深中通道大悬臂盖梁施工

2021-04-01苏尕军

工程建设与设计 2021年8期

苏尕军

（中交第二公路工程局有限公司，西安710000）

1 工程概况

深中通道浅滩区盖梁为独墩对称大悬臂预应力混凝土结构，横断面呈倒梯形。盖梁悬臂长12 m，根部顶宽4 m，底宽3.25 m。盖梁根部梁高6.0 m，端部梁高3.0 m。为适应上部结构主梁支座布置，桥墩自墩柱顶横向逐渐加宽至墩顶处，构成盖梁结构。为满足盖梁结构受力，盖梁横向配置预应力钢束，按照全预应力构件设计。盖梁采用C50混凝土。

2 大悬臂盖梁施工难点

单个盖梁混凝土方量达548 m3，质量达1 300 t，对支架承载力要求极高。盖梁悬臂长，悬臂长达12 m。盖梁施工支架采用钢管立柱+桁架+型钢框架支架施工，承台位于水下，钢管立柱处于海水中，要求钢管立柱必须有抗台风能力。支撑桁架体积大，长度近37 m，宽度为6 m；质量大，桁架总重达2 000 kN（200 t），拼装和拆除难度大。为了解决拼装和拆卸的问题，项目配置180 t浮吊拆卸和拼装桁架。钢筋安装采用部品加工，海上加工场地受限，整体吊装难（体积和质量都大），钢筋部品吊装需要解决钢筋容易散架等问题。混凝土浇筑方量大、浇筑时间长，容易形成冷缝。预应力张拉分3次张拉，张拉跨时间长，短则半年，长则一年，施工区域常年湿度大，预应力钢绞线易生锈，保护难度大。

3 盖梁施工工艺

盖梁施工支架采用钢管立柱+桁架+型钢框架支架施工。通过在承台预埋钢板上焊接钢管立柱，钢管立柱上依次设置下层桁架、上层桁架、卸落块、分配梁、型钢定位框架。为满足施工起重要求，本项目配置2台90 t履带吊和2台180 t浮吊形成循环拆装作业。盖梁施工总体流程如下：

1）承台墩身施工完成后，将承台顶预埋件表面清理干净，将钢管立柱底面与预埋件焊接牢固。钢管立柱接高通过法兰连接。然后安装钢管立柱间联结系和附墙。

2）抄平钢管柱顶，安装柱顶桩帽（法兰），整体吊装单侧下层桁架（单侧整体质量约16.8 t）与柱顶，并将桁架下弦与柱顶通过法兰连接牢固，并及时安装下层桁架间平联。

3）分片吊装上层桁架（单片整体质量约11.3 t）与下层桁架顶，同侧桁架片间通过法兰连接，并将上层桁架下弦杆与下层桁架上弦杆用螺栓连接牢固，并及时安装上层桁架间平联。

4）安装桁架顶分配梁，进行支架预压试验，检验支架强度。

5）安装型钢定位排架，安装完成后及时安装型钢联系杆。

6）在施工通道区域，每隔1 m设置一道分配梁，并与排架焊接，在上面铺设花纹钢板作为操作平台，安装底模。

7）盖梁施工。盖梁钢筋吊装、预应力管道、预埋件、冷却水管安装→侧模端模安装→混凝土浇筑、养护→预应力张拉、压浆→封锚。

8）支架拆除。降低卸荷块高度→拆除底模→拆除型钢框架→拆除卸荷块及分配梁→上层桁架、下层桁架吊离墩位→从上到下依次拆除钢管柱及联结系→承台预埋件顶面凹槽处砂浆填平。

3.1 盖梁支架

为支撑大体积盖梁的质量，本工程采用钢管落地支架+定制桁架结构+型钢框架形式。考虑承重极大，采用壁厚20 mm的落地钢管支架（φ820 mm×20 mm），为增加钢管稳定性，在钢管连接处上下1 m设钢管附墙杆，在桁架底往下1 m增设附墙杆。桁架为3层逐层加长结构形式，第一层和第二层承重梁采用2HN600 mm×200 mm型钢、斜撑和竖杆为HW400 mm×400 mm型钢，型钢翼缘用20 mm钢板满焊，2层直接重叠，重叠后竖杆保持在同一竖向线，销轴+螺栓连接。为便于卸载第二层和第三层桁架间采用分配梁+卸载块模式，分配梁采用HW400 mm×400 mm型钢。第三层桁架主架体采用工25b型钢，辅助材料用I12型钢，桁架盖梁正下方设9排，施工通道左右侧各设一排，桁架整体形状为直角T形结构，上面与盖梁底坡度一致。本桁架按照盖梁总重量的1.5倍系数设计验算，加工过程中对桁架薄弱处全方位补强，经验算补强后桁架实际承受盖梁总重量的1.8倍。

第一层和第二层桁架采用在场地预拼成整体，拼装完毕后采用履带吊吊装。第一层桁架与钢管立柱在柱顶通过法兰连接牢固。第一层和第二层桁架安装完成后及时安装桁架间平联。第一层和第二层桁架安装完毕后分片吊装第三层桁架，并将第三层桁架下弦杆与下层桁架上弦杆用螺栓连接牢固，并及时安装上层桁架间平联。同侧桁架片通过法兰连接。上下层桁架通过螺栓连接。

为了保证盖梁支架结构满足盖梁自重及各种施工荷载，在每套首次使用的支架搭设完成后，应对支架进行预压以检验支架强度。支架采用堆载法（混凝土预制块、型钢或钢筋）进行预压。利用混凝土预制块进行预压，为降低海上堆载的风险，加宽堆载平台，减少堆载高度。预压总重量取为不小于盖梁结构自重、模板重量、施工机具之和的1.1倍，单侧悬臂预压荷载504.9 t。

3.2 钢筋施工

盖梁钢筋应深中通道总体质量要求、标准化要求、进度保证等一系列措施，制定盖梁部品生产的流程。盖梁钢筋采用在部品加工厂内统一加工，钢筋采用镦粗直螺纹套筒和焊接连接。现场采用180 t浮吊整体吊装的方式施工。为防止钢筋部品在吊装过程中散架，钢筋内部应设置骨架，待部品钢筋吊装完成后拆除骨架。

钢筋部品施工吊装，减少来回吊装钢筋的复杂性以及高空绑扎时人员和设备的投入，加快支架和模板的周转。部品加工吊装解决了盖梁钢筋绑扎工期长、占用资源多的难题，在满足盖梁施工质量安全的前提下改良施工工序，资源配置优化，节约了钢筋倒、支架上钢筋绑扎的施工工期，降低了盖梁施工的周转材料成本投入，加快了施工进度，降低了对周边环境的影响。

盖梁为预应力结构，盖梁在钢筋安装的过程中需提前安装预应力管道及锚具。纵向预应力钢束采用整束穿孔，钢绞线束应理顺，不得交叉盘绞。波纹管管纹互相转接吻合，接头处使用塑料胶布缠绕紧密，并仔细检查波纹管有无破损情况，有小孔洞的修补好再投入使用。

为降低大体积混凝土水化热，盖梁布设7层冷却水管，水管竖向间距为75 cm；水管水平间距为100 cm，水管外径42 mm，壁厚2.5 mm，距离混凝土侧面≥50 cm；且间距误差≤±5 cm，进出水从顶部接入，单层管长＜100 m。冷却管采用U形定位筋卡焊在设计位置，其位置控制采用定位架方式，保证在浇筑混凝土过程中不发生移位现象。应根据输水高度、流速计算水泵功率选用合适水泵，以保证大体积混凝土浇筑的质量。

3.3 模板工程

盖梁模板共分为3个部分，底模、侧模及端模。各类型模板的分块充分考虑施工需求，兼顾运输方便。模板与模板之间拼接均采用螺栓连接，间距200 mm。盖梁模板拼装时底模包侧模及端模、侧模包端模；墩顶部分不设底模，盖梁侧模紧贴已浇筑墩柱。盖梁模板外侧设置托架平台，平台依托模板围檩，将挂板与围檩进行焊接，托架平台与挂板采用螺栓连接形成封闭式平台，在四周设立防护栏杆。为保证清水混凝土外观质量，模板应清理干净、不留残浆、无锈斑，再涂刷脱模剂。拼缝在背面喷填泡沫填缝剂，不得在面板拼缝处贴双面胶、透明胶、玻璃胶，确保拼缝严密、棱角分明。混凝土浇筑前严禁模板暴晒，模板内表面温度差异将导致混凝土表观色差。

3.4 混凝土施工

浅滩区单个盖梁方量约为548 m3，一次浇筑成型。适宜坍落度为160～200 mm。混凝土浇筑采取水平分层、纵向分段浇筑，在下层混凝土初凝前完成上层混凝土的浇筑。由于盖梁两边悬臂很大，浇筑时应对称浇筑，防止偏载过大造成支架倾覆。盖梁浇筑采取先在墩柱位置浇筑30～50 cm，逐渐对称向悬臂位置外扩分层浇筑的顺序进行浇筑，并严格控制分层厚度，层厚30 cm。在混凝土浇筑过程中注意观测模板和拉杆螺栓受力情况。严格控制混凝土的浇筑速度，防止浇筑过程中荷载加载速度过快造成支架局部失稳[1]。

大体积混凝土浇筑后将产生较高的水化热温升，形成不均匀非稳定温度场，产生非均匀的温度变形，导致混凝土开裂。为防止盖梁开裂，气温超过25℃时，盖梁混凝土采用冰水拌制。

3.5 预应力施工

盖梁为大悬臂预应力结构，为控制帽梁内力，预应力采取分批张拉施工设计，即盖梁施工完后，张拉第一批普通钢绞线，待上部梁体架设完成并施加压重后张拉第二批环氧钢绞线。单端张拉时一端作为锚固端，埋入混凝土，一端作为张拉端，设置在盖梁端部。箱梁架设完成后张拉第三批钢束。张拉完成后切除外漏的钢绞线（切割后外漏长度≥30 mm)，用水泥浆封锚，防止孔道压浆时“冒浆”，在盖梁中部预应力管道最高点设置塑料管作为出浆孔和排气孔。压浆采用真空压浆。