連續(xù)鋼構(gòu)掛籃施工要點(diǎn)控制

石 峰

(山西交通建設(shè)監(jiān)理咨詢集團(tuán)有限公司，山西 太原 030012)

0 前 言

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，人口基數(shù)不斷增加，人均擁有私家車的數(shù)量也日益遞增。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2019年全國(guó)民用汽車保有量超過3.1億輛。2012～2018年平均增速超過10%，從另一方面體現(xiàn)出交通壓力逐漸加大。但事物皆有兩面性，在看到交通壓力增大的同時(shí)也可看到橋梁作為交通線路的重要組成部分正處于高速發(fā)展的黃金階段。本文結(jié)合筆者多年的橋梁施工經(jīng)驗(yàn)介紹連續(xù)鋼構(gòu)掛籃施工的優(yōu)缺點(diǎn)，分析了連續(xù)鋼構(gòu)掛籃施工必須重視的問題。

1 工程概況

山西省黎城縣至長(zhǎng)治市公路是《國(guó)家高速公路網(wǎng)》中第6橫，亦是調(diào)整后的《山西省高速公路網(wǎng)》(2009年2月)“三縱、十一橫、十一環(huán)”中第9橫的路段。本項(xiàng)目在原有長(zhǎng)邯高速公路基礎(chǔ)上按照高速公路標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行改擴(kuò)建，起點(diǎn)位于晉、冀兩省交界的黎城線下灣村，終于長(zhǎng)治北互通立交。終點(diǎn)位于太長(zhǎng)連接線與青蘭高速長(zhǎng)臨段相接。因?yàn)樵摼€路要橫跨濁漳河，地貌為U型河谷，相對(duì)高程差較大且跨原長(zhǎng)邯高速，特大橋橋墩平均高度約為60 m，具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、施工難度大、安全風(fēng)險(xiǎn)高的特點(diǎn)，故濁漳河特大橋在施工中選用了掛籃懸臂澆筑的施工方法。

特大橋全長(zhǎng)為1 534 m，跨原長(zhǎng)邯高速路4～7跨采用(45+75+45) m預(yù)應(yīng)力混凝土鋼構(gòu)，箱梁斷面采用單箱單室直腹板斷面，箱梁頂面寬16 m，底面寬7.5 m，懸臂段長(zhǎng)度為4.25 m，箱梁墩頂梁高度為4.6 m，跨中、邊跨合龍段和邊跨現(xiàn)澆段梁高為2 m，其余梁底下緣按1.8次拋物線變化。在每個(gè)0#段對(duì)應(yīng)墩壁設(shè)有2道橫隔板，板厚60 cm，橫隔板處設(shè)置人洞。在箱梁根部的底板處設(shè)置泄水孔，腹板處設(shè)置通氣孔。

縱向預(yù)應(yīng)力鋼束采用公稱直徑為Φs15.2 mm高強(qiáng)度低松弛鋼絞線，采用鋼束群錨兩段張拉方式。橫向預(yù)應(yīng)力鋼束采用公稱直徑為Φs15.2 mm高強(qiáng)度低松弛鋼絞線，采用單端張拉方式。豎向預(yù)應(yīng)力鋼束設(shè)置在各梁段腹板處，每側(cè)腹板按照縱向基準(zhǔn)間距50 cm，橫向的位置設(shè)置2根，錨固系統(tǒng)為精軋螺紋鋼筋并進(jìn)行單向張拉。

2 掛籃的制作、試裝配與測(cè)試

在掛籃施工中，掛籃設(shè)計(jì)的合理性直接關(guān)系到施工安全、施工進(jìn)度以及工程質(zhì)量，具有舉足輕重的作用。因此，對(duì)掛籃設(shè)計(jì)提出明確要求：①掛籃的結(jié)構(gòu)尺寸要與施工需求相符合；②掛籃自重控制在最重節(jié)段重量的30%～50%；③掛籃驗(yàn)算時(shí)要確保其在行走同施工的狀況下，其抗傾覆的安全系數(shù)必須>2，最大變形量控制在2 cm以內(nèi)且自錨系統(tǒng)的安全系數(shù)>2。

濁漳河特大橋結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)條件采用菱形掛籃，如圖1所示，由走行系統(tǒng)、懸吊系統(tǒng)、模板系統(tǒng)、操作平臺(tái)以及主桁架等結(jié)構(gòu)組合而成。加工成形的掛籃在加工場(chǎng)地內(nèi)進(jìn)行試組裝。因各構(gòu)件連接方式以銷接和焊接為主，為確保掛籃質(zhì)量，要對(duì)掛籃的重要構(gòu)件的焊縫進(jìn)行探傷。在施工使用前對(duì)兩個(gè)主桁架進(jìn)行對(duì)拉，分級(jí)加載(最大加載為1.3倍的最大使用時(shí)荷載)，收集變形和承載力相關(guān)的數(shù)據(jù)。掛籃主桁架試驗(yàn)如圖2所示。

圖1 菱形掛籃示意圖

圖2 掛籃主桁承載力及變形試驗(yàn)圖

3 掛籃施工方法

3.1 施工順序

懸臂澆筑梁段施工階段：每塊懸臂澆筑梁段按4個(gè)施工階段考慮，即掛籃安裝或移動(dòng)及立模、混凝土澆筑、單元形成強(qiáng)度、預(yù)應(yīng)力鋼束張拉。

3.2 合龍順序

按照先邊后中的順序進(jìn)行合龍。

3.3 0#塊及邊跨直線段施工

0#塊在托架上現(xiàn)澆，澆筑混凝土前按設(shè)計(jì)的壓力大小和壓力分部情況對(duì)托架進(jìn)行預(yù)壓，采用水箱灌水進(jìn)行預(yù)壓，預(yù)壓重量≥相應(yīng)梁段重量100%，觀察測(cè)量其彈性、非彈性變形的大小，按照預(yù)壓所得的數(shù)據(jù)重新仔細(xì)調(diào)整模板高度，并檢驗(yàn)托架與支架強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性。0#節(jié)段在混凝土初凝時(shí)間內(nèi)整體一次性澆筑完成。

需注意的是，0#梁段和墩身的齡期相差不宜超過10 d。0#梁段由于預(yù)應(yīng)力管道集中，鋼筋密集，混凝土數(shù)量大，為保證施工質(zhì)量混凝土施工可采用分層澆筑，其他各懸臂段對(duì)稱一次完成混凝土的澆筑，從而確保箱梁整體性。

邊跨直線段也采用托架現(xiàn)澆，為消除支架非彈性變形，搭好托架后要先進(jìn)行超載預(yù)壓以確保托架的承載能力，同時(shí)測(cè)出彈性變形值，為確定鋪設(shè)箱梁底模標(biāo)高作參考。

3.4 掛籃懸臂灌注

底部模板及外部模板隨桁架前移就位后開始安裝底板、腹板鋼筋，然后準(zhǔn)確定位縱向預(yù)應(yīng)力管道坐標(biāo)并安裝，并將內(nèi)模板從0#段梁段箱體內(nèi)拖出后安裝，接著安裝頂板鋼筋以及準(zhǔn)確定位橫向預(yù)應(yīng)力管道并安裝，澆筑混凝土且灑水養(yǎng)生，最終強(qiáng)度達(dá)到要求后進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉壓漿。

3.5 合龍段施工

合龍是體系轉(zhuǎn)換的重要環(huán)節(jié)，合龍段施工必須滿足受力狀態(tài)的設(shè)計(jì)要求并且保證梁體的整體線形。嚴(yán)格控制合龍段的施工誤差及晝夜溫差對(duì)混凝土施工時(shí)的影響，尤其是合龍時(shí)混凝土的溫度。澆筑混凝土在2～3 h內(nèi)完成[1]。

合龍段施工利用吊架澆筑合龍。邊跨合龍時(shí)安裝邊跨合龍段的勁性骨架，并澆筑邊跨合龍段混凝土，待混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度90%以上，張拉邊跨底板、頂板合龍鋼束[2]。

中跨合龍梁段在混凝土澆筑前應(yīng)設(shè)置水箱或砂箱等方式的配重，在澆筑混凝土過程中同步釋放配重，中跨合龍時(shí)安裝中跨合龍段吊架、架立模板，施加梁段平衡重，布設(shè)勁性骨架，澆筑中跨合龍段混凝土，邊澆邊卸平衡重，待混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度90%以上，張拉中跨底板、頂板合龍鋼束。

邊跨現(xiàn)澆段、邊跨合龍段及中跨現(xiàn)澆段澆筑后應(yīng)加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，減少溫度變化對(duì)箱梁線形的影響。

3.6 預(yù)應(yīng)力施工

主橋預(yù)應(yīng)力鋼束種類較多，考慮到橫坡的影響，同一斷面中同類鋼束在不同位置存在細(xì)微差別，因此，應(yīng)注意嚴(yán)格按照鋼束編號(hào)設(shè)置、接長(zhǎng)預(yù)應(yīng)力鋼束管道，以避免出現(xiàn)錯(cuò)誤。

橫向預(yù)應(yīng)力管道安裝時(shí)一定要防止水平和豎直彎曲，嚴(yán)禁人踩和擠壓。

橫向預(yù)應(yīng)力管道定位要準(zhǔn)確、牢固。接頭處嚴(yán)密平順，混凝土澆筑前可在管道內(nèi)插入硬塑料管芯以防止管道堵塞。澆筑完成后拔出塑料管芯、清孔。

混凝土養(yǎng)生最少7 d且強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90%方可張拉。

張拉采用雙控，張拉力達(dá)到設(shè)計(jì)后實(shí)際伸長(zhǎng)量與理論值的誤差控制在±6%。且張拉完后應(yīng)在24 h內(nèi)完成壓漿。

第2段、第3段懸臂縱向預(yù)應(yīng)力鋼束張拉完成后施工方可對(duì)1段的橫向、豎向預(yù)應(yīng)力進(jìn)行張拉。豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉完成后約20 d左右對(duì)其進(jìn)行二次復(fù)張拉。張拉完成后及時(shí)割除外露部分并封錨。

3.7 連續(xù)箱梁的控制線性要點(diǎn)

已成梁段施工中的誤差、混凝土自重、溫度差、墩柱的壓縮變形及掛籃自身的彈性和非彈性變形等因素都會(huì)使懸臂段的標(biāo)高發(fā)生變化，因此，立模標(biāo)高的準(zhǔn)確性將直接影響到橋梁的線形，進(jìn)而影響最后能否順利合龍。

為了保證合龍后的橋梁線形最大滿足設(shè)計(jì)的要求，本項(xiàng)目委托同濟(jì)大學(xué)對(duì)梁段自重、結(jié)構(gòu)剛度、混凝土收縮徐變參數(shù)、溫度、施工臨時(shí)荷載等因素進(jìn)行計(jì)算，采用現(xiàn)代控制理論中的自適應(yīng)控制方法對(duì)橋梁進(jìn)行監(jiān)控，根據(jù)設(shè)計(jì)單位提供的設(shè)計(jì)線性、在設(shè)計(jì)線性基礎(chǔ)上計(jì)入活載和混凝土長(zhǎng)期徐變的目標(biāo)線性及計(jì)算的預(yù)拱度線形，通過公式計(jì)算出立模標(biāo)高。

1)豎向控制。在每梁段的端頭表面埋設(shè)頂部打磨光滑的Φ20鋼筋并露出混凝土面1～2 cm鋼筋頭，作為各梁段撓度觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)。監(jiān)控點(diǎn)的截面布置位置如圖3所示。

圖3 監(jiān)控點(diǎn)截面布置圖

2)中線的控制。0#塊施工澆筑完成后，通過導(dǎo)線的控制點(diǎn)放出中心點(diǎn)位置當(dāng)做中線的控制點(diǎn)，對(duì)其用預(yù)埋鋼板進(jìn)行固定。然后用導(dǎo)線方法確定出各個(gè)節(jié)塊支模時(shí)的中線。

3)斷面尺寸的控制。嚴(yán)格對(duì)梁體的斷面尺寸進(jìn)行控制，可以確保斷面幾何尺寸滿足設(shè)計(jì)、驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)的要求，同時(shí)還可以確保合龍時(shí)的精度。

在設(shè)計(jì)掛籃模板時(shí)，底部模板同已澆筑完節(jié)塊的底端搭接長(zhǎng)度要適當(dāng)減小，并且利用腹板處的通氣孔，在準(zhǔn)備現(xiàn)澆梁段的尾部增加適當(dāng)?shù)臋M向?qū)瓧U，從而保證各個(gè)節(jié)塊間接縫線性的平順。

4 結(jié)束語

在濁漳河特大橋施工中，因?yàn)樵摼€路特殊的地形地貌及要橫跨暨有長(zhǎng)邯高速的特點(diǎn)，前后兩次召開專家評(píng)審會(huì)議，根據(jù)實(shí)際地貌特征并結(jié)合上述懸臂掛籃施工優(yōu)點(diǎn)及控制要點(diǎn)，最終采用了掛籃懸臂澆筑，經(jīng)過三年的驗(yàn)證，證明掛籃懸臂澆筑的施工方法最為穩(wěn)妥、最貼合實(shí)際。

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