斜腿剛構(gòu)橋支架法施工方法及工程應(yīng)用

張坤、常紅娟、吳淑斌、李寒

（1.中交二公局東萌工程有限公司，陜西 西安 710100；2.河北博燃能源工程技術(shù)有限公司，河北 石家莊 050000）

0 引言

斜腿剛構(gòu)橋因其造型美觀輕巧、能夠滿足橋下交通運(yùn)行的需要而得到廣泛應(yīng)用，但其支架搭設(shè)是施工的難點(diǎn)，同時(shí)除了受恒載與活載的影響外，還受到土層壓力、混凝土收縮、溫度變動(dòng)、沉降等因素影響，導(dǎo)致斜腿剛構(gòu)橋出現(xiàn)多重應(yīng)力，因此有必要對其施工過程進(jìn)行研究，提升對斜腿剛構(gòu)施工中各工序施工的控制質(zhì)量以及現(xiàn)場控制措施的優(yōu)化。本文結(jié)合工程實(shí)例，優(yōu)化斜腿墩支架方案設(shè)計(jì)，研究混凝土澆筑工序，分析主梁0塊與斜腿間合龍段合理澆筑方式，研究斜腿剛構(gòu)主梁現(xiàn)澆與支架拆除施工技術(shù)，從而設(shè)計(jì)出經(jīng)濟(jì)適用的施工方法，顯著提高橋梁建設(shè)效率，提高施工質(zhì)量。

1 工程概況

某大橋主橋變截面連續(xù)箱梁0梁段長12m，高6.6m，懸臂澆筑梁共15 段，梁段長度為2.5m、3.0m、3.5m、4.0m 等，懸臂澆筑梁段最大控制重量約1164.2kN，最大懸臂長度54m?？缰泻淆埗伍L2m，邊跨合龍段長1.5m，邊跨現(xiàn)澆段長9.38m。

箱梁變截面的選擇應(yīng)根據(jù)工程施工方案要求，采用單箱單室直腹板形式，方案要求箱梁頂板寬保持12.9m，底板寬保持6.9m，兩翼懸臂長保持3m，懸臂端部厚度20cm，懸臂根部厚度70cm，腹板豎直。橋面橫坡按照行業(yè)要求，主要由兩側(cè)腹板高差調(diào)整。施工要求箱梁根部斷面梁高在6.6m（高跨比為1∶16.67），為了確保橋梁支架的穩(wěn)定性，跨中和邊跨現(xiàn)澆梁段梁高應(yīng)保持2.8m（高跨比為1∶39.29），工程技術(shù)人員應(yīng)密切關(guān)注梁底下緣曲線是否以2 次拋物線變化。

2 斜腿墩施工

2.1 地基處理

按照設(shè)計(jì)方案，橋梁基礎(chǔ)直接作用在巖石地基上面。為了能夠保證地基沉降符合規(guī)范要求，開挖時(shí)要盡可能減小巖石受到的損傷，因此需要進(jìn)行人工鑿除。開挖完成后，利用回彈儀檢測基礎(chǔ)巖石強(qiáng)度，如果不符合要求，則需要繼續(xù)開挖，直到最后符合設(shè)計(jì)要求。然后按設(shè)計(jì)要求對地基進(jìn)行加固。施工以前，準(zhǔn)確定位斜腿基礎(chǔ)，使其按照設(shè)計(jì)與水平面成一定傾角。對場地進(jìn)行逐項(xiàng)的清理，清洗干凈后用細(xì)石砂漿澆筑在巖石表面，使其符合傾角的要求。

2.2 支架搭設(shè)與立模

承臺施工前通過測量放線確定開挖深度，在承臺結(jié)構(gòu)部分澆筑施工過程中，要根據(jù)實(shí)際工程情況確定放坡系數(shù)，并且放坡位置保證留有足夠的空間。

斜腿剛構(gòu)現(xiàn)澆箱梁，通過滿堂碗扣支架的方式進(jìn)行施工，支架基礎(chǔ)處理完成后，進(jìn)行支架搭設(shè)施工，支架采用碗扣式滿堂支架。首先按照支架布置圖，放出支架邊線及底托標(biāo)高，然后根據(jù)情況擺放底托，并開始搭設(shè)腳手架，此次搭設(shè)腳手架將橋梁前后斜腿及橋梁中跨梁體支架一次性搭設(shè)完畢。支架搭設(shè)之前，為了保證支架的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性，要先通過受力計(jì)算確定立桿橫向與縱向布置間距，并通過此計(jì)算確定水平支架的間距。

根據(jù)現(xiàn)場情況搭設(shè)支架時(shí)，斜腿剛構(gòu)用滿堂支架的方式進(jìn)行搭設(shè)。根據(jù)計(jì)算科學(xué)進(jìn)行布置，保證各個(gè)間距的合理性，需要先進(jìn)行豎向支撐鋼管的搭設(shè)，再搭設(shè)斜向的支撐，縱向鋼管支撐間距為60cm，橫向?yàn)?0cm，步距為60cm。底膜間距為20cm，鋼模板采用的是槽鋼制作，水平支架與支架橫梁均采用I16 工字鋼，間距為40cm，用可調(diào)節(jié)的頂托連接支架?？v向支撐的斜桿與地面夾角宜在45～60內(nèi)，立桿間設(shè)剪刀撐。剪刀撐每3m 設(shè)置一個(gè)，剪刀撐應(yīng)聯(lián)系3～4 根立桿，剪刀撐應(yīng)沿步高連續(xù)布置，以保證支架的穩(wěn)定性，在相鄰兩排剪刀撐之間，設(shè)大斜撐。調(diào)整支架上方方木標(biāo)高，底板以大塊竹膠板為材料鋪設(shè)，外模面板均采用厚15mm 的竹膠板，端模采用15mm 的竹膠板，以10cm×10cm 木枋為基礎(chǔ)材料構(gòu)成骨架。橫向方木采用100mm×100mm 方木，間距30cm。

為保證施工安全，提高現(xiàn)澆梁質(zhì)量，在0塊支架搭設(shè)完畢后，還應(yīng)根據(jù)施工方案要求鋪設(shè)底模，并對支架模板采取預(yù)壓作業(yè)。該工序的目的一是測試支架承載能力是否能滿足受力要求，二是為了消除支架和模板的非彈性形變，三是為了得到支架的彈性形變值和非彈性形變值，為施工預(yù)拱度提供依據(jù)。在對支架模板進(jìn)行預(yù)壓作業(yè)時(shí)，應(yīng)控制相關(guān)技術(shù)參數(shù)及施工要求：預(yù)壓荷載應(yīng)超過箱梁自重，參數(shù)應(yīng)以1.2 倍為準(zhǔn)；全面了解箱梁荷載最大限值及分布情況，循序漸進(jìn)地對支架進(jìn)行分級加載；荷載增加過程中應(yīng)做好分層觀測。

2.3 鋼筋綁扎

為了確保施工穩(wěn)定性，鋼筋骨架應(yīng)嚴(yán)格按照要求綁扎，提高穩(wěn)固性；保障鋼筋骨架準(zhǔn)確對準(zhǔn)模型相應(yīng)部位，注意避免出現(xiàn)扭曲和傾斜。鋼筋安裝應(yīng)在混凝土保護(hù)層增設(shè)墊塊，墊塊材質(zhì)選擇高強(qiáng)砂漿，墊塊應(yīng)和鋼筋綁扎牢固，每平方米墊塊數(shù)量不少于4 個(gè)；鋼筋預(yù)埋環(huán)節(jié)如果與波紋管存在技術(shù)沖突，應(yīng)優(yōu)先安裝波紋管，調(diào)整鋼筋預(yù)埋部位。

箱梁外側(cè)模安裝完畢后應(yīng)加以調(diào)整。首先，應(yīng)對底板管道的鋼筋定位并綁扎鋼筋網(wǎng)，確保不同層的鋼筋網(wǎng)焊接牢固性，采取電焊技術(shù)進(jìn)行加固，確保腹板鋼筋與底板鋼筋之間的穩(wěn)定性。其次，綁扎底層縱向鋼筋。底板鋼筋安裝應(yīng)采用埋入式錨墊板，底板上的波紋管最后安裝。最后，腹板及橫隔板鋼筋安裝。應(yīng)對腹板內(nèi)波紋管及定位筋進(jìn)行固定，然后陸續(xù)固定頂板及翼緣板的上下層鋼筋，注意網(wǎng)片間用聯(lián)系筋焊牢，增強(qiáng)箱梁外側(cè)模的穩(wěn)定性。

2.4 混凝土澆筑

混凝土由拌和站集中拌制，泵送法入模，0塊采用全斷面法進(jìn)行混凝土的施工，澆筑時(shí)按30cm 厚度分層布料、分層振搗密實(shí)，振搗時(shí)須小心避免觸碰到波紋管。

其一，縱橋向混凝土澆筑順序：從兩端開始，向中間對稱澆筑。

其二，豎向混凝土澆筑順序?yàn)椋合鹊装?，后腹板，最后頂板、翼緣板?/p>

其三，底板澆筑：泵車布料軟管盡量深入腹板，開始澆筑，讓混凝土通過腹板向底板流動(dòng)，在澆筑過程中，控制混凝土澆筑速度在每層25～30cm，保證混凝土的密實(shí)性。

其四，腹板澆筑：兩側(cè)腹板交替進(jìn)行澆筑直到腹板與頂板內(nèi)模相交處。

其五，頂板澆筑：頂板混凝土澆筑順序?yàn)閺膬蛇呉砭壪蛑虚g進(jìn)行。

其六，箱梁混凝土養(yǎng)護(hù)。

混凝土澆筑環(huán)節(jié)完畢應(yīng)觀察收漿效果，盡快實(shí)施專業(yè)性養(yǎng)護(hù)，確?；炷帘韺訚駶櫍瑖?yán)禁忽干忽濕現(xiàn)象。

2.5 預(yù)應(yīng)力張拉

縱向預(yù)應(yīng)力分為頂板束、腹板束、邊中跨底板合龍束及邊中跨頂板合龍束4 種，箱梁混凝土實(shí)測立方體強(qiáng)度至少達(dá)到混凝土抗壓強(qiáng)度和彈性模量達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90%，且養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于7 天方可張拉預(yù)應(yīng)力鋼束。張拉采用張拉力和引申量雙控，以張拉控制力為主，引申量校核。鋼束張拉時(shí)應(yīng)取設(shè)計(jì)張拉噸位的10%～15%做出標(biāo)記，便于技術(shù)人員及時(shí)獲取鋼絞線的引申量。當(dāng)預(yù)應(yīng)力達(dá)到上限時(shí)，確保實(shí)際引申量與理論引申量誤差控制在6%以內(nèi)，如果超出限值，應(yīng)停止作業(yè)，對存在問題及時(shí)進(jìn)行排查，排除故障方可繼續(xù)施工。施工前應(yīng)根據(jù)實(shí)測鋼絞線彈性模量、截面積和管道摩阻系數(shù)等參數(shù)對鋼束引申量進(jìn)行校核。

預(yù)應(yīng)力鋼束張拉應(yīng)保持對稱、均勻、同步張拉。張拉順序?yàn)椋嚎v向—豎向—橫向。

3 支架拆除

0塊張拉完畢，即可拆除模板及支架。最外側(cè)和箱梁固結(jié)的鋼管立柱不拆除，其余支架均可進(jìn)行拆除，但須保證外側(cè)鋼管立柱與墩身連接。模板拆除時(shí)嚴(yán)格遵守“先支后拆、后支先拆”的原則進(jìn)行，確?，F(xiàn)場施工安全。

對于碗扣式支架拆除順序按照“縱橋向?qū)ΨQ均衡、橫橋向基本同步”的原則進(jìn)行。對于支架整體而言，拆除順序應(yīng)該先拆除跨中處支架，再拆除橋墩處支架，由跨中向兩側(cè)橋墩方向推進(jìn)。

執(zhí)行此拆除順序的原因是：拆除支架后，梁體在自重作用下會(huì)產(chǎn)生下?lián)希Ｓ嘀Ъ芟蛳伦冃?，剩余支架軸力逐漸增大。從跨中側(cè)開始拆除支架，在自重的作用下跨中撓度值會(huì)隨支架拆除距離的增大而增大。

4 施工中的技術(shù)要點(diǎn)

第一，支架搭設(shè)過程中，應(yīng)該嚴(yán)格控制立桿垂直度，豎立桿的時(shí)候要注意長短搭配使用，相鄰兩立桿的接頭應(yīng)該相互錯(cuò)開；斜桿布置在支架的4 個(gè)側(cè)面，縱橫向每隔3m 布置一排；腳手架必須配合施工進(jìn)度進(jìn)行搭設(shè)，保證搭設(shè)過程中支架的穩(wěn)定性。

第二，支架預(yù)壓加載和卸載時(shí)應(yīng)進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測，同時(shí)確保支架無異常變形，以免發(fā)生安全事故。預(yù)壓結(jié)束后應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況對支架和地基做出相應(yīng)改進(jìn)措施。

第三，箱梁鋼筋骨架安裝時(shí)應(yīng)注意錨墊板與波紋管中心線保持垂直狀態(tài)，張拉齒板處的鋼筋保持固定，確保錨墊板支撐可靠性，避免灌注環(huán)節(jié)不會(huì)發(fā)生位移。底板、腹板、頂板鋼筋按照施工步驟安裝，避免對鋼筋網(wǎng)架受力，以免出現(xiàn)垮塌。預(yù)埋件施工應(yīng)嚴(yán)格對照施工方案及圖紙，提高其穩(wěn)定性，防止發(fā)生位移。

第四，混凝土澆筑應(yīng)按照間隙保持勻速振搗，為了確保振搗環(huán)節(jié)施工效果，應(yīng)采用插入式振搗時(shí)，振搗環(huán)節(jié)應(yīng)避免對周圍配件造成擾動(dòng)，隨時(shí)檢查周圍配件是否存在位移現(xiàn)象，爭取第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)并調(diào)整。在澆筑錨墊板下鋼筋較密處混凝土?xí)r，改用Φ30 振搗棒進(jìn)行振搗，確保密實(shí)?；炷翝仓?yīng)參照施工方案各項(xiàng)參數(shù)要求精準(zhǔn)施工，保持分層厚度低于30cm，保證在下層混凝土初凝前澆筑完成上層混凝土?；炷翝仓^程中由專人檢查模板和支架，對漏漿、跑模情況及時(shí)采取補(bǔ)救措施，同時(shí)在澆筑過程中需要有專人負(fù)責(zé)觀測支架的沉降情況。

5 斜腿剛構(gòu)橋主梁分節(jié)組拼頂推施工工藝

當(dāng)橋梁拼裝完畢后方可運(yùn)輸至施工現(xiàn)場。頂推施工會(huì)根據(jù)施工現(xiàn)場環(huán)境因素臨時(shí)調(diào)整施工方法。目前，主梁拼裝施工包括分節(jié)段組拼、分節(jié)頂推等多種技術(shù)工藝，有時(shí)為了提高施工效果的穩(wěn)定性和節(jié)約施工成本，還可以選擇懸臂的鋼主梁作為吊臂，斜腿鋼以吊裝形式支撐。

具體施工方案分析：

首先，平轉(zhuǎn)方案分析：選擇這種施工工藝的橋梁一般位于峽谷施工地形，為了便于施工，選擇峽谷兩岸距離最短處，如果施工區(qū)域地形平行，很難實(shí)施主梁節(jié)段拼裝，如果選擇平轉(zhuǎn)方案，很難對鋼桁架起到支撐作用。

其次，纜索吊方案分析：對進(jìn)場道路要求較高，雖然峽谷地形在空間上可以實(shí)現(xiàn)布置，但由于施工區(qū)域受面積限制，主梁全階段拼裝難以一次性吊裝，智能空中組拼，所處峽谷區(qū)域施工較為困難，導(dǎo)致該技術(shù)工藝存在一定風(fēng)險(xiǎn)。另外，纜索吊工藝成本費(fèi)用大，不建議采用該方案。

再次，傳統(tǒng)頂推方案分析：如果按照傳統(tǒng)施工方案，需要將所有的拼裝完成后再進(jìn)行頂推工藝，但由于施工空間受到限制，因此不能實(shí)現(xiàn)。

最后，分節(jié)組拼頂推方案分析：該方案是分節(jié)組拼并及時(shí)頂推，施工過程中靈活處理頂推導(dǎo)向和桁架尾部反壓。施工過程中應(yīng)注意橋臺施工場地的滑板、下壓裝置、支撐和下方裝置等。拼裝主梁過程中，每拼裝一個(gè)節(jié)段應(yīng)及時(shí)做頂推動(dòng)作，啟動(dòng)下壓裝置，確保將拼裝主梁頂推至中跨合龍，同時(shí)借助下方裝置將主梁掉漆，在千斤頂?shù)淖饔孟率怪髁阂苿?dòng)至支座部位。

6 結(jié)語

結(jié)合工程實(shí)例，從實(shí)際施工情況出發(fā)，通過對斜腿剛構(gòu)支架搭設(shè)、鋼筋綁扎、混凝土澆筑、預(yù)應(yīng)力張拉、支架拆除等方面進(jìn)行研究，能夠有效解決收縮徐變、溫度變化等引起的次應(yīng)力問題；制定符合實(shí)際的實(shí)施方案，保證支架搭設(shè)、支架拆除過程中的穩(wěn)定性；通過對混凝土澆筑過程的施工控制，解決了斜腿墩施工過程中出現(xiàn)的受拉區(qū)混凝土易開裂的問題，為類似項(xiàng)目提供了借鑒方案。