库区大跨度连续梁施工关键技术

2014-07-17李彪

山西建筑 2014年14期

李彪

(中铁三局四公司，北京 102300)

1 工程概况

某库区连续梁桥为2-32 m简支T梁+(58.75+96×3+58.75)m连续箱梁，其中(58.75+96×3+58.75)m 连续梁采用钢管桩满堂支架施工，水中地质为砂质黄土，湿陷性黄土，粗圆砾土，粗、细圆砾土以及片麻岩，地质条件复杂，钢管桩支架高、跨度大，是目前在国内在建铁路跨度最大的水中满堂支架施工。

2 施工工艺特点

施工采用钢管桩基础作为支架基础，方便安装并可以循环利用，减少了施工时间，降低了支架材料的损失。钢板桩之间连接采用工字钢进行连接，通过三角钢板进行限位，受力点通过增加弧形钢板，以增强剪力，钢板必须与钢管豁口上底或下底齐平，确保钢板增加剪力作用，保证管桩承载力。硬撑上下横梁采用Ⅰ36工字钢，并通过［16槽钢连接，并通过U形螺栓将硬撑与贝雷片连接，且底模槽钢与硬撑进行点焊连接，施工简单，快速。

3 关键技术

3.1 水中钢管桩基础施工

1)施工准备。根据施工需要，采用C20混凝土进行钢管桩和贝雷梁异形钢桁架加工场地硬化，搭设扩大临时码头，顺桥向加宽施工栈桥，确保材料运输和混凝土运输通道畅通。

2)水中钢管桩基础施工及安装。每一处将4根钢管桩顶面顺桥向割一豁口，豁口处下部焊接30 cm×30 cm×1 cm弧形加强板，上部放置2Ⅰ28a工字钢，顺桥向两排工字钢间距为1 m，工字钢两侧采用15 cm×15 cm×1 cm钢板与630钢管桩进行连接，横桥向采用3根Ⅰ28a工字钢放置于顺桥向工字钢上，间距440 mm，上下工字钢采用角钢进行限位连接，1根直径1 000 mm管桩下端焊接钢板，钢板与工字钢采用满焊连接，管桩内侧焊接三排加强板，加强管桩下部承载力，外侧焊接6块20 cm×20 cm×1 cm三角钢板与工字钢连接。

3)支架纵横联安装。支架纵横向连接采用直径325 mm，壁厚5 cm钢管，斜撑采用［18，与1 000 mm管桩焊接连接。

4)风缆。每隔一跨支架，两侧采用φ15 mm钢丝绳风缆对拉，以防风缆拉力对支架顺桥向稳定不利，迎面一侧采用人字形缆风，风缆钢丝绳的水平角不大于30°，根据此原则，混凝土锚抛重量5 t，设位置离桥轴线横向距离在80 m～100 m之间，且必须尽量保证风缆绳与桥纵轴线垂直，最大偏角不大于5°。

3.2 贝雷梁、异形钢桁架、横向工字钢安装

1)管桩顶横向放置支撑横梁。主墩两侧第一排～第三排支撑横梁采用3Ⅰ45b或2Ⅰ56b工字钢，其余横梁采用2Ⅰ45b工字钢，工字钢上面加2 cm厚、27 cm宽钢板和2 cm厚、15 cm宽钢板，下面亦加焊钢板，并采用人字形斜撑对工字钢进行支撑，斜撑焊接在直径1 000 mm管桩上，具体详见图1～图3。每一跨第一孔和第二孔桩顶横梁上布置13片贝雷梁，其余为11片贝雷片，腹板布置13片贝雷片采用4个45花窗，底板下采用3个90花窗，腹板布置11片贝雷片采用3个45花窗，底板下采用3个90花窗，根据检算，贝雷片支撑点上，竖杆承载力较大，为保证安全，对贝雷片竖杆及横杆进行加强，采用［10槽钢，对贝雷片两侧进行加强，见图4，图5。上下贝雷片搭接采用高强度螺栓连接，为保证贝雷片整体稳定，上层与下层搭接处增加φ20圆钢拉杆(见图6)。现场出现贝雷片竖杆与横梁中心不重合，采用［10槽钢制作三角形支架，三角形一边与贝雷梁竖杆平行，并垂直横梁中心，另一边与贝雷梁纵向平行，第三边与内支撑平行。

图1 直径1 000 mm管桩与横梁连接平面图

图2 直径1 000 mm管桩与横梁Ⅰ45工字钢连接正面图

图3 直径1 000 mm管桩与横梁Ⅰ45工字钢连接侧面图

图4 贝雷片与硬撑连接立面图

图5 贝雷片安装正面图

图6 上下贝雷片连接立面图

2)贝雷梁梁顶设置横向硬撑分布梁。分布梁采用横向Ⅰ32b工字钢与［16槽钢制作的硬撑，间距150 cm一道，硬撑高度随梁高进行变节高度。

3)底模硬撑上安装［12槽，通过点焊连接，槽上铺6 mm钢板，组成底模系统。

3.3 单桩预压

单桩预压有两种方法:第一种利用直径200 cm钢护筒的抗拔力通过千斤顶反压试验检测直径100 cm钢管桩的承载力;第二种通过浮箱预压。

现场采用第二种浮箱预压法。使用卷扬机吊起浮箱，内部增加水重，以及上部增加混凝土锚碇，进行加载，达到加载重量后，停止，进行观测支架沉降量，卸载时，通过减少锚碇，水重进行卸载，完成反压试验。根据管桩承载力，本次管桩需180 t重量，浮箱未灌水时单个重3.84 t，6个共重23 t;每个浮箱灌水16 t左右，6个共重96 t;锚碇每个重4.5 t左右，12个共重54 t;Ⅰ30工字钢约100 m，共重约3.7 t;两台卷扬机及8个6门滑轮，8个卸扣重约 2.1 t。

3.4 预拱度设置

根据监控单位提供预拱度要求，通过调整硬撑高度，对梁体预拱度进行设置。根据监控单位提供的最大预拱度值为45 mm，而根据单桩试验测得数据，水中支架立柱下沉量为20 mm左右，其中非弹性沉降量13 mm左右，弹性沉降7 mm左右，因此在最大预拱值位置处，硬撑高度比设计低25 mm，以保证张拉后满足设计要求。

3.5 梁体施工

连续梁0号段长度54 m，由于长度过长，施工时，风力、施工荷载等因素影响支架整体稳定性以及施工质量，根据锯齿块及支架临时支墩的位置，进行分段，腹板及顶板锯齿块钢筋绑扎、端头模板安装、混凝土浇筑施工难度大，为保证锯齿块施工以及后期张拉质量，按照此原则进行分段;其次根据支架立柱位置承载力原则，由于第一排立柱安装于承台顶面上，立柱无非弹性沉降，在此位置进行分段，保证了连续梁线性美观。根据以上原则将梁端分为3次浇筑，先浇筑梁体中间13.3 m，而后再浇筑两次20.35 m。

3.6 预应力张拉

连续梁A0，A1，A2混凝土浇筑完成后，混凝土强度及龄期达到设计要求，进行张拉，张拉顺序先腹板束，后顶板束，从外到内左右对称进行，同一施工节段的预应力按纵向→竖向→横向的顺序张拉，梁体边跨中跨合龙纵向预应力张拉分三期进行张拉，等混凝土强度及龄期满足要求后，张拉第一期预应力束，而后拆除全桥支架，启动3号～6号永久支座，且3号、6号墩纵向临时锁定，完成第一次体系转换，张拉第二期预应力束，而后等次中跨浇筑完成，强度及龄期满足要求，张拉次中跨第一期预应力束，拆除3号、6号墩支座纵向临时锁定，完成第二次体系转换，张拉次中跨剩余预应力束及边跨和中跨第三期预应力束。

梁体张拉时，张拉总吨位必须包括锚口损失力及锚下垫板喇叭口处钢束弯折摩阻损失且锚下控制应力不得超过1 860 MPa控制应力的75%;张拉过程中，预施应力采用双控，预施应力值以油压表读数为主，与预应力伸长量进行校核，实际延伸量与计算延伸量允许－6%～+6%的误差;预应力张拉必须保持对称张拉，最大不平衡束不超过1束。