現(xiàn)澆箱梁優(yōu)化張拉端提高施工進度技術(shù)研究

蔣毅軍

（中鐵十六局集團第三工程有限公司，浙江 湖州 313000）

近幾年，隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展、城市化進程的加快，高速便捷的城際鐵路加快了城市圈人員流動，優(yōu)化了兩地的資源配置，改變了兩地人的生活觀念及習(xí)慣，促進了兩地的“同城化”和“一體化”。發(fā)展城際鐵路成為當(dāng)今城市建設(shè)的迫切需要，城際鐵路的建設(shè)進入大力發(fā)展期，但由于城市規(guī)劃、設(shè)計調(diào)整等原因，經(jīng)常造成工期壓縮。為了加快施工進度，施工單位必須科學(xué)組織施工、合理安排工序、不斷優(yōu)化方案。本文就如何通過技術(shù)手段優(yōu)化施工方案、加快施工進度進行敘述。

1 工程概況

杭臨城際鐵路因重大設(shè)計變更，工期延后15個月，但在竣工時間不變的情況下，施工單位的施工工期顯得尤為緊張。該工程高架段現(xiàn)澆簡支箱梁設(shè)計采用順序施工方法，即預(yù)應(yīng)力采用梁端、單端張拉，逐孔施工。40 m+70 m+40 m現(xiàn)澆連續(xù)梁跨規(guī)劃道路因位于半徑5 000 m平曲線，分為中段1段、主墩2段、合攏段2段、邊段2段共7段依次澆筑、依次張拉，邊段完成后進行全橋張拉，張拉位置為梁端。連續(xù)箱梁橫截面為單箱單室直腹板，橋面板寬度為6 m。梁端部頂板厚度45 cm，腹板厚度60 cm，底板厚度55 cm，端橫梁厚120 cm，除腹板束采用梁端張拉外，底板束和頂板束均設(shè)置于箱室內(nèi)張拉。連續(xù)梁梁端截面見圖1。

圖1 連續(xù)梁梁端截面（cm）

簡支箱梁橫截面為單箱單室斜腹板，橋面板寬度為6 m。梁端頂板厚度50 cm，腹板厚度60 cm。底板厚度50 cm，端橫梁厚110 cm，除腹板束采用梁端張拉外，底板束設(shè)置于箱室內(nèi)張拉。簡支梁梁端截面見圖2。

原設(shè)計施工組織方案為：連續(xù)梁分段澆筑、分段張拉施工完成合攏并完成全橋張拉后，以連續(xù)梁梁端為起點，簡支梁以連續(xù)梁張拉端處作為張拉固定端，向兩邊進行簡支梁逐孔施工。

2 優(yōu)化方案選擇

2.1 原設(shè)計施工順序

從原設(shè)計施工順序可以看出（見圖3），原設(shè)計工序應(yīng)先完成連續(xù)梁全橋張拉，以連續(xù)梁梁端為起點進行簡支梁逐跨順序施工。而連續(xù)梁分段施工、分段張拉，合攏后全橋張拉，施工工序繁多，周期較長。具體步驟如下。

1）2個中墩和邊橋墩分別施工完畢后，2個中墩附近搭支架并預(yù)壓，安裝中墩支座。搭設(shè)支架并在節(jié)段D下搭勁性加強支柱及貝雷梁。在支架上立模澆筑B梁段，梁段混凝土強度及彈性模量達到設(shè)計值的60%后松開內(nèi)膜，張拉腹板鋼束、頂板鋼束，張拉控制應(yīng)力600 MPa。

在貝雷梁上立模澆筑D梁段，梁段混凝土強度及彈性模量達到設(shè)計值的60%后，松開內(nèi)膜，張拉腹板鋼束、底板鋼束，張拉控制應(yīng)力600 MPa。梁段混凝土強度及彈性模量達到設(shè)計值的100%，且混凝土齡期≥10 d后，補充張拉D段和B段的鋼束到設(shè)計噸位并錨固。

2）在支架上立模澆筑合攏C梁段。待梁段混凝土強度、彈性模量達到設(shè)計值的100%，且混凝土齡

期〉10 d時進行鋼束張拉，張拉順序如下：張拉腹板鋼束，張拉底板鋼束。

3）在節(jié)段A下搭支架并預(yù)壓。在邊墩上安裝永久支座。在支架上立模澆筑A梁段。待梁段混凝土強度達到設(shè)計值的60%，松開內(nèi)膜，對稱初張拉腹板鋼束、頂板鋼束，張拉控制應(yīng)力600 MPa。待梁段混凝土強度達到設(shè)計值的100%，彈性模量達到設(shè)計值的100%，且混凝土齡期≥10 d時，補充張拉到設(shè)計噸位。

4）拆除所有支架。需≥60 d再進行橋面鋪設(shè)等工作，隨后完成全橋施工。

根據(jù)以上施工步驟，連續(xù)梁從開工至完工，最快需3個月的施工周期。待連續(xù)梁完成預(yù)應(yīng)力施工后，再作為起點進行兩端簡支梁順序施工的情況下，極大限制施工組織，在已經(jīng)壓縮的工期下難以保證竣工日期。

2.2 優(yōu)化方案

為提高施工組織功效，加強施工進度，將高架段連續(xù)梁、簡支梁分為2個作業(yè)面同時施工。其中連續(xù)梁段按原設(shè)計施工組織方案不變，即搭設(shè)支架分節(jié)段現(xiàn)澆，分節(jié)段張拉，再整體張拉。簡支梁段選取與連續(xù)梁施工周期相當(dāng)?shù)亩温溟L度或簡支梁跨數(shù)，改變其作業(yè)方向與連續(xù)梁同時施工，在施工周期適當(dāng)?shù)臅r間點與連續(xù)梁端“合攏”。將“順序施工法”改為“平行施工法”，可達到節(jié)約工期的目的，優(yōu)化后施工順序見圖4。

但施工組織順序改變后，按原設(shè)計的預(yù)應(yīng)力施工方案，在梁端（圖4中b）處因沒有預(yù)應(yīng)力施工作業(yè)面而無法完成其中一端箱梁腹板的預(yù)應(yīng)力施工，在優(yōu)化施工組織方案前，需在“合攏”梁端（圖4中b）處進行相應(yīng)設(shè)計處理，以滿足梁端預(yù)應(yīng)力作業(yè)面的方案，以解決連續(xù)梁、簡支梁梁端“面對面”張拉問題。頂、底板預(yù)應(yīng)力因在箱室內(nèi)張拉不受工作面影響，故只需對腹板張拉槽進行相應(yīng)設(shè)計處理，使連續(xù)梁、簡支梁梁端“合攏時面對面”（圖4中b）達到可以進行張拉作業(yè)條件即可。優(yōu)化后的施工方案見圖5。

圖5 優(yōu)化后的施工方案

3 箱梁張拉槽優(yōu)化施工技術(shù)

3.1 張拉槽優(yōu)化設(shè)計

因改變簡支梁逐跨施工方向后，簡支梁沿施工前進方向為單端張拉的張拉端，后方為固定端，當(dāng)簡支梁施工至連續(xù)梁端時，面臨張拉端無工作面的困境。為使兩側(cè)張拉槽滿足作為張拉時施工人員和千斤頂?shù)倪M出口并滿足張拉作業(yè)面，在不改變端橫梁受力、預(yù)應(yīng)力體系的情況下，對腹板張拉槽進行以下優(yōu)化設(shè)計。

將簡支梁端張拉槽深度由原15 cm加深至45 cm，連續(xù)梁端張拉槽深度由原20 cm加深至50 cm。即梁端至鋼束張拉端錨固點距離各增加30 cm，使兩梁梁端鋼束張拉端錨固點距離由原45 cm增加至45 cm+10 cm+50 cm=105 cm，以滿足兩端千斤頂張拉作業(yè)面要求。

由于連續(xù)梁和簡支梁的頂、底板預(yù)應(yīng)力均設(shè)置于箱室內(nèi)張拉不受工作面影響，均按原設(shè)計要求進行預(yù)應(yīng)力施工。

由于連續(xù)梁端張拉槽為直腹板，圖6梁端張拉槽重合截面中綠色線框。而簡支梁梁端張拉槽為斜腹板，梁端張拉槽重合截面中黃色線框。兩端張拉槽的尺寸、大小沿中線不在同一縱向投影面上。需將兩端梁橫截面圖進行重合，取兩端張拉槽重合面作為新的張拉槽，并且需在重合的張拉槽上口設(shè)置敞開處，以滿足預(yù)應(yīng)力施工時人員、張拉設(shè)備進出，即圖6梁端張拉槽重合截面中紅色線框。

圖6 梁端張拉槽重合截面（cm）

兩端張拉槽經(jīng)加深、重合后部分作為后澆部分混凝土進行二次澆筑。

3.2 后澆段張拉槽鋼筋設(shè)計

錨下加強鋼筋均按原設(shè)計進行加強安裝。箱梁端頭張拉槽模板安裝前時，箱梁梁體縱向鋼筋及端橫梁橫向鋼筋做好預(yù)留，預(yù)留長度必須滿足后澆段鋼筋與預(yù)留鋼筋的連接，以便后澆段鋼筋綁扎安裝，后澆段鋼筋安裝時與梁體內(nèi)預(yù)留鋼筋采用雙面焊接，安裝好的鋼筋必須與原設(shè)計端橫梁鋼筋位置形成一致[1]。

箱梁梁體混凝土澆筑前加設(shè)直徑12 mm，規(guī)格10 cm×10 cm的鋼筋網(wǎng)片，并預(yù)留足夠尺寸至梁端，箱梁混凝土澆筑后將鋼筋網(wǎng)片上翻留出張拉槽作業(yè)面進出口，待后澆段混凝土施工時下翻整平，保證鋼筋網(wǎng)片使后澆混凝土與梁體可靠錨固連接成為一體。

鋼束管道位置用定位鋼筋固定，牢固焊接在鋼筋骨架上，如與骨架鋼筋沖突時應(yīng)保證管道位置不變，適當(dāng)移動鋼筋。波紋管及定位筋等均按原設(shè)計安裝，管道定位應(yīng)按設(shè)計要求的規(guī)格、數(shù)量、位置精心施工，做到位置準(zhǔn)確、線形平順、定位牢固，保證箱梁混凝土澆筑過程中不彎沉、不上浮。

利用錨墊板安裝孔連接一端帶螺紋一端帶鉤的短鋼筋，并與梁體伸出的鋼筋一起與封端鋼筋綁扎，以保證封端混凝土梁體混凝土連為一體。

3.3 張拉施工工藝

3.3.1 設(shè)備選擇

簡支梁腹板束采用15-Φj15.2 mm鋼鉸線，設(shè)計錨下控制應(yīng)力為1 100 MPa，考慮喇叭口損失控制應(yīng)力達2 457 kN。連續(xù)梁端腹板束采用19-Φj15.2 mm鋼鉸線，設(shè)計錨下控制應(yīng)力為1 302 MPa，考慮喇叭口損失控制應(yīng)力達3 684 kN。經(jīng)綜合考慮，千斤頂噸位選擇400 t穿心式千斤頂及配套油泵、油表即可完成預(yù)應(yīng)力施工。

400 t千斤頂根據(jù)張拉槽作業(yè)面尺寸大小，選擇合適型號的千斤頂作為張拉設(shè)備，也可通過廠家根據(jù)實際作業(yè)面定制以滿足張拉槽狹小空間作業(yè)需求。根據(jù)作業(yè)面大小，選取的張拉設(shè)備如下：千斤頂自身長度37 cm，油缸最大伸長量20 cm，工作錨+限位板+工具錨長度共18 cm，累計最大長度75 cm，鋼絞線外露預(yù)留26 cm。滿足張拉槽內(nèi)空間作業(yè)要求。

3.3.2 張拉作業(yè)

根據(jù)施工進度，其中一端達到預(yù)應(yīng)力施工條件后即可先行進行張拉作業(yè)，張拉作業(yè)按設(shè)計及規(guī)范要求進行，采用一次張拉到位，混凝土齡期〉10 d并且其彈性模量及強度達到設(shè)計值的100%，帶模張拉時先行松開內(nèi)模，以免對梁體壓縮造成阻礙。張拉時左右對稱交替進行，直至鋼束逐根張拉完成，張拉后及時封錨并采用真空壓漿工藝及時壓漿[2]。其中一端張拉完成后切除外露鋼絞線，即可進行另一端張拉作業(yè)。

3.4 后澆段混凝土施工

3.4.1 模板安裝

現(xiàn)澆梁梁體模板安裝時提前安裝好張拉槽端頭模板并預(yù)留好正確的穿束孔位，兩側(cè)張拉槽頂留好天窗以便作為張拉時施工人員和千斤頂進出口。在端頭張拉槽模板上切割好箱梁鋼筋槽口作為梁體預(yù)留鋼筋位置，以便后澆段混凝土澆筑前，后澆段鋼筋與梁體預(yù)留鋼筋能有效搭接，混凝土澆筑前用發(fā)泡劑對孔洞填塞以防漏漿。模板安裝前應(yīng)注意后澆段鋼筋與梁體鋼筋的連接。其余部位模板安裝均按規(guī)范和施工方案實施。

后澆段端頭采用12 mm竹膠板，兩端頭模板之間直接采用10 cm方木作為背楞及對撐，拆模時抽取即可。因張拉槽的加大，連續(xù)梁端槽口兩側(cè)有部分敞開，此處需設(shè)置外模加固，根據(jù)梁體外側(cè)輪廓彎作鋼管作為外模支撐，采用9 mm竹膠板，以10 cm方木作為背楞，雙鋼管支撐，在梁體內(nèi)預(yù)留鋼筋焊接對拉鋼筋蝴蝶扣加固。

3.4.2 后澆段混凝土澆筑

后澆段混凝土在相鄰兩孔梁預(yù)應(yīng)力施工作業(yè)完成，并完成后澆段鋼筋安裝后即可進行灌注，兩端槽口可同時加固模板，同時澆筑混凝土，端頭模板之間采用方木對撐固定[3]。由于該部位混凝土是端橫梁后澆部分，簡支梁鋼束張拉錨固點離支座中心僅10 cm，連續(xù)梁鋼束張拉錨固點離支座中心僅20 cm，后澆段混凝土澆筑質(zhì)量較為關(guān)鍵，必須使后灌部分混凝土與梁體混凝土有效連接成為一體。

4 結(jié)語

綜上所述，為保證在工期內(nèi)完成施工，本文主要結(jié)合杭臨城際鐵路工程詳細探討了現(xiàn)澆箱梁施工技術(shù)及優(yōu)化措施。按照設(shè)計施工順序，需連續(xù)梁全橋張接完成后才能開始簡支梁施工，進度計劃按照順序作業(yè)進行。連續(xù)梁、簡支梁梁端張拉槽優(yōu)化后，連續(xù)梁和簡支梁可實現(xiàn)分2個作業(yè)面同時施工，改順序施工為平行施工，可節(jié)省該段落內(nèi)現(xiàn)澆箱梁施工作業(yè)周期達3個月。在城際鐵路高架段施工中，現(xiàn)澆箱梁順序施工時針對工期安排相對固定狀態(tài)下，通過優(yōu)化方案達到了節(jié)約工期的效果，經(jīng)張拉槽優(yōu)化后的現(xiàn)澆連續(xù)梁和現(xiàn)澆簡支梁，在施工完成后通過靜載試驗，剛度和應(yīng)力變化等各項數(shù)據(jù)均滿足設(shè)計要求，可為同類型工程提供參考和借鑒。