客运专线连续梁一次性整体支架现浇法施工

赵敏聪

1 工程概况

哈大铁路客运专线宫房特大桥中心里程为DK76+961.64,桥梁全长2 951.62 m,桥梁上部结构主要以简支梁和连续梁为主,其中DK75+750.08～DK75+798.08处(7号～10号墩)处跨越窝炮公路为一联(32+48+32)m预应力钢筋混凝土连续箱梁,沥青路面,宽度26 m,净空要求为26 m×5 m,线路与公路的夹角为32°2′0″。箱梁横截面为单箱单室,斜腹板,箱梁顶宽 12 m,底宽5 m,全长113.5 m,梁底按照二次抛物线变化,中支点处梁高4.05 m,跨中和边跨直线段梁高3.05 m,梁体采用C50混凝土浇筑。

2 工程特点

宫房特大桥位于哈大客专3号制梁场架梁通道上,连续梁的施工进度直接制约着3号梁场的制架梁,如何安全、保质、快速完成连续梁是该桥总体施工的关键。

3 方案选择

3.1 分段支架现浇法

支架搭设、预压完成后,先浇筑第一现浇段,再浇筑第二现浇段,然后浇筑第三现浇段,最后浇筑中跨合龙段,分段支架现浇法施工工序:1)清理场地、备料;桩基、承台、墩身施工;支架基础处理。2)临时墩施工,搭设跨路膺架,其他部分搭设满布支架;支架及膺架按梁体重量的1.2倍重预压,消除支架及基础非弹性变形,并测得支架的弹性刚度。3)对称浇筑两个第一段并养生,施加2号和3号墩临时固结约束;待混凝土强度和弹性模量达到设计值的95%后,张拉并锚固预应力钢束T1,孔道压浆;张拉并锚固横、竖向预应力钢束(筋)孔道压浆。4)对称浇筑四个第二现浇段并养生;待混凝土强度和弹性模量达到设计值的95%后,张拉并锚固预应力钢束T4,孔道压浆;张拉并锚固横、竖向预应力钢束(筋),孔道压浆。5)对称浇筑两个第三现浇段并养生,安装1号和4号墩的正式支座;待混凝土强度和弹性模量达到设计值的95%后,张拉并锚固预应力钢束 T2,T3,孔道压浆;张拉并锚固横、竖向预应力钢束(筋),孔道压浆。6)安装中跨跨中临时刚性连接构造;临时张拉预应力束T5,D2;解除2号和3号墩临时固结约束,安装正式支座;浇筑跨中合龙段。7)待合龙段混凝土强度和弹性模量达到设计值的95%后,补张拉并锚固预应力钢束T5,D2,孔道压浆;拆除支架、膺架,临时墩、支架拆除应从跨中和边支点向主墩依次拆除;依次张拉并锚固预应力钢束F1～F4,孔道压浆;依次张拉并锚固预应力钢束D3～D4,孔道压浆;张拉并锚固预应力钢束BT1,孔道压浆;张拉并锚固横竖向预应力钢束(筋),孔道压浆。8)存梁30 d;通行架梁机;桥面附属施工;成桥。

3.2 整体一次性支架现浇法

一次整体性支架现浇施工工序:1)清理场地、备料;桩基、承台、墩身施工;支架基础处理。2)临时墩施工,搭设跨路膺架,其他部分搭设满布支架;支架及膺架按梁体重量的1.2倍重预压,消除支架及基础非弹性变形,并测得支架的弹性刚度;支座安装、模板、钢筋施工。3)梁体混凝土浇筑。4)待混凝土强度和弹性模量达到设计值的95%后,进行预应力筋张拉;孔道压浆、封锚。5)存梁30 d;通行架梁机;桥面附属施工;成桥。

3.3 方案确定

根据图纸要求,当混凝土强度及弹性模量达到设计强度的95%,且龄期大于7 d后方可张拉预应力束,采用分段现浇、分段张拉的施工工艺,需要进行3次张拉,其中张拉等强时间必须占用21 d,施工工序繁琐,周期长,无法满足架梁工期要求。而采用整体浇筑整体张拉工艺则可省去分段浇筑分段张拉所占用的时间,同时可避免形成大的接缝错台,混凝土成型后梁体整体外观质量好。经综合考虑,最终确定变更为一次整体性支架现浇法施工。

4 施工工艺

4.1 工艺流程

一次整体性支架现浇法施工工艺流程见图1。

4.2 地基处理、支架搭设及通道布置

基底处理假定将梁部重量的120%以及施工中的各种可变荷载重量的140%全压在底板5.5 m范围内进行检算,采用将原地面土碾压夯实,表面换填50 cm三七灰土,上面铺20 cm厚C20普通混凝土。整体支架采用外径8 mm,壁厚3.5 mm的碗扣式支架一次性搭设完成。支架横向间距在底、腹板位置为60 cm,翼板位置为90 cm;纵向间距,其余位置均为90 cm;横杆步距在腹板下距离主墩12 m范围为60 cm,其余均为120 cm;剪刀撑每隔 3排一道,从顶到底连续设置,保证搭接头不小于60 cm,接头卡不少于两个,倾角控制在45°～60°。为保证正常交通,在公路中央设置通道,采用碗扣支架作为支墩,支墩底部设置C20混凝土条形基础,顶部采用10 cm×15 cm方木作为横向分配梁,采用Ⅰ40a工字钢作为纵向分配梁,在工字钢顶面满铺竹胶板作为防落物平台。

4.3 底侧模拼装、支架预压

现浇梁底侧模采用δ=12 mm竹胶板,以减少模板接缝,增加底板表面光洁度,提高混凝土外观质量,底模与侧模间加双面胶密贴,防止漏浆,并加固牢固。然后放线抄平并检查其平整度,安装侧模及翼缘板模板。底侧模拼装完成后采用沙袋按梁体重量的30%,70%,120%顺序分级进行压载预压。在加载过程前后各测取一组数据,当加载到梁体总重的120%时,每4 h测取一组数据,直至数据不再变化即进行卸载。

4.4 钢筋、预应力筋管道安装

底板、腹板钢筋一次绑扎成型,绑扎顺序为:先绑扎底腹板钢筋,按施工设计图纸安装纵横向预应力筋管道,管道安装完成后对局部不顺畅的进行调整,并对波纹管加固定位。经详细检查合格后,吊装内模,然后绑扎顶板钢筋、布置顶板预应力管道及穿束。

4.5 内模拼装、整体加固

连续梁内模采用竹胶板加工制作,4 m为一节,以方便吊装及拆模。顶板和腹板内模采用纵横向背方木并使用碗扣支架顶紧的方式来抵抗浇筑混凝土时对内模产生的压力,整体加固采取连拉带顶的方式。侧模使用整块竹胶板立放,上下设置两排φ 16拉条,拉条孔开在竖向中线上,外侧模立于底模之上,在侧模与底模相接处,纵向布设一根5 cm×3 cm的木板,使用铁钉锚固,防止在浇筑过程中出现跑模、漏浆现象。腹板外侧设置三道钢管顶撑,为防止支架向外侧位移,翼缘板下每排支架均设置斜拉钢管,要求斜拉钢管与最外层立杆连接,支架最外侧沿纵桥向连接一根φ 48 mm的钢管。腹板内侧每隔120 cm上下设置两道钢筋拉条,两头焊接在腹板拉条上,顶撑为内模支架的水平杆。

4.6 混凝土浇筑、养护

浇筑梁体混凝土时,2台汽车泵自现浇箱梁的一端向另一端推进。浇筑的原则是按照斜向分层水平分段,由底板到腹板再到顶板,分段按20 m左右控制,逐步向前推进浇筑。混凝土浇筑完成后及时采取养护措施,重点加强混凝土的湿度和温度控制,尽量减少表面混凝土的暴露时间,及时进行紧密覆盖,防止表面水分蒸发。箱梁表面予以覆盖,洒水次数以混凝土表面湿润为度,洒水养护7 d。箱梁的内室降温较慢,适当采取通风降温措施。

4.7 预应力张拉、压浆及封端

钢绞线下料后,应梳整编束,每隔1 m～1.5 m用铁丝绑扎,按编号分类存放。待混凝土强度达到95%设计强度,混凝土弹性模量达到95%以上,混凝土龄期达到 7 d时,清除孔道内杂物,采用人工配合慢速卷扬机牵引进行穿束。按照设计的张拉操作程序进行预应力张拉并压浆。将锚穴混凝土进行接槎凿毛并清理干净,在锚穴内设置钢筋网,并通过在锚垫板安装孔中拧入特制螺栓相接的方式使其与梁体连接,加固封端模板并浇筑封端混凝土。

4.8 模板、支架拆除

混凝土强度达到要求后方可拆除模板及支架(翼缘板底板强度达到100%,顶板强度达到75%)。拆除支架时一定要先翼板后底板,并必须从跨中对称往两边拆。支架的拆除分两次进行,先从跨中对称往两边松一次支架,再对称从跨中往两边拆,以防止拆架产生过大的瞬时荷载引起混凝土的施工裂缝。

5 安全组织及措施

施工前,成立安全组织机构,建立健全各项安全制度;深化安全教育,强化安全意识,做好工作人员上岗前的安全技术培训;制定详细的施工组织设计和安全方案,制定合理的公路安全防护措施并报送当地公路管理部门审批,同意后进行施工。

对地基承载力、支架、模板等构件的强度、刚度、支架的整体稳定性等进行设计检算。跨越既有公路施工,必须按照公路部门要求设置必需的减速、限高、防撞等相应的安全标识和设施;在设置的门洞顶部设置相应的防落物平台,确保支架下的行车安全。

6 施工效果及评价

采用整体浇筑整体张拉工艺,变多次等强为一次等强,节省了张拉等强的时间约21 d;箱梁内模提前制作,整体吊装把安装工序与底腹板钢筋绑扎工序由原来的前后关系变为并行关系,节约了时间约6 d。对比分段现浇、分段张拉的施工工艺总体节约工期约27 d,对后续制架梁提供了时间保证。

7 结语

施工实践证明,采用一次性整体支架现浇法浇筑连续梁施工技术,大大提高了制梁速度,确保了施工工期;对现场设备(混凝土拌合站、混凝土运输车、混凝土泵等)配备全、周转料充足、工期紧、需采取冬季施工措施等施工条件下施工连续梁,采用一次性整体支架现浇法施工是比较合理的;本桥施工通道采用碗扣支架作为支墩,采用工字钢作为纵向分配梁,也可根据需要采用钢管柱、贝雷梁等其他构件作为通道支墩和分配梁。

[1] JGJ 166-2008,建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范[S].

[2] JGJ 130-2001,建筑施工扣件式脚手架安全技术规范[S].

[3] JGJ 15831-2006,钢管脚手架扣件[S].

[4] JTJ 041-2000,公路桥涵施工技术规范[S].

[5] JGJ 79-2002,建筑地基处理技术规范[S].

[6] 刘吉士.公路桥涵施工技术规范实施手册[M].北京:人民交通出版社,2001:10.