軟基地質(zhì)波形鋼腹板橋梁施工工法探析

崔小龍

（山西長(zhǎng)治公路勘察設(shè)計(jì)院有限公司，山西長(zhǎng)治 046011）

1 引言

橋梁的波形鋼腹板組合體系由鋼筋混凝土頂板底板、體外預(yù)應(yīng)力束及波形鋼腹板3 部分組成，是鋼材與混凝土結(jié)合的一種組合體系結(jié)構(gòu)，同時(shí)也是一種經(jīng)過(guò)優(yōu)化的體外預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁結(jié)構(gòu)。相對(duì)于普通的鋼筋混凝土箱梁橋，采用了波形鋼腹板的PC 組合箱梁能夠使得鋼材、混凝土結(jié)合在一起，既很好地利用了混凝土頂板底板抵抗彎矩的能力，又充分發(fā)揮了鋼腹板抵抗剪力的能力。

某現(xiàn)澆波形鋼腹板箱梁橋，橋梁全長(zhǎng)155 m，跨度組合45 m+65 m+45 m，橋跨結(jié)構(gòu)位于軟弱的河道內(nèi)，地基承載力不能滿足設(shè)計(jì)要求。在該橋施工中采用施工導(dǎo)流、軟基換填、單幅預(yù)壓、自制吊裝扁擔(dān)梁工具、優(yōu)化大跨度混凝土澆筑順序等關(guān)鍵技術(shù)，提高了地基承載力，保障了河道軟基條件下支架基礎(chǔ)的安全可靠以及橋梁線形、鋼腹板安裝精度、混凝土澆筑的質(zhì)量。該工法技術(shù)先進(jìn)，推動(dòng)了行業(yè)穩(wěn)固進(jìn)步，具有很大的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

2 工法特點(diǎn)

1）根據(jù)施工時(shí)段采取5 年的導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行河道導(dǎo)流設(shè)置，保證非汛期河道水流。采用砂卵石摻合料進(jìn)行軟基換填，對(duì)河道內(nèi)支架體系基礎(chǔ)進(jìn)行處理，使地基在過(guò)水情況下仍能滿足設(shè)計(jì)承載力，保證施工安全。

2）采用承插式盤(pán)扣滿堂支架方案。以右幅支架預(yù)壓參數(shù)代同條件下左幅支架變形值對(duì)全橋施工預(yù)拱度進(jìn)行調(diào)整，使預(yù)壓材料投入減少、預(yù)壓周期縮短、人力資源投入減少，根據(jù)變形值對(duì)施工預(yù)拱度進(jìn)行調(diào)整，使主梁成橋線形滿足設(shè)計(jì)要求。通過(guò)先底板和腹板，后頂板，每倉(cāng)縱向分段、豎向分層，保證橋梁整體澆筑時(shí)的施工質(zhì)量。

3）自制了吊裝扁擔(dān)梁工具，該工具與波形鋼腹板之間用鋼絲繩連接，鋼絲繩穿過(guò)波形鋼腹板上的鋼筋定位孔進(jìn)行起吊和安裝，既加快了吊裝進(jìn)度，又解決了一臺(tái)吊車吊裝波形鋼腹板的穩(wěn)定性問(wèn)題，保證了吊裝定位過(guò)程的安全。

3 施工工藝

施工工藝流程為：支架地基處理→支架搭設(shè)→頂板以下模板安裝→支架預(yù)壓→安裝頂板以下波紋管及預(yù)應(yīng)力筋，并綁扎底板鋼筋→波形鋼腹板吊裝、定位→澆筑底板及腹板混凝土→安裝頂板波紋管及預(yù)應(yīng)力筋，并綁扎底板鋼筋→澆筑頂板混凝土→體內(nèi)預(yù)應(yīng)力張拉→孔道壓漿、封帽→體外預(yù)應(yīng)力張拉。

3.1 支架地基處理

基礎(chǔ)底部采用50 cm 厚磚渣墊層，磚渣內(nèi)部空隙采用砂卵石填實(shí)，基礎(chǔ)上部采用20 cm 厚砂卵石壓實(shí)，靜載試驗(yàn)合格后再澆筑20 cm 厚混凝土墊層。在順橋向兩側(cè)挖排水溝，增加3 個(gè)吊車停車位，同時(shí)在河道內(nèi)施工河水導(dǎo)流，并在基礎(chǔ)6 m范圍外設(shè)置砂土袋圍堰堤壩，地基處理布置平面圖和立面圖如圖1 所示。

3.2 支架搭設(shè)

施工時(shí)采用滿堂（盤(pán)扣式）支架方案，滿堂支架共設(shè)2 種組合形式（順橋向×橫橋向）：90×120 cm，90×60 cm，步距150 cm，頂層設(shè)置水平剪刀撐，并在墩柱處加固處理。

3.3 支架預(yù)壓

軟土地基整體換填處理后，按JTG/T 3650—2020《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》和JGJ/T 194—2009《鋼管滿堂支架預(yù)壓技術(shù)規(guī)程》規(guī)定對(duì)支架進(jìn)行預(yù)壓，預(yù)壓荷載為1.2 倍設(shè)計(jì)荷載。采用堆放砂土袋施荷，分3 級(jí)進(jìn)行加載，依次為預(yù)壓荷載值的60%、80%和100%。

預(yù)壓結(jié)果非彈性形變值小于1 cm，彈性形變值小于2 cm，以此結(jié)果控制波形鋼腹板連續(xù)箱梁橋的施工預(yù)拱度。

3.4 模板工程

3.4.1 翼板區(qū)支架，底模、外側(cè)模安裝

方木鋪設(shè)完成后，開(kāi)始安裝底模及翼板區(qū)支架，底模安裝完成后，由測(cè)量組根據(jù)施工監(jiān)控計(jì)算的立模標(biāo)高進(jìn)行復(fù)測(cè)調(diào)整。然后安裝側(cè)模及翼板頂模，底模、側(cè)模均采用15mm 厚木夾板，模板要求平整，接縫要嚴(yán)密以防止漏漿，模板之間的接縫必須采用雙面膠布進(jìn)行粘貼。

3.4.2 腹板內(nèi)模、倒角、頂板模板的安裝

腹板內(nèi)模及倒角模板采用15 mm 厚的木竹膠板，模板背勒采用50 cm×100 cm 的方木進(jìn)行加工。腹板內(nèi)模及倒角模板在場(chǎng)地先加工好，待預(yù)應(yīng)力鋼筋安裝完成之后，采用吊車將其吊上箱梁翼板模板上安裝。模板安裝及混凝土澆筑分兩次施工，第一次安裝腹板和上下倒角模板，如圖2 所示，第二次安裝頂模及支撐，如圖3 所示。

圖2 腹板和上下倒角模板安裝示意圖

圖3 頂模及支撐安裝示意圖

3.5 鋼筋工程

鋼筋在加工廠集中加工后用汽車運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)，按照先底板、再腹板、最后頂板的順序進(jìn)行綁扎，同時(shí)固定相應(yīng)部位的波紋管和定位鋼筋網(wǎng)片，并安裝好各種預(yù)埋件。

3.6 波形鋼腹板吊裝、定位與臨時(shí)固定

波形鋼腹板由專業(yè)廠家生產(chǎn)，由平板車運(yùn)至吊裝地點(diǎn)。波形鋼腹板最大吊裝尺寸為（長(zhǎng)×高1×高2×厚）10 930.6 mm×2 182 mm×2 880 mm×20 mm，重4.3 t，使用鋼絲繩穿過(guò)波型鋼腹板φ55 mm 鋼筋定位孔與扁擔(dān)梁連接，扁擔(dān)梁采用I36 工字鋼，由50 t 吊車進(jìn)行吊裝，波形鋼腹板通過(guò)底板約束鋼筋定位。由于施工地點(diǎn)地處風(fēng)口、施工周期長(zhǎng)、波形鋼腹板迎風(fēng)面大，風(fēng)壓可能造成波形鋼腹板的傾覆，澆筑前需在波形鋼腹板之間增設(shè)鋼管剪刀撐進(jìn)行臨時(shí)固定。

3.7 混凝土工程

箱梁混凝土采用兩臺(tái)42 m 汽車泵整體澆筑，兩臺(tái)泵車分別停放在3 號(hào)墩柱附近、3 號(hào)墩和2 號(hào)墩中間偏右的位置，澆筑時(shí)泵車移動(dòng)順序如圖4 所示。波形鋼腹板箱梁分兩倉(cāng)澆筑，先底板和腹板，后頂板。每倉(cāng)合理澆筑分層和澆筑順序，采用縱向分段、豎向分層澆筑方法，水平分層每層厚度控制在30 cm左右，斜向分段控制在30°～45°，左右對(duì)稱施工，從而保證波形鋼腹板連續(xù)箱梁整體澆筑時(shí)的施工質(zhì)量。

圖4 靜載試驗(yàn)上游測(cè)點(diǎn)豎向位移測(cè)試結(jié)果曲線圖

3.8 體內(nèi)束張拉

頂、底板預(yù)應(yīng)力鋼束張拉時(shí)，采用先長(zhǎng)束后短束、從中間向兩邊、對(duì)稱張拉的方法。

3.9 孔道壓漿

預(yù)應(yīng)力筋張拉錨固后，應(yīng)在48 h 內(nèi)采用真空壓漿法進(jìn)行孔道壓漿。

3.10 體外束預(yù)應(yīng)力張拉

底模支架拆除完成后進(jìn)行體外束張拉，張拉各階段工作如下。

1）體外束張拉準(zhǔn)備：環(huán)氧涂層鋼絞線、體外束錨具、夾片等材料進(jìn)場(chǎng)前應(yīng)進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)合格后還須進(jìn)行體外束靜載錨固性能試驗(yàn)，以確保施工工藝的穩(wěn)定性。

2）體外束穿束：穿束前應(yīng)檢查穿束孔道是否有雜物堵塞，需提前對(duì)孔道內(nèi)雜物進(jìn)行清理。對(duì)體外束轉(zhuǎn)向器孔道標(biāo)號(hào)，穿束時(shí)單根穿束，對(duì)應(yīng)標(biāo)號(hào)進(jìn)行穿束，需要保證鋼絞線不能纏繞，跨度最大跨中間用小塊木板分割，避免纏繞。

3）體外束張拉：體外束張拉工藝主要與體內(nèi)束不同的在于錨具不同和張拉設(shè)備不同。體外束采用專用錨具，工作夾片是經(jīng)過(guò)特殊加工采用三瓣式并且加大了齒深、齒粗，以確保齒口可以咬破鋼絞線再咬住里面的鋼絞線。

體外束張拉采用懸浮頂張拉。張拉過(guò)程整個(gè)工作夾片是不受力的，張拉到控制應(yīng)力后由頂壓器將工作夾片一次性壓入錨具中。

體外束其他張拉施工工藝與體內(nèi)束施工順序一致。

4）體外束封錨：體外束張拉完成后，錨頭采用專用保護(hù)罩進(jìn)行防護(hù)，罩內(nèi)填充油脂防腐處理。

4 質(zhì)量控制和標(biāo)準(zhǔn)

1）支架施工過(guò)程、施工時(shí)段，現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)員均應(yīng)詳細(xì)記錄。

2）支架搭設(shè)過(guò)程中，由現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)員嚴(yán)格按照技術(shù)交底對(duì)工人設(shè)置的間距、排跨、焊接件的焊接質(zhì)量、連接緊固程序隨時(shí)進(jìn)行校核檢查。

3）根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，預(yù)壓材料選用砂袋。按120%的箱梁重量進(jìn)行超載預(yù)壓。

4）模板尺寸允許偏差和檢驗(yàn)方法見(jiàn)表1。

表1 模板尺寸允許偏差和檢驗(yàn)方法表

5）箱梁兩側(cè)腹板宜對(duì)稱張拉，其不平衡束最大不超過(guò)一束，張拉同束鋼絞線應(yīng)由兩端對(duì)稱同步進(jìn)行，且按設(shè)計(jì)圖規(guī)定的編號(hào)及張拉順序張拉。

6）進(jìn)行壓漿過(guò)程中，應(yīng)填寫(xiě)好壓漿記錄。對(duì)應(yīng)埋置在梁體內(nèi)的錨具，壓漿后應(yīng)先將其周圍沖洗干凈并鑿平，然后設(shè)置鋼筋網(wǎng)和澆筑封端混凝土；封錨混凝土符合設(shè)計(jì)規(guī)定。

5 效益分析

1）經(jīng)濟(jì)效益：軟基地質(zhì)波形鋼腹板橋施工關(guān)鍵技術(shù)在工程施工期間發(fā)揮了很大的經(jīng)濟(jì)效益。減少預(yù)壓材料投入1/2，節(jié)約174 萬(wàn)元；通過(guò)調(diào)整原設(shè)計(jì)支架系統(tǒng)，在保證結(jié)構(gòu)安全的前提下減少設(shè)備租金16 萬(wàn)元；通過(guò)采用自制波形鋼腹板吊裝扁擔(dān)梁工具，減少1 臺(tái)吊車投入、加快了工期，節(jié)約2 萬(wàn)元。共節(jié)約192 萬(wàn)，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

2）社會(huì)效益：軟基地質(zhì)波形鋼腹板橋施工關(guān)鍵技術(shù)得到了業(yè)主監(jiān)理單位的一致好評(píng)，省市各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)和行政主管部門(mén)多次深入現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行檢查指導(dǎo)，對(duì)工程的施工技術(shù)、質(zhì)量管理、安全生產(chǎn)等各方面均給予了較高的評(píng)價(jià)，通過(guò)本工程的順利實(shí)施，使得企業(yè)在當(dāng)?shù)貥?shù)立了良好的品牌形象。