(40+60+40) m連續(xù)梁0#塊冬期施工技術(shù)研究

鄧 軍

(中鐵十八局集團(tuán)國際公司，天津 300222 )

現(xiàn)澆連續(xù)梁是鐵路橋梁建設(shè)中常用的橋梁形式，隨著國家不斷對(duì)鐵路橋梁等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)加大投入力度，現(xiàn)澆連續(xù)梁也得到了快速發(fā)展。對(duì)于現(xiàn)澆連續(xù)梁施工而言，0#塊施工是最為關(guān)鍵的一環(huán)，有時(shí)會(huì)因?yàn)楣て谝蠖枰M(jìn)行冬期施工。冬期施工由于氣溫偏低，易對(duì)施工質(zhì)量產(chǎn)生不利影響，所以必須根據(jù)0#塊施工要求，制定合適的冬期施工方案，選擇合適的施工技術(shù)，才能確?，F(xiàn)澆連續(xù)梁0#塊的冬期施工質(zhì)量。由此可見，針對(duì)現(xiàn)澆連續(xù)梁0#塊冬期施工技術(shù)展開研究具有非常重要的意義。

1 工程概況

某鐵路橋梁工程全長0.98 km，橋梁采用(40+60+40) m現(xiàn)澆連續(xù)梁結(jié)構(gòu)，且跨越既有鐵路線，立交中心樁號(hào)為DK153+001.21，墩號(hào)為256#～259#。其中，257#墩及258#墩的上部結(jié)構(gòu)斜向跨域既有鐵路線，交角為14°。0#塊的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，預(yù)埋件、錨具、預(yù)應(yīng)力束及孔道等分布密集且縱橫交錯(cuò)，梁高度為9.6 m，0#塊體積為496.7 m3，自重達(dá)1 293.76 t，為確保0#塊質(zhì)量，采取整體立模一次澆筑成型的施工方法。0#塊斷面示意圖見圖1。

(a)順橋向 (b) 橫橋向

2 0#塊施工難點(diǎn)

1)主梁結(jié)構(gòu)自重比較大，且橋梁所處區(qū)域地質(zhì)條件較差，對(duì)承重架的設(shè)計(jì)及搭設(shè)要求高，施工中的安全風(fēng)險(xiǎn)比較大。

2)橋梁施工現(xiàn)場(chǎng)的場(chǎng)地比較狹窄，且氣候條件較為惡劣，組織開展施工的難度比較大。

3)主梁0#塊底板尺寸為長12.00 m、寬10.25 m、高1.10 m，屬于大體積砼施工，再加上冬期施工溫控難度比較大，因此，0#塊質(zhì)量控制難度大。

3 0#塊施工

3.1 托架施工

3.1.1 托架方案比選

連續(xù)梁0#塊施工過程中，常會(huì)用到支架法和托架法，支架法可分為滿堂支架法和鋼管柱支架法，托架法包括焊接牛腿、預(yù)埋貝雷、對(duì)穿工鋼及錨固三角架等方法，不論哪種施工方法均有其優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍，具體見表1。

表1 各支架法及托架法的優(yōu)缺點(diǎn)及適用范圍對(duì)比表

由于該橋梁工程地處山區(qū)地帶，主橋墩均屬于高墩，再加上主梁0#塊體積大，自重大，所以在盡可能不破壞墩身的基礎(chǔ)上，通過對(duì)比及分析，最終選用臨時(shí)墩身預(yù)埋三角支撐托架加設(shè)鋼管樁支架的施工方法，具體措施如下：

3.1.2 橋墩兩側(cè)支架設(shè)置

1)在橋墩兩側(cè)對(duì)稱布置了鋼管樁及臨時(shí)支墩。臨時(shí)支墩上面布置牛腿，牛腿使用雙拼45b工字鋼制成，并焊接在臨時(shí)支墩中預(yù)埋的鋼板上。鋼管柱選用的是外徑Φ82 cm、壁厚1.0 cm的鋼管，并在其頂部焊上鋼板。鋼管柱分2排進(jìn)行布置，每排布置3根，鋼管柱中心和橋墩中心的間距為4.60 m。Φ820 mm×10 mm鋼管立柱安裝的過程中，為避免鋼管立柱根部發(fā)生滑移失穩(wěn)，在其根部布置了長度50 cm、Φ840 mm×10 mm的鋼管，并在Φ840 mm×10 mm鋼管周圍焊接了6塊120 mm×120 mm×10 mm楔形鋼板，再將Φ820 mm×10 mm鋼管立柱插入其中，這樣既能防止立柱根部發(fā)生滑移失穩(wěn)，又便于立柱拆卸。預(yù)埋件位置見圖2。

單位：cm圖2 主墩承臺(tái)頂面預(yù)埋件布置平面圖

2)上部支架。往鋼管立柱及臨時(shí)支墩的牛腿上焊接2排長12.2 m的雙拼56b工字鋼，作為橫梁；同時(shí)，在橫梁上設(shè)置36b工字鋼作為縱梁，橫梁和縱梁之間用鋼楔塊進(jìn)行焊接，使得縱梁坡度與0#塊底板坡度保持一致。模板縱肋選用的是10 cm×15 cm的方木，且方木間距是30 cm；橫肋選用14#槽鋼，槽鋼間距是30 cm。

3)墩身支架。0#塊梁底直線段支架為方木+型鋼形式，即工字鋼支撐在橋墩上，方木在工字鋼上方直接對(duì)0#塊底模進(jìn)行支撐。

4)托架桿件之間均采取滿焊焊接方式進(jìn)行連接。

3.2 模板施工

0#塊底模為木模板，板面為厚度1.8 cm的竹膠板，用10 cm×12 cm方木及14#槽鋼作為肋；外模為鋼模板；內(nèi)模為木模板，板面為厚度1.5 cm的竹膠板，并用10 cm×12 cm方木及10#槽鋼作為肋。

開始安裝前，對(duì)板面及模板接口進(jìn)行細(xì)致地檢查，確保其光潔、無雜質(zhì)、無殘留。檢查模板連接部位及焊縫處有無變形、開裂等情況，如果有要及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)焊及修整。待檢查均合格后，開始底模安裝。利用經(jīng)緯儀測(cè)定支架位置，并通過其上部的鋼楔塊對(duì)底模高度進(jìn)行調(diào)整，對(duì)于超出鋼楔塊調(diào)節(jié)范圍的部分選用墊型鋼或方木將底模調(diào)整至設(shè)計(jì)標(biāo)高。

安裝完底模后，在底模上彈出側(cè)模邊線，使用50 t吊機(jī)將側(cè)模吊至底模板相對(duì)位置對(duì)準(zhǔn)進(jìn)行拼裝，再利用頂壓桿將側(cè)模調(diào)垂直，并和端模安裝連接好。安裝完內(nèi)外側(cè)模之后，使用Φ20 mm的螺桿進(jìn)行對(duì)拉，拉桿間距按水平0.75 m、豎向1.00 m標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)置。

3.3 0#塊預(yù)應(yīng)力管道安裝

因?yàn)?#塊的鋼筋及預(yù)應(yīng)力管道布置得比較密集，所以鋼筋施工均為一次安裝成型，同時(shí)，將鋼筋保護(hù)層墊塊與模板的接觸面制成波浪形，這樣可以避免保護(hù)墊塊裸露在混凝土表面，確?；炷镣庥^質(zhì)量。

橋梁縱向T型結(jié)構(gòu)的靜定束和底板束均選用的是19ΦS15.2 mm 鋼絞線、內(nèi)徑Φ100 mm波紋管成孔；T型結(jié)構(gòu)的腹板束和中、邊跨頂板合攏束選用的是15ΦS15.2 mm鋼絞線、內(nèi)徑Φ90 mm波紋管成孔。錨具均為夾片式圓形M15A張拉端錨具。橋梁橫向頂板的鋼束選用的是 4ΦS15.2 mm 的鋼絞線、內(nèi)徑 70 mm×19 mm 塑料扁波紋管成孔，并配有BM15-4型 及BM15P-4 型扁錨，順橋梁方向按間距50 cm進(jìn)行鋼束布置，采用單端張拉。

0#塊設(shè)置有三向預(yù)應(yīng)力筋，鋼筋、管道縱橫交錯(cuò)且布置密集，施工難度比較大。為此，實(shí)際施工中采取以下措施確保預(yù)應(yīng)力管道安裝施工的質(zhì)量。

1)根據(jù)鋼絞線的穿束方向進(jìn)行波紋管安裝，以防出現(xiàn)壓茬。

2)當(dāng)預(yù)應(yīng)力束和普通鋼筋出現(xiàn)干擾的時(shí)候，可適當(dāng)?shù)貙⑵胀ㄤ摻钆矂?dòng)一下。若預(yù)應(yīng)力筋相互發(fā)生干擾，則需告知設(shè)計(jì)人員及監(jiān)理人員現(xiàn)場(chǎng)解決。

3)因?yàn)橹髁翰捎梅侄螒冶蹪仓?，管道接頭比較多，所以縱向管道均是采用先接套管的方法，這樣即便接頭管道出現(xiàn)損壞，也可以直接更換掉，有利于優(yōu)化施工效率及質(zhì)量。

4)為了避免用于預(yù)埋精軋螺紋鋼筋的豎向管道因處理不當(dāng)而發(fā)生堵塞，對(duì)管道下口焊接了薄壁鋼管三通，作為壓漿管，又在壓漿管口安裝硬質(zhì)塑料管并引出模板固定好，也用膠帶對(duì)管道連接部位進(jìn)行了包扎，可有效避免焊接處漏漿。

5)為避免澆筑時(shí)管道發(fā)生變形或斷裂，在混凝土澆筑之前，在所有管道中都填充了硬塑管，以此來增強(qiáng)管道強(qiáng)度。

3.4 0#段混凝土施工

3.4.1 混凝土的熱工理論計(jì)算

此0#塊冬季混凝土施工選用的是C50混凝土，對(duì)其做熱工計(jì)算，每m3用料：水泥360 kg，砂682 kg，碎石1 114 kg，減水劑4.80 kg，引氣劑2.4 kg，粉煤灰65 kg，礦粉55 kg，水144 kg。

1)混凝土攪拌溫度計(jì)算：

(1)

式中：T0為混凝土攪拌物溫度，℃；Mw、Mce、Msa、Mg分別為水、水泥、砂、石的用量，kg；Tw、Tce、Tsa、Tg分別為水、水泥、砂、石的溫度值，℃；Wsa、Wg分別為砂、石的含水率，%；C1為水的比熱容，kJ/(kg·℃)；C2為冰的溶解熱，kJ/kg。

當(dāng)骨料溫度>0 ℃時(shí)，C1=4.2 kJ/(kg·℃)，C2=0 kJ/kg；

當(dāng)骨料溫度≤0 ℃時(shí)，C1=2.1 kJ/(kg·℃)，C2=335 kJ/kg。

利用環(huán)保鍋爐蒸汽對(duì)水進(jìn)行加熱，以供混凝土攪拌使用，攪拌所用水的溫度按80 ℃計(jì)算，水泥、砂、石等膠凝材料溫度通常不能小于2 ℃，所以水泥、砂、碎石等材料的溫度均按2 ℃計(jì)算，且砂含水率按3%計(jì)算，碎石含水率按1%計(jì)算，最終混凝土拌合物溫度為：T0=16.7 ℃。

2)混凝土出機(jī)溫度計(jì)算：

T1=T0-0.16(T0-Ti)。

(2)

式中：T1為混凝土出機(jī)溫度，℃；Ti為拌機(jī)樓內(nèi)溫度，℃。

設(shè)攪拌樓內(nèi)溫度為14 ℃進(jìn)行計(jì)算，得出混凝土出機(jī)溫度T1=16.3 ℃>10 ℃，符合規(guī)范要求。

3.4.2 混凝土澆筑

該0#塊混凝土澆筑施工采用2臺(tái)泵車自梁體兩端往中間進(jìn)行澆筑，且水平分層、縱向分段。且應(yīng)注意控制每段澆筑斜度≤5°，水平分層厚度≤30 cm，混凝土下落距離≤2 m，澆筑前模板溫度需控制在5～35 ℃，澆筑時(shí)兩邊要對(duì)稱。

第1層澆筑厚度以下梗肋模板部位翻漿流淌1 m左右為準(zhǔn)，并可適當(dāng)加大兩端加厚段的厚度，使其混凝土流至梁體的中軸線部位。根據(jù)天氣及氣溫狀況確定混凝土塌落度為16 cm，且控制澆筑坡度在1∶10以下，以防水泥漿流失。

第2層澆筑厚度以下梗肋部位模板填滿混凝土并澆筑至下梗肋以上300 mm為準(zhǔn)。為防止下梗肋周圍混凝土出現(xiàn)坍塌及孔洞，在下梗肋部位混凝土密實(shí)后，不可對(duì)下梗肋部位淌出的混凝土再進(jìn)行振搗，同時(shí)，也需注意避免翻漿過多，當(dāng)翻漿過多的情況出現(xiàn)，需在下梗肋部位增設(shè)壓板或暫停澆筑，以此減緩混凝土的流動(dòng)度。

第3層混凝土澆筑施工以腹板澆筑高度不超出30 cm為準(zhǔn)?；炷翝仓埃瑧?yīng)在內(nèi)模上每間隔2.5～3.0 m設(shè)置1個(gè)澆筑孔，且未澆筑頂板前不可封閉澆筑孔，以便作為觀察孔對(duì)箱內(nèi)及頂板進(jìn)行觀察。澆筑完第3層混凝土之后，先將底板混凝土攤平，并對(duì)混凝土不足的地方及時(shí)補(bǔ)足。

澆筑完底板混凝土后，開始第4層混凝土及圖3中第5步澆筑施工，由于第4層混凝土需澆筑到腹板頂部，澆筑厚度比較大，所以需一邊澆筑一邊振搗，以保證混凝土密實(shí)度。

第5層頂板混凝土澆筑，做完上述工作后，便開始從中間向兩端對(duì)頂板進(jìn)行對(duì)稱澆筑。

圖3 箱梁澆筑順序圖

3.4.3 混凝土振搗

0#塊混凝土振搗采取分區(qū)分段振搗方式進(jìn)行，并設(shè)專人負(fù)責(zé)。具體來說是根據(jù)橋梁平面尺寸，將底板、腹板和橫隔墻分為20個(gè)區(qū)(如圖4所示)，頂板分為8個(gè)區(qū)，共計(jì)28個(gè)區(qū)，每個(gè)區(qū)域均安排1人負(fù)責(zé)，等底板澆筑完之后便安排振搗施工人員進(jìn)行振搗作業(yè)。由于0#塊腹板頂部及頂板部位的預(yù)應(yīng)力管道密集、空隙小，所以選用直徑較小的插入式振搗器進(jìn)行振搗，且振搗過程中不能在鋼筋上平拖，不能跟預(yù)應(yīng)力管道、模板及定位架等發(fā)生碰撞。

圖4 底板、腹板、中隔墻澆注分區(qū)

3.5 溫控措施

該0#塊墩梁接觸部位的底板厚度為1.30 m，橋墩間和懸臂部分的底板厚度為1.10 m、寬度為10.25 m、長度為11.50 m，均屬于大體積混凝土結(jié)構(gòu)。通過混凝土熱工計(jì)算確定，該0#塊冬季施工的混凝土出機(jī)溫度為16.3 ℃，待混凝土澆筑工作完成之后，用厚度2 cm的棉被對(duì)0#塊混凝土構(gòu)件進(jìn)行覆蓋保溫養(yǎng)護(hù)，確保不同齡期的混凝土構(gòu)件內(nèi)部與表面之間的溫差、表面與保溫層下大氣溫度之間的溫差都在20 ℃以內(nèi)，自約束裂縫控制計(jì)算和外約束裂縫控制計(jì)算都達(dá)到了規(guī)范要求。

為了使得混凝土質(zhì)量得到進(jìn)一步優(yōu)化，在橋梁0#塊底板布設(shè)42.0 mm×2.5 mm無縫鋼管作為冷卻水管，通過水循環(huán)來實(shí)現(xiàn)溫控，冷水管橫向布設(shè)間距為1.0 m，豎向上布置在底板中心線上(如圖5所示)，通水過程中，對(duì)進(jìn)出水溫度及內(nèi)外溫差進(jìn)行嚴(yán)格控制，確?；炷翗?gòu)件能冷卻到5 ℃以下，同時(shí)混凝土與環(huán)境之間的溫差控制在15 ℃以內(nèi)。

單位：cm圖5 底板冷卻水管布置

4 結(jié)語

1)該(40+60+40) m現(xiàn)澆連續(xù)梁的主梁為單箱雙室結(jié)構(gòu)，且0#塊長度為12 m、高度為13 m，采用整體立模一次澆筑成型，并通過2臺(tái)泵車分5層進(jìn)行澆筑及溫控措施等工藝，有效解決了該橋梁0#塊體積大施工質(zhì)量安全控制難及冬期混凝土施工冷縫、內(nèi)外溫差裂縫等難題，確保0#塊冬期施工達(dá)到了預(yù)期的質(zhì)量目標(biāo)。

2)0#塊冬期施工中，除了要選擇合適的施工技術(shù)外，也需要做好施工前的技術(shù)交底，并針對(duì)0#塊冬期施工全過程進(jìn)行嚴(yán)格有效的質(zhì)量控制，確保0#塊高效優(yōu)質(zhì)地完成施工，為整個(gè)連續(xù)梁建設(shè)奠定基礎(chǔ)。