橋梁工程索塔高拱變截面橫梁施工技術(shù)探討

王曉歡

（貴州路橋集團(tuán)有限公司，貴州貴陽(yáng) 550001）

0 引言

橫梁是橋梁工程建設(shè)中常用的一種結(jié)構(gòu)形式，分為雙橫梁、單橫梁。當(dāng)前我國(guó)橋梁工程索塔高拱變截面橫梁施工已有大量工程范例，本文研究的橋梁工程，采用非同心高拱寬預(yù)應(yīng)力混凝土梁。索塔高拱變截面橫梁設(shè)計(jì)可與索塔塔身密切結(jié)合，外觀質(zhì)量好，應(yīng)力集中度低，但結(jié)構(gòu)受力情況復(fù)雜，難以設(shè)計(jì)和建造，且存在較大的安全隱患。在保證梁架結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的前提下，提高梁架施工效率，降低施工成本，保證施工安全、施工質(zhì)量和施工進(jìn)度是一個(gè)值得深入研究的課題。本文重點(diǎn)探討了某橋梁索塔高拱變截面橫梁施工關(guān)鍵技術(shù)和應(yīng)用效果，為今后同類(lèi)工程的建設(shè)提供參考。

1 工藝原理

橫梁施工技術(shù)的基本原理是將拱形片架、牛腿支架作為一個(gè)整體進(jìn)行預(yù)制，確認(rèn)質(zhì)量達(dá)標(biāo)后吊運(yùn)至橫梁位置，借助預(yù)埋件和塔柱連接，共同構(gòu)建橫梁支架；橫梁配筋在地圈框架上分塊制作，借助鋼架精確定位并吊裝，最終完成橫梁鋼筋結(jié)構(gòu)施工。施工流程見(jiàn)圖1。

圖1 索塔高拱變截面橫梁施工技術(shù)工藝流程

2 施工技術(shù)要點(diǎn)

2.1 材料與設(shè)備

（1）主要施工材料如表1所示。

表1 主要材料表

（2）主要施工設(shè)備如表2所示。

表2 主要設(shè)備表

2.2 牛腿支架、拱形片架地面預(yù)制

（1）在保證塔柱內(nèi)部強(qiáng)度并確認(rèn)梁荷載可控的基礎(chǔ)上，通過(guò)計(jì)算完成牛腿支架、拱架的設(shè)計(jì)，搭建組裝平臺(tái)進(jìn)行預(yù)制。

（2）牛腿支架總計(jì)3個(gè)，共設(shè)有8根φ835×13mm鋼管樁。鋼管樁由I36b工字鋼連接。在其頂部設(shè)置凹槽，鑲嵌鋼板，與I36b工字鋼焊接，雙片I36b工字鋼間需強(qiáng)化橫向連接。設(shè)置預(yù)制門(mén)支架，單個(gè)牛腿支架自重20t，計(jì)算確定吊裝點(diǎn)并清晰標(biāo)識(shí)，牛腿支架預(yù)制如圖2所示。

圖2 牛腿支架預(yù)制（單位：cm）

（3）需預(yù)制10個(gè)拱形片架，先搭設(shè)組裝平臺(tái)再制作，拱架高13.54m，長(zhǎng)29.89m，拱盔材質(zhì)為H300×300×10×15H型鋼，節(jié)點(diǎn)板材質(zhì)為δ20mm鋼板，桿件材質(zhì)均為槽鋼，部分需承受較大作用力的腹桿采用2×14，2×36槽鋼，焊接上述構(gòu)件得到拱形片架，單片重20t。拱架預(yù)制加工圖如圖3所示。

圖3 拱架預(yù)制加工圖（單位：cm）

（4）在制作好的橫梁構(gòu)件表面涂抹防銹漆。

2.3 拱形片架預(yù)壓

（1）常用拱形片架預(yù)壓工藝包括整體加載工藝、局部加載工藝、反拉加載工藝等；這些工藝操作繁瑣、施工速度慢、安全風(fēng)險(xiǎn)大。該橋梁工程索塔橫梁支架采取完全焊接方式，基礎(chǔ)部分為混凝土塔柱，非彈性變形量很小、剛度大，可通過(guò)計(jì)算確定支架彈性變形，因此決定采用地面加載預(yù)壓工藝，對(duì)單片片架進(jìn)行地面加載預(yù)壓，通過(guò)計(jì)算檢驗(yàn)拱架受力情況。

（2）按照施工荷載最大值的1.2倍進(jìn)行拱形片架地面加載預(yù)壓，加載過(guò)程分為四個(gè)階段：第一階段：荷載為施工荷載最大值的20%，第二階段荷載為施工荷載最大值的80%，第三階段荷載為施工荷載最大值的100%，第四階段荷載為施工荷載最大值的120%；基于加載力、應(yīng)力進(jìn)行拱形片架加載試驗(yàn)，如加載力滿足設(shè)計(jì)要求但應(yīng)力小于設(shè)計(jì)要求，則繼續(xù)加載至應(yīng)力滿足要求。拱形片架分階段加載預(yù)壓力如表3所示：

表3 片架預(yù)壓力分級(jí)加載表

2.4 橫梁鋼筋分塊預(yù)制及勁性骨架定位

（1）根據(jù)施工設(shè)計(jì)要求及施工設(shè)備產(chǎn)能，在地面組裝平臺(tái)上分塊預(yù)制橫梁鋼筋，基于橫梁內(nèi)部結(jié)構(gòu)及單次澆筑標(biāo)高確定預(yù)制分塊的位置及鋼筋搭接等。

（2）預(yù)制好橫梁鋼筋后，基于勁性骨架精確定位，以保證后續(xù)施工時(shí)橫梁鋼筋不變形，方便后期模板安裝及混凝土澆筑。

2.5 牛腿支架、拱形片架及鋼筋吊裝

（1）制作好牛腿支架后，通過(guò)塔吊配合完成支架吊裝，經(jīng)測(cè)量確定安裝位置，使支架水平位置、垂直度符合施工設(shè)計(jì)要求。

（2）安裝好支架后吊裝縱向承重梁，再安裝拱形片架，構(gòu)成整體。

（3）安裝好支架后鋪設(shè)底模，再安裝底板鋼筋、腹板鋼筋、隔板鋼筋等，將各部分鋼筋連成整體。

2.6 預(yù)應(yīng)力體系安裝

采用常規(guī)安裝方式安裝預(yù)應(yīng)力體系，需精確定位預(yù)應(yīng)力弧段，所用定位筋按照50cm間距布設(shè)，保證弧段線型及定位精確。

2.7 模板安裝及混凝土澆筑

（1）橫梁模板采用常規(guī)安裝工藝，由于模板數(shù)量較多，可用汽車(chē)吊先在地面組裝平臺(tái)完成分塊組裝，以提高后期吊裝效率。安裝好模板后，基于施工設(shè)計(jì)規(guī)定的對(duì)拉桿進(jìn)行鋼絞線張拉，使模板形成整體，提高模板體系的穩(wěn)定性，保障施工安全和施工質(zhì)量。

（2）安裝好橫梁模板后開(kāi)始澆筑混凝土，通過(guò)設(shè)置泵站，利用泵送管將混凝土泵送至施工部位，并利用布料桿完成混凝土布料。

2.8 預(yù)應(yīng)力張拉、壓漿及封錨

（1）橫梁預(yù)應(yīng)力張拉采用常規(guī)的智能張拉工藝，借助計(jì)算機(jī)控制張拉過(guò)程，張拉控制系統(tǒng)主要包括主控制器、自動(dòng)式千斤頂、高壓油泵以及油管。系統(tǒng)可以精確控制張拉力，測(cè)量預(yù)應(yīng)力筋伸長(zhǎng)量，根據(jù)實(shí)際情況智能調(diào)整張拉力，自動(dòng)獲取伸長(zhǎng)量并調(diào)整，實(shí)現(xiàn)張拉過(guò)程的智能化。

（2）完成預(yù)應(yīng)力張拉錨固及灌漿操作后應(yīng)及時(shí)封閉外露的錨具，避免水分或其他雜質(zhì)進(jìn)入，密封錨具的混凝土應(yīng)與構(gòu)件表面一致，保證外觀整潔。

3 質(zhì)量控制

3.1 牛腿支架、拱形片架預(yù)制及吊裝質(zhì)量控制

（1）經(jīng)測(cè)量放樣精確定位預(yù)制平臺(tái)，確保橫梁支架結(jié)構(gòu)合理，通過(guò)理論計(jì)算確認(rèn)橫梁支架結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性符合施工技術(shù)要求。

（2）橫梁支架所用材料需滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，使用前必須進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量檢驗(yàn)，合格后才能進(jìn)場(chǎng)使用，應(yīng)重點(diǎn)檢測(cè)鋼管樁等回收材料的壁厚，如不符合施工設(shè)計(jì)要求，應(yīng)先折減再進(jìn)行計(jì)算分析，盡量避免使用已有損傷的材料，如必須使用時(shí)應(yīng)先對(duì)損傷部位加固補(bǔ)強(qiáng)，確認(rèn)符合施工設(shè)計(jì)要求才能使用。

（3）橫梁支架須交給專(zhuān)門(mén)的鋼結(jié)構(gòu)加工廠預(yù)制，其各部分構(gòu)件加工好后需要仔細(xì)檢查精度、焊縫等技術(shù)參數(shù)，確認(rèn)符合施工設(shè)計(jì)要求及相關(guān)技術(shù)規(guī)范要求后才能安裝。

（4）需檢測(cè)重點(diǎn)受力部分的焊縫情況，采用無(wú)損探傷檢測(cè)法進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)合格后才能澆筑混凝土。

（5）通過(guò)放線測(cè)量精確定位支架構(gòu)件安裝位置，水平度、高程、垂直度需符合施工設(shè)計(jì)要求及相關(guān)技術(shù)規(guī)范。

（6）根據(jù)理論計(jì)算數(shù)據(jù)開(kāi)展支架吊裝施工，合理定位吊點(diǎn)，避免施工時(shí)支架變形。3.2鋼筋預(yù)制及吊裝質(zhì)量控制

（1）預(yù)制鋼筋前應(yīng)根據(jù)施工圖紙制定配料清單，并根據(jù)施工設(shè)計(jì)要求布設(shè)接頭進(jìn)行鋼筋錯(cuò)位。

（2）預(yù)制鋼筋前應(yīng)做好施工技術(shù)交底，主要內(nèi)容包括預(yù)制流程、技術(shù)指標(biāo)要求及彎鉤形式等。

（3）吊裝鋼筋前需基于勁性骨架確定吊裝點(diǎn)位，以精確定位鋼筋，同時(shí)有效避免施工過(guò)程中鋼筋變形。

3.3 鋼筋及模板驗(yàn)收質(zhì)量要求

（1）鋼筋安裝，質(zhì)量檢測(cè)細(xì)目及指標(biāo)見(jiàn)表4。

表4 梁體鋼筋工程安裝檢查細(xì)目標(biāo)準(zhǔn)

（2）模板安裝，質(zhì)量檢測(cè)細(xì)目及指標(biāo)見(jiàn)表5。

表5 模板安裝質(zhì)量驗(yàn)收檢測(cè)指標(biāo)

4 結(jié)論

綜上所述，由牛腿支架、拱形片架預(yù)制而成的橫梁支架結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性較好，且安裝操作簡(jiǎn)便，可有效解決傳統(tǒng)橋梁高拱變截面橫梁支架高空作業(yè)難度大，施工安全及施工質(zhì)量難以保障的問(wèn)題。

（1）預(yù)制橫梁支架、鋼筋再組裝，可減少高空作業(yè)，提高施工效率，同時(shí)更好地保證施工安全。

（2）通過(guò)加載預(yù)壓及應(yīng)力、變形監(jiān)測(cè)的方式進(jìn)行橫梁支架安裝，可以有效控制施工安全風(fēng)險(xiǎn)，加快施工速度，同時(shí)節(jié)約施工成本。

（3）本文研究的施工技術(shù)適用于橋梁索塔高拱變截面橋梁索塔混凝土橫梁的施工。