大跨度连续箱梁边跨现浇段支架施工技术研究

2020-10-12张同文

山西建筑 2020年20期

张同文

(湖南高速铁路职业技术学院，湖南衡阳 421002)

1 工程概况

主桥采用(70+120+70)变高度预应力混凝土连续箱梁，引桥上部结构采用30 m PC简支T梁，全桥跨径布置为6×30+(70+120+70)+7×30 m，桥长659.06 m，引桥宽度为35 m和44.5 m，主桥宽44.5 m；下部结构连续梁主墩采用墙式墩配桩基础，边墩和引桥桥墩采用柱式墩配桩基础，U型桩基础，桥平面处于直线上，立面处于3.90%～3.50%的变坡段。边跨现浇段采用碗扣式满堂支架进行施工，在悬浇块件施工至11号块前后时开始边跨现浇段基础的处理硬化工作及支架的搭设工作，支架搭设完成后需对支架进行预压，然后进行现浇段的施工。

2 边跨现浇段施工方案

2.1 地基处理

由于两边的现浇部分都在原地面上，为了保证原地基的承载力以不扰动原地基为原则，进行一般的压实平整，地基上部处理方法如下：支架基础(从上往下)采用20 cm C25混凝土、40 cm砾石压实层，碾压密实度达到93%以上。用18 t振动压路机碾砂砾层密实。地基加固处理范围为支架搭设范围向外2 m。地基处理时各层顶面横坡为2%，纵坡为1%，以及时排除地面水，并且对支架处理地基在两侧挖沟(0.8 m×0.6 m)，确保排水顺畅，以利下雨时排水，避免雨水浸泡支架基础，防止雨水流入地基而降低承载力。

2.2 支架及底模搭设

支架钢管顶托纵向均铺设8号槽钢，槽钢上面横桥向铺设10 cm×10 cm方木，间距为25 cm。支架采用WDJ型碗扣式多功能脚手架作为梁体支撑的满堂支架，根据梁体自重,考虑施工荷载后选用支架布置形式为:箱梁下立杆设横向间距为60 cm,腹板位置横向间距为30 cm。纵向间距为60 cm(横梁处纵向间距为30 cm)；翼板下立杆设横向间距为90 cm,纵向间距为60 cm；纵、横向水平横杆步距120 cm。

碗扣支架底座采用15 cm×15 cm底托，顶部设U形顶托，以调整支架高度及立模标高。考虑到支架的整体稳定性，在纵向每5跨设通长剪刀撑1道，横向每3跨设剪刀撑1道，并在支架的上中下设置三层水平剪刀撑以保证支架的整体稳定。采用砂袋预压进行支架超载预压，消除支架非弹性变形，同时测定弹性变形和沉降，若连续3 d累计沉降量不大于3 mm，可认为沉降已稳定。对预压后变形较大，不符合规范要求的进行调整，使各部位尺寸满足设计及施工要求。

2.3 边跨现浇段模板工程

边跨现浇段底模、侧模和内模均选用15 mm厚优质竹胶模。底模则在支架的U型顶托上横向布置8号槽钢，在槽钢上纵向布置10 cm×10 cm方木，方木在腹板处中心间距15 cm～20 cm，在底板处中心间距为30 cm～33 cm，在方木上铺设竹胶板；内模采用钢管作为支架并支撑在底模上；横隔板处预埋PVC管，内穿φ20 mm对拉螺杆加固，内模与外模采用φ20 mm拉杆对拉，横、竖向间距80 cm。

2.4 立杆稳定性与地基承载力计算

2.4.1立杆稳定性计算

通过分析，在腹板和横梁处受力最大，该处立杆纵向间距60 cm,横向间距30 cm，横杆步距1.2 m，受力分析如下：

1)恒载。

竹胶板、次楞方木、主楞槽钢、立杆钢管：

0.6×0.3×0.015×9+0.1×0.1×2.4×0.6×9+0.1×0.6+2×0.033=0.3 kN。

混凝土自重：3×0.6×0.3×26=14 kN。

2)活载。

施工人员、材料、机具荷载：

0.6×0.3×2.5=0.45 kN。

振动混凝土产生荷载：

0.6×0.3×2.0=0.36 kN。

N=1.35×(Q1+Q2)+1.4×(Q3+Q4)=1.35×(0.30+14)+1.4×(0.45+0.36)=20.4 kN。

钢管容许承载力为：壁厚按3 mm计，横杆步距1.2 m,λ=1 200/15.94=75.3。

N<[N]=30 kN。

通过以上计算：现浇箱梁支架横梁、腹板位置，支架纵向间距除横梁下30 cm其余均为60 cm，腹板位置横向间距30 cm,底板位置横向间距60 cm,翼板下横向间距为90 cm，横杆步距120 cm满足要求。

2.4.2地基承载力计算

基础(混凝土厚20 cm+砾石土取厚40 cm)计算厚度为60 cm,混凝土扩散角取40°，砾石土扩散角取30°。地基承载计算面积为：

A=(20×tan45°+40×tan30°+6)2=2 410.2 cm2。

σ=N/A=20.4×103/2 410.2×102=84.6 kPa<[σ]=120 kPa。

因此地基承载力符合要求。

2.5 支座安装

边跨现浇段底模安装前，进行永久支座安装，安装方法见0号块段支座安装施工，但不同点在于安装时即要将支座的锁定解开，以保证边跨现浇段在张拉钢束拆模时能活动。

2.6 支架预压

支架预压的目的是消除非弹性变形和测定弹性变形量，模板初步安装完毕后及时进行预压。现浇段扣除端横梁在盖梁处后的重量为425.5 t,预压重量为该重量的1.1倍，即468.1 t。预压采用砂袋加载,砂袋按每个1.8 t计算(每个砂袋具体重量根据施工现场实际秤称为准)。根据观测结果，对支架和模板精确测量定位后进行模板锁定和预抛高调整。

2.6.1预压时各部分布置砂袋数量

1)单侧翼缘板混凝土量经计算为11.1 m3，在7.62 m纵向长度范围内布置，每侧布置砂袋数量：11.1×2.65×1.1÷1.8=19，设置砂袋数量19个。

2)支架上箱梁悬臂段混凝土数量经计算为138 m3，需设置的预压荷载量为：138×2.65×1.1=402.8 t，主墩以外单侧支架上设置砂袋数量为：402.8÷1.8=224，设置砂袋数量224个。

2.6.2沉降观测点设置

翼缘板8个点，底板12个点，合计20个观测点。边跨现浇段支架预压观测点布置图见图1。

2.6.3加载及观测方案

配备专门测量人员负责支架预压沉降观测，建立专门的观测记录台账。预压前先测量每个观测点原始标高，预压时用吊车将砂袋吊到现浇段两侧底板及翼板上，加载程序为20%→40%→80%→100%→110%,对称加载。用人工配合堆码，随着荷载的增加，不断进行观测，直至所需压重吨位。每个观测点在全部加载完成后每天观测2次，早上7：00和晚上6：00各测量一次。以1 d为一个观测单位，压载不少于7 d，若连续3 d总沉降量在3 mm以内，则可认为支架沉降基本稳定，可以进行卸载。

2.6.4预拱度设置

支架预拱度的设置，预拱度值与支架弹性变形值(F1)、支架非弹性变形值(F2)及基础弹性变形值(F3)有关。模板控制标高(H)=设计理论标高(H0)+预拱度(F)。

施工过程中，将通过以下步骤进行控制观测：

1)等载预压前，测量支撑点处模板标高H1。

2)预压沉降稳定后，测量相应控制点模板标高H2。

3)卸载后，再次测量相应控制点模板标高H3。

则弹性变形值=H3-H2。

非弹性变形值=H1-H3。

由于预压消除了大部分非弹性变形值，因此预拱度只计入了弹性变形值。在卸载后模板控制标高(H)=设计理论标高(H0)+弹性变形值(H3-H2)。

根据以往的施工经验结合本工程的支架结构形式，支架搭设时在设计标高的基础上抬高1.5 cm，以便于消除支架的沉降值。如沉降值在1.5 cm范围内支架标高不做调整。超出范围在支架的卸载钢管上垫钢板调整标高。

2.6.5挠度设置

通过支架预压，可以得出支架的非弹性及弹性变形值；卸载后,根据观测到的支架的弹性变形值，结合设计给定的施工阶段图中提供的挠度值最终确定边跨现浇段施工的模板标高，重新调整模板和检查支架，进行箱梁施工。

2.7 混凝土浇筑

边跨现浇段横截面混凝土均分两次浇筑，第一次浇底板和腹板混凝土(至箱梁顶板加腋以下)，第二次浇顶板混凝土。混凝土浇筑采用混凝土泵车，自边跨梁端向另一端延伸分层浇筑。第一次浇筑混凝土时先浇筑底板部分混凝土至底板牛腿处底模压板处(此时底板厚度不必浇足，待浇筑腹板时流出的混凝土来补足)。然后浇筑腹板混凝土，两边对称分层浇捣，用插入式振捣器振捣密实。浇筑腹板混凝土流向底板、压板处时，振捣压板、收平底板。箱梁混凝土第一次浇筑初凝后凿毛，清理浮浆、露出石子；第二次浇顶板混凝土前对施工缝再进行冲洗处理，一方面使施工缝湿润；另一方面使施工缝清洁。待冲洗后方可进行顶板混凝土浇捣。