 368 m3實(shí)際澆筑方量為1 366 m3有效的控制梁體混凝土重量，并與對稱節(jié)段進(jìn)行重量對比誤差控制在5 %以內(nèi)，內(nèi)斜腹板平面結(jié)構(gòu)尺寸控制在0～-1 mm，整彈性變形及非彈性變形控制在3 mm以內(nèi)。從而有效的達(dá)到轉(zhuǎn)體橋重量控制要求及梁體結(jié)構(gòu)受力要求。

W型混凝土箱梁在施工過程中極少使用，其控制難點(diǎn)在于型截面較多，預(yù)應(yīng)力體系較為復(fù)雜，過程中薄型腹板混凝土質(zhì)量及預(yù)應(yīng)力、斜拉索體系極易出現(xiàn)質(zhì)量問題。本工程施工工藝取得了良好的效果，為今后施工同類工程提供借鑒。