斜跨鐵路特大橋連續(xù)箱梁懸澆施工工藝應用研究

馮小勇 王安東

（1.陜西西閻城際鐵路有限公司，陜西 西安 710000）

（2.陜西鐵路工程職業(yè)技術學院，陜西 渭南 714099）

0 引言

隨著國家“一帶一路”倡議的提出公路、鐵路運輸行業(yè)的飛速發(fā)展，在跨越崇山峻嶺及已有公路、鐵路線路時，修筑大跨度較大的混凝土橋梁需求迅速增加。受施工場地、施工時間等諸多因素的影響，傳統(tǒng)支架法已無法滿足橋梁施工要求，基于此探索創(chuàng)新了懸臂施工法。在修筑連續(xù)預應力混凝土橋梁施工中，廣泛采用懸臂澆筑法[1,2]。在懸臂法連續(xù)箱梁施工工藝技術方案設計問題成為諸多橋梁施工難題，而在此方面已有諸多學者做出了一些研究。梁功全[3]基于某大跨徑預應力混凝土橋梁施工中關鍵合攏段的施工過程，研究了合攏段施工受溫度的影響，相比其他部分主橋結構應力和撓度受影響較為明顯。臧騰[4]基于某特大四跨橋，預應力混凝土連續(xù)梁施工過程，研究了橋梁撓度及其周期變形，受關鍵連續(xù)箱梁施工影響較大。胡進森[5]通過監(jiān)控橋墩沉降，借助于數(shù)值模擬研究施工期間沉降變形規(guī)律，對懸臂施工前進行預壓，對其變形進行了創(chuàng)新改進。綜上所述在連續(xù)混凝土梁橋連續(xù)箱梁施工關鍵控制技術方面做出一定研究，而針對特大跨越已有鐵路線路懸臂施工方法及關鍵技術研究并未涉及更多深入研究。

1 工程概況

跨越京廣鐵路五號橋的某特大橋為雙線預應力混凝土連續(xù)梁，位于半徑R=1200m平曲線上，縱坡為5.0‰上坡、4.5‰下坡，94#～95#墩之間為變坡點，交角為41°12′00″、41°09′00″。該橋梁體主要采用單箱室和變截面直腹板的形式。箱梁頂寬12.6m，底寬7.0m。頂板厚除梁端為65cm外，其余均為50cm。腹板厚度為48～120cm，隨線路設計線線性變化，為了改善梁中部受力情況，中部腹板采用局部加厚到200cm。橋梁底板厚按二次拋物線變化，由跨中45cm變化至根部的120cm。為了加固梁體結構，全橋采用在特殊部位添加橫隔板，主要有端支點、主跨中部及中支點處共設置7道橫隔板。關鍵部位各處橫隔板，設置不同厚度，邊支座處橫隔板厚1.5m，主跨跨中厚0.8m，中支點厚3.0m。為了便于后期養(yǎng)護維修，橫隔板設置有檢修孔通道。橫隔板在箱梁兩側腹板與頂板相交處，外側均設置圓弧連接。預應力混凝土連續(xù)梁體采用C55，封端板采用C55的干硬性補償收縮混凝土，防護墻、人行道欄桿及電纜槽采用C40。縱向預應力鋼束采用高強度低松弛鋼絞線，標準抗拉強度值為1860MPa、直徑15.2mm，預應力鋼束管道采用鍍鋅波紋管，其雙面鍍鋅層重量不應小于60g/m。豎向預應力筋采用高強度精軋螺紋φ25mm鋼筋、PSB830，抗拉標準值830MPa。鋼束錨固體系采用JLM-25型錨具，管道內徑φ40mm采用鐵皮成孔。

2 工藝流程

墩頂連續(xù)梁段施工→安裝掛籃→掛籃預壓→現(xiàn)澆底板鋼筋綁扎和預應力管道安裝→綁扎腹板處鋼筋和安裝腹板處預應力鋼束管道→立內模、封端模板→頂板部位綁扎鋼筋及鋼絞束預應力管道→檢查→鋼絞束、鋼筋標高控制→梁段砼現(xiàn)場灌注并制作同等條件下試驗塊、養(yǎng)生、穿頂部和腹板預應力鋼絞束→鋼絞束張拉、壓漿、混凝土強度達90%→掛籃行走→掛籃施工完畢。

3 施工要點

3.1 掛籃吊裝

先進0#段塊的張拉，0#塊施工完成后，找平梁頂面墊枕處，梁頂面兩個前支點處標高控制誤差控制在±3mm范圍內。走道梁安裝在中間，通過接長的連接器錨固走道梁，錨固鋼筋采用精軋螺紋鋼筋?？刂谱叩懒喉斆鏄烁撸瑱z測走道梁中心距無誤后將走道梁鎖定，走道梁接縫處采取螺栓連接。后支座從軌道前端穿入，其就位之后安放前支座。主構架采取分片吊裝方式安裝，其吊裝由遠及近分段安裝逐個吊裝固定，安裝過程中采用腳手架和鋼絲繩作為臨時支撐，兩片主構架安裝方法相同。安裝主構架之間的連結系。朱構架后端固定采用直徑為 32mm精軋螺紋鋼和扁擔梁相結合的方式，固定在梁頂。在主桁架前端安裝好安裝平臺之后，再進行上橫梁的吊裝作業(yè)，安裝作業(yè)平臺安裝安全施工的要求要安裝防護欄桿。前上部橫梁上的墊梁和鋼吊帶可以組裝好后一次吊裝，進行整體安裝。底膜架拼裝完成后，再安裝千斤頂。在0#梁段底板處預留安裝后吊帶、千斤頂和上墊梁的孔位，方便與底模板安裝連接。將0#梁段底部的部分支架拆除完成后，方可進行底模架的吊裝。底模架采取后部插入，其插入1#段底部，前端與吊帶連接。吊帶安裝就位后待底板鋼筋綁好后安裝內模。掛籃系統(tǒng)示意圖如圖1所示。

圖1 掛籃系統(tǒng)示意圖

3.2 掛籃預壓

為了現(xiàn)場實測掛籃的彈性和非彈性變形值，采取現(xiàn)場掛籃預壓，目的是為驗證實際變形值和掛籃構件的承載能力，確保施工安全。采取現(xiàn)場壓重的方法可以檢驗結構的結構穩(wěn)定性，同時消除拼裝過程中產出的非彈性變形量?；趯崪y數(shù)據(jù)，采取數(shù)值模擬預測推算掛籃在各段澆筑混凝土過程中產生的豎向位移，基于此可以為懸灌段施工高程控制提供可靠數(shù)據(jù)。通常掛籃預壓選取的重量約為最大1#梁段施工總荷載的1.2倍。

3.3 懸灌段鋼筋、預應力及混凝土工程

由于連續(xù)箱梁截面高度較大，而澆筑混凝土自由下落的高度超過2m，因此在底板安裝時要將腹板串通，防止混凝土發(fā)生離析和梁體穩(wěn)定性，現(xiàn)場打設卸料平臺。當現(xiàn)場澆筑混凝土氣溫較高時，要用凈水沖洗模板表面，并且采取給模板灑水以此達到降溫的目的。梁體底板采用混凝土用泵直接將料灌注至底板，混凝土入模板后采用人工攤平，利用直徑 50mm的振搗棒，振搗密實?；炷凉嘧⒉扇》謱臃侄喂嘧ⅲ颐繉雍穸炔荒艹^30cm，在倒角、張拉齒板處、錨墊板處采取二次強振搗，目的是防止出現(xiàn)蜂窩、麻面等現(xiàn)象。底板混凝土灌注完成后，頂面找平。

腹板混凝土采用扁串筒將其導入模板中，并分層澆筑，分層厚度以控制在30cm以內。腹板混凝土振實過程中，振搗棒移動距離不得超過其半徑的1.5倍，插入下層的深度以10cm為宜，不得超過20cm。為了腹板混凝土振搗密實，在腹板內側模板上間隔 1.5m設置振搗窗口，待混凝土灌至振搗窗口下緣時將之封口，混凝土灌注至翼板根部即可。梁體頂板混凝土灌注采取從兩腹板分別向中間，翼緣板對稱進行，混凝土直接由泵管入模，并采取人工攤平，頂板混凝土澆筑邊澆筑邊振搗密實，振搗采用振搗棒，澆筑完成后表面需抹平拉毛。拆除端頭封端板后，將其表面全部鑿毛，下一段梁體澆筑前，要用高壓水清洗混凝土表面，使端頭混凝土面充分吸水和消除雜物，灌筑新混凝土時要加強接頭部位振搗，防止接頭處出現(xiàn)蜂窩麻面。在澆筑底板和腹板時，不能使頂板內的鋼筋、波紋管等構件受到混凝土污染。振搗混凝土時，切勿使振動棒靠近預應力管道，防止損傷波紋管，因此造成孔道漏漿或堵塞。澆筑梁體混凝土過程中，施工人員切勿踩踏預應力管道和其上的鋼筋，防止因踩踏造成鋼筋和波紋管道的變形或移位?；炷翝仓^程中，安排專職人員負責來回抽動預應力管道的內襯管，防止預應力管道漏漿握裹內襯管，使得內襯管無法拔出?；炷翝仓瓿珊蠹皶r拔出內襯管，且要用及高壓水沖洗管道。張拉齒板處、倒角處、錨墊板等部位應加強振搗?；炷凉嘧⑶?，現(xiàn)場檢測人員必須對拌和站、混凝土罐車和混凝土輸送泵等設備進行澆筑前的詳細檢查，確保設備處于完好狀態(tài)?；炷翝仓^程中，現(xiàn)場設專職施工人員看模，發(fā)現(xiàn)漏漿、跑模等情況應及時處理。掛籃施工應做好安全防護，如圖2所示。

圖2 掛籃懸灌施工安全防護

3.4 掛籃移動

按照施工工藝完成一段梁施工后，掛籃需前移至下一個梁段灌注處。掛籃沿走道梁移動過程中，要確保每籃至少有兩個保險點，同時確保主梁后吊輪滑軌兩邊有錨固滑軌。移位順序如下：已灌好的梁段頂部找平，然后鋪設走行軌。松開底模架的前吊桿和后吊帶，底模架后橫梁兩端分別采用一個10t倒鏈懸掛在外?；荷?，在前上橫梁用4個10t倒鏈懸掛內、外?；呵岸?。拆除后吊帶與底模架的聯(lián)結。解除內模與外模的長錨固螺栓，放松內、外滑梁導軌。解除外模前吊點、后錨點、外模隨即脫離混凝土。在軌道頂面標好前支座應到的位置。解除后錨桿的受力，使掛籃倒掛輪緊貼軌道。在掛籃的菱形桁架尾端設置返向導鏈即可制動掛籃，并在走行軌道前支座到位處設限位塊。掛籃兩面由導鏈牽引同時同步向前走向。在軌道上每20厘米做記號，每走 20cm，需進行檢查，確保掛籃不偏位，兩邊同步。）掛籃頂推到位后，利用后錨緊放力裝置，使掛籃的倒扣輪脫離軌道(嚴禁過壓倒扣輪在軌道的下翼緣上)，并鎖緊后錨桿。移動到位后，依次安裝后吊帶和前吊桿，再將底模架吊起。解除外模走行梁上的一個后吊桿，將吊架移至1#梁段頂板預留孔處，然后與吊桿連接，錨固好后，再用同樣的辦法將另一吊架移至1#梁段錨固（內模走行梁吊架移動與此相同）。將內滑梁吊架，用2t倒鏈牽引拉出到1#段預留孔。調整立模標高后，重復上述施工步驟進行其他梁段的施工。

3.5 掛籃拆除

懸臂梁段澆筑完成后，保留94#墩掛籃、96#墩掛籃，用以施工邊、中跨合龍段，拆除95#墩掛籃。94#墩掛籃在合龍段完成后，混凝土強調大設計要求后原地拆除掛籃，96#墩掛籃可退回至鐵路限界以外進行拆除。

掛籃拆除按下述拆除順序進行，吊車吊卸至運輸車運輸出現(xiàn)場。掛籃拆除規(guī)程與安裝掛籃一致，但掛籃拆除順序與安裝順序相反，掛籃拆除遵照如下順序：拆除掛籃側模型系統(tǒng)→拆除掛籃底籃系統(tǒng)（縱橫向型鋼）→拆除吊帶系統(tǒng)→拆除掛籃橫向連接件→拆除掛籃主桁架→拆除走形導梁。

用吊機將側模板和導梁吊起，導梁采用鋼絲繩捆綁式兩點吊，保持兩吊點平衡，拆除導梁后錨。兩側同步將導梁和側模吊卸至地面，同樣方法拆除底模板和內模板，運輸車運輸?shù)讲牧隙逊艌龅丶卸逊?。用鋼絲繩將上橫梁固定于吊機吊鉤上，采用氧氣乙炔切割與主桁架之間的聯(lián)結，再吊卸至地面，運輸車運輸?shù)讲牧隙逊艌龅丶卸逊?。拆除主桁片之間的橫向聯(lián)結構件，再利用吊機吊起主桁片，解除主桁片后錨精軋螺紋鋼筋的錨固，將主桁片緩慢平衡起吊吊卸至地面，運輸車運輸?shù)讲牧隙逊艌龅丶卸逊?。除軌道與豎向精軋螺紋鋼筋之間的螺帽聯(lián)結，利用吊機將軌道兩點平衡起吊至地面，運輸車運輸?shù)讲牧隙逊艌龅丶卸逊?，清理橋面?/p>

4 總結

掛籃施工工程中加強觀測標高、軸線及撓度等，根據(jù)梁段施工對監(jiān)測數(shù)據(jù)處理分析撓度曲線變化規(guī)律。為了確保合攏精度控制，在合攏前相接的最后2～3段，在立模時必須進行聯(lián)測?；炷凉嘀ΨQ進行，掛籃移動時，兩邊距離差不要大于35cm，移動速度不大于10cm/min。