里必沁水河特大桥连续梁悬臂浇筑施工技术
2015-04-06崔博
崔 博
(山西省交通建设工程监理总公司,山西 太原 030012)
里必沁水河特大桥连续梁悬臂浇筑施工技术
崔 博
(山西省交通建设工程监理总公司,山西 太原 030012)
通过分析里必沁水河特大桥工程的特点,从0号块施工、挂篮的选定、悬臂浇筑、合龙段施工等环节详细阐述了该大桥连续梁悬臂浇筑的施工技术,总结了连续箱梁的关键控制技术,确保了工程的质量。
连续梁,悬臂,浇筑,钢筋
1 工程概况
里必沁水河特大桥位于高平至沁水高速公路经过沁水县龙港镇里必村东侧0.6 km处,横跨侯月双线铁路和S331省道及沁水河。本段主线设计采用高速公路技术标准,桥长1 347 m。全段设计速度为80 km/h,桥面宽度2×12 m。
2 工程特点
跨径组合为(3×30 m装配式预应力混凝土连续箱梁)+(80 m+3×150 m+80 m预应力混凝土刚构)+(8×30 m装配式预应力混凝土连续箱梁)+(80 m+150 m+80 m预应力混凝土刚构)+(3×30 m装配式预应力混凝土连续箱梁)。连续刚构上部结构采用直腹板预应力混凝土箱梁,箱梁为单箱单室断面,采用纵向、竖向、横向预应力混凝土结构,箱梁顶面、底板横坡与路线横坡一致。箱梁顶宽12 m,底宽7.0 m,悬臂长2.5 m。合龙段处箱梁中心高度为3.5 m,顶、底板厚0.3 m;0号块中心高度为9 m,顶板厚0.8 m,底板厚1.2 m;从悬臂端到0号块根部箱梁高度按h=3.5+5.5×(x/69)1.8变化,底板厚度按h=0.3+0.7×(x/69)1.8变化,其中,x为计算截面至悬臂端的距离。
3 悬臂施工
3.1 0号块施工
1)托架预压。托架安装完成后必须经过预压,经过预压可消除托架的非弹性变形,测出弹性变形值,为支设0号段模板提供设置预拱度的依据,预压采用与浇筑混凝土等重的荷载进行预压,采用钢绞线张拉的方式进行预压。
2)模板安装。托架预压完成后在正面托架上设置垫木及楔木,然后铺设0号段底模。在侧面托架上搭设脚手架,脚手架采用φ50钢管搭设,脚手架立杆焊接在垫梁上,横杆与立杆用管卡连接成整体。0号段底模采用组合钢模板。
端头模采用2 cm厚木板制作,预留钢筋孔位,绑扎钢筋前先将端头模板安装好,绑扎时每根纵向钢筋由端头模预留孔穿出,注意预留挂篮后横梁吊带锚固孔。
3)安装预应力管道及预应力粗钢筋。墩顶施工时预埋隔板上精轧螺纹钢及波纹管,腹板钢筋绑扎完成后,安装腹板竖向预应力钢筋及管道,管道由三部分组成,上下两段管道采用φ50波纹管制作,并与上下垫板焊接成整体,在管道上设置压浆嘴,压浆嘴采用φ20钢管制作,压浆嘴接长部分采用φ20白塑料管接长,并伸出模板外,浇筑前封闭压浆嘴,以防止进入水泥浆堵塞压浆管,管道中间部分采用φ50波纹管,波纹管与上下段管道采用大一号同型波纹管连接,并用防水胶带缠绕,以防止漏浆。
4)绑扎顶板钢筋及安装顶板预应力管道。在绑扎顶板底层钢筋后放置预应力管道,然后绑扎顶板顶层钢筋。绑扎钢筋时应注意安装腹板竖向预应力粗钢筋张拉槽,当普通钢筋与张拉槽发生矛盾时,可调整普通钢筋间距。
5)浇筑混凝土。浇筑混凝土前检查模板标高、模板尺寸、钢筋保护层厚度、预应力管道、预埋件、预留孔等准确无误。腹板混凝土应左右分层交错浇筑,顶板混凝土应先浇筑顶板中部混凝土,后浇筑翼板混凝土,翼板混凝土应从两侧向中间浇筑。竖向预应力粗钢筋压浆管及张拉槽在浇筑前应全部堵住,以防浇筑混凝土时水泥浆进入管道堵塞。
0号段在托架上分层一次浇筑。箱梁采用C55混凝土,混凝土在拌合站集中拌制,混凝土运输车运送至现场,混凝土输送泵泵送入模。混凝土严格按配合比进行控制,严格控制混凝土的坍落度及和易性。
3.2 挂篮的选定及检测
1)挂篮的选定。
挂篮作为T构悬臂浇筑施工的关键设备,本桥采用菱形挂篮,菱形挂篮外形美观,结构简单,拼装速度快,所用材料均为常用材料,加工制造简单,杆件受力明确,计算简便,作业面开阔,挂篮具有自重较轻,刚度大,变形小等优点。
2)挂篮预压。
a.挂篮是施工悬臂梁的主要设备,它既是施工梁段的承重结构,又是施工梁段的工作面,为了检验挂篮的安全性,测量挂篮的弹性变形值,挂篮必须进行预压。挂篮预压的目的是检验挂篮的安装质量,安全性能,消除挂篮的非弹性变形,测出挂篮的弹性变形,为箱梁各段支设模板提供预拱度依据。b.预压时先将每片菱形主构架拼装成型,将两片主构架相对平放在平整的地面上,前支点处将两个前支座安装好并在其间垫厚钢板,后端用扁担梁锚固,然后用4根精轧钢加80 t力后锚固,在前吊位置拼装扁担梁,用精轧钢连接,用1台YC60A型千斤顶通过2根精轧钢顶压扁担梁,将荷载传递给两片菱形主构架,以达到预压目的。c.加载前测量两个菱形架的间距,每级加载结束后测量间距,卸载时按照加载情况分级卸载,每卸载一级测量间距,加载及卸载应缓慢、均匀、平稳地进行。预压完成后计算出非弹性变形值及弹性变形值,并根据挂篮的弹性变形值控制每个节段的施工标高。
3.3 悬臂浇筑(1号~19号块段)
1)挂篮前移完成后,调整底模、外侧模及顶板底模高程。根据设计预拱度、挂篮弹性变形值及梁段中线位置,确定模板支设标高,将模板调整到设计标高。
2)绑扎腹板钢筋,安装腹板竖向预应力钢筋及管道。绑扎腹板钢筋时先支设好腹板端头模板,纵向钢筋通过端头模板预留钢筋孔穿出端头模。
3)安装内模,内模采用P3015组合钢模板及木模,平面模板采用P3015组合模板按照模板尺寸进行拼装,倒角及张拉齿板模板使用5 cm厚木板制作。内模采用12号槽钢、Φ25预应力粗钢筋做拉筋加固,12号槽钢用作横向带木,带木每1.2 m设置一道,Φ25预应力粗钢筋每1.2 m设置一道,将内模与挂篮外侧模加固形成整体。
4)绑扎顶板钢筋、安装顶板预应力管道及预埋件。先绑扎顶板底层钢筋,然后安装顶板纵向预应力管道,最后绑扎顶板上层钢筋。
5)浇筑混凝土。a.混凝土在搅拌站集中拌制,混凝土严格按照配合比进行拌制,严格控制混凝土的坍落度及和易性。混凝土采用混凝土输送泵泵送入模。b.浇筑混凝土时应遵守“前前后后,两腹向中对称浇筑混凝土,浇筑翼板应从两侧向中央推进”的程序浇筑混凝土。浇筑每个部位混凝土时必须由悬臂前端向后端浇筑,以防止发生裂纹。c.混凝土振捣应选用熟练的振捣工进行振捣,采用平板振动器配合50型插入式振动棒进行振捣。腹板应分层浇筑、分层振捣,所有混凝土振捣至其不再下沉、不再有气泡冒出,表面平坦、泛浆为止。
6)养护及拆除端头模。混凝土初凝后,立即进行养护,养护采用自淋式养护。待混凝土强度达到2.5 MPa时拆除端头模,并将梁端头部分凿毛,拆除竖向预应力钢筋张拉槽的模板。
7)张拉。悬臂施工连续箱梁的预应力张拉原则是采用完全对称张拉,即箱梁两端同时同步进行,横截面中线两侧对称进行。张拉前准备好张拉操作记录,检查张拉校验记录是否完整、正确、有无异常、理论油压是否正确。油路不得漏油,各阀门工作正常,电路绝缘良好,马达运转良好。千斤顶、锚具、夹具、顶压器或限位板对中良好。
8)锚头处理和压浆。纵向预应力钢绞线采用真空吸浆法压浆,横向钢绞线和竖向预应力粗钢筋采用活塞式压浆机压浆,压浆应在张拉完成后24 h内进行。
3.4 合龙段施工
合龙段施工是体系转换的重要环节,是控制全桥受力状况和线形的关键工序。合龙段施工必须满足受力状态的设计要求和保持梁体设计线形,施工时必须严格控制合龙段的施工误差。合龙段分为:边跨合龙段、次边跨合龙段和中跨合龙段。主桥共有两段连续刚构部分:第一部分为3号~8号墩之间,左右幅共设10个合龙段,即边跨合龙段4个,次边跨合龙段4个,中跨合龙段2个;第二部分为16号~19号墩之间,左右幅共设6个合龙段,即边跨合龙段4个,中跨合龙段2个。合龙段在悬浇19号节及边跨现浇段完成后施工,中跨合龙段(次边跨合龙段)长度2.0 m,截面高度3.50 m,顶底板厚度为30 cm,腹板厚度为50 cm;边跨合龙段长度5.7 m,截面高度3.50 m,顶底板厚度为110 cm,腹板厚度为225 cm。中跨合龙段(次边跨合龙段)混凝土方量19.9 m3,重51.7 t;边跨合龙段混凝土方量101.8 m3,重264.68 t。梁体均为C55混凝土。浇筑时利用当天最低温度进行,原则上不应低于5 ℃。
3.4.1 总体施工计划
根据现场施工进度,原则上按边跨—次边跨—中跨进行,根据实际时间计划 4号~7号墩的施工顺序为:7号~8号墩边跨、7号~6号墩次边跨、4号~3号墩边跨、4号~5号墩次边跨、5号~6号墩中跨;17号~18号墩的施工顺序为:17号~16号墩边跨、18号~19号墩边跨、17号~18号墩中跨。
3.4.2 施工测控
施工监控是挂篮施工的重要环节。严格执行施工监控提供的预拱度值,减小施工误差。在合龙前(尤其是在后3节段),必须加强对合龙段进行中线测量,保证合龙段轴线偏差小于规范以及设计要求。及时收集荷载变化与挠度变形的关系(挂篮移动前后,张拉前后,混凝土浇筑前后),并且高程偏差应与现浇梁段进行对比,及时调整,避免合龙段高差超过要求而难于控制梁面平整度。
3.4.3 配重
7号墩小里程、18号墩小里程的挂篮施工至19号块后,为避免与对面施工挂篮位置相抵触,需将挂篮底模、侧模、内模等梁下部分就地拆除,将挂篮梁上部分回退到18号块。为了保证悬臂梁体的状态平衡,需进行配重,考虑挂篮拆除部分重量(根据计算配足挂篮拆除重量即可),配重采用水袋压重实现。
3.4.4 边跨合龙段混凝土浇筑
选择在一天气温较低时浇筑合龙段混凝土,浇筑时间尽量在6 h内完成,混凝土浇筑前一天用水将全梁表面、箱内洒水保湿进行降温(此方法在零下温度天气时不实施)。
梁端的混凝土连接面要充分凿毛、湿润,并清理干净。混凝土采用泵送入模,入模混凝土坍落度不大于16 cm。浇筑混凝土的同时逐步释放水袋里的水。
3.4.5 次边跨、中跨合龙段方案
次边跨及中跨均为2 m长,在边跨合龙完成后,挂篮前移作吊架。主要施工步序为:
1)挂篮施工完19号块后,挂篮向前移动,将前下横梁靠近对面梁端,再将底模、侧模用导链向前牵引,形成合龙段的施工平台吊挂底模及外侧模。
2)回退内模至已浇筑的19号块内。
3)根据计算配重水箱(原设计为两悬臂端各25.9 t,该处为挂篮本身配重外的额外配重);鉴于现场部分挂篮已拆除,需将拆除重量等量配重。
4)安装劲性骨架,合龙段劲性骨架由体内改为体外实施,施加顶推力根据设计计算调整的部分为:4号~5号墩次边跨施加100 t,6号~7号次边跨施加50 t,其余按原设计执行,顶推原则上以顶推力为主。
5)钢筋绑扎、预应力施工、内模采用倒链牵引就位。
6)收紧吊带,用拉筋将内外模拉紧,缝隙用密封条或砂浆补平,防止出现错台或漏浆。
3.4.6 合龙段刚性锁定
19号悬浇块腹板内按预埋劲性骨架焊接预埋件,严格按规范进行焊接,焊缝均为角焊缝,焊高hf=10 mm,焊接采用两侧焊接形式,骨架单侧焊缝长度应满足要求(顶推50 t时不小于23 cm,顶推100 t时不小于46 cm)。需要注意的是根据设计图纸中墩柱连体性质,左右幅相同部位应同步施工,合龙时同步施加顶推力,顶推通过劲性骨架施加顶推力,单端焊接固定,另一侧通过在顶、底板设4台250 t千斤顶作为顶推工具。顶推时千斤顶的四点对称、均匀顶推,顶推力施加完成后及时进行骨架与预埋件的焊接。为了准确测得边跨合龙顶推时的相对位移和绝对位移,在5号、6号、17号、18号墩顶0号块设置顶推前后观测点。
4 结语
本文介绍山西高沁高速公路里必沁水河特大桥连续梁悬臂浇筑施工技术,并应用于现场,现工程顺利合龙,连续梁施工质量符合设计及规范要求。通过本桥施工,总结出连续箱梁关键控制技术:1)预应力体系是质量控制的第一重点,是成桥后可靠保证。要想控制好预应力体系必须控制好波纹管安装准确、锚垫板下钢筋数量及混凝土密实,张拉要控制混凝土龄期,不能只控制强度,混凝土弹性模量也要满足要求,对成桥后期预压损失起到一定控制作用,张拉双控、压浆密实,才能保证桥梁的使用年限。2)挂篮作为T构悬臂浇筑施工的关键设备,选择合理的设计,保证连续梁悬臂浇筑的顺利完成,本桥采用菱形挂篮。3)严格按照施工监控数据施工,确保整桥线形合龙的精确控制,保证合龙质量。
On construction technique of cast-in-place cantilever on continuous beam of Qinshui River Super-large Bridge in Libi Town
Cui Bo
(ShanxiCommunicationsConstructionEngineeringMonitoringCorporation,Taiyuan030012,China)
According to the analysis of the features of the super-large bridge on Qinshui River Bridge in Libi Town, the paper illustrates the construction technique of the cast-in-place cantilever on the bridge from the construction of No.0 block, selection of hanging baskets, cast-in-place cantilever grouting, and closure segment construction, and sums up the key controlling technique of the continuous box girder, so as to ensure the construction quality.
continuous beam, cantilever, grouting, reinforcement
2015-03-26
崔 博(1980- ),男,工程师
1009-6825(2015)16-0185-03
U445
A