G4216线宜金高速公路岩脚大桥T型刚构桥上部结构挂篮施工技术研究

2023-10-20梁忻

运输经理世界 2023年16期

梁忻

（四川省交通建设集团有限责任公司，四川成都 610031）

1 工程概况

G4216 线宜金高速公路岩脚大桥左右线主桥均为2×65（m）T 型刚构，三向预应力混凝土结构，主梁为分幅式单箱单室截面。每幅箱梁顶板宽12.6m，底板宽7.1m，两翼板悬臂长2.75m，箱梁顶板均同路基横坡设置成2%单向横坡，箱梁底板水平设置。现浇段、合龙段梁高3m，主墩处的箱梁根部断面梁段高8.5m。箱梁从跨中至根部，箱高以1.8 次抛物线变化。每幅主桥共6 道横隔板，箱梁0#梁段（包括向桥墩两侧各外伸2.5m）的长度为12m，把该“T”字纵桥沿悬臂段划分为13 个小梁段，从梁段的根部计算长度，到顶端位置量得的长度尺寸为6×3.6m、7×4.5m，悬臂总长53.1m。1～13#梁段采用挂篮悬臂浇筑施工，单幅桥合计共有2 个合拢段，长度均为2m,边跨现浇段长3.78m。

2 质量及安全控制重难点

2.1 挂篮安装

挂篮在厂家制作加工完成后进行试拼装，目的在于确定挂篮加工的精度是否满足使用要求。完成试拼装后，需要进行静载试验，以确认挂篮的焊接质量是否合格，承载力是否达标[1]。开始拼装挂篮前，需要完成0#块箱梁施工，具体操作为采用砂浆对铺设轨道部位进行找平处理，并在纵梁下设置一道专制滑轨，完成上述操作后开始挂篮拼装，拼装全程需要利用塔吊将挂篮的各个部件运输到拼装的指定位置，各部件的安装顺序依次为轨道、行走系统、主桁架、横联、后锚、悬吊系统、模板系统和工作平台。在上述安装过程中，需要注意对挂篮的各个锚固点、连接节点、吊（杆）带、后锚等重要固定部件和传动力部件反复进行严格的检查，防止使用过程中松动造成事故。挂篮安装如图1 所示。

图1 挂篮安装

2.2 挂篮预压

挂篮预压的具体操作：从空载开始分级增加荷载（增加到最不利的1.2 倍荷载），增加荷载的过程中需要对每级荷载下的挂篮变形值进行记录，记录完成后再逐级卸载。同样，每级卸载后的变形量也需要记录，最后的总变形量即为挂篮主桁各构件间产生的非弹性变形值，用总变形值减去非弹性变形值，得到的数值即为弹性变形值，之后根据记录的数据绘制出挂篮的荷载与弹性变形值线性关系图。

挂篮的变形分为非弹性变形和弹性变形两类。

挂篮初次受力时，挂篮主桁各组成杆件间由于存在空隙而产生非弹性变形；挂篮主桁与走行轨道间、轨道与钢枕间、钢枕与箱梁混凝土间、挂篮主桁与前上横梁间等由于压紧而产生非弹性变形。

挂篮承受悬灌节段混凝土荷载及施工荷载时，挂篮主桁由于结构自身受力则会产生弹性变形。

该工程在施工过程中采用反力架预压方案，在已浇筑完成的0#块上安装反力架，将千斤顶安装在挂篮底模上，采用液压千斤顶加载。反力架的材质为2I40b 工字型钢，将之组成三脚架后形成预压的反力点，再将预埋的梁体0#块精轧螺纹钢钢板与箱梁形成一个整体。为了防止梁体连接处的混凝土在加载试验过程中开裂，在反力梁顶部预埋钢板的腹板全断面范围内增设三层φ16@10×10cm 防裂钢筋网。

2.3 测量基准点布设

预压过程中的主要观测项目包括主桁前、后支点的沉降，前吊点的变形挠度，前吊杆的伸长量，挂篮前下横梁顶面测点标高；挂篮主桁前倾位移等。为了充分测量挂篮的变形情况，预压过程中每侧挂篮布置12个测点，左、右主桁架后锚点布置2 个测点，支点处布置2 个测点，横梁处布置4 个测点，主桁架前端布置2个测点，底模处左、右布置2 个测点。

挂篮预压按照0、40%、80%、100%、120%的顺序加载，加载过程中每加载完毕1h后，实时记录挂篮的变形值。加载完成后，任意两个变形量的差值小于2mm，说明符合施工要求，可以进行后续施工，预压完成后，按照分级加载重量的逆顺序进行逐级卸载，每级卸载完成后均需对变形值进行测量。

为保证预压试验安全，要注意以下事项：

第一，严格按照规范要求进行分级加载，且加载过程必须缓慢进行、平稳增加荷载，确保加载量准确。

第二，确保加压时间为10min，加载时间达到后肉眼观察需要测量的参数是否稳定，并及时用螺母锁定传力拉杆，对各部位的变形量进行测量、记录。

第三，挂篮的加载应同时或差一个级距进行，以减少不平衡弯矩量。为使卸载后的结构变形得以充分恢复，空载持续时间应大于30min。

2.4 挂篮行走

2.4.1 主桁及侧模滑道走行

走行前需要松开所有吊杆，包括前上横梁和主桁后锚点，将钢轨滑道接长，为了使主桁及侧模行走更为通畅，需要在轨道上涂抹黄油润滑剂。前移前，为了使主桁对称前移，需要在主桁上标注挂篮走行的位置控制基准线，完成主桁前移的移动后，锚固主桁后点。采用千斤顶顶进前支点，将挂篮走行至设计位置。

2.4.2 模板走行

松开侧模拉杆，将侧模落于外滑道；将底模平台后端临时悬吊于外模支架或外滑梁，将内、外模落于内、外滑梁，挂篮主桁、内外滑梁带着内（外）模、底模一次走行到位。

2.4.3 底、侧模板定位

提升底模板，安装后锚杆，调整前点标高；提升侧模锚紧后点，调整前点标高；待梁段底板及腹板钢筋绑扎完毕，将内模拖动到位。

2.5 模板安装

箱梁模板由底模、外侧模、内模及端模组成，与挂篮底篮一起安装。

底模的材料是大块钢模，将其直接铺设在挂篮底篮的纵梁上，纵梁此时会承受荷载，外侧模与底模的材料相同，内模是组合钢模。进行模板安装时，需要在端头模板预留孔洞，箱梁接缝处的纵向钢筋、顶板以及腹板部分的预应力束管道、波纹管都要伸出模板外。

模板的一般安装流程为：底模、外侧模—内模—涂刷脱模剂—根据施工监测单位提供的参数及时调整标高。

模板安装注意事项如下：

第一，连接螺栓不能一次全部拧紧，需要检查模板线形是否偏移，如果发现偏差，需要及时调整，经检查无偏移锁紧连接螺栓。第二，支撑杆件需要固定好。第三，需要用胶带纸对模板的接缝进行密封，以防止漏浆，影响箱梁混凝土的质量和外观。第四，应对模板平面位置、标高、节点联系及稳定性进行全面检查，经检查合格才能绑扎钢筋。第五，内侧模板应在安装前涂刷脱模剂，模板安装完毕后不能再涂刷脱模剂。

2.6 钢筋安装

钢筋统一运送到加工厂进行加工，在加工厂经验收符合规范后将之运输至施工现场进行绑扎。钢筋接头选用搭接焊方式，具体操作如下：将两钢筋端部搭接，搭接前预先将端部折向一侧，保证此时两结合钢筋的轴线一致，进行接头双面焊缝时，要求焊缝总长度大于5d（d 为钢筋直径），单面焊缝长度大于10d。受力钢筋焊接或绑扎接头应设在内力较小处，并错开布置，在接头长度区段内，同一根钢筋不能有两个接头；接头与钢筋弯曲处的距离不小于10d。主梁混凝土外圈保护层净厚度为4cm，内圈及顶板上缘保护层净厚度为3cm。可以将普通钢筋进行稍适当挪动或者弯折，以免普通钢筋与预应力管道搭接产生冲突。纵向钢筋与下一梁段搭接部分一半预留50cm，一半预留1m，错开搭接。

2.7 混凝土施工

箱梁混凝土为C55，坍落度控制在18cm±2cm。所有块段使用平衡对称的浇筑方式对全断面完成一次性浇筑。浇筑过程中应注意两侧节段对称浇筑，单个节段左右侧也要对称浇筑，避免混凝土浇筑不对称导致挂篮偏载。两端悬臂上的荷载差值应当在一个梁段底板的重量内，悬臂施工应力控制应充分考虑变形和悬臂内力的影响，且应当避免悬臂变形[2]。在浇筑时，还应尽量避免梁体中轴线出现偏差，其允许波动的偏差范围为5mm，高程偏差量不得超过±10mm。

为了防止新旧混凝土结合面出现裂缝，采用分层浇筑方式，混凝土浇筑从悬臂端一侧开始，向浇筑完成的梁段方向，从下到上进行浇筑，浇筑顺序依次为底板、腹板、顶板、翼板，每层厚度以30cm 为宜[3]。所有箱梁混凝土施工缝应严格按照规范要求进行凿毛处理[4]。严格控制已浇筑完成的梁段与正浇筑梁段的温差，不得大于15℃。此外，混凝土强度达到2.5MPa前，不得使其承受人员、工具、模板、支架等荷载的干扰。

2.8 预应力张拉

需要按照设计要求、既定顺序进行预应力张拉，使用双端同步张拉的方式实现纵向预应力张拉，同时采取应力、应变的双控措施，以应力控制为主，并将伸长量作为张拉校核标准。

第一，各节段张拉顺序。1#节段浇筑完成后达到张拉条件即可张拉并锚固1#节段纵向预应力束T02、W02，以及0#块的横、竖向预应力束。以后每个块件的张拉顺序均为先纵向预应力，再横向预应力，最后竖向预应力，且横、竖向预应力张拉须滞后一个节段实施。

第二，进行钢绞线张拉控制应力时会出现锚口摩阻损失问题，为减少和避免摩阻损失，应注意如下事项：

初张拉的张拉力P0 为设计张拉力P 的0.1～0.2倍，张拉力持荷3min 后测量引伸量δ0，再次张拉至设计张拉力P，持荷3min 再次测量引伸量δ1，此时进行回油，测量引伸量δ2，张拉过程中保持两端的伸长量基本一致。完成张拉操作后，使用砂轮切割机在离锚头3cm 处切割钢绞线，严禁使用电弧切割。

切割后测量并记录控制张拉力下的钢绞线伸长量。如果实测伸长量超出6%的允许范围，应停止张拉，查明原因并采取措施予以调整后，方可继续张拉。钢束张拉过程中如果钢绞线滑丝、断丝的总数量不超过该断面总数的1%，即滑丝、断丝的钢绞线小于2根，不需要重新张拉，超出此范围则要重新进行钢绞线张拉。

将实测引伸量δ 与理论引伸量∆进行比较，查看(δ -∆)/∆是否在-6%～6% 之间，如(δ -∆)/∆的值符合要求，则视张拉合格，如果(δ -∆)/∆超过误差范围，则要进行原因分析，并采取措施进行处理。

2.9 孔道压浆

张拉工序完成后，需要在24h 内完成真空压浆操作，为保证在规定的时段内完成压浆和凝固，需要使用高强度水泥砂浆进行封锚。需要采用与梁体标号等级、品种相同，且强度等级不低于42.5 的低碱硅酸盐水泥。封锚注意事项如下：

第一，进行压浆操作时，检验孔道内的水泥是否达到饱满状态，并进行孔道预应力检测。第二，压浆前需要清理孔道内的杂物和积水。第三，水泥砂浆的强度等级应大于50MPa，拌和时间不能小于1min。第四，压浆时遵循先下后上的原则，从孔道的一端向孔道的另一端压送水泥浆，在孔道的终端进行浓度检测，终端内的水泥浓度达到规定的稠度后封闭出浆口，停止水泥浆输送，并对孔道持续加压2min 以上。