某景观桥现浇拱形箱梁施工技术

2012-11-06杜建文

山西建筑 2012年36期

关键词：预拱度方木底模

杜建文

(太原市市政建设开发中心，山西太原 030012)

1 工程概况

该桥横跨某公园景观水系，为景观性人行桥。在桥位处的规划景观河道宽度约为21 m，主跨跨度采用22 m，边跨悬臂端配重跨度采用7.5 m。

本文将论述该桥型现浇拱形箱梁施工的技术特点和施工管理技术。

2 结构构造

结构刚度大。地基承载力要求低，造型简洁大方，主梁曲线流畅，腹拱的通透性与拱桥的柔美性兼而有之，视觉上高低错落接合平顺，景观效果良好。

上部结构采用双悬臂简支拱形箱梁形式，跨径布置为7.5 m+22 m+7.5 m，桥宽4 m，边跨悬臂端梁高为1.341 m，支点梁高2.5 m，中跨跨中梁高1.2 m;箱梁下缘由直线、圆弧线(半径为19.875 m)组成，上缘由三段圆弧组成(半径分别为24.844 m和36.438 m);箱梁立面于中跨跨中对称;在距离支点2 m和3.8 m的位置各设一个腹孔，腹孔在横桥向通透;箱梁横断面为单箱单室截面，总宽度为4 m，腹板厚度由60 cm变化至40 cm，顶底板厚度为20 cm。悬臂端横梁厚度为1.2 m，支点处横梁厚1 m，每个腹孔两侧设有30 cm厚的横隔梁。

下部构造采用外尺寸4 m×8 m中空墩柱结构接6 m×10 m×1.5 m扩大基础，墩柱中空部分采用二八灰土填充夯实。

3 施工方法

结合设计特点、现场实际情况，现浇拱形箱梁施工重点、难点主要体现在:

1)支架下扩大基础的选择及地基处理方式的选择。

2)梁底线形的控制，包括预拱度的预设、支架卸落后梁底标高的变化。

3)内模的固定安装及防止浇筑过程中上浮需采取的施工措施。

4)浇筑方式及浇筑顺序的确定。

3.1 地基处理

在填土筑岛的围堰上开挖支架地基处理作业面。清理淤泥粉土挖除清理至粉土层上。采用换填砂砾及下部干插片石等措施提高原地基的承载力。在土基顶面干插80 cm厚干插片石刚性换填层，分层填筑70 cm厚级配碎石垫层振动压实，级配碎石顶面施作30 cm厚C30混凝土扩大基础。

3.2 碗扣式脚手架支架搭设

支架设计的合理性将直接影响梁体质量。经计算主跨支架支撑体系按横桥向间距90 cm、顺桥向间距90 cm(一般地段)/60 cm(拱脚实体段)控制，横杆上下层步距均按60 cm布置。

为保证支架系统的水平刚度和整体稳定性，设置纵、横向剪刀撑。顺桥向及横桥向均按3.6 m杆件平距布置。在立杆底部、顶部设置可调底座、顶撑，调整高度控制在30 cm内以确保整体立杆自由端的稳定。纵横向扫地杆固定在距垫铁块表面不大于50 cm处的立杆上。

受拱脚线形构造影响，混凝土在初凝前、主拱跨未合龙状态下，存在纵、横向水平推力现象。通过布设脚手管水平支撑与主体结构空心墩牢固定位、在立杆上下端口平面处用脚手管水平纵横向连接固定、布设支架横桥向满面剪刀撑(顺桥向每隔3个横杆布置)、布设支架顺桥向满面剪刀撑(横桥向上按270 cm间距布置)等措施，增强支架整体纵横向刚度。剪刀撑在脚手架外侧交叉成十字形的双杆，并与地面成45°～60°夹角。

3.3 底模安装、预拱度设置、支架预压

悬臂端梁底与中空墩柱顶面11 cm空隙，底模采用1.5 cm厚胶合板+8.5 cm～9.5 cm厚细砂底模，外侧模包砂底模防止砂外漏。经检算砂底模的最大承压应力仅为65.5 kPa，砂底模承载能力完全满足均布荷载要求。

碗扣式支架立杆顶托上配木楔纵向铺设10 cm×15 cm方木粗调拱底线形。为适应拱底线形，拱底圆弧线形部分采用10 cm×15 cm方木弹线及分段下料后组拼、细部调整而成。在纵向方木上以20 cm间距横向铺设10 cm×10 cm方木，采用15 mm厚木胶合板作现浇梁底模、腹板的内外侧模。纵横方木、拱底调整木楔间用扒钉钉牢，木胶合板与横向方木之间均用木螺丝固定。用原子灰堵塞底模缝隙、在拼缝下设置方木以确保拼缝质量。

在支架、模板施工时设置预拱度包括:

1)结构本身需要的预拱度δ0，设计图中，箱梁中跨预拱度采用二次抛物线向上设置，其中，中跨跨中向上设置1.5 cm;悬臂跨预拱度采用二次抛物线向下设置，悬臂端向下设置1 cm。

2)施工需要的预拱度分:模板、支架承受施工荷载引起的弹性变形δ1;受载后由杆件接头的挤压和卸落装置压缩引起的非弹性变形δ2;地基在受载后的沉降变形δ3。经计算，中跨跨中向上设置1.8 cm;悬臂跨预拱度采用二次抛物线向上设置，悬臂端向上设置0.5 cm。

将结构设计预拱度与施工预拱度进行叠加，中跨跨中向上设置3.3 cm，采用二次抛物线设置;悬臂端向下设置0.5 cm，按向下的抛物线计算确定。每点预拱度设置按下式分配:

其中，δx为任意点(距离x)的预加高度;δ为总预加高度;L为拱桥跨径;xv为跨中至任意点的水平距离。因此对于梁底任意一点，其施工控制高程:

其中，H为考虑所有预拱度的拱底标高;H0为未设预拱度的拱底标高。

本桥砂底模及满堂支架预压荷载为460 t，按预压荷载的60%，80%，100%分级加载。预压材料选用防水矿物袋，利用小型挖掘机人工配合装入河砂，每袋1 t，利用16 t吊车上的电脑计量控制砂袋重量为1 t，用16 t吊车直接吊装至拱形箱梁底模上。适当布设小袋装砂袋(每袋70 kg)，保证上层摆放的预压砂袋堆码整齐、稳定。

预压加载顺序与混凝土浇筑顺序一致，将砂袋计量后标识并均匀堆码，预压砂袋的高度、宽度及堆放的紧密性及预压荷载重量符合不同部位荷载要求。当顺桥向加载时，从桥梁悬臂端及拱脚处开始向跨中对称进行布载。配备防雨塑料布，将雨水及时引出预压堆载区域防止浸水增重。预压袋人工配合吊车吊装摆放要稳定牢靠，防止多层加载受压后侧向倾斜伤人。

顺桥向在箱梁悬臂跨的端头及跨中、主拱跨跨中、半跨中、拱脚位置处，横桥向底模横向布3个点进行观测。水准测量控制点设置在无沉降的结构物上。

依据分级加载程序，每级布载完成后应每间隔12 h对支架的沉降量进行一次测量，并做好相应的记录。当各测量点12 h的沉降量的平均值小于2 mm时，进行下一级的加载。当各测量点24 h的沉降量平均值小于1 mm或最初72 h的沉降量平均值小于5 mm时，可认为支架预压合格。根据测量变形值，在底模上调整预拱度使梁体线形满足设计要求。

3.4 拱形箱梁支座安装、钢筋制安、内外模制安

复测支座下钢板高程，合格后弹线标注支座中心线。安装支座并复测高程，保持支座水平。

钢筋制安分底板、纵向腹板、横梁、腹拱、顶板等部位钢筋按顺序施工。绑扎前先对轴线控制位置进行复核校正。钢筋接头采用搭接电弧焊，接头长度区段内受力钢筋接头符合规范要求。

纵横梁骨架施焊顺序由中到边对称进行，相邻焊缝采用分区对焊跳焊。对于后续安装相互交叉影响的部位，将产生影响的钢筋安排在后期现场成型前安装。

腹板竖肋及顶板横肋采用10 cm×10 cm方木，分段通长布置，间距30 cm。横肋采用脚手管通长布置，横肋与内模通过Φ16拉筋固定，拉筋间距按45 cm设置。顶板采用脚手管内支撑撑顶牢固。内模制作不得存在负误差。

箱体腹拱面板后内模横带采用4 cm×7 cm方木@10 cm，拱顶部分细部划圆弧形线形成圆拱。内模横带内支撑采用Φ28钢筋加工成闭合支撑架间距20 cm顺桥向摆放。将通长脚手管穿入钢筋支撑架内对腹拱内模进行限位与固定。

内模通过分节预制成型后进行吊装组合而成，安装前四周包裹塑料布以利拆模。内模紧固采用φ16对拉螺栓及脚手架加固支撑，在底模上布置马凳筋并纵横向铺设方木，脚手架立杆底托安置其上，用钢管加固以保证模板整体稳定性。底模为敞开式布置，随拱脚混凝土向跨中浇筑及时封闭固定内模底模。在两侧底梗角加设15 cm的木胶板压板，用限位钢筋钩头固定压板，另一端焊接在底板钢筋上，以减少混凝土对内模产生的上浮压力。同时通过在外模顶拉杆上设置竖向压杆(每道顶拉杆上布置2个竖向压杆)，防止内模在浇筑过程中移位。

4 拱形箱梁现浇混凝土施工

采用泵车泵送混凝土进行浇筑。拱形箱梁竖向采用一次性分层浇筑，混凝土分层浇筑厚度按30 cm～35 cm控制下料速度，浇筑时分底板、腹板、顶板按分层、逐层、对称的原则施工。竖向先浇筑底板，从每箱的腹板下料，在底板初凝前浇筑腹板下梗角、腹板，最后按序浇筑顶板。合理控制分层下料、振捣，混凝土浇筑应按照次序，逐层连续浇筑振捣。

以两个悬臂端及拱脚地段作为起始端同步展开，横桥向按对称、平衡、均匀的原则进行全断面的混凝土浇筑。顺桥向则按纵向分段、水平分层、对称的方式由两端墩顶悬臂端、拱脚地段同时对称向跨中拱顶方向浇筑，在跨中主拱拱顶处合龙浇筑完成。

在振捣过程中，对内外模板支撑情况检查，安排专人负责观察模板、钢筋、预埋件，用小锤敲击内外模板、底梗角模板，听声确认混凝土的密实情况，对存在空响的部位加强振捣，确保混凝土的密实性。设专人对支架变形、沉降等情况进行监测记录，有异常变形随时预警，监测点的设置同支架预压时测量点的布置相同。当发现竖向杆件跨中弯曲值大于3 mm、沉降值大于3mm、异常声响等情况时，撤离现场所有施工人员，停止混凝土浇筑，检查支架，分析原因，在未危及支架稳定和人员安全的情况下，对支架采取加固措施;存在支架失稳的可能情况下，想办法对支架进行卸载。

根据顶板标高控制点拉线进行收面，刮尺收平、镘刀收光。外露顶板混凝土接近初凝时，人工二次收面。初凝后混凝土表面覆盖塑料薄膜。

5 拆除卸架

混凝土强度达到100%、弹性模量不低于90%时方可落架拆卸。落架前先行拆除悬臂端1.5 cm厚覆膜光面胶合板+8.5 cm～9.5 cm厚细砂底模，保证梁底11 cm净空。拆除卸架应按以跨中为中心，对称、缓慢、均匀进行，先拆卸跨中拱顶部分，后从跨中向拱脚处自上而下依次逐渐卸架。支架拆除程序由上而下，按层按步拆除。