变截面箱梁挂篮施工质量控制探讨

刘 平 吴美红

湖北武荆高速公路汉江特大桥6-4×40 m+(62+10×100+62)m+5-4×30 m+3×30 m,全桥长2 774 m;桥梁设计荷载:公路—Ⅰ级;桥面宽度为(50+1 200+100)cm+100 cm+(100+1 200+50)cm。航道通航等级为Ⅲ级,300年设计水位SW:46.20 m(黄海高程)。地震基本烈度为6度,按7度设防。主桥上部结构采用(62+10×100+60)m连续箱梁。汉江特大桥作为湖北武荆高速公路的控制性工程,其主桥变截面箱梁由于采用挂篮施工,技术难度较大,具有较大的风险,且质量不易控制,其主桥的质量控制成为全桥质量控制的重点。下面从几个方面谈谈挂篮施工质量控制所采取的措施[1,2]。

1 挂篮的质量要求

1.1 挂篮的设计要求

1)挂篮承载能力应大于悬浇块件最大重量并有一定的安全储备,挂篮自身重量及全部附加临时荷载重量之和控制在580 kN以下。2)各梁段混凝土采用一次浇筑,并保持平衡对称施工。

1.2 挂篮使用要求

1)挂篮组装后进行预压,以消除非弹性变形,测试弹性变形量。2)挂篮作业时,后锚杆锚固力本身质量可靠,不能被电焊和气割损伤,确保连接可靠,后锚杆锚固力是检查的重中之重,受力必须均匀。3)每次挂篮就位后,其前后吊杆装置都要调试均匀,并派专人检查,发现问题及时处理。4)为防止在灌注过程中雨水侵袭,挂篮顶可安装防雨棚。5)所有预留孔根据设计图纸准确预留,并控制好预留孔的竖直度。6)挂篮使用应严格按照操作规程,安全规定作业。7)挂篮行走时,每侧每节轨道锚固点不得少于3个,确保牢固可靠。8)挂篮行走至下一梁段就位后,必须锚固好所有后锚杆后工人方可离开现场,以防大风等恶劣气候造成严重后果。

2 工程监控的相关要求

1)控制待悬浇箱梁的平面位置,使待悬浇箱梁中轴线在桥轴线方向上。2)待悬浇箱梁高程及截面控制,保证待悬浇箱梁的高程和截面尺寸。3)通过挠度控制,保证分块悬浇施工的悬臂梁在合龙时平面位置和高差误差控制在规范数值以内,确保施工质量。4)通过挂篮行走及就位控制,使挂篮中线和桥轴线平行。保证挂篮就位时不扭曲、偏移。

3 悬浇混凝土的质量控制

3.1 挂篮就位及模板工程

将通过预压试验的挂篮就位,检查挂篮的轴线、标高及模板的几何尺寸和牢固性。

挂篮模板工程特别注意以下两点:1)立模标高必须根据监控单位意见确定;2)底篮吊杆放松必须等到箱梁纵向预应力束张拉完成以后才能进行。

3.2 钢筋工程及预应力管道布设

1)钢筋、预应力材料存放和加工场地必须硬化。2)钢筋、预应力原材料必须检验合格后方可使用,钢筋焊件经试验合格后方可正式施焊。3)每根竖向预应力筋的下端必须支垫一块25 cm厚的混凝土垫块。4)所有预应力管道接头、管道本身、管道与锚垫板、锚垫板口内、压浆出气孔管等必须密封,确保浇混凝土时不进浆、不移动。5)预应力锚固部位受力比较集中,为确保质量,必须按图纸布设加强钢筋和螺旋筋,螺旋筋必须位于管道正中心位置并顶紧锚垫板。6)为保证横向预应力顺利压浆,在P形锚固定端必须加设出气或压浆管,并做好密封,确保畅通。7)对长度超过40 m的要求在管道最高点增设出气孔,确保压浆饱满密实。8)管道位置必须准确控制,直线段每1 m焊一处定位钢筋,曲线段每0.5 m或更短距离点焊一处,管道线形直顺、曲线圆滑。为确保纵向管道穿束顺利,除管道密封固定好外,还在其内部穿一根外径略小于波纹管内径的硬质PVC塑料管作衬管。9)施工过程中若钢筋空间位置发生矛盾,允许适当调整布置,但要保证预应力管道位置准确和钢筋有合适的保护层厚度。10)凡因施工需要断开的钢筋当再次连接时,必须进行满足技术规范要求的焊接。

3.3 混凝土工程

1)混凝土的质量控制。严格掌握混凝土的配合比和施工所用砂石质量,水泥要用同一标号、同一厂家的产品,并且每次灌注混凝土时试验室人员要在现场值班,控制混凝土的坍落度,不合格的混凝土要严禁使用,以免影响梁体质量。2)混凝土的运输和浇筑。本桥混凝土采用大型拌合站集中拌和,罐车运至施工现场,通过地泵垂直输送入模。灌注前先用清水以及1∶1.5水泥砂浆润滑输送管道。施工时不允许砂浆泵入箱梁内,在夏季高温时要用湿草袋覆盖输送混凝土管道,并浇水降温,防止管内混凝土坍落度损失过快堵管。每半小时测定进出口混凝土的坍落度并及时调整。3)混凝土浇筑方式。箱梁混凝土采用全断面一次浇筑。浇筑顺序为由下而上,先底板,再腹板,最后顶板。浇筑混凝土期间,应安排专人检查支架、模板、钢筋、预应力管道及预埋件的稳固情况,当发现有松动、变形、移位时,应及时处理。4)混凝土浇筑过程中沉降观测。在灌注箱梁混凝土的过程中,要及时测量挂篮主桁、前后横梁、底板、腹板、顶板的挠度变化,发现实际沉落与预留量不符合时,采取措施避免结构超限下垂。5)混凝土养护。在混凝土浇筑完毕后,应在收浆后及时进行养护。养护时用土工布覆盖并经常洒水,养护时间一般为7 d,每天洒水次数以能保持混凝土表面经常处于湿润状态为度。6)凿毛。混凝土强度达到2.5 MPa后及时拆除端头模板,并采用人工凿毛。凿毛时应将混凝土表面的水泥砂浆和松散层全部凿除,露出新鲜的混凝土,并用水冲洗干净。

4 合龙段的质量控制

安装调试好中跨合龙吊架,检查梁端竖向误差和轴线偏位是否满足设计要求(10 mm),如不满足,采取设计单位和监理工程师同意的处理方案进行处理,直至合格。满足要求后,按规范要求立模、绑扎底板钢筋、底板束预应力管道和部分腹板钢筋后,把预制好的合龙劲性骨架安放就位,合龙段进行水箱压重,在合适温度(一天中最低且为15℃～20℃)合龙锁定劲性骨架。在一天中最低气温浇筑合龙段混凝土,浇筑时中跨水箱与混凝土等重放水,边跨侧配重不变。浇筑时特别注意劲性骨架以下混凝土的振捣工作,需特别细心,确保密实,混凝土浇完后加强养生。混凝土强度达到85%且3 d后张拉、压浆、锚固合龙束,张拉横竖向预应力并压浆,最后释放配重,拆除所有挂篮及吊架,拆除临时支座,完成体系转换,按先长束后短束的顺序张拉跨中底板纵向束,完成对预留孔道的压浆,结束半幅桥施工。

5 施工中碰到的典型问题的处理

5.1 张拉锚头混凝土拉崩,锚垫板破碎

原因分析:锚头附近混凝土振捣不够密实,锚头附近混凝土粗骨料偏少,养生不彻底,造成张拉时混凝土强度值达不到设计张拉标准;锚垫板定位或角度不精确,导致张拉时受力不均。

处理措施:控制现场混凝土施工工艺,锚头附近混凝土应采用新鲜混凝土振捣密实,另外在锚头附近增加几根“井”字形钢筋网,在混凝土初凝后及时洒水覆盖养生,确保锚头处混凝土的强度,将已张拉预应力放松后方能处理。如果锚垫板破坏,破碎混凝土不多,则将其凿尽,锚垫板表面凿平,表面紧贴一块45 cm×45 cm,厚度4 cm的钢板代替锚垫板将其钢绞线张拉;如果是锚头附近破碎混凝土较严重,则将所有锚垫板碎片和破碎混凝土全部凿尽,重新安装锚垫板,支设模板,用环氧树脂砂浆补满,待强度达到设计要求时再次张拉。

5.2 横向、竖向预应力压浆困难

原因分析:横向、竖向波纹管接头没有处理好,混凝土施工时有浆进入。竖向预应力波纹管下端压浆管三通处在安装时未包扎严实,浇筑混凝土时进浆将其堵塞;出浆口未包裹,浇筑混凝土时进浆堵塞;出浆塑料管施工时将其破坏或被混凝土掩埋;上出浆口张拉后长时间未压浆,上垫板和上螺母之间的缝隙被杂物堵塞。

处理方法:加强现场控制,对接头部位包扎处理好。

5.3 顶齿板混凝土张拉后出现细小裂纹

原因分析:齿板中心位置不准确,导致锚垫板外侧保护层太小,低于设计张拉力;顶齿板前端倾斜角度不准确,不利于齿板受力,增大向下的分力,导致混凝土超出设计承受力;与设计有一定关系,齿板钢筋直径太大,不利于混凝土受力。

处理方法:在制作齿板时,钢筋、模板、波纹管位置要准确。必要时加大混凝土厚度以及钢筋根数。已经形成的:在承受设计张拉力和满足设计要求的前提下,裂缝长时间没有变化的齿板,在齿板周围重新支设模板加厚15 cm混凝土,中间补加钢筋网片,用同标号混凝土补全,有利于齿板的受力;出现大的裂缝的齿板,将其混凝土凿尽,用环氧树脂处理;右幅施工时,在保证施工质量和设计要求的前提下,适当加大齿板的尺寸,增加齿板内细钢筋的数量,提高齿板的受力,保证张拉质量。

5.4 长束钢绞线穿束困难

原因分析:铁波纹管接头处没有对接完好,钢绞线在穿束过程中前端撕划开波纹管,划开的波纹管挤攒到一起,将其钢绞线卡住无法穿过;浇筑混凝土过程中波纹管漏浆进入未清洗干净,将其波纹管堵塞;钢绞线太长,阻力太大;定位钢筋将波纹管挤压变形,使其空间小于钢束直径。

处理方法:使用大型号卷扬机,使其增加牵引力;找到波纹管堵塞的地方,将其混凝土凿开扩大波纹管的直径,穿过以后用同标号混凝土修补完全。

5.5 悬臂两端不对称平衡施工

原因分析:浇筑过程中一侧浇筑混凝土过多。

处理方法:在高起的一侧加载钢绞线或水箱等重物,使其平衡。应加强现场施工控制,保证浇筑两侧均衡;另外要加大0号块处的8根拉杆的拉力。

6 结语

变截面连续箱梁桥由于具有线形美观、结构变形小、刚度好、行车平顺、舒适、伸缩缝少、养护简单、抗震性能强、造价适中等诸多优点,在当今城市桥梁规划和高速公路跨越宽阔河流时,被广泛地使用,其质量控制往往成为我们项目质量管理的重点。希望借此文与广大的桥梁建设者共同探讨桥梁建设的技术管理问题,不断提高中国桥梁建设者的水平。

[1]王晓坤.悬浇变截面预应力混凝土连续箱梁桥施工技术[J].山西建筑,2009,35(30):334-335.

[2]黄 文,毛学舜,王新定.挂篮悬浇连续箱梁桥施工控制技术[J].山西建筑,2008,34(1):318-319.