高墩箱型梁橋現(xiàn)澆段施工技術(shù)研究

王純

（石家莊市公路橋梁建設(shè)集團有限公司，河北石家莊 050021）

0 引言

大跨徑高架橋現(xiàn)澆段施工是橋梁施工中的難點和重點。橋墩較低的橋梁通常采用滿堂支架法施工，并取得了良好的工程效果。但隨著橋墩高度不斷增加，滿堂支架方案不足之處逐漸凸顯，難以有效為高墩橋梁現(xiàn)澆段施工提供有效支撐。某高速公路連續(xù)鋼構(gòu)箱梁橋工程，在墩柱埋設(shè)預(yù)埋件焊接牛腿支架，通過配重平衡墩柱，有效保證了支架結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，取得了良好的工程效果?；诖耍疚囊栽摴こ虨橐劳?，對該工程箱梁現(xiàn)澆段施工采用的支架工藝方案展開研究，對保障橋梁施工安全與質(zhì)量具有重要意義。

1 工程概況

某高速公路橋梁為連續(xù)箱梁橋，主體結(jié)構(gòu)為68m+125m+68m預(yù)應(yīng)力箱梁，邊跨現(xiàn)澆段長4.95m，橋梁邊跨過渡墩結(jié)構(gòu)為等截面空心墩，柱體高60m，中心高2.85m。

2 施工方案選擇

基于該橋梁工程實際工況，對兩種施工方案進(jìn)行比選：一是采用滿堂支架法，該方案工藝成熟，施工簡單，無需配重，但支架穩(wěn)定性較差；二是在橋墩底部埋設(shè)預(yù)埋件，焊接牛腿支架，該方案相對復(fù)雜，且需要配重平衡墩柱，但支架穩(wěn)定性較好，可有效保證施工安全。結(jié)合該工程實際工況，對兩種方案進(jìn)行綜合比較，擬定采用第二種施工方案。

該橋梁過渡橋墩柱體高度較高，邊跨現(xiàn)澆段較短，采用焊接牛腿支架支撐，反面采用預(yù)應(yīng)力平衡法，對橋墩進(jìn)行配重，保證橋墩平衡。橋墩、蓋梁部位需要提前預(yù)埋鋼板，起到錨固作用。橋墩混凝土澆筑完畢后，在橋墩兩側(cè)焊接牛腿支架，支架主體結(jié)構(gòu)由分配梁、斜撐、立柱、主縱梁、1cm竹膠合板構(gòu)成。承臺側(cè)開設(shè)8個孔徑為110mm的錨孔，植入筋徑100mm鋼筋，起到錨固作用。鋼筋固定2.3m長槽鋼作為分配梁，通過扁錨桿錨固鋼絞線，另一端與現(xiàn)澆段反面支架連接牢固，見圖1。在混凝土澆筑過程中，通過張拉鋼絞線平衡墩柱。

圖1 現(xiàn)澆段支架結(jié)構(gòu)布置（單位：cm）

3 施工方案

3.1 支架施工

支架施工工藝流程見圖2。

圖2 支架施工工藝流程

（1）鋼板預(yù)埋。過渡橋墩的施工過程中，應(yīng)嚴(yán)格按照施工工序要求預(yù)埋鋼板，嚴(yán)禁隨意切割鋼筋；澆筑施工過程中，使用鋼筋固定預(yù)埋鋼板，保證預(yù)埋鋼板穩(wěn)定性，避免因澆筑施工擾動造成鋼板移位，保證后續(xù)支架焊接順利施工。

（2）橋墩柱體底部錨固。蓋梁養(yǎng)護期間，在過渡橋墩反面承臺側(cè)面開設(shè)6個孔徑為110mm錨孔，在試驗橋墩現(xiàn)澆段承臺上，開設(shè)6個孔徑為110mm錨孔，孔深60cm，植入90mm筋徑鋼筋，并在專業(yè)人員指導(dǎo)下填充錨固劑，保證鋼筋錨固穩(wěn)固性；待鋼筋錨固完畢，將槽鋼分配梁焊接牢固。

（3）支架主梁和斜撐。待蓋梁施工完畢，在錨固鋼板上焊接預(yù)制支架；為保證焊接牢固性，應(yīng)重點檢查焊接質(zhì)量，確保焊縫不超過2cm，無虛焊、夾渣焊等問題，焊接完畢后應(yīng)由技術(shù)人員驗收，待驗收通過，方可進(jìn)行后續(xù)施工。

（4）調(diào)平砂筒和分配橫梁安裝。支架焊接施工完畢后，在主梁設(shè)計位置設(shè)置調(diào)平砂筒；桶內(nèi)應(yīng)設(shè)置干燥、細(xì)膩的河砂，嚴(yán)禁使用其他砂石替代；為避免砂筒內(nèi)砂料變形，造成現(xiàn)澆段標(biāo)高偏差，應(yīng)對砂料進(jìn)行預(yù)壓，保證現(xiàn)澆段標(biāo)高控制效果；隨后將分配梁、平砂筒固定，梁間焊接角鋼，保證分配梁的穩(wěn)定性。

3.2 安裝鋼絞線

每個分配梁，配設(shè)兩個BJM15（13）系列扁錨，將鋼絞線的一端連接于扁錨上，另一端與承臺一側(cè)梁連接，連接示意圖見圖3、圖4：

圖3 配重鋼絞線安裝

圖4 鋼棒和扁擔(dān)梁布置（單位：cm）

3.3 支架預(yù)壓

結(jié)合以往施工經(jīng)驗，邊跨現(xiàn)澆段混凝土澆筑施工由預(yù)埋支架提供支撐。由于邊跨澆筑過程中，預(yù)埋支架受力較復(fù)雜，在承受澆筑混凝土重力、沖擊力作用的同時，還要受到預(yù)壓應(yīng)力及反作用力影響，導(dǎo)致支架可能發(fā)生形變，影響現(xiàn)澆段施工質(zhì)量。為消減支架受壓變形，保證支架穩(wěn)定性，需對支架進(jìn)行預(yù)壓處理，消除支架塑形形變，保證梁體質(zhì)量。澆筑及預(yù)壓施工過程中，應(yīng)進(jìn)行支架穩(wěn)定性監(jiān)測，避免支架受力失穩(wěn)，發(fā)生安全事故。支架預(yù)壓流程見圖5。

圖5 支架預(yù)壓流程

支架預(yù)壓的目的是消減結(jié)構(gòu)變形，檢測支架穩(wěn)定性，保障施工安全。因此，應(yīng)結(jié)合實際施工狀態(tài)下支架承受的荷載，合理確定加載載荷。該工程預(yù)壓分三級加載，加載大里程方向預(yù)壓荷載、小里程方向預(yù)壓荷載見表1：

表1 支架三級加載預(yù)壓試驗

各級加載預(yù)壓時間間隔1h，加載過程中，密切關(guān)注支架變形數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確記錄各級加載下觀測點高差數(shù)據(jù)。三級加載壓載持續(xù)24h，記錄支架測點處高差，卸載后再次測定高差變化數(shù)值。

3.4 現(xiàn)澆段模板、鋼筋、混凝土施工

預(yù)壓完畢后，將支座固定在蓋梁上，并按設(shè)計規(guī)范要求在分配橫梁上布設(shè)分配縱梁及方木，進(jìn)行底模、側(cè)模安裝。再施作底板、腹板處加強筋，搭設(shè)內(nèi)模支架、頂模，綁扎上翼緣加強筋。鋼筋施工過程中，應(yīng)按設(shè)計圖紙進(jìn)行預(yù)埋鋼板、波紋管等的預(yù)埋。底板澆筑時，進(jìn)行第一次張拉施工，總計14根鋼絞線，每根拉力30kN；腹板澆筑時，進(jìn)行第二次張拉施工，總計14根鋼絞線，每根拉力張拉至60kN；頂板及翼緣板澆筑時，進(jìn)行第三次張拉施工，總計14根鋼絞線，每根張拉至81.5kN。

為保證混凝土澆筑施工質(zhì)量和澆筑工程中的施工安全，應(yīng)設(shè)置專人進(jìn)行質(zhì)量檢測，一旦澆筑過程中發(fā)現(xiàn)模板、鋼筋、預(yù)埋件位移，應(yīng)及時糾偏，保證澆筑施工質(zhì)量。混凝土澆筑施工過程中，應(yīng)加強振搗施工控制，確保振搗與下料交替進(jìn)行，保證混凝土澆筑密實性。梁體底板、腹板部位應(yīng)采用插入式振搗，遵循垂直插入，快插慢拔的施工原則，避免出現(xiàn)漏振、欠振、過振問題。振搗棒插入深度應(yīng)控制在澆筑混凝土面層以下60～110mm。此外，為加強鋼筋密集區(qū)域、倒角等位置振搗質(zhì)量控制，避免出現(xiàn)空心、麻面等問題。振搗施工過程中，應(yīng)密切關(guān)注作業(yè)區(qū)域內(nèi)混凝土振搗狀態(tài)，待混凝土表面泛漿、無氣泡溢出時停止振搗，避免過振。

3.5 線形測量

3.5.1 撓度測量

合理設(shè)置各節(jié)段撓度監(jiān)測點，并有效利用水準(zhǔn)儀準(zhǔn)確測量撓度值：

（1）正在施工的箱梁節(jié)段，要在箱梁頂板拼縫100mm區(qū)域范圍內(nèi)依次布設(shè)3個高程觀測點，并在與之相對的觀測點部位分別埋設(shè)定位鋼筋，將鋼筋的底端牢固焊接在箱梁內(nèi)部鋼筋骨架上，上端采用磨光機打磨光滑，并確保安裝高度超出混凝土完成面15～25m，最后，還要在鋼筋頂部位置涂刷色彩鮮艷的涂料，以增加醒目程度。

（2）通過科學(xué)手段建立監(jiān)測控制網(wǎng)，并及時進(jìn)行復(fù)測，利用全站儀、水準(zhǔn)儀等測量儀器將高程控制點設(shè)置在箱梁頂面，并采用涂料進(jìn)行標(biāo)記。

3.5.2 測量主梁軸線偏移

利用鋼卷尺準(zhǔn)確量取主梁節(jié)點前部位置中心線，并進(jìn)行標(biāo)記，通過笛卡爾坐標(biāo)系分別算出各個節(jié)段端部位置的軸線偏移量；將測量儀器穩(wěn)定安放在橋墩上部梁節(jié)點頂板的平面上，待儀器安放并設(shè)置完成后，在符合通視要求的前提下，對各個混凝土節(jié)點位置標(biāo)記點的坐標(biāo)進(jìn)行精確測定，然后結(jié)合實際測得的坐標(biāo)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確計算出各個節(jié)點位置軸線的偏移量。

3.5.3 測量橋墩頂部沉降

采用測量儀器在橋梁一端相對距離較遠(yuǎn)處的兩個橋墩上方設(shè)置沉降觀測點，以實時監(jiān)測橋墩的實際沉降狀況；在橋墩頂面中間部位設(shè)置永久性沉降觀測點，并通過全站儀坐標(biāo)測量功能測出該沉降觀測點的實際坐標(biāo)值，然后通過坐標(biāo)值計算出該點處的標(biāo)高。最后算出測得的最終值與初始值之差便是橋墩沉降量。

3.5.4 測量應(yīng)力

選用鋼弦氏應(yīng)力傳感器對截面應(yīng)力實施測量，具體操作時可根據(jù)鋼弦振動頻率進(jìn)一步推定出控制截面的混凝土應(yīng)變量，結(jié)合胡克定律，通過實際運算得出控制截面的應(yīng)力值。

3.6 現(xiàn)澆段模板和平衡對稱壓載拆除

混凝土澆筑完畢后，應(yīng)采取有效的灑水養(yǎng)生措施，待養(yǎng)護至設(shè)計強度值90%以上時方可拆除模板，拆模應(yīng)對稱進(jìn)行。模板拆除后，即可開始邊跨合龍段施工，待施工完畢，方可拆除支架和壓載。該工程現(xiàn)場采用氧氣切割設(shè)備切割、拆除支架。施工時應(yīng)注意避開鋼絞線，避免鋼絞線斷裂回彈，發(fā)生安全事故。在氧氣切割機切割橋墩頂部支架時，應(yīng)注意從中間向兩側(cè)對稱切割。

4 結(jié)語

本文依托某高墩箱型梁橋工程，重點研究了該橋梁邊跨現(xiàn)澆段施工所采用的支架結(jié)構(gòu)施工方案。該工程采用在柱墩底部預(yù)埋鋼板，焊接牛腿支架的方案，有效解決了高墩施工的難題，保障了施工質(zhì)量和施工安全。利用該方案進(jìn)行同類工程施工時，應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場實際工況，合理確定牛腿支架預(yù)埋位置，并做好墩柱配重，以有效保證支架結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性；進(jìn)行錨孔植筋施作工序，需在專業(yè)人員指導(dǎo)下填充錨固劑，保證錨固穩(wěn)定性；在進(jìn)行支架預(yù)壓施工時，應(yīng)結(jié)合實際施工狀態(tài)下支架承受的荷載，合理設(shè)置加載載荷，確保有效消除支架變形，避免因支架變形影響后續(xù)澆筑施工質(zhì)量。同時，每一道工序都應(yīng)緊抓施工要點，加強施工質(zhì)量控制，從而保證工程整體質(zhì)量。