大跨度连续箱梁施工技术

2011-04-23陈国良

海峡科学 2011年2期

陈国良

大跨度连续箱梁施工技术

陈国良

东南沿海铁路福建有限责任公司

新建温福铁路钟鼓1号大桥上部结构采用(40+64+40)m预应力混凝土连续箱梁，本文全面介绍了其支座施工、模板安装、钢筋安装及管道预留、混凝土浇筑、预应力筋的下料及穿束、张拉、压浆、挂蓝施工及现浇段、合拢段施工方法和施工工艺，顺利完成了大跨度箱梁的施工。本工程的施工技术可供相关工程参考。

大跨度预应力连续箱梁施工技术

1 工程概况

新建温福铁路的钟鼓1号大桥位于福州马尾区境内，主要跨越山谷农田，为山间跨谷桥，雨季山谷水流较大。桥梁中心里程DK294+311.705，桥全长159.55m，桩基础，上部构造（40+64+40）m预应力混凝土连续梁，连续梁全长145.2m。桥位地质情况为淤泥、粗砂、漂石土、砾砂下伏花岗岩。

钟鼓1号大桥上部结构为（40+64+40）m的预应力混凝土连续箱梁，其截面形式：单箱单室变截面，箱梁为三向预应力结构。梁顶宽13m，中支点梁高5.2m，跨中梁高2.8m。顶板厚度34～60cm，腹板厚度50～70～90cm，底板厚度44～100cm，在端支点、中支点、中跨中共设5个横隔板。墩顶0号段长8m，有C50混凝土179.26m3；1号～2号段长3m，3号～8号长3.5m，边跨现浇段长7.6m，中跨、边跨合拢段长2m。主要施工量为C50混凝土1959.7 m3；钢绞线113.2t；精扎螺纹钢11.9t；普通钢筋311.9t等。

综合地质、水文情况以及以往类似工程经验考虑，该桥连续梁采用三角挂篮悬臂浇筑施工。

2 施工方法

2.1 支座施工

永久支座安装前，在支承垫石上放好每个支座的十字线，并测出顶面标高、调平，对支座地脚螺栓预留孔的孔径、深度、垂直度进行检查并清除干净。在垫石顶面从预留孔向外凿灌浆槽，以便砂浆的浇筑。

支座清洁完成后将其上下连接板固定，对于纵向活动支座还要按照安装时的气温与设计合拢温度差对支座上板预留偏移量。

支座安装好后通过灌浆槽将砂浆灌入，要求地脚螺栓露出螺母顶面的高度不小于螺母的厚度。支座上下板采用连接铁件连接固定。

临时支墩布置在墩顶永久支座两侧，每侧设置2个，其结构尺寸根据设计图纸施工。临时支座设计承载力不小于永久支座。

2.2 安装模板

在承台上搭设满堂支架作支撑，在搭设好的支架上安装底模。底模安装时要根据其线形设计进行安装，拼装模板板面要光滑，严禁错台，接缝应严密，以免出现漏浆等现象。对于侧模板还要保证其垂直度符合规范要求。模板安装好后测量其定位和标高（根据预压结果及其铺垫的枕木等的变形情况底板预留1.0cm的下沉量）是否符合要求，若不符合，则进行校正，直至符合要求。

2.3 安装钢筋及预留管道

钢筋在加工之前进行原材料的抽检工作；钢筋的制作在钢筋加工厂完成，保证钢筋的加工质量，在箱梁底模板和外侧模板就位后即可进行钢筋及管道的安装，其顺序如下：

①绑扎底板下层钢筋。

②安装底板管道定位网片。

③绑扎底板上层钢筋和上下层钢筋之间的架立钢筋。钢筋架立按间距80cm呈梅花形布置，以防止人踩变形，保持上下层钢筋设计间距。

④绑扎好腹板骨架钢筋后，再绑扎腹板下倒角的斜筋。

⑤在腹板钢筋骨架内安装下弯钢束管道、竖向预应力筋管道及预应力粗钢筋，固定管道定位网片。

⑥内模滑移就位后绑扎顶板和翼板下层钢筋。

⑦安装顶板管道定位网片，顶板预应力筋的锚垫板及螺旋筋，穿顶板波纹管。

⑧绑扎顶板上层钢筋和上下层架立钢筋。

管道制作和安装方法为：

①波纹管的制作：纵向波纹管采用规格分别为90mm及80mm金属管，横向波纹管采用规格分别为60mm×19mm及70mm×19mm金属管，纵横向波纹管采用现场卷制。竖向预应力筋孔道采用厚1.0mm的钢管制作。

②波纹管安装：波纹管严格按设计位置随箱梁施工逐节安装，安装时将波纹管穿入定位网片网眼内，并与定位网片绑扎，安装过程中尽量避免反复弯曲，以防管壁开裂和穿束困难，波纹管应露出梁端7～10cm。波纹管的联接采用大一号的波纹管套接，套接重叠长度20cm，并在接缝左、右各5cm长度范围内外缠胶带纸，并用20号铁丝绑扎5～6道，管道接头处要做到无折角、无毛刺、不渗漏，以防堵管或穿束困难。所有纵向波纹管应在最高点设通气孔。

③防堵管措施：在灌筑梁段的纵向波纹管内穿入塑料管以提高波纹管的刚度，并保证管道曲线圆顺，混凝土灌注完成后立即拨出塑料管，并用通孔器检查管道是否通畅，发现漏浆时应及时用高压水冲洗管道。

2.4 混凝土的浇筑

箱梁混凝土采用C50混凝土。考虑到梁体钢筋较为密集，混凝土的塌落度控制在16～19cm，使用自动计量的强制式拌和楼集中拌制。

拌制好的混凝土利用输送泵进行浇筑，浇筑顺序为：先底板，再腹板，最后顶板。由于0#、1#段梁体较高，为防止混凝土离析等现象发生，在腹板上开窗，以利于混凝土浇筑和振捣。顶板浇筑时最好先对称浇筑翼缘板，然后再浇筑中间顶板。

混凝土浇筑时，T构两端梁段要均衡浇筑，偏载不能太大，以防止发生意外。振捣时采用插入式振捣棒振捣，对于钢筋较稀疏的部位用50棒振捣，密集的部位用30棒振捣。腹板振捣时要分层进行，每层厚度不超过30cm。振捣要均匀，严禁空振模板、漏振或过振。

2.5 预应力筋的下料及穿束

下料：预应力筋在下料前必须经过试验复核合格后才能进行下料切割。钢绞线与精扎螺纹钢筋用砂轮切割机切割。切断后的钢绞线截面与母材垂直对称。不允许过份倾斜。预应力筋下料后有锈的要彻底除锈，距两端1.5m范围内要加强除锈，以防止张拉时滑丝。预应力筋下料后，应将毛刺修平。

编束：将已下好的钢绞线每3根一组排列整齐，每间隔1.5m用22＃镀锌铁丝绑扎一道。下好料的钢绞线组束后编号，采取措施妥善保管。

穿束：对于纵向钢绞线，穿束前先用通孔器检查孔道是否通畅，如有堵塞要进行处理。采用人工穿束，穿束前先在编号束的钢绞线（3根/组）一端缠3～4层胶带纸以减少穿束时阻力。横向钢绞线在浇筑混凝土之前就已安装就位。

2.6 张拉

连续箱梁的张拉分为纵向、横向、竖向三个方向。待梁段混凝土强度及弹性模量达到设计的85%后，先对纵向钢绞线进行对称张拉，其次对横向钢绞线进行张拉，最后进行竖向预应力筋的张拉。纵向钢筋的张拉工艺流程为：

图1 纵向钢绞线的张拉工艺流程

①安装工作锚、限位板：安装前用柴油将锚具和夹片清洗干净，然后将钢绞线平行地逐个穿入锚具，将限位板与工作锚靠紧，从中心到边缘安装夹片，安装好后，轻敲夹片，使夹片夹紧钢绞线，夹片外露量一致。

②安装千斤顶：千斤顶用1.5t吊葫芦吊在支架处，千斤顶安装完毕后应使其轴线与孔道中线重合。

③检查千斤顶、压力表、油路安装正确无误后，同时启动两个油泵，使千斤顶同步施张及钢绞线受力均匀。

④张拉完成后在工具锚后面的钢绞线上用粉笔做记号，以便观察在卸载、回油的过程中是否有滑丝现象。

⑤较长钢束的伸长值较大，千斤顶行程不够时则采用反复张拉的方法。

⑥钢绞线张拉的质量控制

a.预应力钢束采用应力、伸长值双控。张拉力控制主要是控制油表读数，油表读数误差不得超过±2%，实际伸长值与理论伸长值比较其误差应在±6%范围内。

b.对中跨底板钢绞线束施张过程中，对梁面标高进行检测，若高程变化过大，要调整张拉顺序。

横向钢绞线的张拉工艺类似于纵向钢绞线张拉施工工艺。横向钢绞线一组3束，张拉时先张拉中间的一束，然后再张拉两边的。张拉两边时，先对其中的一边进行1/2张拉，等到另一边满张拉完成后，再对这边进行补张。

竖向预应力钢筋的张拉程序为：安装联接器→安装千斤顶→安装张拉杆→拧紧穿心拉杆螺母→张拉→紧工作螺母→至控制应力并持荷5分钟→测伸长值并校核→卸载、回油。

2.7 压浆

灰浆使用42.5#普通硅酸盐水泥，水灰比0.34，掺加0.1的膨胀剂来减少水泥浆的孔隙率，提高密实度。压浆前首先安装压浆咀及压浆阀，并将压浆管与待压管道联接。然后用高压水冲洗管道，再用真空机将管道内的积水排出，启动压浆机，待出浆口溢出的灰浆由稀变稠直至与进浆稠度基本一致后，关闭出浆阀门，将压力升至0.7MPa，持压不小于2分钟后关闭进浆阀门。

2.8 挂篮施工

悬灌段采用三角挂篮施工，挂篮拼装完成后，按设计荷载的1.2倍进行压重试验，加载、卸载要分级进行，测得弹性变形和非弹性变形，以此控制各段箱梁的预拱度。

悬臂梁段采用三角挂篮施工，挂篮试验完成后，检查挂篮的中线。按挂篮变形量及梁段挠度调整底模标高。然后开始绑扎1#梁段的钢筋，穿波纹管。1#梁段钢筋须与梁段预留钢筋焊接相连。

复测挂篮的中线和标高，调整合乎要求后，在梁段左右腹板正上方、梁端中心各焊接一根短钢筋棒（顶面打磨光滑，标高以露出混凝土面2cm左右为宜）作为观测点，对称浇筑梁段混凝土，作业结束后，精确测量观测点的标高。拆除梁端模板，将端部混凝土凿毛，调直预留连接钢筋。

混凝土养护期间，梁顶表面覆盖草袋或其他保水材料，箱体内外由专人不断洒水养护。当混凝土强度达到设计强度的85%时，两个梁段同时同步双向对称张拉预应力束。纵向预应力束张拉前及压浆后，测量记录观测点的标高。

计算梁段混凝土灌筑前后观测点的标高差值以及预应力筋张拉前后该梁段观测点的标高差值，如合乎要求，按上述步骤进行下一段梁段的施工。由此循环直至梁段浇筑完成。

2.9 现浇段施工

现浇段长7.6m，梁高2.8m，现浇段采用A1、B1号梁段施工用钢管及纵、横梁工字钢搭设支撑架施工。外模和底模采用组合钢模板，内模采用木板。

施工程序为：

①搭设支撑架，进行支架预压，预压方法是采用砂袋堆码加载，总荷载为支架实际受力的1.2倍，以消除支架的非弹性变形，测定其弹性变形。

②安装支座。预留支座偏移量，安装时详细检查盆式橡胶支座密贴情况，各滑移面用丙酮或酒精仔细擦净，清除灰尘和杂质。支座定位必须准确，支座标高以及支座顶面两个方向的水平高差均应控制在规定的范围之内。

③安装底模板，设置预拱度。

④绑扎底板钢筋和腹板钢筋安装底板预应力管道，腹板纵向预应力管道和竖向预应力筋。

⑤安装内模。

⑥绑扎顶板钢筋，安装顶板纵、横向预应力管道。

⑦灌注混凝土。

⑧养生、张拉、压浆、封锚。

2.10 合拢段施工

边跨合拢段直接在支撑架上施工。中跨合拢段采用挂篮上的模板系统进行施工，方法是将挂篮底模平台锚于两个B8号梁段底板上，外侧悬吊于B8号梁段翼缘板上，内模置于底板顶面上，内外模间用对拉螺栓拉紧。为保持混凝土灌筑过程中梁体受力不变，在两个B8号梁段上各预压重量等于合拢段混凝土重量一半的水箱。随混凝土的灌筑分级放水。合拢段施工是连续梁施工的关键。

2.11 结构体系转换

连续梁部施工时，在连续梁合拢前，永久支座处于非受力状态，且连续梁体部分要与墩身保持为固结刚构体系。因此，在连续梁施工期间，合拢之前须在墩顶布置临时支座，承担连续梁的本身及施工荷载，并使梁体与墩身固结，形成一个T形刚构架，抵抗扭转力矩。临时支座设置为4个钢筋砼支撑垫块，对称布置在墩顶顺桥两侧。在垫块中间夹一层硫磺砂浆。硫磺砂浆内预埋电阻丝，在拆除临时支座时，通电加热，将硫磺砂浆熔化。临时支座分离为上下两块，永久支座对称均匀下沉，梁体下落，使永久支座受力，实现结构体系转换。临时支座采用风镐凿除，预埋在临时支座内的钢筋用氧焊切割掉。