满堂支架在现浇预应力连续箱梁浇筑中的应用

2018-09-10王远

环球市场 2018年4期

关键词：应用

王远

摘要：预应力箱梁具有行车平稳，桥面连续伸缩缝少，结构刚度大，运营后桥梁养护较为容易等优点而受到广泛应用。但由于施工过程相对复杂，施工难度大，为有效防止安全事故发生，缩短施工工期，提高施工质量，因此，进一步提高预应力混凝土连续梁满堂支架施工技术值得高度关注。在本文中，通过工程案例分析研究了现浇预应力混凝土箱梁的满堂支架施工技术，阐述了该施工工法的工艺流程、施工关键技术，希望能对类似工程提供经验借鉴。

关键词：连续箱梁；满堂支架；应用

一、工程概况

吉林至荒岗公路建设项目07标段支架现浇梁共4联，首次施工为K95+342小城子分离式立交。

小城子分离立交主线中心里程为K95+342，上部构造为双幅双箱式三跨连续箱梁，跨径为16+20+16m，下部构造为柱式台、柱式墩。梁面宽12.75m，梁底宽7.55m，梁高1.3m。

二、施工方案

现浇连续箱梁采用满堂支架现场浇筑施工。满堂支架采用φ48×3.5mm碗扣式钢管架拼装搭设。顶托内方木采用10×15cm，分布梁采用10×10cm，竹胶板采用12mm厚。横桥向碗扣支架间距60cm，纵桥向碗扣支架间距90cm，腹板下立杆步距60cm，其他部位步距120cm。箱梁底模、及内模采用竹胶板。钢筋在钢筋加工厂加工、人工现场绑扎成型。现浇箱梁混凝土分两次分层浇筑完成，先浇筑底板与腹板混凝土，再浇筑顶板混凝土。

（一）支架基底处理

对于采用满堂支架进行现浇梁施工，地基沉降对质量与安全影响重大，在箱梁浇筑过程中，地基出现较大的沉降，会造成结构破坏、支架失稳，酿成重大的质量安全事故。

过路门洞设置在第一孔和第三孔，净宽4.0m，净高5.0m。

现浇箱梁段地基换填50cm砂砾，地基承载力不小于200kpa，然后浇筑一层厚20cm强度等级C20砼并做出横向2%～3%的排水坡。

地基处理及回填宽度（含砼硬化层）要超出支架范围不小于50cm，两侧布置纵向排水沟，水沟要有排出口。

（二）支架施工

支架采用φ48、5=3.5mm碗扣式满堂支架。横桥向碗扣支架间距60cm，纵桥向碗扣支架间距90cm，腹板下立杆步距60cm，其他部位步距120cm。每根立杆下均装可调强力底托，利于基础承载，并通过调整底托高度，使横杆水平受力。立杆顶均装可调顶托，便于标高调整、落架等后续工序的施工。为增加支架的刚度和稳定性，纵、横向用钢管，每间隔4排立杆，沿支架全高分别设置一排剪刀撐。剪刀撑斜杆与地面夹角控制在45°～60°之间，斜杆必须用扣件与立杆连接牢固。

沿桥梁横向方向，在脚手架顶托上布置10cm×15cm方木，再在其上布设10cm×10cm横向方木；作为箱梁底模的受力骨架。横向方木间距同脚手架纵桥向间距，为90cm；横向方木间距为46cm。所有方木必须经压刨处理、加工后方可使用；要求方木的两个受力面必须加工平整，厚度均匀、一致。横、纵向方木交叉点用铁钉、扒钉等连接构成受力整体，再铺12mm厚的胶合板。

（三）支架搭设注意事项

1.立杆应选用同类管径和壁厚的钢管搭设，严禁不同型号的钢管混合使用，且所有材料均采用国标构件；

2.在搭设之前，必须对进场的脚手架配件进行严格的检查，禁止使用规格和质量不合格的杆配件；

3.脚手架的搭设作业，必须在统一指挥下，严格规定执行：

（四）支座安装

在对支承垫石顶标高、预埋支座钢板锚栓孔位置进行复核无误后，将支座及锚栓精确定位并固定。

（五）铺设底模板

方木接头相互交错布置，方木之间调整顶托螺杆高度以保证底模线形。铺设时每块底模间缝隙用双面胶带夹缝纵横连接。底模铺设完成后，清除模板表面外双面胶带，模板表面光滑、平整，确保拼缝质量。在铺设底模前先放置好支座，并在支座位置处根据梁底的楔块尺寸在底模上开孔，在开孔处支立梁底楔块的模板，楔块的底模根据预埋钢板的尺寸开孔，预埋钢板与楔块的底模用高强砂浆密封。

（六）支架静载预压

1.预压荷载

为了检查支架的承载力，减少和清除支架的非弹性变形及地基的沉降量。在铺设完箱梁底模后，对全桥支架、模板进行预压，预压荷载按箱梁自重荷载的100%考虑。

2.预压方法

预压采用钢筋加载。预压重量按计算荷载的120%加载。预压时每跨3个断面，每个断面模板上设置2个观测点。

3.预压观测

每天对观测点进行观测1次，观测的方法采用水准仪测量，测加载前标高为△1，加载后标高为△2，卸载后标高为△3，加载后观测7天，最后3天下沉均<5mm后，不再观测开始卸载，根据观测结果绘制出沉降曲线。在预压前、后和预压过程中，用仪器随时观测跨中、1/4梁跨位置的变形，并检查支架各扣件的受力情况，验证、校核施工预拱度设置值的可靠性和确定支架预拱度设置的合理值。

4.卸载

当观测到连续3天累计沉降<3mm后，不再观测开始卸载。卸载完成后，观测支架的弹性变形。并绘出荷载一变形曲线，根据此曲线确定最后的预拱度。

5.支架调整

在支架预压完成后，重新标定桥梁中心轴线，对箱梁的底模板平面位置进行放样。预压后通过调承托精确调整底模板标高，其标高设定时考虑设置预拱度。预拱度设置要考虑梁自重所产生底拱度，下沉曲线与预留拱叠加，为成型后梁体底模标高。

（七）底板腹板钢筋绑扎、设波纹管预留孔道

1_钢筋检验

钢筋按不同种类、等级、牌号、规格及生产厂家分批验收、分别堆放，不得混杂，且立标牌以示识别。钢筋在运输、储存过程中，应避免锈蚀和污染，并堆置在钢筋棚内。在钢筋进场后，要求提供附有生产厂家对该批钢筋生产的合格证书，标示批号和出厂检验的有关力学性能试验资料。进场的每一批钢筋，均按JTJ055-83《公路工程金属试验规程》进行取样试验，试验不合格的不得使用于本工程。

2.钢筋制作、绑扎

箱梁钢筋按设计图纸在钢筋加工棚内进行加工；纵向通长钢筋直径小于20的采用双面搭接焊焊接，直径大于等于20的采用滚轧套筒连接。焊接接头不设于最大压力处，并使接头交错排列，受拉区同一焊接接头范围内接头钢筋的面积不得超过该截面钢筋总面积的50%。钢筋布置按设计图纸，在底模上标出钢筋布置的位置然后在底模上先绑扎底板钢筋，待浇筑完底板和腹板混凝土后绑扎顶板及翼板钢筋。

3.预应力管道及预埋件的安装

在腹板普通钢筋安放基本完成后，对预应力钢材的平面和高度（相对底模板）进行放样，并在钢筋上标出明显的标记。放样完成即进行穿波纹管，波纹管连接处的缝隙应用胶带纸包缠牢，防止水泥浆渗入。张拉端锚垫板等的预埋，先制作满足设计图纸要求的角度和端头模板，将锚垫板用螺栓固定于端头模板上。预应力管道的埋置位置决定了今后预应力筋的受力及应力分布情况，因此对管道的埋设严格按照设计图纸仔细认真的进行，注意平面和立面的位置，用Φ12的钢筋焊成“#”架夹住管道点焊固定在箍筋及架立筋上。安装时严格逐点检查管道的位置，如发现有不对的地方立即调整。浇筑前检查波纹管的密封性及各接头的牢固性，用灌水法做密封性试验，做完密封性试验后用高压风把管道内残留的水吹出。

4.预应力钢材的放样、安放

钢绞线下料长度时考虑张拉端的工作长度，下料时，切割口的两侧各5cm先用铅丝绑扎，然后用切割机切割。下料后在地坪上进行编束，使钢绞线平直，每束内各根钢绞线应编号并顺序摆放，每隔lm用22号铅丝编织、合拢捆扎。在波纹管、锚垫板安装完成和钢绞线编束后，即进行钢绞线穿束工作，穿束时注意不捅破波纹管。在穿束之前做好以下准备工作：

①清除锚头上的各种杂物以及多余的波纹管。

②用高压水冲洗孔道。

③在干净的水泥地坪上编束，以防钢束受污染。

④卷扬机上的钢丝绳要换成新的并要认真检查是否有破损处。

⑤在編束前应用专用工具将钢束梳一下，以防钢绞线绞在一起。

⑥将钢束端头做成圆锥状，用电焊焊牢，表面要用砂轮修平滑，以防钢束在波纹管接头处引起波纹管翻卷，堵塞孔道。

（八）腹板和内模制作与安装

箱梁外侧模板采用定型钢模板，横梁、内腹模等全部采用小钢模与竹胶板组合。绑扎完腹板钢筋和预应力筋后后安装腹板外模和芯模。在底模上标出腹板侧模、内腹模、翼板边线的位置，然后按标定的位置支立模板。两侧外腹板侧模之间顶、底部采用对拉螺栓进行紧固和支撑。施工时保证模板支架的强度与刚度，防止模板变形。

（九）顶板底模支立

当底板、腹板混凝土浇筑3天后，顶板和底板之间设立纵向间距为90cm，横向间距为60cm的碗扣式钢管支架，支架上铺纵横向方木，标高调整好后，铺设顶板竹胶板底模板。考虑梁板浇筑完成后要拆除内模、以及顶板钢束的张拉，在支立顶模板时，按照设计要求设置预留人孔，具体尺寸为80cm×120cm，带混凝土成型后拆除内模且顶板钢束张拉完成后，再进行封堵。

（十）顶板、翼板钢筋绑扎

顶板钢筋绑扎除按图纸严格施工外，施工工艺和要求按腹板钢筋施工进行。施工时注意预埋件的位置和数量是否正确。

（十一）混凝土浇筑

混凝土采用强制式搅拌机集中拌制，混凝土罐车运输，混凝土汽车泵泵送入模，坍落度满足140～180mm。混凝土采用斜向分段、水平分层的方法进行浇筑，分段长度为3m，分层厚度为30cm，浇筑从箱梁中部向两端推进。浇注过程中采用两台泵车在桥的左右侧对称进行，每台泵车配备3台混凝土罐车运输混凝土，以保证混凝土泵车输送的连续性。在浇筑过程中安排各工种检查钢筋、支架及模板的变化，遇到情况及时处理。

（十二）内模和侧模的拆除

连续梁侧模和内模在混凝土强度达到设计强度的75%后拆除，模板拆除轻拿轻放，严禁野蛮施工，防止对混凝土震动和碰撞，产生破坏。模板拆除以后洒水养护。

（十三）预应力钢绞线张拉

预应力的施工是连续梁施工的关键，混凝土强度达到设计的要求后开始张拉。张拉前对预应力钢材、锚具、夹具和张拉设备按设计及规范要求进行检验。

张拉采用双控，以张拉应力为主，伸长值进行效核。实际伸长值和理论伸长值差值控制在±6%范围以内，否则应暂停张拉，待查明原因并采取措施予以调整后方可继续张拉。

本工程采用预应力智能张拉设备，预应力智能张拉系统以应力为控制指标，伸长量误差作为校对指标。系统通过传感技术采集每台张拉设备的工作压力和钢绞线的伸长量（含回缩量）等数据，并实时将数据传输给系统主机进行分析判断，同时张拉设备接收系统指令，实时调整变频电机工作参数，从而实现高精度实时调控油泵电机的转速，实现张拉力及加载速度的实时精确控制。系统还根据预设的程序，由主机发出指令，同步控制每台设备的每一个机械动作，自动完成张拉过程。压力传感器在张拉过程中负责采集千斤顶油缸的压力值，通过下位机传给控制主机，主机根据标定参数换算成拉力值。位移传感器在张拉过程中负责采集钢绞线伸缩量（回缩量）值，通过下位机传给控制机。

张拉程序：0→初应力→σconf持荷2分钟锚固）；

钢绞线断丝、滑丝数量为：每束钢绞线断丝和滑丝允许一根，每个断面断丝之和不超过该断面钢丝总数的1%。若超过上述规定，更换钢绞线后重新张拉。

钢束张拉顺序为：两端对称均匀张拉；顶板扁束由箱梁两侧向中间采用单端交替张拉。

（十四）压浆及封锚

预应力筋张拉后，孔道尽早压浆。

1.预应力筋张拉后，孔道应在48小时内压浆，以防预应力钢束锈蚀或松弛。

2.压浆液自拌制至压入孔道的延续时间，视气温情况而定，一般在30-40mm范围内。压浆液在使用前和压注过程中应连续搅拌，搅拌速度不低于1000r/mm，初凝时间≥5h，且≤24h，初始流动度lOM7s，30mm流动度10-20s。对于因延迟使用所致的流动度降低的压浆液，不得通过增加水来增加其流动度。

3.在压浆过程中，浆液可将管道内空气通过钢绞线完全排出，空气排尽后，出浆端趋于稳定后，关闭出浆阀，保持稳压，压强不低于0.5MPa，时间保持3～5mm。

4.压浆过程中及压浆后24h内，当气温高于35℃时，压浆宜在夜间进行。

5.压浆时，每一工作班应留取不少于3组40mm×40mm×160mm的试件，标准养护28d，以检查其强度。

6.孔道压浆时，有关操作人员戴防护眼镜，防止泥浆喷出射伤眼睛。箱梁预应力筋张拉完毕，孔道压浆全面完成并达到设计强度后，即可进行支架卸落。

（十五）支架和底模的卸落

当梁体预应力孔道压浆强度达到设计强度80%以上，并得到监理指示后，进行支架卸落和拆除底模。卸架順序：墩位处→1/4跨径处一跨中，各次卸落之间应有一定的时间间歇，间歇时须将松动的杆件拧紧，使梁体落实。拆除时，先拆除箱梁外侧模板，再将支架顶部的丝杆顶托由人工旋转松动，将箱梁底模整体下降5～10cm，借助于手拉葫芦将底模板抽出，再拆除模板系统的小横杆和大横杆，卸除活动顶托，按照搭建支架相反的程序将支架拆除。

拆除过程中应注意不得向下抛掷杆件和扣件等，操作人员必须系好安全带进行操作。

三、施工控制及注意事项

（一）温度应力、裂缝、线性控制

1.混凝土温度应力控制

施工时要注意，水泥用量、其它原材料等须符合规范要求。控制入模温度，混凝土浇筑完毕，及时覆盖，洒水养护等。

2.混凝土裂缝控制

造成梁体混凝土裂缝的主要原因有：温度应力、支架变形及不均允沉降、不对称预应力张拉、混凝土收缩、养护不好，为此采取如下措施，防止梁体混凝土裂缝。

（二）连续梁线性控制

在支架上浇筑梁式上部构造时，在施工时和卸架后，上部构造要发生一定的下沉和产生一定的挠度。因此，为使上部构造在卸架后能满意地获得设计规定的外形，须在施工时设置一定数值的预拱度。

施工时仅考虑支架的弹性和非弹性变形，由支架预压测量结果的计算，确定梁的行分配。

（三）连续梁施工质量控制重点

混凝土施工时，宜选择在较低温度时进行；