軌道交通(50＋74＋50)m連續(xù)剛構(gòu)施工技術(shù)

趙啟全

(中鐵十八局集團(tuán)有限公司 北京 300142)

1 引言

目前鐵路或軌道交通建設(shè)中采用的大跨度連續(xù)梁或連續(xù)剛構(gòu)橋梁結(jié)構(gòu)越來(lái)越多。在大跨度結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中，結(jié)構(gòu)耐久性要求越來(lái)越高，梁體變形要求越來(lái)越嚴(yán)格，需要采取措施確保橋梁結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量滿足規(guī)范要求。

2 工程概況

某軌道交通線路跨越城市主干路和河道，采用(50＋74＋50)m連續(xù)剛構(gòu)，支架現(xiàn)澆法施工(見(jiàn)圖1)。連續(xù)剛構(gòu)全長(zhǎng)為173.80 m，跨度為(50＋74＋50)m，計(jì)算跨度為(49.20＋74＋49.20)m，中支點(diǎn)處梁高5 m，中跨跨中設(shè)2 m直線段，邊跨設(shè)13.9 m直線段，梁高為2.5 m，梁底下緣按二次拋物線變化，邊支座中心線至梁端0.70 m。箱梁兩側(cè)腹板與頂?shù)装逑嘟惶幘捎脠A弧倒角過(guò)渡。梁體為單箱單室、斜腹板、變高度、變截面結(jié)構(gòu)，橋面寬度10 m。頂板厚度除梁端為70 cm外均為40 cm；底板厚度40～90 cm，按拋物線變化，其中端支點(diǎn)處為70 cm；腹板厚50～70 cm，厚度按折線變化，端支點(diǎn)處腹板局部加厚到120 cm。全聯(lián)在端支點(diǎn)、中跨跨中及中支點(diǎn)處共設(shè)5道橫隔板，橫隔板設(shè)有孔洞，供檢查人員通過(guò)[1-3]。

主墩為雙薄臂墩，矩形實(shí)心截面，墩頂縱、橫向?qū)挾确謩e為1.1 m、4.06 m。墩高分別為10 m、9.0 m，縱、橫向采用直坡。雙薄臂墩之間的凈距為0.9 m。采用樁基礎(chǔ)，承臺(tái)尺寸順橋向×橫橋向×厚度為10.6 m×10.6 m×3.5 m，樁基采用直徑為1.5 m的鉆孔灌注樁，每個(gè)承臺(tái)下共設(shè)9根，按摩擦樁設(shè)計(jì)。

圖1 連續(xù)剛構(gòu)布置(單位:cm)

經(jīng)計(jì)算，連續(xù)剛構(gòu)列車靜活載所引起的豎向撓度:邊跨為6.86 mm(向下)，計(jì)算跨度的1/7 172；中跨為14.4 mm(向下)，為計(jì)算跨度的1/5 139。列車靜活載所引起的梁端轉(zhuǎn)角:梁體下?lián)蠒r(shí)為0.701‰，梁體反彎時(shí)為0.409‰。梁體由于溫度所引起的豎向撓度:邊跨為4.05 mm(向上)，為計(jì)算跨度的1/12 346；中跨為8.85 mm(向下)，為計(jì)算跨度的1/8 362。應(yīng)力計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 連續(xù)剛構(gòu)應(yīng)力計(jì)算結(jié)果

經(jīng)計(jì)算，連續(xù)剛構(gòu)各項(xiàng)指標(biāo)滿足規(guī)范要求。

3 連續(xù)剛構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)

3.1 總體施工方案及重難點(diǎn)

樁基施工采用懸挖鉆機(jī)成孔，泵送混凝土灌注，鋼筋籠采用吊車吊裝；承臺(tái)基坑采用人工配合機(jī)械開(kāi)挖，定型鋼模，泵送混凝土灌注。連續(xù)剛構(gòu)采用滿堂支架施工，材料采用汽車吊吊裝，泵送混凝土。施工重點(diǎn)及難點(diǎn)主要為:連續(xù)剛構(gòu)混凝土量達(dá)到1 040 m3，單次澆筑混凝土方量大、張拉工藝復(fù)雜，施工難度大；連續(xù)剛構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，梁體變形要求高，線形不易控制；結(jié)構(gòu)物混凝土耐久性要求高[4-5]。

3.2 模板支撐體系

3.2.1 模板支撐體系概述

模板支撐體系主要采用滿堂支架支撐，側(cè)模及內(nèi)模采用14 mm厚竹膠板做面板，10×10方木做骨架，碗扣件做支撐；底模采用14 mm厚竹膠板。模板在加工場(chǎng)制作完畢后運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行安裝。整聯(lián)連續(xù)剛構(gòu)混凝土分兩次澆筑完成[6]。

3.2.2 支架基礎(chǔ)處理

連續(xù)剛構(gòu)滿堂支架基礎(chǔ)在河道內(nèi)的，清除現(xiàn)況河道內(nèi)填充的碎石至防水混凝土，河道防水層與支架基礎(chǔ)混凝土間鋪設(shè)一層防水復(fù)合土工布進(jìn)行隔離，在土工布上鋪設(shè)φ8＠10鋼筋網(wǎng)片，澆筑20 cm厚C20混凝土作為支架基礎(chǔ)；支架基礎(chǔ)在河道外的，用挖掘機(jī)將表層土按寬14 m、深不小于0.5 m(根據(jù)土層的密實(shí)度與承載力進(jìn)行調(diào)整，地基承載力不小于150 kPa)予以挖除，采用天然級(jí)配砂石回填，每層填筑25 cm，用振動(dòng)打夯機(jī)夯實(shí)，再用振動(dòng)壓路機(jī)碾壓密實(shí)[7-8]。

3.2.3 滿堂腳手架搭設(shè)

滿堂支架立桿橫向間距布置為5×0.6 m＋4×0.3 m＋8×0.6 m＋4×0.3 m＋5×0.6 m，立桿縱向間距均為0.6 m，橫桿步距為0.6 m，剪刀撐及掃地桿按規(guī)范要求設(shè)置。滿堂支架頂部頂托上為橫向15 cm×15 cm方木，橫向方木頂部為模板。箱梁底模和側(cè)模均為鋼模。

碗扣支架為定型支架，安裝時(shí)先確定起始安裝位置，并根據(jù)地面標(biāo)高確定立桿起始高度，利用可調(diào)底托調(diào)平，避免局部不平導(dǎo)致立桿懸空或受力不均。為確保安全可靠，根據(jù)梁體受力結(jié)構(gòu)，支架立桿縱、橫向間距取0.6×0.3、0.6×0.6兩種形式，立桿之間由橫桿連接，形成網(wǎng)格，水平桿步距采用0.6 m。為加強(qiáng)支架整體穩(wěn)定性，沿橋軸線縱、橫方向設(shè)置φ48剪刀撐，剪刀撐左右上下連通。橫向剪刀撐沿縱向每3.6 m設(shè)置一道，墩柱兩側(cè)3.6 m范圍內(nèi)加密至180 cm/道；縱向剪刀撐設(shè)置5道，其中外側(cè)兩道，腹板正下方各一道，將各段支架連結(jié)成一個(gè)整體。頂端和底部設(shè)置水平剪刀撐，中部水平剪刀撐間距不超過(guò)4.8 m。斜桿每步與立桿扣接，扣接點(diǎn)距離碗扣節(jié)點(diǎn)的距離不應(yīng)大于150 mm；當(dāng)出現(xiàn)不能與立桿扣接時(shí)，應(yīng)與橫桿扣接，扣件扭緊力矩應(yīng)為40～65 N·m。

3.2.4 支架預(yù)壓

連續(xù)剛構(gòu)施工前支架全部預(yù)壓，支架預(yù)壓荷載物擬采用過(guò)磅后的袋裝砂石料并周轉(zhuǎn)使用，使用完后回收于拌和站。采用分級(jí)加載形式，即依次加載到25%、50%、100%、120%，最大加載量按梁體重量的120%控制。

荷載加載順序嚴(yán)格按照分級(jí)加載進(jìn)行，并模擬混凝土澆筑順序進(jìn)行加載。加載應(yīng)掌握對(duì)稱、平衡的原則。為防止砂袋壓載時(shí)碰到陰雨天氣，砂袋吸濕重量增加而引起支架失穩(wěn)，所有砂袋全部上完后，應(yīng)用蓬布覆蓋防雨。

加載時(shí)設(shè)專人進(jìn)行指揮，每級(jí)加載要均勻連續(xù)，加載順序與砼澆筑順序相同，每次加載時(shí)間間隔不少于24 h，120%加載后支架承受荷載的時(shí)間不少于10 d。

3.2.5 沉降觀測(cè)

每次加載完成應(yīng)及時(shí)進(jìn)行沉降觀測(cè)，每2 h觀測(cè)一次，并記錄好數(shù)據(jù)。支架監(jiān)測(cè)項(xiàng)目應(yīng)包括支架沉降、位移和變形、地基沉降。每次觀測(cè)都要嚴(yán)格記錄加載量級(jí)及變形值、測(cè)量的日期與時(shí)間、大氣溫度、天氣情況等數(shù)據(jù)。沉降觀測(cè)達(dá)到15 mm或水平位移達(dá)到H/400(H為支架高度)時(shí)進(jìn)行預(yù)警，停止加載，采取應(yīng)急處理措施。

預(yù)壓完成移除砂袋，卸載也要分級(jí)進(jìn)行、分級(jí)觀測(cè)，并根據(jù)數(shù)據(jù)重新調(diào)整立桿高度。

3.3 連續(xù)剛構(gòu)線形控制

3.3.1 測(cè)量控制

連續(xù)剛構(gòu)線形控制最重要的是要做好測(cè)量控制工作，包括支架預(yù)壓前、預(yù)壓過(guò)程中、預(yù)壓完成后底模標(biāo)高調(diào)整設(shè)置等。

支架預(yù)壓前，經(jīng)測(cè)量放線并先彈好墨線，做好標(biāo)高控制點(diǎn)，嚴(yán)格控制模板的標(biāo)高、位置、幾何尺寸。

支架預(yù)壓期間，每天對(duì)觀測(cè)點(diǎn)觀測(cè)1次，若24 h的沉降量小于2 mm，則可以確認(rèn)為沉降穩(wěn)定，并計(jì)算總沉降量，根據(jù)觀測(cè)結(jié)果繪制出沉降曲線。預(yù)壓過(guò)程中要進(jìn)行精確測(cè)量，測(cè)出梁段荷載作用下支架將產(chǎn)生的彈性變形值及地基下沉值，將此彈性變形值、地基下沉值與施工控制中提出的因其它因素需要設(shè)置的預(yù)拱度疊加，算出施工時(shí)應(yīng)當(dāng)采用的預(yù)拱度，按算出的預(yù)拱度調(diào)整底模標(biāo)高[9]。

在支架預(yù)壓完成后，重新標(biāo)定橋梁中心軸線，對(duì)箱梁的底模板平面位置進(jìn)行放樣。預(yù)壓后通過(guò)頂托精確調(diào)整底模板標(biāo)高，其標(biāo)高設(shè)定時(shí)考慮設(shè)置預(yù)拱度。

在預(yù)壓前、預(yù)壓后和預(yù)壓過(guò)程中，用儀器隨時(shí)觀測(cè)跨中、1/4梁跨位置的變形，并檢查滿堂支架各扣件及鋼管立柱的受力情況，驗(yàn)證、校核施工預(yù)拱度設(shè)置值的可靠性和確定支架預(yù)拱度設(shè)置的合理值。

3.3.2 混凝土澆筑

大體積混凝土的施工技術(shù)要求比較高，特別在施工中要防止混凝土因水泥水化熱引起的溫度差產(chǎn)生溫度應(yīng)力裂縫。為保證大體積混凝土后續(xù)工作的質(zhì)量，大體積混凝土的熱功計(jì)算應(yīng)力求及時(shí)、準(zhǔn)確、全面，避免遺漏。

混凝土質(zhì)量控制包括層(縫)面、模板、鋼筋、預(yù)埋件等混凝土開(kāi)倉(cāng)前的準(zhǔn)備工作以及混凝土運(yùn)輸、入倉(cāng)、振搗等混凝土澆筑全過(guò)程，對(duì)其實(shí)行全面質(zhì)量檢查和監(jiān)督控制。嚴(yán)格執(zhí)行倉(cāng)面設(shè)計(jì)規(guī)定，對(duì)倉(cāng)面澆筑工藝、施工設(shè)備資源配置、人力資源配置、混凝土澆筑順序、混凝土標(biāo)號(hào)、開(kāi)倉(cāng)及收倉(cāng)時(shí)間、混凝土澆筑方量等，進(jìn)行全面詳細(xì)地設(shè)計(jì)[10-11]。

連續(xù)剛構(gòu)混凝土采用強(qiáng)制式拌和機(jī)拌制，每盤攪拌時(shí)間不小于90 s。冬季施工時(shí)，應(yīng)采用熱水拌和，保證拌和水溫，使混凝土出機(jī)口溫度滿足設(shè)計(jì)要求。混凝土全部采用混凝土攪拌車進(jìn)行運(yùn)輸，可防止混凝土發(fā)生離析、漏漿、嚴(yán)重泌水及坍落度過(guò)度損失等。拌制好的混凝土不允許二次加水。若混凝土發(fā)生離析現(xiàn)象，應(yīng)在澆筑前進(jìn)行二次攪拌?；炷吝\(yùn)輸時(shí)間應(yīng)控制在90 min內(nèi)。若因特殊原因，混凝土運(yùn)輸出現(xiàn)延誤，運(yùn)輸延誤時(shí)間應(yīng)控制在45 min內(nèi)。在裝卸、導(dǎo)運(yùn)等環(huán)節(jié)中，混凝土自由下落高度應(yīng)不大于2 m，超過(guò)2 m的應(yīng)架設(shè)滑槽、串筒或漏斗等金屬類器具。

混凝土澆筑時(shí)，分層次下料，分層振搗，各分層厚度宜不大于30 cm。本連續(xù)梁混凝土倉(cāng)位面積較大，采用水平分段分層澆筑，混凝土振搗方向應(yīng)統(tǒng)一一致，從連續(xù)梁中墩處往兩側(cè)逐步推進(jìn)。混凝土振搗時(shí)，不過(guò)振、不漏振、不欠振，每點(diǎn)振搗時(shí)間控制在20～30 s為宜，并特別注意各個(gè)邊角落。振搗時(shí)振搗器不得碰撞模板、鋼筋和預(yù)埋件等。各分段內(nèi)混凝土應(yīng)一次性澆筑完成，各分段結(jié)合部位的混凝土應(yīng)設(shè)置為階梯狀?；炷翝仓?yīng)連續(xù)進(jìn)行?；炷翝仓^(guò)程中，其表面出現(xiàn)析水，應(yīng)及時(shí)清除，但不得擾動(dòng)已澆筑的混凝土。混凝土施工時(shí)應(yīng)及時(shí)加強(qiáng)混凝土保濕養(yǎng)護(hù)。

混凝土配合比經(jīng)設(shè)計(jì)由試驗(yàn)確定，報(bào)監(jiān)理人批準(zhǔn)后使用。在混凝土生產(chǎn)過(guò)程中，未經(jīng)監(jiān)理人同意，任何人不得更改配合比。

混凝土拌和能力、運(yùn)輸能力、澆筑能力和倉(cāng)面具體情況要相適應(yīng)?；炷吝\(yùn)輸過(guò)程中盡量縮短運(yùn)輸時(shí)間，并減少轉(zhuǎn)運(yùn)次數(shù)?；炷吝\(yùn)輸過(guò)程中混凝土不允許有分離、漏漿、嚴(yán)重泌水。

混凝土澆筑前應(yīng)詳細(xì)檢查有關(guān)準(zhǔn)備工作，如模板、鋼筋、縫面、預(yù)埋件等是否符合設(shè)計(jì)要求，施工設(shè)備是否良好，技術(shù)交底是否已進(jìn)行等。做好詳細(xì)的混凝土工程施工記錄。

結(jié)構(gòu)縫處理應(yīng)符合施工圖紙規(guī)定；施工縫處理應(yīng)符合設(shè)計(jì)和規(guī)范要求；預(yù)埋件種類、尺寸、生產(chǎn)加工、安裝位置、間距等均應(yīng)符合施工圖紙規(guī)定，其偏差在規(guī)范允許范圍內(nèi)，安裝穩(wěn)固。混凝土澆筑時(shí)，在預(yù)埋件附近仔細(xì)振搗，嚴(yán)禁大粒徑骨料堆積在預(yù)埋件周圍，防止預(yù)埋件產(chǎn)生變形、移位。使用預(yù)制混凝土塊對(duì)鋼筋進(jìn)行定位，預(yù)制混凝土塊強(qiáng)度不得小于梁體混凝土強(qiáng)度?；炷翝仓白屑?xì)檢查保護(hù)層塊的位置、數(shù)量及其穩(wěn)固程度。

混凝土采取保溫(隔熱)養(yǎng)護(hù)，主要是為了減少混凝土內(nèi)外溫差，延緩收縮和散熱時(shí)間，使混凝土在緩慢散熱過(guò)程中獲得必要的強(qiáng)度來(lái)抵抗溫度應(yīng)力；同時(shí)可降低變形速度，充分發(fā)揮材料的徐變松弛特性，有效地削減約束應(yīng)力，使之小于該齡期抗拉強(qiáng)度，防止內(nèi)外溫差過(guò)大導(dǎo)致溫度裂縫出現(xiàn)。

3.3.3 預(yù)應(yīng)力施工

澆筑混凝土過(guò)程中，波紋管容易變形，局部擠裂漏漿而堵塞管道。采取加密波紋管支點(diǎn)(直線間隔0.5 m、曲線間隔0.15 m)方法，波紋管內(nèi)插入帶活塞的通孔器，抽拉通孔器兩端的鋼絲繩，活塞將漏入波紋管內(nèi)的灰漿刮干凈。兩段波紋管的連接處應(yīng)使用膠帶或其它材料包裹嚴(yán)實(shí)，以防混凝土的漿液滲入波紋管內(nèi)，造成管路堵塞。

預(yù)應(yīng)力筋張拉時(shí)，應(yīng)左右對(duì)稱兩端同步張拉。預(yù)應(yīng)力采用雙控措施，預(yù)應(yīng)力值以油壓表讀數(shù)為主、以預(yù)應(yīng)力伸長(zhǎng)值做校核，施加預(yù)應(yīng)力過(guò)程中應(yīng)保持兩端的伸長(zhǎng)量基本一致。

鋼絞線束終拉完畢，在24 h內(nèi)進(jìn)行管道壓漿。壓漿材料為高性能無(wú)收縮防腐灌漿劑。

壓漿前管道真空度穩(wěn)定在-0.075～-0.08 MPa之間。當(dāng)壓漿管口流出的漿體濃度與壓漿泵中的濃度一致時(shí)，連接壓漿管道的壓漿口，開(kāi)啟壓漿口閥門進(jìn)行壓漿[12]。

4 結(jié)論

本文對(duì)工程概況進(jìn)行介紹，并對(duì)支架方案及混凝土澆筑工藝進(jìn)行了詳細(xì)闡述。通過(guò)對(duì)支架、連續(xù)剛構(gòu)進(jìn)行受力和變形驗(yàn)算分析，表明該支架的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性均能滿足相應(yīng)規(guī)范要求，從而驗(yàn)證了支架方案的科學(xué)合理性。此外，優(yōu)化各工序施工工藝及工裝設(shè)備，總結(jié)出大體積混凝土施工質(zhì)量控制要點(diǎn)，加快了施工進(jìn)度，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，對(duì)于類似工程的施工具有借鑒作用。