浅谈寿溪特大桥悬浇箱梁施工

2016-07-08戴煌鹏南安市交通基本建设工程质量监督检测站南安350583

福建交通科技 2016年2期

关键词：挂篮悬臂桁架

■　戴煌鹏（南安市交通基本建设工程质量监督检测站，南安　350583）

浅谈寿溪特大桥悬浇箱梁施工

■戴煌鹏
（南安市交通基本建设工程质量监督检测站，南安350583）

摘要本文以泉州市环城高速公路寿溪特大桥为工程背景，简要介绍了寿溪特大桥主桥施工的总体安排，并对寿溪特大桥主桥挂篮的设计和施工进行详细的论述，论证了本桥施工选用菱形挂篮的重要性和优点。为同类型的桥梁施工控制提供参考与借鉴。

关键词寿溪特大桥连续箱梁菱形挂篮挂篮施工

1　工程概况

寿溪特大桥第二十五联处于直线段上，上部结构桥型为（37.96+65+37.96）m预应力砼连续箱梁，主跨上跨延平大道，交角为135°。箱梁结构形式为单箱双室变截面连续箱梁，单幅箱梁顶宽为16.50m，底宽10.50m。控制断面梁高：中间支点处4m，边跨直线段及主跨跨中处2.2m，其高跨比分别为1/16.25和1/ 29.55。梁高变化段梁底曲线采用圆曲线。箱梁横截面为单箱双室直腹板，箱梁顶板宽度为16.5m，底宽为10.5m，箱梁两侧翼板悬臂长度为3.0m。箱梁底板水平，通过两腹板的高差，实现顶板单向横坡。采用挂篮悬臂浇筑施工，其中0#块长度为12m，1～5#块长3m，6～8#块长3.5m，合拢段长2m。桥下延平大道为双向四车道，交通流量较大，并以重型货车为主。桥下净空为跨中：7.6m，跨线段最小净空为5.3m。

2　总体施工安排

根据设计要求并结合现场实际情况，寿溪特大桥第二十五联（左右幅）采用挂篮悬臂浇筑施工。在墩柱施工完成后进行0#块施工，由于桥墩较矮，直接采用扣件式满堂支架一次性立模整体浇筑施工。边跨直线段采用扣件式满堂支架。其余节段采用采用整体式桁架挂篮一次性全截面整体浇筑施工。合拢顺序为先边跨后中跨。钢筋由钢筋集中加工场进行统一制作，运输至施工现场进行安装，砼由拌和站拌制，砼运输车运至现场，汽车泵输送入模，插入式振动棒进行振捣。挂篮施工材料竖直运输采用塔吊，塔吊立于右幅110#主墩右侧及左幅112#主墩左侧，两部均选用TC6024型塔式起重机，臂长选用56m。

3　挂篮施工

3.10#块施工

为了保证结构的整体性，避免施工缝，由于桥墩较矮，按设计要求采取扣件式满堂支架，支架上安装模板，钢筋、预应力钢筋，一次性整体浇注的施工方案。

0#块施工程序为：临时固结→支架地基处理→支架搭设→安装0#块段底模板→支架预压→安装外模→安装底板、腹板、隔墙钢筋→竖向预应力安装→内模安装→安装顶板钢筋、纵向预应力管道及堵头模→灌注砼→养护、穿束→拆模→张拉箱梁预应力筋→压浆→模板、支架拆除。

3.2挂篮设计与挂篮施工

根据大桥悬浇梁段最大自重，以及浇注节段最大长度的特点，以悬浇最不利节段的相关参数作为依据，按刚度控制设计，根据设计要求，挂篮（含模板及各种附属设备）重量不超过75t。挂篮主要由主桁系统、提吊系统、模板系统、走行系统及锚固系统、和附属结构（操作平台、爬梯等）等五部分组成。

（1）菱形主桁架：菱形主桁架是挂篮的主要承重结构，由三片菱形桁架组成三道主桁架。桁架间距和腹板竖向预应力钢筋位置相对应。每片主桁架由上平杆、下平杆、立柱、前斜杆、后拉杆组成，各杆件均采用双拼［32a钢拼。各杆件间采用普通螺栓钢箱体联结成菱形桁架。所用材料均为A3型钢。三道桁架通过前上横梁、平联桁架、后锚平联及［20a钢剪刀撑连接成整体，以加强整体稳定性与受力均衡性。挂篮横纵断面详见图1～图3。

图1　挂篮纵断面图

图2　挂篮横断面（1）

（2）提吊系统

用钢吊杆来联接挂篮主桁架、底模平台及内外模板。吊带采用Ф32精扎螺纹钢筋。后下横梁及内、外滑梁的后端采用端Ф32精扎螺纹钢筋将锚固于梁体砼上、前端在主桁架上的前上横梁锚固固定，并用2个螺旋千斤顶通过吊杆调整梁调节底模的标高。

图3　挂篮横断面（2）

（3）模板系统

模板系统：箱梁外侧模、底模均采用整体钢模板。整个外侧模支撑在外滑梁及外滑梁上，外滑梁前端悬吊在主桁架前上横梁上，挂篮前移时，外滑梁与外模一起沿后吊架滑行。内模由内模架、模板、横、竖带及调整丝杠等组成。每室中内模架吊在两根内滑梁上，内模后吊点处设置有滚动装置，挂篮前移时，内模板与内滑梁一起沿后吊架一起移动。外侧模板与底模夹紧，以防漏浆。腹板内外模之间采用拉杆连接，保证砼浇注过程中不发生跑模现象。

（4）行走及锚固系统

①行走系统：在主构梁的三片桁架下的箱梁顶面铺设轨道垫梁，垫梁上铺设两根I30a轨道，两组反扣轮，轨道上再铺设压梁、压梁上用竖向精轧螺纹钢与梁体竖向预应力筋连接进行锚固（无竖向预应力筋节段需预留孔，间距为60cm，用精轧螺纹钢进行锚固），主桁架立于压梁上。每根压梁和垫梁均采用双拼［14钢，压梁位置与梁体竖向筋相对应。整体主桁架前端支座采用划船形式，与主桁架螺栓连接。挂篮前移时将挂篮顶起，利用液压千斤顶顶推前进。为保证外模与内模行走，内模纵梁均采用滑梁，外模两侧各设一根滑梁作为纵梁。滑梁构造：由纵梁挂于滚动吊架上，滚动吊架在挂篮行走时由提吊系统提注不动，纵梁在滚动吊架上滑行前进。挂篮前行移动前，需进行吊杆转换：内模、外模后端由承重吊杆转换到滚动吊架上，底模转换到外导梁上（外模纵梁），然后解除所有挂篮模板系统后端与梁体的锚固。为防止挂篮行走时后锚反扣轮出现意外导致挂篮整体向前倾覆，在后锚位置设置行走反压梁的保险装置。保险装置利用上下反压梁和精轧螺纹钢锚固在行走轨道上，反压保险梁采用双拼［20a钢。

②锚固系统：挂篮的锚固系统指挂篮在悬臂浇注作业时，挂篮的后端利用精轧螺纹钢和后锚压梁把主桁架后节点锚于固梁体上，锚固时应使后支座反扣轮脱离轨道，使后锚力全由精轧螺纹钢承担。每片主桁架后端锚固箱体上各采用双拼工25a的锚固压梁通过精轧螺纹钢锚固于梁体上，即每片主桁架共设4根锚固钢筋。

（5）附属结构

挂篮附属结构主要为挂篮施工时提供操作平台及安全防护，主要有：操作平台、爬梯等。操作平台有：前上梁平台、后下梁平台、底篮侧面平台、张拉操作平台。操作平台采用型钢结构、面板铺设钢格板，两侧采用栏杆立柱与栏杆扶手形成护栏对施工人员形成保护。操作平台（除张拉操作平台）与相应横梁采用螺栓连接，固定于挂篮之上。张拉操作平台用4个倒链悬吊在主桁架上，通过倒链可升降，以适应梁段高度变化及张拉需要。爬梯有：主桁架爬梯及主桁架通道平台，均采用钢结构固定于挂篮相应位置上。

（6）挂篮试压

本桥挂篮本身的变形是作为结构悬浇施工挠度控制中必须考虑的一个重要因素。因此，挂篮预压就是挠度控制的一个必须步骤。挂篮在梁顶拼装完成后进行试运行操作及预压测试。挂篮各部位液压系统的试运行在梁段内进行，确保运行正常后，前移就位锚固好，调整到施工l#块梁段状态，以进行挂篮预压测试。挂篮预压的目的：检测挂篮的刚度、验证挂篮的可靠性；消除其非弹性变形；测出挂篮在不同荷载下的实际变形量，画出荷载-弹性变形曲线，以便在挠度控制中修正立模标高。

观测点布置在前上横梁各5个点，前下横梁各5个点并观测主桁前端的挠度及吊杆的受力。加载过程中记录好各级荷载作用下挂篮的变形量并绘制出变形曲线。通过计算出挂篮的弹性变形，来获得挂篮施工各块段时立模标高修正控制数据，以控制好箱梁悬浇的挠度。

预压段箱梁外模板应全部安装完毕进行预压。预压采用沙袋，预压重量不低于梁体自重的120％。沙袋预压分层进行。分层预压重量为50％→70％→100％→120％梁体自重；每层预压完成后应进行观测，并收集沉降数据，并以此值为参考，作为设置底篮标高的依据。

（7）悬臂浇注施工

0#块施工完成拆除支架后，进行挂篮安装，挂篮安装可根据起吊运输能力将挂篮杆件在加工场拼装成若干组件，再将挂篮组件吊至0#块梁段上进行组装，组装完成后进行挂篮预压；挂篮预压、卸载完成后，调整挂篮模板标高，进行钢筋、预应力管道的加工及安装、混凝土浇注、预应力张拉及压浆等施工。

悬臂段各节块砼浇筑按底板、腹板、顶板、翼缘板的顺序，由挂篮前端向后端方向浇筑，使挂篮前期扰度大，后期扰度小，避免节段间出现裂缝。浇注时水平分层，斜向分段，整体一次浇筑。悬臂段砼浇注施工时应随时保证悬臂平衡。每个节段的施工周期不小于10天，砼受力龄期不少于7天，相邻两节段砼龄期在任何情况下不得大于20天。

梁段悬臂浇筑的施工程序：挂篮安装或挂篮前移就位→安装底、外、端模板→绑扎底板、腹板钢筋，安装底板预应力束成孔管道、预埋件及预留孔道→安装腹板成孔管道，竖向预应力筋，安装内模→安装顶板钢筋、预应力管道→调整挂篮标高→一次浇注梁段砼→检查并清通预应力筋孔道→砼养生、拆模及接缝处理→穿设钢束→张拉预应力筋→孔道压浆→下一节块施工。

（8）边跨直线段施工

边跨直线段施工时根据现场情况在过渡墩附近或承台上搭设碗扣式满堂支架。支架安装完成之后，按120％施工总重量进行静载压重试验，以消除结构残余变形，立模调整标高，绑扎钢筋，安装预应力管道及预埋件，灌注砼。支架搭设及预压方案同0#块一致。

（9）合拢段施工

本箱梁共有三个合拢段，施工时，按设计要求先边跨合拢，边跨合拢后解除临时固结，进行体系转换后，再中跨合拢。合拢段利用挂篮底模及吊架施工。在浇筑边、中跨合拢段前，须先压重并安装刚性连接，张拉临时锁定合拢束，然后立模、绑扎钢筋、安装预应力管道。

合拢段合拢温度控制20±2°C，合拢段混凝土灌注前，在合拢段两侧块段上设置压重水箱（每端压重为合拢段自重的一半），安装刚性支撑，钢支撑锁定前应实测悬臂端位置，悬臂端实测与理论标高差，两悬臂端相对高差及悬臂端梁体轴线横向偏差应满足规范要求（高差与轴线偏差值均应小于1cm）。张拉刚性支撑处的合拢束，作为合拢前的临时束。边浇筑砼边排除与灌注砼同重量的水，以等量代换保证悬臂端荷载一致，确保砼质量及线型。砼灌注完成后，做好收浆和养护工作。待合拢段砼强度达到张拉强度后，严格按设计规定的张拉顺序和要求，按张拉工艺进行张拉和压浆工作。