洋房子雙線特大橋連續(xù)梁懸臂施工分析

張歡

(中鐵十八局集團第四工程有限公司，天津 300350)

0 引言

洋房子雙線特大橋跨度大、規(guī)模大，對施工技術(shù)有很高的要求，此外，受到地質(zhì)條件的影響，常規(guī)搭設(shè)支架的施工技術(shù)難以滿足具體的施工要求。為加快施工速度，保證施工質(zhì)量，洋房子雙線特大橋采用了連續(xù)梁懸臂施工技術(shù)。該技術(shù)根據(jù)橋梁跨徑方向，逐段對稱施工，無需搭設(shè)支架，在施工期間對通車、通航不會造成太大的影響，被廣泛應(yīng)用在橋梁工程施工中。常見的連續(xù)梁懸臂施工技術(shù)有掛籃法、頂推法、逐孔施工法等。在洋房子雙線特大橋(48+80+48)m連續(xù)梁施工中，主要采用了掛籃法連續(xù)梁懸臂施工技術(shù)，取得了良好效果，值得在類似工程中大力推廣和應(yīng)用。

1 工程概述

洋房子雙線特大橋全長1 193.5 m，起止里程D1K65+445.650～DK66+639.150。其中DK66+243.00～DK66+420.00段(24#～27#墩)為(48+80+48)m連續(xù)梁工程。梁體為單箱單室、變截面箱梁、變高度，腹板、底板、頂板局部向內(nèi)側(cè)加厚,均按直線線性變化。梁底下緣根據(jù)二次拋物線變化，拋物線方程為:y=0.002 422 1x2。全聯(lián)在中支點及端支點處設(shè)橫隔板,橫隔板設(shè)有孔洞,供檢查人員通過。

2 0#墩的施工

0#墩施工是掛籃法連續(xù)梁懸臂施工技術(shù)的第一步，本工程在0#墩施工中采取了鋼管柱支架現(xiàn)澆施工技術(shù)，在進行箱梁混凝土澆筑前，對鋼管支架采取反拉法分級預(yù)壓[1]。預(yù)壓重量為橋梁自重的120%～130%，待鋼管支架的非彈性變形全部消除之后，進行箱梁鋼筋綁扎和混凝土澆筑。混凝土強度達標(biāo)后，再進行預(yù)應(yīng)力張拉，以提升0#墩的穩(wěn)定性，以免出現(xiàn)裂縫，為連續(xù)梁懸臂施工提供良好的基礎(chǔ)條件。

3 掛籃連續(xù)梁懸臂施工技術(shù)的應(yīng)用要點

3.1 掛籃設(shè)計

0#梁段施工完成后，在上部鋪設(shè)軌道、組裝掛籃，對掛籃預(yù)壓后將模板就位、校正。各梁端澆筑砼時，需在掛籃兩側(cè)澆筑，待新澆梁段的縱向預(yù)應(yīng)力筋張拉、壓漿完畢后，掛籃同時對稱前移并進行下一個梁段的施工。連續(xù)梁掛籃總體結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 掛籃總體結(jié)構(gòu)圖(單位：mm)

掛籃主要由菱形桁架承重系統(tǒng)、底籃系統(tǒng)、行走系統(tǒng)、懸吊及錨固系統(tǒng)、內(nèi)外滑梁系統(tǒng)、平臺防護系統(tǒng)和模板系統(tǒng)(外模、底模、內(nèi)模)構(gòu)成。

菱形桁架承重系統(tǒng)主要由2根上下水平桿、立柱、斜拉桿、斜撐桿和前上橫梁等重要構(gòu)件組成。

底籃系統(tǒng)主要由前下橫梁、后下橫梁、橫梁吊架及底縱梁等幾部分組成，底縱梁與前后下橫梁通過連接螺栓連接。

行走系統(tǒng)主要由軌枕、軌道、前支座和后反滾輪組件組成。左右軌枕設(shè)置高差為±5 mm，軌道采用型鋼整體式軌道以便掛籃行走更平整順暢。行走軌道材料為I28b工字鋼。

懸吊及錨固系統(tǒng)主要由后錨扁擔(dān)梁、反壓輪組錨固梁、Q355B鋼吊帶、精軋螺紋吊桿、吊帶錨固梁、吊帶調(diào)節(jié)梁、吊桿扁擔(dān)梁以及斜墊塊等部件組成。

內(nèi)外滑梁系統(tǒng)主要由內(nèi)滑梁、外滑梁、承重吊架和滾動吊架等部件組成，起到對掛籃內(nèi)外模板的支撐和使掛籃模板隨掛籃一起移動的作用。滑梁通過承重吊架和滾動吊架采用精軋螺紋吊桿錨固于已澆筑的混凝土主梁頂面。

3.2 掛籃安裝

本案例在連續(xù)梁懸臂施工中，屬于大跨度橋梁工程，因此，工程對掛籃結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性有很高的要求。為保證掛籃質(zhì)量，采取了菱形桁架式掛籃，具體的安裝方法如下。

在掛籃拼裝之前，準(zhǔn)備好拼裝的工具，如吊桿、千斤頂、倒鏈、連接螺栓和螺母等，為正式拼裝提供良好的條件。

對梁段頂面進行全面清理，并用1∶1的水泥砂漿找平梁頂面鋪枕位置，找平后，放出軌道的定位線，再鋪設(shè)軌枕，控制軌枕間距在100 cm左右。本工程軌枕由槽鋼焊接而成，長度為70 cm，在支座位置可適當(dāng)加密處理。

從0#墩中心開始，使用4.8級直徑為20 mm的螺栓逐步向兩側(cè)安裝軌道(軌道之間接孔為直徑22 mm的圓形孔)。軌道安裝完成后及時跟進檢查，核查無誤后用直徑為32 mm的精軋螺紋鋼和錨固梁進行牢固[2]。

沿軌道后端穿入后支座，后支座就位后安放前支座，前支座在安裝前需要提前安裝限位器，以保證前支座能夠安裝到指定位置。接著再進行主桁架、中門架、后吊帶、前下橫梁、后下橫梁、底模系統(tǒng)、外模行走系統(tǒng)、外側(cè)模板、內(nèi)側(cè)行走系統(tǒng)、內(nèi)側(cè)模板等的安裝。

3.3 掛籃防護

洋房子雙線特大橋(48+80+48)m連續(xù)梁跨高速公路，為保證高速公路上車輛行駛的安全性，在掛籃防護中采取了掛籃跨公路側(cè)全封閉防護技術(shù)，防護結(jié)構(gòu)總重為24.4 t，具體施工中在不跨公路一側(cè)采取型鋼或者是預(yù)壓塊進行同等重量配重。具體的防護立面圖如圖2所示。

圖2 掛籃防護立面圖(單位：mm)

掛籃底部框架采用50 mm×30 mm方管焊接，根據(jù)前后托梁位置設(shè)置2根主梁，主梁采用雙16#槽鋼，面板采用2.5 mm厚鋼板，邊框采用∠50×5角鋼[3]。底部防護整體組拼完成后，采用直徑25 mm的精軋螺紋鋼將底部防護懸吊于底托梁上。

3.4 掛籃預(yù)壓

掛籃安裝完成后，在投入使用之前，需要采取堆載法進行模擬壓重試驗，以驗證掛籃的穩(wěn)定性和質(zhì)量是否達標(biāo)。測點布設(shè)方法為：在底模前端布設(shè)3個點，從左到右依次為1號、2號、3號觀測點。在掛籃左右側(cè)前支點位置和后錨梁位置各布設(shè)1個變形觀測點，前支點從左到右依次為4號、5號觀測點，后錨梁之上，從左到右依次為6號、7號觀測點。掛籃前上橫梁支點位置布設(shè)2個觀測點，從左到右依次是8號、9號觀測點。每個觀測點都用紅色油漆標(biāo)記清楚。

本工程懸澆梁段的質(zhì)量最大處是5#梁段，質(zhì)量為153.45 t，施工機械設(shè)備、材料、施工人員重量之和為2.5 t，施工荷載作用面積為12.6×3.5=44.1(m2)；最大施工荷載=153.45+2.5×44.1÷9.8=164.7(t)；最大壓重荷載按1.2倍最大施工荷載計算，最大壓重荷載=1.2×164.7=197.64(t)。

兩只掛籃同時對稱進行加載預(yù)壓實驗。按照最大施工荷載的1.2倍即197.64 t進行預(yù)壓，兩只掛籃同時對稱進行預(yù)壓實驗。預(yù)壓按照0、20%、50%、80%、100%、120%分等級預(yù)壓。達到每級預(yù)壓荷載時，詳細(xì)記錄各觀測點的標(biāo)高，同時觀察掛籃的變形情況。對實測數(shù)據(jù)進行分析，對卸載后觀測點的實測高程與初始觀測高程進行對比(各個測點平均值)，以此作為掛籃的非彈性變形值[4]。根據(jù)掛籃全部加載完成后的平均變形值，可推出掛籃的彈性變形值，為各節(jié)段立模標(biāo)高提供參考數(shù)據(jù)。具體掛籃預(yù)壓現(xiàn)場圖見圖3。

圖3 掛籃現(xiàn)場預(yù)壓圖

3.5 混凝土澆筑

當(dāng)掛籃預(yù)壓完成后，要及時進行混凝土澆筑，保證懸臂灌注梁段混凝土能夠一次澆筑成型。具體的澆筑順序為從底板開始，然后腹板，最后頂板。在對同一掛籃進行混凝土澆筑時，要采取左右對稱澆筑法，從掛籃底板的前端開始澆筑，相同T構(gòu)上2套掛籃內(nèi)懸澆混凝土在任何時候都必須做到基本相同，兩側(cè)最大的質(zhì)量偏差不能超過20 t[5]。

3.6 預(yù)應(yīng)力施工

縱向、橫向預(yù)應(yīng)力筋采用1×7-15.2-1860-GB/T5224—2014預(yù)應(yīng)力鋼絞線，抗拉強度標(biāo)準(zhǔn)值為1 860 MPa,彈性模量為195 GPa。

縱向預(yù)應(yīng)力張拉流程圖如圖4所示。

圖4 縱向預(yù)應(yīng)力施工工藝流程圖

為保證張拉效果，在正式張拉之前，需要對油路連接的可靠性、安裝的正確性進行全面檢查。啟動油泵向油缸中緩慢注油，促使鋼絞線稍微拉近后，微調(diào)千斤頂?shù)奈恢?，使其中心線與軸線方向一致，以確保鋼絞線能夠自由伸長，減少摩擦阻力，同時還要調(diào)整夾片，卡緊鋼絞線，讓每根鋼絞線都能均勻受力，采取對稱張拉的方法加載到10%的初始應(yīng)力，停止進油及加載后，測量并記錄鋼絞線的伸長值。再張拉到20%的初始應(yīng)力，繼續(xù)保持油壓5 min，測量和記錄鋼絞線的伸長量。

在進行橫向預(yù)應(yīng)力張拉中，需要將鋼絞線按照施工前的設(shè)計尺寸穿入波紋管，并用架立筋和定位筋固定好，在張拉時可采取交替單端張拉方法，并采取張拉力和伸長值雙控法，以控制張拉效果[6]。

等預(yù)應(yīng)力筋張拉完成后，應(yīng)在24 h內(nèi)進入孔道壓漿工序，壓漿材料選用滿足《鐵路后張法預(yù)應(yīng)力混凝土梁管道壓漿技術(shù)條件》(Q/CR 409—2017)中的要求。最大壓漿壓力不能超過0.6 MPa，壓漿充盈需要達到管道另一端飽滿并由排氣孔排出和規(guī)定流動度相同的漿液為止，關(guān)閉出漿液口之后，需要保持0.5～0.6 MPa至少3 min(穩(wěn)壓期)，以保證壓漿效果。壓漿完成后，及時檢查飽滿情況，達標(biāo)及時封錨。

3.7 掛籃前移

等梁段施工完成，且預(yù)應(yīng)力張拉達標(biāo)后，及時進行掛籃前移操作，在前移之前需要先進行安全檢查。檢查內(nèi)容有：掛籃的2個軌道務(wù)必相對水平、橋梁軸線須平行、軌道錨固和支墊須達標(biāo)等[7]。在進行掛籃后錨解除時，須保證2根主桁架后錨同步均衡進行，橋墩兩側(cè)掛籃務(wù)必在梁段的縱向應(yīng)力筋張拉完成之后同時進行對稱移動，在整個前移中必須由專人指揮，前移的速度要控制在0.1 m/min以下，并且每前移50 cm觀測1次，以免掛籃前移時因為存在轉(zhuǎn)角引起誤差過大的問題，同時也可以有效防止掛籃受扭變形。掛籃前移到下一根梁段之后，及時安裝底模后吊帶、吊桿、滑梁內(nèi)外吊桿和掛籃主桁架后錨固裝置，將掛籃的臨時受力狀態(tài)，轉(zhuǎn)變?yōu)橛谰檬芰顟B(tài)，以保證施工的安全性。

3.8 掛籃施工安全保障措施

對掛籃桿件及使用的機具設(shè)備應(yīng)進行檢查,不合格的嚴(yán)禁使用。專人指揮掛籃移位，無關(guān)人員撤離至安全區(qū)域。在坡道上拼裝或移動掛籃時,應(yīng)設(shè)置防溜裝置。掛籃移位前，應(yīng)保證梁段縱向預(yù)應(yīng)力張拉完成?；缿?yīng)鋪設(shè)平順，并按規(guī)定做好錨固。掛籃行走前應(yīng)檢查行走系統(tǒng)、吊掛系統(tǒng)、模板系統(tǒng)。必要時設(shè)置防掛籃墜落的雙保險措施。兩側(cè)掛籃應(yīng)對稱移位，尾部設(shè)制動裝置，移動速度應(yīng)控制在0.1 m/min 以內(nèi)。掛籃移動到位后應(yīng)及時錨固，前端限位裝置應(yīng)設(shè)置牢固。前吊桿、后錨桿的錨固力應(yīng)調(diào)試均勻。掛籃的移動速度不宜大于0.1 m/min，就位時中線偏差不應(yīng)大于5 mm。掛籃懸臂施工過程中，應(yīng)加強對滑道、主桁節(jié)點、錨固、吊掛和模板等系統(tǒng)的日常檢查，橋面上禁止堆放不平衡荷載，確保施工安全。

3.9 合龍段施工

合龍段施工是連續(xù)梁懸臂施工的主要環(huán)節(jié)，其施工質(zhì)量直接關(guān)系到橋梁工程的總體質(zhì)量，為保證合龍段施工質(zhì)量，在邊跨和中跨合龍段位置需要布設(shè)可靠的臨時剛接措施，且合龍段混凝土的彈性模量和強度都必須達到設(shè)計要求的100%，尤其是混凝土的齡期不能少于5 d。為消減溫度差對合龍段混凝土的影響，在合龍段兩側(cè)梁段設(shè)置預(yù)埋鋼板 (1 150×810×15)mm，用30號熱軋輕型工字鋼和綴板(350×240×10)mm連接，長度根據(jù)合龍段實測長度做相應(yīng)調(diào)整[8]，具體如圖5所示。

圖5 合龍段勁性骨架示意圖(單位：mm)

為避免合龍段的混凝土因熱脹冷縮導(dǎo)致變形和開裂，選擇在當(dāng)天氣溫較低的時間段施工，本工程選擇在凌晨2點施工，氣溫較低，先進行邊跨合龍段施工，再進行中跨合龍段施工，后完成體系轉(zhuǎn)換，形成一個連續(xù)的橋梁結(jié)構(gòu)體系。在施工期間，暫停周邊區(qū)域行車交通，設(shè)置好標(biāo)識。在施工前，密切關(guān)注天氣，避免在雨天施工。

4 結(jié)語

連續(xù)梁懸臂施工技術(shù)，在施工效率、安全性等方面有顯著優(yōu)勢，非常契合大跨度橋梁工程的施工要求。文章結(jié)合工程實例，分析了洋房子雙線特大橋(48+80+48)m連續(xù)梁懸臂施工技術(shù)要點。同時為確保施工質(zhì)量，促使每道工序都能高效、順利地開展，需要結(jié)合橋梁工程的特點，保證0#墩施工質(zhì)量，對掛籃安全、掛籃預(yù)壓、混凝土施工、預(yù)應(yīng)力張拉、掛籃行走、合龍段施工等每道工序嚴(yán)格控制，才能發(fā)揮出連續(xù)梁懸臂施工技術(shù)的優(yōu)勢，確保工期及質(zhì)量，并為類似工程積累經(jīng)驗。