潼湖特大桥高速连续刚构施工及设备配置

2020-06-30刘永亮

设备管理与维修 2020年12期

刘永亮

（中铁建重庆投资集团有限公司，重庆 400000）

0 引言

连续刚构利用墩梁固结，属于预应力混凝土结构，具备连续桥梁和T 形桥梁的优势。当前大部分刚构结构利用平衡悬臂和对称布置的方法实现，但是在具体施工中常常会出现下挠较大或斜裂缝问题，影响项目施工的安全性。因此，深入研究工程施工方案与质量控制方法十分必要。

1 工程概述

潼湖特大桥所标定的施工范围为里程DK374+336.45～DK386+198.37，工程总长度为11 861.92 m，中心里程是DK378+560.020。S20 潮莞高速与线路相交处利用（88+160+88）m 连续刚构实现跨越，其中329#、328#为主墩，通过墩梁固结刚构进行连接，327#、337#属于边墩，而箱梁属于三向预应力体系，包含横向预应力束、纵向预应力束、竖向预应力钢棒[1]。项目主要工程量为（88+160+88）m 的C55 砼梁体8844.93 m3、1397.848 t 的钢筋、519.514 t 的纵向钢绞线、5.86 t 的横向钢绞线、67.9 t尺寸Ф16-3的竖向预应力钢棒，最重节段混凝土为101.38 m3，悬灌现浇的最长节段为4 m。

2 连续刚构专项施工分析及设备配置

2.1 施工重难点分析

①混凝土数量和梁体体积较大，在施工中需要提升组织安排力和混凝土的供应力。在大体积混凝土施工中通过科学手段减少结构中的水化热，避免因混凝土收缩或者温差过大导致裂缝问题，利用应力筋克服混凝土开裂问题；②因悬臂现浇工程连续刚构跨度较大，长度为160 m，因此施工线性控制难度较高，可以通过加强与监控单位的数据校核工作，利用数据分析与反馈调整参数信息；③连续刚构上跨高速公路，因此道路车流量较大，在施工中的安全风险较高，建议采用吊棚兜底防护技术同时配置安全措施，并设计安全应急预案定期开展演练工作；④0#梁体中钢筋较为密集，内部预应力管道集中、结构复杂，在施工作业中对于混凝土的实际振捣质量要求较高，因此可以利用附着式振捣和插入振捣相结合的方式，并配置小直径振捣棒方便施工。

2.2 施工设备配置

结合连续钢构结构的施工需求，本工程所需设备需要通过工地调入或者及时购置的方式，需要配置的机械设备包含：4 套挂篮、型号为ZB4-500 高压与油泵的8 套、型号为YCW400 的张拉千斤顶8 套、25 t 汽车吊2 套、塔吊2 套、ZN-50 插入式振动器8 套、JB180 灰浆搅拌机2 套、HB3 真空压浆泵2 套、Ф6 mm～25 mm 钢筋切断机4 套、25 kW～50 kW 电焊机8 套、Ф6 mm～12 mm 钢筋调直机2 套、GW4Ф6 mm～25 mm 钢筋弯曲机4套、J3G-410 砂轮切割机8 套、HZS180 和HLS120 混凝土拌和站2 套（其中砼需要由1#拌合站提供）、300 kW 的发电机1 台。

2.3 施工技术方案

2.3.1 总方案设计

由于工程连续刚构箱体是单箱单室，属于变截面、变高度结构，因此可以利用挂篮悬臂现浇技术制定总方案。首先，在329#与328#的墩身上加设托架，作为施工和0#块立模的平台，在预压之后浇注0#块砼、加装挂篮，采取预压操作利用挂篮对1#块段进行灌注工作。在此环节结束后，通过对称悬臂浇筑相关标准段，实现桥梁主墩标准段的同步。其次，在标准段施工时，完成边跨现阶段的混凝土浇筑和墩顶的支架拼装，突出连续刚构的主体建设。最后，实现拌合站对混凝土集中供应并送入模中，对于钢筋与小型机具等垂直类型的运输工作需要利用塔吊，而技术人员的移动可以借助钢爬梯完成。

2.3.2 施工流程及设备安装分析

①下部结构作业，实现对墩身托架预埋件的预埋工作，在329#主墩左侧、328#右侧、安装塔吊。并安设主墩的托架，实现临时固结工作，通过临时三脚托架对0#块进行浇筑，待其弹性模量在100%、砼强度＞95%、养护天数≥5 d 时依次有序地张拉纵向索，围绕“先横向再纵向”的原则张拉预应力索；②拆除托架工作，在0#块上通过安装挂篮，利用对称平衡悬臂对1#块进行浇筑，其弹性模量为100%，砼强度＞95%、养护天数≥5 d 时张拉纵向索，顺序是腹板、顶板索、竖向预应力索；③移动挂篮操作，对2～20#利用挂篮悬臂对称浇筑技术，等到梁段的弹性模量为100%，砼强度大于95%、养护天数≥5 d 时张拉纵向与竖向预应力索，接着利用支架现浇直线段；④合拢边跨H1，在合拢之前需要构建边跨合拢段的临时刚性支撑结构，张拉2SB1 与2T23，临时锚的张拉控制力在1050 kN。借助挂篮浇筑H1，等合龙弹性与强度模量到达85%时，拆除边跨挂篮与临时的刚性支撑结构，在弹性模量与混凝土强度到100%时进行纵向索拉张工作；⑤合拢中跨H2，合拢之前在断梁体的底板与顶板施加5000 kN的对顶力，安装临时刚性支撑结构，张力为2B1 和2H1，控制力在1050 kN 上。挂篮浇筑H2 操作需要等到混凝土弹性模量和强度在85%时，拆除挂篮，实现临时的刚性支撑，待弹性模量与混凝土强度在100%时，拆除合拢段的梁体对顶力。最后再进行附属工程施工，施工工艺流程如图1 所示。

2.3.3 0#块施工方案及设备使用

工程0#块施工总长度15 m，托架的悬臂长度为2.85 m，顶墩的纵向宽度是2.2 m，0#块的砼方量是880.04 m3。此环节设计思路是在墩顶4.4 m 的范围中利用墩身直接承重，借助托架承重悬臂段。首先是支架设计。0#块支架利用三角托架方式，底膜通过桁架方法传到托架横向分配梁中，托架的上侧使用精轧螺纹对拉固定托架，并在托架下侧留置孔洞，将柱脚插入。其次是支架预压。预压的荷载分布需要与支架施工荷载相同，加载重量应在同级荷载的±5%中，加载后停滞1 h 测量横向与竖向变形量，若加载120%的数据后沉降量数据低于2 mm，应开始进行分级卸载，观测其弹性变形值，测量各测点的高程值。最后是模板安装。围绕“先安底模再安侧模”的方式，利用塔吊完成吊装操作。模板的局部与整体刚度和强度需要达到安全标准，使变形误差和挠度满足规定，模面应保证光洁、尺寸准确、便于拆卸。模板的内部误差应在0～3 mm，轴线的偏差控制在±5 mm，模面的平整度偏差在1 mm 内。

图1 连续刚构施工工艺流程

2.3.4 挂篮调试与拼装技术

首先，开展准备工作。通过现有施工平台，利用塔吊吊装，在分块吊装准备完成后开展整体拼装工作。其次，在挂篮拼装后至使用前，需要进行加载测试，以减少挂篮的弹性和非弹性变形，按照最大混凝土施工荷载的120%开展加载模拟工作，材料可以选择预制的混凝土块，具体施工流程包含：0#块作业、拼装、60%荷载加载工作、100%的荷载加载作业、120%荷载加载、卸载[2]。最后，进行挂篮前移工作。利用2 个80 t 的千斤顶通过牵引使挂篮前移，通过后锚扁担梁和竖向预应力的钢棒将挂篮固定在轨道上，其中桁架每片8 根，整个挂篮施工共计32 根。

2.3.5 合拢段施工及设备安装

在完成边跨现浇柱和梁体悬灌段作业后，需要突出合拢段梁作用，合拢段包含设计控制应力、线性控制、拢精度、体系转换、箱梁温度伸缩等技术难点，解决这些问题是开展合拢梁体作业的重点，合拢段的施工环节包含中跨合龙与边跨合拢。其一，边跨合拢施工顺序为：安装模板与吊架；设计立模标高；绑扎腹钢筋、底钢筋、应力管道、横板钢筋；安装顶板钢筋和内侧模板；水箱配重；安装临时性的刚性支撑；设置临时张拉2SB1 与2T23；混凝土浇筑和养护；模板拆除；预应力张拉注浆工作。其二，中跨合拢施工顺序包含：吊架、模板的安装；绑扎横隔板钢筋、腹钢筋、底钢筋、预应力管道；施加对顶压力；水箱配重；安设临时刚性连接；张拉临时2H1、2B1；浇筑和养护混凝土；拆除模板、吊架和刚接；注浆；卸载顶板对顶力。

2.4 施工质量控制措施

①高性能混凝土的利用。为了提升工程混凝土的实际使用寿命，连续刚构可以采用高性能混凝土材料，在兼具检测和计量设备的拌合站完成拌和，严格控制混凝土搅拌、运送、浇筑、振捣工作流程，提升其保温、保湿等养护工作水平，实现对混凝土施工的质量控制；②预应力施工。首先，在原材料中的钢绞线性能需要满足GB/T 5224—2003 标准，定期测量其弹模量。其次，预应力筋留置的孔道尺寸应与位置对应且平顺，同时使锚垫板与孔道中心线垂直。最后，质量检测，在锚固之后伸长值应低于计算值的±6%，结合数量和批次检验锚具与外形静力以满足规范和要求[3]；③入模温度控制。在混凝土浇筑前需要模拟浇筑、养护、温度等测量工作，验证和确定施工方法。一般混凝土的入模温度需要控制在10～30 ℃，夏季气温高时可以利用碎冰拌、冷却水、混凝土通过一次浇筑实现；模板温度需控制在5～35 ℃，通过冷却水喷洒模板，设置遮挡设施，避免阳光直射对模板造成伤害。