箱梁快速施工技术

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摘要:详细介绍津滨轻轨工程高架桥325m预应力连续箱梁支架法快速施工技术。通过试验梁制定了一套标准化作业程序,内容涵盖了地基处理、支架拼装及预压、模板制作安装、预应力筋张拉等整个施工过程。

关键词:轻轨;连续箱梁;支架法;施工

1工程概况

津滨轻轨工程一期全长45.409km,全线高架桥总长近40km,基本梁型为现浇连续梁。其中,DK42+533～DK42+758段高架桥,是全线的试验段,为全线的快速施工提供技术积累和支持。试验段处于滨海地区,为软土地基。该段桥梁均采用325m现浇预应力混凝土连续箱梁,为斜腹板单箱单室箱梁。顶板宽8.9m,底板宽4.6m,高1.5m,顶板厚25cm,底板厚20cm,跨中标准腹板厚40cm。

由于工期紧、任务重,为便于各联同时施工,加快施工进度,设计上梁型分为A型和B型,两种梁在梁序上间隔排列,先施工A型梁。为给后施工B型梁留出千斤顶的张拉空间,A型梁端横梁腹板之间的混凝土在B型梁张拉完毕后再浇筑。为了保证A型梁钢束张拉时腹板的稳定和强度,设横向联系钢筋或横梁钢筋部分不截断;在A型梁钢束张拉完毕后,为了满足B型梁千斤顶张拉的空间应切断部分钢筋,张拉完一束,再按施工规范要求把截断的钢筋焊接,然后再张拉另一束,依次张拉。B型梁张拉完毕后再浇筑A型梁未浇筑混凝土。A型、B型梁两端张拉槽口见图1。

图1梁端预留张拉槽口

2施工方案选择

根据该段所处地基情况,有2种模板支撑方案可供选择。

(1)采用军用梁等梁式支架。由于该段所处地基为软土地基,采用此方案,把支墩支于承台上,可避免对地基的处理。

(2)采用满堂支架。该段地表面有1.5～2m的回填碱土,在适当处理后可采用此方案。但是,由于A型梁端部张拉槽口混凝土在B型梁张拉前不能封闭,因此支座不能完全受力,需要有支架承受荷载。

因此,若采用军用梁,则两边跨的军用梁便不能拆除直到梁端混凝土封闭;若采用满堂支架,则每联梁两端要留6m的支架用来支撑梁体。由于整个工程绝大部分为高架桥,需要大量支架和模板来周转,影响了施工进度。针对此问题,本工程采取了在A型梁端加临时支座的方案,即在支座外侧设置临时硫磺砂浆支座,如图2所示。支座尺寸为300mm×600mm×250mm,支座里面预埋45cm长电阻丝,以便加热熔化硫磺砂浆,拆除临时支座。在梁底临时支座顶面对应位置预埋330mm×610mm×20mm钢板,为了保证梁体张拉时自由滑动,在梁底预埋钢板和临时支座之间垫聚氯乙烯四氟滑板。本试验段采用碗扣式满堂支架加临时支座的施工方案。

图2A型梁端部临时支座示意(单位:mm)

3施工方法标准化作业程序

3.1地基处理

搭立支架前将地面用推土机推平,用25t振动碾碾压6遍:先静压1遍,再弱碾1遍,强振2遍,随后弱振1遍、静压1遍。碾压范围为:纵向与同一联梁长度相同,宽度为支架垂直投影范围每边加宽2m。碾压后进行静载检测,地基承载力达到216kPa,而全联混凝土量为386m3,重10049kN,加上支架、模板、施工人员及机具等荷载共计12059.1kN,承压面积150m2,则地基平均压应力为80.3kPa,小于地基承载力。承载力富余较多,能有效地控制地基的弹性变形。碾压时注意地面是否有反弹现象,有则换填灰土。地基平整时做成0.5%单面坡,在低的一侧挖排水沟,以利下雨时排水,避免雨水浸泡地基。

3.2支架拼装

如图3所示,采用碗扣式满堂支架,支架竖杆的行距90cm,列距在梁腹肋范围60cm,其他为90cm,横杆按高度每120cm布置。地面每排支架竖杆下铺设一层15cm×15cm方木,碗扣件顶面铺设纵横2层15cm×15cm方木,方木之间用扒钉或螺杆连接成整体,调节顶部可调托支撑,以满足设计高程的要求。即总荷载的60%、100%和125%,预压前在支架下部方木和上部方木上分别设置沉降观测点,用于加载和卸载过程的观测。沉降稳定后进行逐级卸载。通过对预压过程中的沉降观测数据进行分析,得出支架跨中预抬高量,每跨按抛物线设置。

3.4模板的设计与安装

模板由底模、侧模、内膜和端模组成。底模采用硬质PVC板,规格为240cm×120cm×1.5cm,由于PVC板在夏日易受高温影响而变形,因此浇筑混凝土易在晚上进行。PVC板的优点是周转次数比竹胶板多,而且表面光洁度高。侧模采用定型钢模板,每节长3m,每跨加1节1m的调节钢模板。内模采用木板拼装,表面覆以塑料膜。内模底面仅两侧1m范围内铺设模板,每跨1/4跨处设进人口,用于浇筑底板和张拉顶部预应力筋。安装模板时先安装底模,再安装侧模。绑扎完底板和腹板钢筋后整体吊装内模,内模用高强度等级混凝土支墩支撑于底模上。全部钢筋绑完后安装端模。

3.5钢筋绑扎及波纹管固定

本段预应力箱梁具有钢筋密、肋板薄、波纹管集中、管道并拢、作业难度大等特点,因此在施工中遵循“波纹管依靠钢筋,钢筋避让波纹管的原则。操作要点如下:

①普通钢筋绑扎成骨架后,根据预应力钢束的座标和曲线要素,在箍筋上测量划线,并点焊“井字形定位筋,穿入波纹管;②波纹管应定位准确,线形顺畅,与普通钢筋有冲突的地方,可适当移动普通钢筋的位置,波纹管与锚垫板应垂直;③波纹管绑扎完后要加强保护,防碰撞、挤压变形,防电焊灼伤等;④在各管道中间适当部位设置3个排气孔,排气孔与波纹管的连接处用胶带密封。

3.6混凝土的浇筑

混凝土浇筑一次进行,施工顺序为先浇筑底板混凝土,再浇筑腹板和顶板混凝土。

图3碗扣式满堂支架示意

3.3支架预压、设置预拱度

考虑梁体自重、地基下沉及支架的变形等因素影响,对相同地质条件的地段第一联梁的支架进行预压,以取得梁体施工预拱度。预压前先安装底模,底模安装完成后,检查支架稳定和紧固情况,模板与下方垫木的贴紧情况和控制高程,符合要求后,可进行预压。采用沙袋对支架以每单跨为一个作业面对称加载预压,预压荷载根据施工过程荷载增加规律分3级进行施混凝土采用泵车浇筑,其中底板通过进人口注入混凝土人工摊铺浇筑。采用斜向分段,水平分层,由低位向高位进行的方法浇筑。振捣采用插入式振捣棒,在肋板下部波纹管和钢筋较密的地方以及锚下部位,采用细棒密捣。

混凝土浇筑过程中分工明确,要有专人检查、纠正预埋件的位置;要有专人检查模板、固定螺栓和支撑,如有异常情况,必须停止浇筑混凝土,抓紧处理。

3.7预应力筋的张拉当梁体混凝土强度大于设计强度90%,且弹性模量达到100%时可进行预应力筋的张拉。其工艺流程为:施工准备→设置张拉平台→穿钢绞线束→清理锚垫板及波纹管内杂物→安装工具锚、千斤顶、工作锚→张拉、记录测量数据→回油、张拉结束→检查断丝、滑丝情况。其工作要点如下。

(1)钢绞线切口必须平整,线头不散。编束时必须使纲绞线相互平行,不得交叉,沿长度方向每隔2～3m用铁丝捆扎一道,并给钢绞线编号。

(2)张拉顺序为先张拉腹板钢束,再张拉顶板钢束。腹板钢束采用两端张拉,顶板钢束较短,采用一端张拉。

(3)张拉时实行张拉力与伸长值双控。锚下张拉控制应力为1320MPa,以油表读数为主。伸长值用于校核,实际伸长值与理论伸长值相差控制在±6%。

(4)张拉时两端应对称同步进行,当到达张拉吨位后持荷5min,测量伸长值加以校核,在5min后如油压有下降,须补油到设计吨位的油压值。

3.8压浆

张拉完毕后,宜在3d内进行管道压浆,压浆采用C45水泥浆。孔道在压浆前用压力水冲冼,以排除孔内粉渣等杂物,保证孔道通畅。压浆时的压力为1.5MPa左右。水泥浆从调制到压入管道的间隔时间不得超过40min。压浆应达到排气孔排出与规定稠度相同的水泥浆时方可停止,此时要关闭注浆管闸阀,使孔道中的水泥浆在有压状态下凝结。

3.9拆模及落梁

为了加快模板的周转,内模在混凝土强度达到设计强度的60%,侧模在达到混凝土设计强度的50%时可拆除。支架、底模在混凝土张拉及压浆完后,其强度能安全地承受其自重和外加施工荷载时拆除。拆除的顺序:先拆除每跨中间部分,然后由中间向两边(支座处)对称拆除,使箱梁逐渐受力。A型梁在梁端预留槽口混凝土浇筑完并达到一定强度后,可通电拆除临时支座。

4结语

设计方案充分考虑快速施工的要求,是津滨轻轨高架桥梁能够快速施工的前提。通过在实践中的不断摸索,总结经验,培训技术工人熟练掌握标准工法,采用侧、底模分离,临时支座等方法,大大加快了模板和支架的周转速度,是加快施工速度的关键。另外,由于预应力连续箱梁的钢筋较多,绑扎复杂,故合理的钢筋绑扎顺序、熟练的绑扎技巧、一次到位也加快了施工速度,这些都是在科学管理的基础上达到的。