高墩变截面箱梁施工及质量控制

2015-12-02吴风水福建新路达交通建设监理有限公司福建南平353000

江西建材 2015年19期

■吴风水 ■福建新路达交通建设监理有限公司，福建南平 353000

1 工程概况

中洋枢纽互通左线浮山特大桥位于福建省南平市延平区洋后镇，桥梁起点里程K56 +321.6，终点里程K57 +762.4，桥长1440.8 米。上部结构采用2 ×(4 ×40m)+2 ×(3 ×40m)+4 ×40m 连续T 梁+1 ×36m 现浇箱梁+2 ×(4 ×40m)+2 ×(3 ×40m)连续T 梁，桥墩为薄壁空心墩，桩基础。桥梁第七联采用预应力混凝土现浇箱梁，箱梁长35.88米。箱梁桥面渐变宽，为单箱五室断面，梁体砼设计强度C50。箱梁为变截面等高简支梁，梁高2.0m，底板宽13.517m～19.308m，顶板宽17.52m～23.41m，顶板厚0.25m，底板厚0.22m，腹板厚0.65m，翼缘板宽度为2.0m，在桥墩支点截面处设置端横梁，端横梁宽1.5m。箱梁顶板横坡与桥面一致，箱梁顶底板平行，各腹板铅锤。

2 总体施工部署

由于跨桥梁位于山间谷地，为农田耕地，地表为第四系残破积层，箱梁施工的支架体系采用少支架施工方案，即支架采用钢管立柱为支撑体系，以贝雷梁为主纵梁的少支架法施工体系。少支架高程调整及卸荷由卸荷砂箱来完成;底模、侧模及内模选用木模;钢筋、混凝土及预应力施工采用常规施工工艺。

少支架法支撑体系在确保安全的前提下，其柱脚优先选择坐落在两承台顶面，尽量避免或减少钢管立柱柱脚位于桥墩永久承台以外的土层或软基上，以减少软基处理，确保施工安全;位于两承台上的钢管柱选用钢管格构柱形式，跨内侧格构柱钢管采用斜撑立柱的设计方式，以减小纵向主承重贝雷梁的施工跨度，避免了大跨径箱梁少支架体系设支墩的常规施工方法。

3 施工工艺

3.1 基础施工

对于箱梁支架系统布置在承台以外的钢管桩格构柱基础，由于钢管立柱基础设置位置上层地表为表覆第四系冲洪积与残坡积松散堆积层，需按支架系统设计计算要求对基底进行基础换填处理，确保地基承载力达到设计要求。在基础处理及整个施工过程中，应特别注意该基础附近的排水，避免基础被水长期侵泡，降低基础的承载力。

地基处理好后，按设计要求施作钢筋混凝土条形基础，基础采用C25 砼，厚1.5m，浇筑时保证混凝土振捣密实，确保表面平整，并在条形基础上按支架的设计位置埋设预埋件。

对于支架支墩柱脚设置在承台顶面上的柱脚基础，由于承台已施工完毕，需按支架柱脚设计要求采用重新植筋、现浇基础混凝土将各预埋钢板按设计位置固定在承台顶面，以确保在现浇箱梁施工过程中支架系统的整体稳定。

3.2 支架施工

箱梁支架采用单孔钢管格构柱支架，即在两桥墩处各设置双排钢管格构柱。支架净跨距21m，每个格构柱支墩由竖杆及斜向立柱组成，竖杆及斜向立柱均选用φ630 ×10mm 带法兰盘的螺旋管，钢管横联选用φ426 ×6mm 的螺旋管，横联和立柱之间采用加劲板焊接。钢管立柱顶面设置由φ630 ×10mm 及529 ×8mm 的螺旋管构成卸荷砂箱，卸荷砂箱顶面设置工字钢承重梁，竖立柱顶面设置2 根I56b 工字钢，考虑到后期贝雷片的整体下放拆除，斜向立柱顶面设置4 根I56b 工字钢。由于该跨箱梁设计为变截面，在工字钢承重梁顶面按与线路呈9°夹角的方向等间距安装321 贝雷片作为主承重梁，贝雷片间距45cm，每4 排贝雷片为一组，贝雷片上、下弦采用加强弦杆予以加强。贝雷片顶面各节点处横向布设I10 的工字钢作为箱梁底模横向分配梁，分配梁间距75cm，分配梁顶铺设纵向背楞方木及木模组成的模板系统。背楞采用方木10 ×10cm 方木，底板下空箱位置方木间距30cm，腹板位置方木间距20cm，木模采用采用1220 ×2440 ×15mm 竹胶板。

3.2.1 支架搭设

支架搭设前，根据设计放样图对基础预埋件的标高和位置进行放样复核，以确定每根钢管立柱的高度;支架钢管格构柱采用分单元及分节匹配法加工、逐节分段吊装的模式进行，按照技术交底的要求进行支架施工，确保施工精度，并满足安全施工要求。支架钢管支墩每安装至一定的高度后，采用φ32 的精轧螺纹钢和I56 工字钢将钢管支墩与桥墩薄壁墩予以固定。

支架搭设顺序为:根据支架施工图放样→支墩预埋件预埋→基础施工→钢管格构柱加工及安装→卸荷砂箱安装→工字钢承重梁安装→贝雷片纵梁安装→分配梁安装。

3.2.2 支架预压

一方面为验证支架的承载能力，以确保施工安全，另一方面消除支架地基的不均匀沉降和支架的非弹性变形并获取弹性变形参数，在支架搭设完成以后，对支架进行预压。根据现场实际情况和条件，箱梁支架采取袋装砂预压，利用塔吊将砂袋提升至底模上，再用人工就位，按照梁体荷载分布情况堆码整齐，按照120%的设计荷载进行超载预压，观测支架的沉降变形值，并根据预压情况制订调整或改进、加固措施。

为模拟施工各个阶段实际情况，并尽可能简化加载程序，且保证测试数据的连续性，分4 级进行加载，分别为0.3 倍、0.7 倍、1.0 倍和1.2倍总荷载［3］。在正式预压前，在贝雷梁支点处、1/4 跨、1/2 跨、3/4 跨等位置的支架顶面(模板上)设置观测点，在预压过过程中，每级加载完成1h 后进行支架的变形观测，以后每隔6h 监测记录各监测点的位移量，当相邻两次监测位移平均值之差不大于2mm，方可进行后续加载;全部预压荷载施加完成后，间隔6h 监测记录各监测点的位移量，当连续12h 监测位移平均值之差不大于2mm 时，方可移除预压荷载。并对各次测量数据进行分析整理，得出支架弹性变形。

3.2.3 支架拆除

为确保支架拆除的整体安全和稳定，加快支架拆除的施工进度，箱梁支架采用整体吊装拆除方案，即待箱梁张拉完成后，采用智能千斤顶将支架承重梁以上的部分整体吊装固定于箱梁底面，然后逐节拆除钢管格构柱，待钢管立柱全部拆卸完成后，采用钢绞线将工字钢承重梁、贝雷片纵梁、工字钢分配梁以及底模等整体吊落至地面，最后进行拆卸。

支撑架拆除的顺序为:翼板碗扣支架→翼板底模→支架上部整体固定→钢管格构柱→支架上部整体吊落→底模→I10 工字钢分配梁→贝雷片→I56 工字钢承重梁。

3.3 模板安装

箱梁现浇施工的模板系统包括侧模、底模、内膜和端模4 个部分。模板设计均以刚度控制为主，同时确保有足够的强度和稳定性。根据施工图纸，结合现场实际情况，在考虑高墩施工的安全性和变截面箱梁模板加工的经济型，箱梁模板系统均采用15mm 厚竹胶板。模板背楞采用10cm×10cm 的方木，方木分配于I10 工字钢分配梁上，方木在腹板范围间距为20cm、其他范围间距30cm。

3.4 钢筋工程技术

钢筋在加工过后的钢筋应该按照编号有序放置，然后运至施工现场。钢筋的安装是按照顺序进行。钢筋两端及倒角处的交叉点、封闭口两端均用铁丝绑扎结实牢固。绑扎用的铁丝向内弯，不得伸入保护层。为保证钢筋的混凝土保护层厚度，在钢筋和模板之间，按设计的保护层厚度安装与梁体混凝土强度一致的混凝土保护层垫块。普通钢筋与预留孔道波纹管相碰时，以预应力体系为主，不允许动波纹管位置，只能调整钢筋的位置。

3.5 混凝土施工

本跨现浇箱梁采用C50 高性能混凝土，混凝土数量675m3。

本跨箱梁采用现场两次浇筑完成，第一次浇筑至箱梁悬臂以下2cm 处，第二次浇筑顶板混凝土。纵向砼从箱梁跨中向墩顶方向浇筑，最后浇筑墩顶两侧3 米左右范围内梁段，横向均匀对称浇筑，避免模架两侧承受不均等荷载，并按底板角部→底板→腹板、顶板→翼板的顺序进行浇筑。

底板混凝土先对称浇注靠近腹板两侧混凝土，混凝土从腹板进入，将混凝土由底部挤向底板中心，完成部分底板混凝土浇筑，中间不足部分混凝土从空箱中下料补足。为了控制底板混凝土厚度，在脚手架竖向钢管上用红漆标出混凝土面位置。同时为控制腹板混凝土浇注分层厚度，并掌握振捣棒插入深度，在施工过程中设立标志杆及在振动棒上标记刻度，并通过内模的施工人员目测监控，保证浇注分层，先后两层混凝土的间隔时间不得超过初凝时间。第一次混凝土浇筑顶面应做成波浪形，且在顶板混凝土浇筑前需进行凿毛，并用水冲洗干净。

顶板砼待顶板钢筋绑扎完成后再进行浇筑，采用斜向分段法浇筑，由跨中向墩顶方向浇筑，其斜度为30°-45°，水平一次性浇筑至设计厚度，斜向分段长度为5m。

图1 箱梁分层浇筑断面示意图

混凝土养护采用保温保湿养护方案。梁体上表面采用土工布覆盖、人工洒水养护，梁体底面及侧面采用喷涂养护剂进行养护。混凝土浇筑后立即用土工布紧密覆盖，等混凝土初凝后采用水泵进行表面及箱内洒水养护。养护用水与混凝土表面温度的温差控制在15℃左右，每天洒水以保证混凝土表面始终处于潮湿状态。在混凝土养护过程中应加强混凝土内部温度、表面温度以及环境温度监测，并根据监测情况采取保温保湿措施。

3.6 张拉施工

预应力管道按照设计要求采用优质的金属波纹管成孔。为确保预应力管道的成孔质量，按照直线800mm、曲线500mm 的间距设置了定位钢筋网片，并在箱梁两端设置了防崩钢筋;管道接头采用了套管连接并用胶布缠裹;在混凝土浇筑前，在管道内预穿了比孔道内径略小的硬塑管，防止管道在混凝土作用下发生加压变形，而且在混凝土初凝后及时拖动硬塑管，避免管道因意外漏浆造成管道堵塞。

根据设计要求，在梁体混凝土强度达到设计值的100%后，且龄期不少于10 天时进行箱梁预应力张拉。张拉按“安装锚具、千斤顶→拉到初应力(设计应力的10%)→测量初始长度→张拉至设计应力→持荷5 分钟→量伸长量→回油锚固→量出实际伸长量并求出回缩值→检查是否有滑丝、断丝情况发生”的张拉程序，按照整束、左右对称、从下至上的工艺进行，张拉过程严格按照张拉应力和伸长量进行双控。同时建立变形观测网，张拉前后对梁体的徐变上拱进行观测，并做好记录。

3.7 管道压浆、封锚

管道压浆在预应力筋张拉完成、钢绞线切割后立即进行，以形成整体截面。压浆前对孔道进行清洗，并用空压机吹干。然后在孔道的一端用压浆机大于0.7MPa 的正压力将浆液压入预应力孔道，当浆体注满管道且确认出浆浓度与入浆浓度一致时，关闭出浆口并在0.5～0.6MPa 下持压3～5min。灌浆液温度要控制在25℃以下，否则浆体易产生离析，为了避免灌浆液温度过高，宜在晚上进行压浆作业。压浆液自调制至压入孔道的延续时间不得超过30-45min，浆液在使用前和压注过程中要经常搅动。

压浆顺序自下而上，并应集中在一处的孔道在一次作业中压完，以免孔道漏浆堵塞邻近孔道。压浆后24h 内梁不得受到过大振动。完成后立即将梁端水泥浆冲洗干净，认真填写压浆记录。

4 质量保证措施

施工前根据混凝土的强度要求试配配合比，经监理工程师批准后方可使用，使用过程中，要严格按配合比执行。拌制时安排专人到搅拌站监督检查配合比的执行情况以及原材料、塌落度、时间取样以及拌合时间是否相符。砼运抵现场后经过塌落度检查，符合要求后浇筑。砼采用泵送时，泵送砼之前要拌制一定数量的水泥砂浆润滑管道，该水泥砂浆不允许浇筑入模。浇筑砼前，全部模板和钢筋应清洗干净，不得有杂物，模板若有缝隙应填塞密实。砼浇筑完成后应采取措施进行养护。钢绞线张拉之前要对预应力管道进行清理，张拉过程要严格按照张拉计算书的要求控制张拉应力，并做好记录。