深中通道大懸臂蓋梁施工

蘇尕軍

（中交第二公路工程局有限公司，西安710000）

1 工程概況

深中通道淺灘區(qū)蓋梁為獨墩對稱大懸臂預應力混凝土結(jié)構(gòu)，橫斷面呈倒梯形。蓋梁懸臂長12 m，根部頂寬4 m，底寬3.25 m。蓋梁根部梁高6.0 m，端部梁高3.0 m。為適應上部結(jié)構(gòu)主梁支座布置，橋墩自墩柱頂橫向逐漸加寬至墩頂處，構(gòu)成蓋梁結(jié)構(gòu)。為滿足蓋梁結(jié)構(gòu)受力，蓋梁橫向配置預應力鋼束，按照全預應力構(gòu)件設計。蓋梁采用C50混凝土。

2 大懸臂蓋梁施工難點

單個蓋梁混凝土方量達548 m3，質(zhì)量達1 300 t，對支架承載力要求極高。蓋梁懸臂長，懸臂長達12 m。蓋梁施工支架采用鋼管立柱+桁架+型鋼框架支架施工，承臺位于水下，鋼管立柱處于海水中，要求鋼管立柱必須有抗臺風能力。支撐桁架體積大，長度近37 m，寬度為6 m；質(zhì)量大，桁架總重達2 000 kN（200 t），拼裝和拆除難度大。為了解決拼裝和拆卸的問題，項目配置180 t浮吊拆卸和拼裝桁架。鋼筋安裝采用部品加工，海上加工場地受限，整體吊裝難（體積和質(zhì)量都大），鋼筋部品吊裝需要解決鋼筋容易散架等問題?；炷翝仓搅看?、澆筑時間長，容易形成冷縫。預應力張拉分3次張拉，張拉跨時間長，短則半年，長則一年，施工區(qū)域常年濕度大，預應力鋼絞線易生銹，保護難度大。

3 蓋梁施工工藝

蓋梁施工支架采用鋼管立柱+桁架+型鋼框架支架施工。通過在承臺預埋鋼板上焊接鋼管立柱，鋼管立柱上依次設置下層桁架、上層桁架、卸落塊、分配梁、型鋼定位框架。為滿足施工起重要求，本項目配置2臺90 t履帶吊和2臺180 t浮吊形成循環(huán)拆裝作業(yè)。蓋梁施工總體流程如下：

1）承臺墩身施工完成后，將承臺頂預埋件表面清理干凈，將鋼管立柱底面與預埋件焊接牢固。鋼管立柱接高通過法蘭連接。然后安裝鋼管立柱間聯(lián)結(jié)系和附墻。

2）抄平鋼管柱頂，安裝柱頂樁帽（法蘭），整體吊裝單側(cè)下層桁架（單側(cè)整體質(zhì)量約16.8 t）與柱頂，并將桁架下弦與柱頂通過法蘭連接牢固，并及時安裝下層桁架間平聯(lián)。

3）分片吊裝上層桁架（單片整體質(zhì)量約11.3 t）與下層桁架頂，同側(cè)桁架片間通過法蘭連接，并將上層桁架下弦桿與下層桁架上弦桿用螺栓連接牢固，并及時安裝上層桁架間平聯(lián)。

4）安裝桁架頂分配梁，進行支架預壓試驗，檢驗支架強度。

5）安裝型鋼定位排架，安裝完成后及時安裝型鋼聯(lián)系桿。

6）在施工通道區(qū)域，每隔1 m設置一道分配梁，并與排架焊接，在上面鋪設花紋鋼板作為操作平臺，安裝底模。

7）蓋梁施工。蓋梁鋼筋吊裝、預應力管道、預埋件、冷卻水管安裝→側(cè)模端模安裝→混凝土澆筑、養(yǎng)護→預應力張拉、壓漿→封錨。

8）支架拆除。降低卸荷塊高度→拆除底?！鸪弯摽蚣堋鸪逗蓧K及分配梁→上層桁架、下層桁架吊離墩位→從上到下依次拆除鋼管柱及聯(lián)結(jié)系→承臺預埋件頂面凹槽處砂漿填平。

3.1 蓋梁支架

為支撐大體積蓋梁的質(zhì)量，本工程采用鋼管落地支架+定制桁架結(jié)構(gòu)+型鋼框架形式。考慮承重極大，采用壁厚20 mm的落地鋼管支架（φ820 mm×20 mm），為增加鋼管穩(wěn)定性，在鋼管連接處上下1 m設鋼管附墻桿，在桁架底往下1 m增設附墻桿。桁架為3層逐層加長結(jié)構(gòu)形式，第一層和第二層承重梁采用2HN600 mm×200 mm型鋼、斜撐和豎桿為HW400 mm×400 mm型鋼，型鋼翼緣用20 mm鋼板滿焊，2層直接重疊，重疊后豎桿保持在同一豎向線，銷軸+螺栓連接。為便于卸載第二層和第三層桁架間采用分配梁+卸載塊模式，分配梁采用HW400 mm×400 mm型鋼。第三層桁架主架體采用工25b型鋼，輔助材料用I12型鋼，桁架蓋梁正下方設9排，施工通道左右側(cè)各設一排，桁架整體形狀為直角T形結(jié)構(gòu)，上面與蓋梁底坡度一致。本桁架按照蓋梁總重量的1.5倍系數(shù)設計驗算，加工過程中對桁架薄弱處全方位補強，經(jīng)驗算補強后桁架實際承受蓋梁總重量的1.8倍。

第一層和第二層桁架采用在場地預拼成整體，拼裝完畢后采用履帶吊吊裝。第一層桁架與鋼管立柱在柱頂通過法蘭連接牢固。第一層和第二層桁架安裝完成后及時安裝桁架間平聯(lián)。第一層和第二層桁架安裝完畢后分片吊裝第三層桁架，并將第三層桁架下弦桿與下層桁架上弦桿用螺栓連接牢固，并及時安裝上層桁架間平聯(lián)。同側(cè)桁架片通過法蘭連接。上下層桁架通過螺栓連接。

為了保證蓋梁支架結(jié)構(gòu)滿足蓋梁自重及各種施工荷載，在每套首次使用的支架搭設完成后，應對支架進行預壓以檢驗支架強度。支架采用堆載法（混凝土預制塊、型鋼或鋼筋）進行預壓。利用混凝土預制塊進行預壓，為降低海上堆載的風險，加寬堆載平臺，減少堆載高度。預壓總重量取為不小于蓋梁結(jié)構(gòu)自重、模板重量、施工機具之和的1.1倍，單側(cè)懸臂預壓荷載504.9 t。

3.2 鋼筋施工

蓋梁鋼筋應深中通道總體質(zhì)量要求、標準化要求、進度保證等一系列措施，制定蓋梁部品生產(chǎn)的流程。蓋梁鋼筋采用在部品加工廠內(nèi)統(tǒng)一加工，鋼筋采用鐓粗直螺紋套筒和焊接連接。現(xiàn)場采用180 t浮吊整體吊裝的方式施工。為防止鋼筋部品在吊裝過程中散架，鋼筋內(nèi)部應設置骨架，待部品鋼筋吊裝完成后拆除骨架。

鋼筋部品施工吊裝，減少來回吊裝鋼筋的復雜性以及高空綁扎時人員和設備的投入，加快支架和模板的周轉(zhuǎn)。部品加工吊裝解決了蓋梁鋼筋綁扎工期長、占用資源多的難題，在滿足蓋梁施工質(zhì)量安全的前提下改良施工工序，資源配置優(yōu)化，節(jié)約了鋼筋倒、支架上鋼筋綁扎的施工工期，降低了蓋梁施工的周轉(zhuǎn)材料成本投入，加快了施工進度，降低了對周邊環(huán)境的影響。

蓋梁為預應力結(jié)構(gòu)，蓋梁在鋼筋安裝的過程中需提前安裝預應力管道及錨具。縱向預應力鋼束采用整束穿孔，鋼絞線束應理順，不得交叉盤絞。波紋管管紋互相轉(zhuǎn)接吻合，接頭處使用塑料膠布纏繞緊密，并仔細檢查波紋管有無破損情況，有小孔洞的修補好再投入使用。

為降低大體積混凝土水化熱，蓋梁布設7層冷卻水管，水管豎向間距為75 cm；水管水平間距為100 cm，水管外徑42 mm，壁厚2.5 mm，距離混凝土側(cè)面≥50 cm；且間距誤差≤±5 cm，進出水從頂部接入，單層管長＜100 m。冷卻管采用U形定位筋卡焊在設計位置，其位置控制采用定位架方式，保證在澆筑混凝土過程中不發(fā)生移位現(xiàn)象。應根據(jù)輸水高度、流速計算水泵功率選用合適水泵，以保證大體積混凝土澆筑的質(zhì)量。

3.3 模板工程

蓋梁模板共分為3個部分，底模、側(cè)模及端模。各類型模板的分塊充分考慮施工需求，兼顧運輸方便。模板與模板之間拼接均采用螺栓連接，間距200 mm。蓋梁模板拼裝時底模包側(cè)模及端模、側(cè)模包端模；墩頂部分不設底模，蓋梁側(cè)模緊貼已澆筑墩柱。蓋梁模板外側(cè)設置托架平臺，平臺依托模板圍檁，將掛板與圍檁進行焊接，托架平臺與掛板采用螺栓連接形成封閉式平臺，在四周設立防護欄桿。為保證清水混凝土外觀質(zhì)量，模板應清理干凈、不留殘漿、無銹斑，再涂刷脫模劑。拼縫在背面噴填泡沫填縫劑，不得在面板拼縫處貼雙面膠、透明膠、玻璃膠，確保拼縫嚴密、棱角分明。混凝土澆筑前嚴禁模板暴曬，模板內(nèi)表面溫度差異將導致混凝土表觀色差。

3.4 混凝土施工

淺灘區(qū)單個蓋梁方量約為548 m3，一次澆筑成型。適宜坍落度為160～200 mm?；炷翝仓扇∷椒謱?、縱向分段澆筑，在下層混凝土初凝前完成上層混凝土的澆筑。由于蓋梁兩邊懸臂很大，澆筑時應對稱澆筑，防止偏載過大造成支架傾覆。蓋梁澆筑采取先在墩柱位置澆筑30～50 cm，逐漸對稱向懸臂位置外擴分層澆筑的順序進行澆筑，并嚴格控制分層厚度，層厚30 cm。在混凝土澆筑過程中注意觀測模板和拉桿螺栓受力情況。嚴格控制混凝土的澆筑速度，防止?jié)仓^程中荷載加載速度過快造成支架局部失穩(wěn)[1]。

大體積混凝土澆筑后將產(chǎn)生較高的水化熱溫升，形成不均勻非穩(wěn)定溫度場，產(chǎn)生非均勻的溫度變形，導致混凝土開裂。為防止蓋梁開裂，氣溫超過25℃時，蓋梁混凝土采用冰水拌制。

3.5 預應力施工

蓋梁為大懸臂預應力結(jié)構(gòu)，為控制帽梁內(nèi)力，預應力采取分批張拉施工設計，即蓋梁施工完后，張拉第一批普通鋼絞線，待上部梁體架設完成并施加壓重后張拉第二批環(huán)氧鋼絞線。單端張拉時一端作為錨固端，埋入混凝土，一端作為張拉端，設置在蓋梁端部。箱梁架設完成后張拉第三批鋼束。張拉完成后切除外漏的鋼絞線（切割后外漏長度≥30 mm)，用水泥漿封錨，防止孔道壓漿時“冒漿”，在蓋梁中部預應力管道最高點設置塑料管作為出漿孔和排氣孔。壓漿采用真空壓漿。

3.6 蓋梁支架拆除

蓋梁支架拆除按安裝的反順序進行：降低卸荷塊高度→拆除底模→拆除型鋼框架→拆除卸荷塊及分配梁→桁架吊離墩位→從上到下依次拆除鋼管柱及聯(lián)結(jié)系附墻→承臺預埋件頂面凹槽處砂漿填平。

注意拆模前須將現(xiàn)場同條件養(yǎng)護試塊送至試驗室進行試壓，預應力蓋梁需初次預應力張拉完成方可拆除底模。降低調(diào)節(jié)卸荷塊高度時需兩側(cè)同時緩慢進行，卸落幅度一致確保同步平穩(wěn)。

4 結(jié)語

懸臂蓋梁已成為普通橋梁建設的新征程，深中通道同時具淺海、大噸位、大懸臂、鋼筋部品整體吊裝施工蓋梁在行業(yè)內(nèi)還是屈指可數(shù)。本項目的成功將為整個橋梁行業(yè)提供有力技術(shù)支持，促進本行業(yè)持續(xù)發(fā)展。