李鵬博
(貴州橋梁建設集團有限責任公司,貴州 貴陽 550001)
隨著區(qū)域經濟的不斷發(fā)展,我國的交通基礎設施愈加完善,橋梁結構形式更加多樣,跨度越來越大,并逐步向偏遠山區(qū)推進[1]。為更好地適應道路線形設計,許多連續(xù)剛構橋逐步向大跨度、超寬方向發(fā)展,技術要求更為嚴苛[2]?;诖?,該文結合某大跨度預應力箱型連續(xù)剛構橋施工案例,對其施工技術展開全面分析,總結了施工方法及技術控制要點。
某橋梁工程上部結構為預應力混凝土連續(xù)鋼構,共三跨,跨度形式(122+210+122)m,頂板寬度22.5 m,底板寬度11.0 m,基礎形式為群樁薄壁墩結構。墩身壁厚2.5 m,寬12.6 m,凈距7 m,高79.66 m。橋長約707.21 m,主跨跨徑為210 m,是極具代表性的大跨度橋梁。
懸臂澆筑最關鍵的環(huán)節(jié)是掛籃施工,其結構穩(wěn)定性、設置合理性直接影響懸臂施工的質量和安全。掛籃選擇時,應盡量選用結構簡單、強度大、安全性高、重量輕、安拆方便的掛籃結構[3]。因此,該工程結合現場實際情況及施工特點,決定采用三角形掛籃,與其他形式掛籃相比,其優(yōu)勢較為顯著,具體如下:
(1)結構簡單、方便安拆。
(2)中間部位較低,能有效降低前橫梁高度,提高掛籃移動的安全性、穩(wěn)定性。
(3)移動精準、快速、效率高,并具有液壓行走設施。
(4)平衡體系無壓重結構,且能將成型部分的豎向預應力筋當作后錨點。
(5)應用范圍廣,對幅寬和梁高要求較低。
主體結構施工完畢,進行掛籃拼裝:
(1)安裝主構架體系:測量定位預設墊梁→安裝導梁→安裝主構架→安裝前上橫梁→安裝橫梁。
(2)組裝底籃:在0#塊托架上方布設前、后下橫梁→安裝縱梁→安裝前、后吊帶→收縮前、后吊帶→起升底籃后錨固,同步安裝底模→質量檢驗→測點布設,最后進行支架預壓[4]。
(3)拼裝模板:安裝外滑梁→拼裝外側模→焊接外側模及模架→安裝內滑梁→安裝內模及模架,并設置入???。
掛籃拼裝完成后,應通過預壓方式消除非彈性變形,并檢測彈性變形量。
(1)全面考慮施工過程中臨時荷載作用及混凝土澆筑時沖擊作用,預壓荷載采用1.3倍梁重。利用砂袋施加荷載,分為八個等級。其中:一級加載為0.1倍梁重;二級加載為0.3倍梁重;三級加載為0.5倍梁重;四級加載為0.8倍梁重;五級加載為1.0倍梁重;六級加載為1.1倍梁重;七級加載為1.2倍梁重;八級加載為1.3倍梁重。
(2)每加載一次,采用高精度水準儀對錨固點變形情況實施檢測,并詳細記錄檢測數據,然后進行后續(xù)加載。待完成全部加載后,應根據加載預壓流程實施反向卸載,并記錄保存相關信息[5]。卸載完成后,結合檢測數據建立曲線分布圖,作為后續(xù)施工依據。
梁體預應力張拉完畢,應及時進行孔道壓漿,待孔道內部漿體強度滿足設計及規(guī)范標準后,方可進行掛籃移動施工:
(1)加長軌道,并實現與豎向螺紋鋼筋的牢固連接。
(2)松開前、后吊桿,使鋼模板在重力作用下實現自動脫模,并通過滑梁支撐保護。
(3)移除前、后吊帶,使后方吊帶支撐底籃。
(4)合理松動主桁架下弦桿錨固體系,并通過后扣輪實現與軌道的反向連接。
(5)對掛籃實施全面檢測,保證各項指標滿足規(guī)范及設計要求后,通過液壓式千斤頂移動掛籃。
(6)掛籃移至標準位置后,分別進行各吊帶點的連接與錨固,并嚴格控制其高程。移動時,應注意以下幾個方面:1)掛籃移動時,實時監(jiān)測吊帶受力狀況,保證處于安全、可靠狀態(tài);2)移動前,應對掛籃各項性能指標、臨時連接、更換等情況實施全面檢查,確保準備到位,從而保證移動過程左右同步、方向準確、安全穩(wěn)定;3)主梁前、后科學采取加墊和錨固措施;4)掛籃移至設計位置后,應及時實施錨固處理,嚴格控制錨固順序,先錨固底籃后吊帶,然后依次完成其他錨固點錨固[6]。
掛籃移動至設計位置并完成錨固后,對模板實施清理,適當調整其軸線與高程,達到設計標準要求后,即可進行鋼筋施工。
(1)該橋梁工程懸臂段施工需要鋼筋種類多、數量大,需安排專業(yè)人員進行加工制作,并采用塔吊完成鋼筋吊運,現場施工人員利用施工平臺完成鋼筋施工。
(2)模板安裝采用先底模和外側模、后內模的順序進行施工,底模和外側模安裝完成后,在底板位置安裝鋼筋網片并開始底板鋼筋施工,并預留下橫梁吊裝孔道。
(3)分別安裝腹板內縱橫向預應力管道,若鋼筋與管道位置出現沖突,應對鋼筋位置實施科學調整。
(4)抗裂鋼筋網片應提前在鋼筋料場制作完成,然后利用塔吊將其吊裝至橋面直接安裝,并嚴格控制鋼筋保護層厚度。
(5)鋼筋安裝完畢,應準確檢驗模板軸線及高程,確保符合設計要求,該工作應在溫度較低的環(huán)境下完成。鋼筋焊接采用單面焊,焊接時嚴格按照操作規(guī)程進行。
(6)鋼筋施工時,若鋼筋位置、預應力管道、吊裝預留孔三者發(fā)生沖突時,應適當進行位置調整,必要時可對鋼筋實施切除,并采取補強代換保證結構受力滿足要求。由于該橋梁內部預應力管道較多,結構受力較大,因此應科學布設加強筋,在預應力筋密集位置,結合具體狀況合理縮小加強筋間距。
橋梁工程懸臂段鋼筋全部安裝完成,且模板軸線、高程檢驗合格后,便可進行混凝土澆筑。
(1)為最大限度保證混凝土具有較強的整體性,各節(jié)段應一次性澆筑成型。該工程采用的混凝土由拌和站統(tǒng)一拌制,并由混凝土運輸車運至施工現場,然后通過輸送泵泵送澆筑。
(2)正式澆筑前,應對掛籃各項指標性能實施全方位檢查,確保具有足夠的安全性、穩(wěn)定性,避免發(fā)生安全事故,重點檢測項目包括承重件、錨固點、吊帶等。同時,還要合理配置施工機械,并確保運行狀況良好。
(3)混凝土澆筑時,應嚴格控制振搗環(huán)節(jié)。因預應力箱梁中鋼筋間距較小,預應力管道、預留孔、預埋件較多,振搗時應小心、細致,防止觸碰、擾動,造成位置發(fā)生改變。同時應加強倒角位置混凝土振搗,確保其密實度滿足要求[7]。
(4)依靠輸送泵完成混凝土輸送。混凝土澆筑時應嚴格控制水灰比和坍落度,保證其流動性滿足設計要求,并保證輸送泵管道穩(wěn)定、牢固,嚴禁與模板直接連接。
(5)懸臂施工各節(jié)段應一次性澆筑成型,澆筑時采用對稱澆筑的方式,保證懸臂結構受力平衡。
(6)混凝土養(yǎng)護是保證混凝土質量的關鍵因素,因此施工中應加強養(yǎng)護工作。若養(yǎng)護缺失,勢必會造成混凝土表面產生裂縫,降低構件強度和承載能力。因此,混凝土澆筑完成后,應及時安排專人進行灑水養(yǎng)護,確保連續(xù)養(yǎng)護時間不低于7 d。
4.3.1 預應力筋下料
預應力筋下料時應注意以下幾點:
(2)豎向預應力筋采用單根切割方式進行,并采用砂輪機清理表面毛刺。
(3)保持各預應力鋼束平順、整齊,避免出現交叉、纏繞、扭曲現象,并禁止踩踏和擠壓。預應力筋安裝完成后應作好標記。
4.3.2 預應力管道安裝
預應力孔道利用金屬波紋管成孔工藝,波紋管采用現場加工制作成型。預應力管道安裝應嚴格控制以下幾個方面:
(1)按照設計位置準確定位安裝,若管道長度超過40 m,應按40 m間距預留排氣孔。
(2)波紋管安裝前應進行全面檢查,若存在破損應及時修補或更換。
(3)將波紋管準確穿入定位鋼筋網片中,并采用扎絲固定牢固,同時保證波紋管不得出現彎曲。
(4)針對直徑較大的豎向預應力筋,應先將其穿入預應力管道,然后再通過錨固端螺母固定牢固,并依次焊接下墊板及底板位置的受力鋼筋,確保波紋管頂部及下部實現緊密接觸,并用膠帶封閉[8]。
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(5)波紋管接頭位置應采用專用套管連接,套管直徑應超過波紋管管徑2~3 mm,并嚴格控制接頭位置位于管道中心。接頭位置可采用膠帶進行密閉處理,避免漏漿。
(6)以0.5 m間距在定位鋼筋網上安裝縱向預應力管道,并將其焊接在梁體鋼筋上。為防止管道漏漿堵塞孔道,應在縱向管道中增設硬質塑料管,確??椎罆惩ā?/p>
(7)混凝土澆筑完成且達到一定強度后,應先取出管道內的硬質塑料套管,并檢查管道漏漿情況。若出現漏漿,應及時進行清理。
(8)混凝土澆筑時,應嚴格控制混凝土澆筑速度,防止管道位置變動,同時防止振搗棒觸碰管道。
4.3.3 預應力筋穿束
預應力筋穿束時,應嚴格控制如下幾點:
(1)模板拆除后,應及時清理孔道及錨墊板周邊混凝土殘渣。
(2)穿束前,先通過人工穿束方式穿入牽引線,待其從波紋管穿過后,再通過卷揚機從管道穿過,并利用穿束器實現與預應力筋的可靠連接,最后開啟卷揚機進行縱向預應力穿束施工[9]。
(3)采用卷揚機為主,人工為輔的方式,完成預應力穿束。穿束過程中應實時監(jiān)測卷揚機工作狀態(tài),如出現卡頓現象,應及時分析原因并科學處理,避免受力異常造成鋼絲繩斷裂。
(4)嚴格控制預應力束外露長度,確保穿束完畢兩端長度相同。
4.3.4 預應力筋張拉
預應力筋張拉時,應嚴格控制以下幾個方面:
(1)當預應力箱梁混凝土強度達到設計值的85%,放開進行預應力張拉。如錨墊板區(qū)域混凝土有質量缺陷,則應在拆模后采取必要的補強處理措施,待強度滿足要求后,再進行預應力張拉。
(2)張拉具體步驟如下:1)先安裝工作錨,并輕輕敲擊夾片,保證其與鋼絞線牢固連接,且保證鋼絞線外露長度相同;2)對稱安裝千斤頂和工具錨;3)啟動油泵,逐步加壓,保證千斤頂狀態(tài)同步;4)張拉完畢,嚴格按照順序依次錨固兩端錨具,錨固時應保證油壓持續(xù)穩(wěn)定;5)拆除千斤頂和工具錨,開始進行后續(xù)預應力筋張拉。
(3)縱向預應力筋張拉,千斤頂規(guī)格為YCW520,油泵規(guī)格為ZB4/600,嚴格控制張拉力,確保最大拉力不高于5 028 kN。
(4)豎向預應力筋張拉,千斤頂規(guī)格為YCL70,并配帶扭矩扳手,油泵規(guī)格為ZB4/500,張拉力不得超過542 kN。機械張拉完畢,錨固前應通過扭矩扳手進行二次重復張拉,以確保張拉力滿足規(guī)范要求。
(5)橫向預應力筋張拉,千斤頂規(guī)格為YCL22,油泵規(guī)格為ZB4/500,張拉力不得大于201.2 kN。
(6)預應力束張拉過程中,應特別注意以下幾點:1)采用雙控張拉,待張拉達到設計噸位時,應對鋼束伸長量實施檢測,確保處于設計值95%~106%范圍內;2)錨墊板、孔道、錨具、錨墊板、千斤頂中心均應位于同一直線上;3)根據規(guī)范要求對張拉設備實施標定和校正,并確保千斤頂和油表配套;4)張拉完畢,應在和錨圈等距位置作好標記,并在24 h后檢查鋼束回縮量,經確認符合標準要求后,采用水泥砂漿封堵端部,作好孔道壓漿準備[10]。
4.3.5 壓漿
孔道壓漿的主要目的是通過向孔道內注射水泥漿,使?jié){液與混凝土形成整體,共同承擔預應力筋產生的壓力,增大結構受力面積,并顯著提升預應力筋與混凝土黏結度,減小預應力損失同時能有效防止預應力筋銹蝕。
該橋梁主跨長度210 m,壓漿存在較大難度。因此,先采用真空泵對孔道實施排氣處理,然后通過孔道負壓完成壓漿施工。具體實施時,采取持續(xù)抽氣和壓漿保證孔道內漿液飽滿。
孔道壓漿注意事項如下:1)選用42.5普通硅酸鹽水泥制備漿液;2)真空度應超過0.06 MPa;3)水灰比控制在0.3~0.4范圍內;4)泌水性應控制在泥漿初始體積的2%;5)初凝時間6 h;6)合理添加膨脹劑,保證體積收縮率低于2%;7)28 d強度不小于30 MPa;8)確保無腐蝕性。
預應力箱型連續(xù)剛構橋跨度和寬度的逐漸增大,使得施工技術及質量要求更為嚴苛。目前該大跨度預應力箱型連續(xù)剛構橋已順利竣工,且經質量檢驗各方面性能均滿足規(guī)范及設計要求,充分表明所采用的施工技術具有可行性,值得積極推廣和應用。