特大桥箱梁悬灌梁施工技术

2014-03-20张志刚

交通运输研究 2014年10期

张志刚

（河北省高速公路京秦管理处，河北秦皇岛 066000）

1 工程概况

某特大桥主梁采用预应力混凝土单箱单室垂直腹板截面，顶宽12.2m，中支点底宽7.1m，边支点及跨中底宽6.0m，中支点梁高5.2m，边支点梁高2.8m，梁高从根部到跨中采用圆曲线变化。箱梁采用分段浇筑形式，分段长度为2×8m（0号块）+8×3m（1~2号块）+24×3.5m（3~8号块），合龙段长均为3×2.0m，边跨现浇段长为2×7.6m。箱梁采用三向预应力体系，纵向采用OVM锚具，竖向采用JLM32精轧螺纹钢筋，横向预应力锚具采用扁锚。

2 挂篮施工技术

2.1 挂篮分解处理

本工程0号块长8m，无法满足一套标准挂篮安装，只能安装一个标准挂篮和一个非标准挂篮，待1号块浇筑完成，强度达到设计标准后，对挂篮进行分解，共5个步骤：

（1）安装临时支撑，在1号挂篮轨道梁前端与立柱和上平杆之间安装临时支撑附加构件F4、F5，在立柱前方采用竖向精轧螺纹钢临时固定支撑构件，使其构件与挂篮形成整体；

（2）拆除临时构件，及时拆除附加杆件F1、F2、F3，使其标准挂篮向前行走2m，为非标准挂篮换上标准构件倒出位置；

（3）补充标准挂篮构件，将标准构件F2、F3安装到一号挂篮上，同时也把反扣轮安装到轨道梁上，使其形成标准挂篮，具备行走条件；

（4）拆除临时支撑构件、标准构件，反扣轮安装后，具备移动条件，及时拆除F4、F5临时锚固支撑杆件；

（5）固定挂篮，挂篮行走到位后，采用精轧螺纹钢穿过箱梁顶板预留孔位置，把挂篮后锚横梁锚固在箱梁顶板上。

2.2 挂篮移动注意事项

对本工程T构两端的挂篮同时对称移动，移动挂篮前认真检查垫座反扣各部联接是否可靠，滑道锚固是否到位，发现问题及时处理，确保挂篮前移安全。同时在移动挂篮前应当对外侧模以及箱梁底模标高进行调整，同时应当认真检查挂篮情况，确保绳索与挂篮无钩挂情况，发现情况应当对其处理后再进行挂篮移动。挂篮移动的危险性较大，因此移动挂篮应当由专人指挥，而且在挂篮移动全过程中应当注重后锚与滑道锚固，施工中要不断检查锚固系统的牢靠程度。每片桁架后锚不少于4根精轧螺纹钢，滑道锚固间距不大于0.5m。

3 合龙段施工及体系转换

进行合龙段施工前必须先对边跨现浇段进行基础处理，搭设碗扣支架，其施工工艺流程为：搭设支架→搭设作业平台→支架预压→安装支座→安装底、外模→绑扎钢筋及安装预应力管道→浇筑混凝土→养生→拆除内外模板及端模，混凝土一次浇筑成型，对现浇直线段则与0号块采取相同的处理方法。

3.1 边跨合龙（第一次体系转换）

3.1.1 合龙段施工工艺

为了能有效地减少支架及模板的经济投入，对本工程合龙段施工采用挂篮直接受力承载重量。合龙段施工的具体流程如下：挂篮前移至合龙段→合龙段施工平台及劲性骨架焊接→合龙段钢筋制作与安装、预应力管道安装→模板安装、临时张拉（400MPa）→边浇筑合龙段混凝土边卸载配重→混凝土养生→合龙段预应力束张拉压浆。当8号块混凝土强度满足设计后，则可以把挂篮移动至前吊杆接触到现浇混凝土。

3.1.2 设平衡重

在悬臂端采用加水箱的方法设平衡重，近端及远端所加平衡重吨位由施工平衡设计确定。

3.1.3 合龙锁定设计

对本工程的合龙段劲性骨架进行焊接施工，焊缝长度和预埋钢板相同，厚度则应当满足钢结构设计规范要求。为了避免烧伤混凝土，要求在焊接完成后1h内对焊件的周边混凝土进行浇水降温处理。为了能节省合龙工序的焊接时间，劲性骨架安装前预先焊好一端，当进行合龙施工时，则采用4台焊机同时对称焊接另一端。

3.1.4 合龙锁定

为了能有效地避免合龙段混凝土在浇筑及早期硬化过程中产生裂缝，本工程在合龙前对悬臂端与现浇端采取临时连接，临时锁定是合龙的关键，合龙锁定遵循“又拉又撑”的原则。支撑劲性骨架采用“预埋钢板+连接槽钢+预埋钢板”三段式结构。合龙段合龙锁定布置见图1。

图1 合龙段合龙锁定布置示意图

3.1.5 合龙段混凝土浇筑

浇筑合龙段混凝土时，采取分段卸载，从而有效地确保平衡施工。合龙段混凝土浇筑选择在一天中气温较低（5～15℃）时进行，保证合龙段浇筑混凝土处于气温上升的环境中，在受压的状态下达到终凝，以防混凝土开裂。混凝土的浇筑速度约为10m3/h。合龙段混凝土强度等级应比普通段混凝土高一级，而且应当加入微量膨胀剂，加强新旧混凝土的连接，避免出现裂缝问题。待梁段混凝土达到设计强度的65%后，解除连续梁主墩墩顶临时固结，凿除支架边墩临时固结；混凝土达到设计强度的90%时，张拉预应力筋及进行孔道压浆；拆除所有吊模及托架，进行第一次体系转换。

3.2 中跨合龙（第二次体系转换）

中跨合龙梁段与边跨合龙段均采用挂篮移动至现浇段，对吊杆采用PVC管套保护。同时采用在悬臂端加水箱的方法设平衡重，近端及远端所加平衡重吨位由施工平衡设计确定。合龙前将合龙段两端悬臂端临时连接，尽可能保持相对固定，以防止合龙段混凝土在浇筑及早期硬化过程中产生明裂缝。合龙前应对中跨合龙段的标高进行观测，并记录当时的气温条件。如果标高达不到合龙要求，就须要设置配重。施工控制有要求时还应对合龙段处采取措施调整。合龙段支撑劲性钢骨架施工方法同边跨合龙段施工方法。中跨合龙施工过程见图2。

图2 中跨合龙施工过程示意图

4 线形控制

对于连续箱梁而言，其悬灌施工过程应严格控制线形。工程实践表明，箱梁悬灌施工过程中，影响线形控制的因素很多，主要包括以下因素：挂篮的下挠、托架以及支架的下挠、预应力施工，混凝土的施工及温度变化等。

4.1 温度观测

主梁挠度主要受温度影响，因此为了掌握箱梁截面内外温差和温度在截面上的分布情况，在梁体上布置温度观测点进行观测，以获得准确的温度变化规律。

4.2 施工预拱度计算

对箱梁进行悬灌浇筑施工中，最困难的任务之一就是施工预拱度的计算。箱梁预拱度计算根据现场测定的各项参数由专业程序计算得出。

4.3 悬臂箱梁的施工挠度控制

根据预拱度及设计标高，确定待悬灌梁段立模标高，严格按立模标高立模。挠度观测资料是控制成桥线形最主要的依据。通过设置观测小组，针对箱梁施工的每个阶段中预应力张拉前后以及混凝土浇筑前后挠度变化，对监测数据进行整理，画出挠度曲线进行分析，能及时对出现较大误差的情况进行调整。为了尽量减少温度的影响，挠度的观测安排在早晨太阳出来之前进行。合龙前将合龙段两侧的最后2～3个节段在立模时进行联测，以保证合龙精度。

4.4 箱梁应力监测

对箱梁悬灌浇筑施工过程中，还应当监测箱梁各个控制截面的应力变化。本工程对箱梁应力监测采用钢弦应变计作为应力传感元件，按测点位置埋置在箱梁混凝土中，通过导线引出混凝土面，用频率接收仪测量其频率，将频率换算成应变，最后可得出测点位置混凝土的应力。在0号块墩顶中心及两侧腹板、合龙段中心及两侧腹板分别设置测点。另外，本工程还对边支座反力进行监测。监测结果能准确地反映出施工阶段箱梁的受力状态，保证施工安全。