橋梁工程中菱形掛籃懸臂澆筑施工技術(shù)的應(yīng)用

莫小榮

（吉安市公路勘察設(shè)計(jì)院，江西吉安 343000）

1 工程概況

某城市主干線跨線橋長度3 142m，主要采用預(yù)應(yīng)力混凝土懸臂連續(xù)箱梁作為上部結(jié)構(gòu)，主墩為φ2.2m鉆孔樁圓端形橋墩，過渡墩為φ1.8m鉆孔樁雙樁柱式墩，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。箱梁采用單箱單室斷面形式，支點(diǎn)梁和跨中梁高分別為4.5m和2.0m，箱梁頂和底寬13.5m和7.0m；頂板設(shè)計(jì)厚度25cm，腹板從中橫梁到跨中厚度由40cm變?yōu)?0cm，底板從根部到跨中厚度由60cm變?yōu)?0cm；箱梁采用橫向、縱向和豎向三向預(yù)應(yīng)力，橫縱向預(yù)應(yīng)力筋為高強(qiáng)度低松弛鋼絞線施加，豎向預(yù)應(yīng)力筋為精軋螺紋鋼。

2 菱形掛籃懸臂澆筑施工技術(shù)

2.1 0#段和1#段施工

橋墩上方0#段混凝土圬工量較大，且主要進(jìn)行現(xiàn)場澆筑施工，0#段長3.5m，無法滿足掛籃拼裝施工要求，必須將0#段和1#（1′）段合并，為掛籃拼裝施工提供場地和空間。將萬能桿件拼裝而成的支架安裝在墩頂兩側(cè)，在橋墩最后兩節(jié)段施工時(shí)預(yù)埋鐵件并焊接節(jié)點(diǎn)板，完成萬能桿件拼裝。此后以預(yù)壓的方式消除支架非彈性變形[1]，測量支架前端下?lián)隙群徒Y(jié)構(gòu)強(qiáng)度，按設(shè)計(jì)標(biāo)高值進(jìn)行底板立模標(biāo)高調(diào)整。橋墩墩頂施工支架見圖1。

圖1 橋墩墩頂施工支架示意圖

2.2 掛籃拼裝

將運(yùn)輸至施工現(xiàn)場的掛籃先在岸邊施工平臺(tái)進(jìn)行試拼裝，并檢查和解決預(yù)制、運(yùn)輸、拼裝等過程中發(fā)生的變形等問題，調(diào)整無誤后結(jié)合起吊設(shè)備額定起重量進(jìn)行掛籃拼裝，并將拼裝完成的菱形掛籃吊至主墩位置，通過浮吊進(jìn)行起吊拼裝。

拼裝時(shí)首先通過墨線將0#段和1#（1′）段頂板橋梁中線彈出，并根據(jù)設(shè)計(jì)掛籃寬度彈出掛籃走行軌道中線。按照50cm間距鋪設(shè)掛籃走行軌道及鋼枕，在掛籃水平控制的過程中橋面橫坡高差按照2%控制，軌道兩側(cè)高差應(yīng)控制在7mm以內(nèi)。水上浮吊吊裝重量比實(shí)際重量小，在主構(gòu)架吊裝時(shí)對角線誤差不得超出5mm，并主要通過后錨方式固定主構(gòu)架和走行軌道。依次安裝頂橫梁、底模桁架、底橫梁，并鋪底模，先將1#（1′）段底模拆除，吊放后下橫梁于托架后再插入4榀底模桁架，臨時(shí)焊接底模里端和橋墩預(yù)埋件，上吊前橫梁并將其與底模桁架前部充分固定。待全部底模桁架均補(bǔ)齊后連接底模桁架和后下橫梁。依次安裝底模、外側(cè)模和外模吊耳、走行梁、內(nèi)模架、吊耳和走行梁，并將外模移動(dòng)至待澆筑梁段。

2.3 掛籃預(yù)壓

完成掛籃安裝后應(yīng)在橋位進(jìn)行靜載預(yù)壓試驗(yàn)，以進(jìn)行掛籃結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、運(yùn)行穩(wěn)定性等的檢驗(yàn)，并消除掛籃結(jié)構(gòu)非彈性變形；針對主桁架變形及掛籃前端撓度等問題，檢測受力與位移關(guān)系，并據(jù)此進(jìn)行立模及標(biāo)高調(diào)整。結(jié)合工程實(shí)際，采用千斤頂鋼絞線張拉預(yù)壓方案以減少加載工作量，并將鋼絞線穿入預(yù)埋于承臺(tái)頂?shù)牡劐^，鋼絞線上端再穿過前底橫梁千斤頂并錨固。準(zhǔn)備工作完成后借助4臺(tái)油壓千斤頂進(jìn)行掛籃結(jié)構(gòu)的分級加載預(yù)壓，預(yù)壓時(shí)各T形結(jié)構(gòu)和2臺(tái)掛籃同時(shí)進(jìn)行，分級預(yù)壓荷載分別為設(shè)計(jì)荷載的20%、40%、70%、90%和100%[2]，預(yù)壓的各個(gè)階段均應(yīng)全面檢查桿件是否存在焊縫開裂、結(jié)構(gòu)形變等問題。

2.4 梁段混凝土懸臂澆筑施工

懸臂混凝土澆筑主要采用泵送的方式，混合料塌落度控制在14～18mm，且應(yīng)根據(jù)施工溫度及澆筑施工速度進(jìn)行塌落度調(diào)整。澆筑梁段混凝土前全面檢查底模標(biāo)高、掛籃中線及橫縱豎向預(yù)應(yīng)力束、預(yù)埋件，各梁段立模標(biāo)高應(yīng)按照設(shè)計(jì)標(biāo)高、預(yù)拱度及掛籃滿載變形量之和確定，在計(jì)算和分析撓度受徐變的影響程度外，還應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場徐變試驗(yàn)，保證所采用的徐變系數(shù)滿足工程要求。后澆筑梁段施工時(shí)必須適當(dāng)調(diào)整已施工梁段實(shí)測結(jié)果，以保證懸臂澆筑結(jié)構(gòu)線型均勻。

為減少接縫、節(jié)省時(shí)間，各梁段混凝土澆筑均應(yīng)按照底板→腹板→頂板的次序一次灌注成型，且澆筑施工必須始于掛籃前端，以避免新舊混凝土結(jié)構(gòu)間出現(xiàn)裂縫及掛籃結(jié)構(gòu)出現(xiàn)微小沉降變形。

在澆筑各節(jié)段預(yù)應(yīng)力管道混凝土前必須將硬塑料管襯墊插入波紋管，避免管道收縮癟塌，并將短鋼筋制成井字架后作為定位鋼筋，按0.5～0.8m間距固定于箱梁鋼筋網(wǎng)，以控制混凝土澆筑過程中波紋管發(fā)生上浮，并抵消部分管道預(yù)應(yīng)力，保持梁體內(nèi)預(yù)應(yīng)力分布的合理性。

在澆筑腹板混凝土?xí)r，必須從頂板下料，通過卸料板覆蓋進(jìn)料口，延緩頂板混凝土初凝速度，在振搗底板、腹板連接處倒角混凝土?xí)r出現(xiàn)翻漿的可能性較大，必須加強(qiáng)振搗，直至翻漿現(xiàn)象消除。為便于澆筑和振搗施工，可在腹板、頂板處開設(shè)天窗，并按1.2～1.5m間距在腹板上安裝漏斗，以對腹板實(shí)施分層振搗。

結(jié)束箱梁懸臂混凝土澆筑后，必須進(jìn)行施工效果檢查，并將軸線偏差、頂面高程差、合龍前兩懸臂端相對高差及懸臂梁端高程實(shí)際值和設(shè)計(jì)值差等控制在允許范圍內(nèi)，具體見表1。

表1 跨線橋箱梁懸臂澆筑施工偏差控制要求

2.5 合龍施工

為保證懸臂澆筑連續(xù)梁施工穩(wěn)定，應(yīng)按照先邊跨合龍、使其雙懸臂結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)閱螒冶劢Y(jié)構(gòu)后再跨中合龍，最終形成連續(xù)梁受力狀態(tài)。該跨線橋合龍段長2.0m，應(yīng)借助掛籃底模架和側(cè)模架進(jìn)行合龍施工；已經(jīng)澆筑完成的梁段混凝土受到晝夜溫差、水化熱及早期收縮等的影響后會(huì)發(fā)生收縮徐變，進(jìn)而影響施工荷載及結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換，必須采取有效措施保證合龍施工質(zhì)量。

2.5.1 臨時(shí)鎖定支撐

該跨線橋合龍時(shí)間安排在11月上旬，施工環(huán)境溫度較低，結(jié)合設(shè)計(jì)要求及實(shí)際受力情況，采用內(nèi)剛性支撐+張拉臨時(shí)束的合龍臨時(shí)支撐組合鎖定方式，即將勁性型鋼支撐骨架結(jié)構(gòu)預(yù)埋在其10#段與直線段箱梁截面的四個(gè)角處；在施工過程中先定位錨固板預(yù)埋位置，再滿焊槽鋼和預(yù)埋錨板，最后與綴板焊接。在剛性支撐鎖定的基礎(chǔ)上還必須臨時(shí)張拉結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力束（見圖2），抵御環(huán)境溫度較低所引起的結(jié)構(gòu)收縮變形。

圖2 內(nèi)部型鋼剛性支撐和臨時(shí)束共同鎖定結(jié)構(gòu)

2.5.2 合龍施工要點(diǎn)

合龍施工最佳溫度為15℃，合龍時(shí)間及合龍段鎖定方式必須根據(jù)實(shí)際施工溫度及梁溫等確定，本橋梁合龍段施工安排在上午6:00進(jìn)行，并應(yīng)通過覆蓋麻袋的方式加強(qiáng)保溫養(yǎng)護(hù)，避免混凝土升溫受壓。合龍段澆筑施工所用混凝土應(yīng)比梁體混凝土高出一個(gè)等級[3]，本橋梁合龍段施工使用早強(qiáng)微膨脹混凝土，加強(qiáng)配合比設(shè)計(jì)，并嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求張拉預(yù)應(yīng)力筋，避免出現(xiàn)混凝土裂縫。

合龍段鎖定應(yīng)對稱進(jìn)行，即先焊接內(nèi)剛性支撐端頭和梁端部預(yù)埋鐵件，再連接剛性支撐另一端頭和梁體結(jié)構(gòu)，并同時(shí)快速張拉預(yù)應(yīng)力束。待鎖定合龍段后快速釋放側(cè)面固定約束，使梁體能夠沿支座自由收縮?？紤]到合龍段施工過程中混凝土狀態(tài)的穩(wěn)定性，必須在澆筑施工前按照混凝土重量在懸臂端等位置進(jìn)行配重，本橋梁主要采用在懸臂梁底預(yù)埋鋼板并焊接懸掛水箱的方式進(jìn)行施工。澆筑混凝土的同時(shí)，根據(jù)澆筑質(zhì)量對稱卸除水箱中的水，保證現(xiàn)澆段始終處于受力平衡狀態(tài)。

合龍鎖定型鋼支撐采用的是2根25#槽鋼對稱焊接骨架，骨架在安裝過程中混凝土無法進(jìn)入，并形成對箱梁結(jié)構(gòu)受力十分不利的空腔。為此，安裝型鋼支撐骨架前，應(yīng)將其結(jié)構(gòu)內(nèi)部空腔填滿同標(biāo)號混凝土，并確?；炷恋拿芏取?/p>

3 結(jié)語

綜上所述，菱形掛籃具有結(jié)構(gòu)自重輕，預(yù)拼裝、運(yùn)輸、移動(dòng)及拆卸便捷等優(yōu)勢，可加快施工進(jìn)度并節(jié)省資金，菱形掛籃內(nèi)外模均通過縱向滑梁吊裝在橋面，便于縱向走行，且可用于加固施工，具備多種用途；同時(shí)，菱形掛籃還具有結(jié)構(gòu)簡潔、受力明確等優(yōu)勢，加載后實(shí)際彈性變形與理論值非常接近，其試驗(yàn)加載程序也可大幅簡化；菱形掛籃吊點(diǎn)主要位于梁面以上，預(yù)留給施工人員的操作空間較大。但工程應(yīng)用結(jié)果也表明，菱形掛籃外側(cè)模厚度較薄，加固施工過程中內(nèi)外模之間所設(shè)置的拉桿數(shù)量較多，影響橋梁外觀，應(yīng)通過增大外側(cè)模桁架剛度以控制拉桿數(shù)量；菱形掛籃橫向糾偏效果不良，可以考慮將液壓式橫移設(shè)備增設(shè)在前吊帶處，以增強(qiáng)掛籃橫向糾偏力度。