大橋工程掛籃施工技術(shù)及質(zhì)量控制
2017-07-31 
   一、工程概況

   某大橋工程,主橋?yàn)?跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋,跨徑組合為:

   65m+100m+65m,對(duì)稱布置分離式上、下行兩座橋,采用后張法施工。

   二、懸澆箱梁施工方法、懸臂施工工藝流程

   大橋立面圖(見(jiàn)圖1)

   1、懸澆箱梁施工方法

   懸澆箱梁采用掛籃懸臂對(duì)稱施工,掛籃懸臂施工是在墩頂段的0 號(hào)塊、1號(hào)塊采用墩旁托架施工,然后在1號(hào)塊兩側(cè)拼裝移動(dòng)式掛籃,并固定好,接著在掛籃懸吊著的模板上布置普通鋼筋與預(yù)應(yīng)力管道,澆注混凝土,當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定的強(qiáng)度后布置預(yù)應(yīng)力鋼筋并施加預(yù)應(yīng)力,預(yù)應(yīng)力達(dá)到設(shè)計(jì)值時(shí)方可進(jìn)行預(yù)應(yīng)力管道壓漿,再將掛籃移至下一節(jié)段,這樣不斷重復(fù)同一作業(yè),直至合龍。

   2、懸澆箱梁施工工藝流程

   懸澆為一次澆筑,先澆底板、后澆腹板和頂板,其施工工藝流程見(jiàn)圖2所示。

   圖2:懸澆箱梁施工工藝流程

   三、掛籃設(shè)計(jì)、制作及安裝

   本工程采用無(wú)壓重式掛籃。掛籃后部分與橋體錨固,解決傾覆問(wèn)題。本掛籃由主桁系、底模系、外模內(nèi)模系、前吊系、底錨系、走行系和施工平臺(tái)組成。

   1、主桁系

   主桁系位于橋面豎向預(yù)應(yīng)力筋位置,是掛籃主要受力構(gòu)件,在懸澆施工中主要承受底模系傳來(lái)的豎向拉力。主桁系由5個(gè)桿件鉸接構(gòu)成,外形呈菱形或三角形。各桿件由型鋼和鋼板焊成,通過(guò)銷子鉸接在各節(jié)點(diǎn)塊上。兩片主桁通過(guò)前橫梁和主桁橫連構(gòu)成整體。主桁片通過(guò)活動(dòng)滑座坐在滑軌上,后端通過(guò)反扣裝置扣在滑軌后端,灌注時(shí)用豎向預(yù)應(yīng)力筋和錨板把主平桿錨固在橋面上,以平衡前部底模的豎向拉力。

   2、底模系

   底模系位于懸澆箱梁底部,是掛籃主要受力構(gòu)件,承受箱梁懸澆施工荷載。底模系由前后托梁及各縱梁、工作梁組成。底模系前吊帶懸掛在前橫梁上,后托梁由兩個(gè)底錨錨固在已成梁段上。后托梁兩端由兩根吊桿懸掛在已成梁段翼板上,另有兩根吊桿吊在外滑梁上,再有兩根吊桿吊在主桁懸出的平桿上承吊底模,以便走行。

   3、外模系

   外模系主要承受腹板混凝土產(chǎn)生的側(cè)壓力及翼板混凝土荷載。外側(cè)模由翼模板和方模板用螺栓相連接,可隨梁高變化適時(shí)拆除多余部分。外模系主要靠滑梁承吊。側(cè)模開(kāi)有對(duì)拉筋孔,以連接兩片側(cè)模和內(nèi)模,可抵抗腹板混凝土的側(cè)壓力,又保證側(cè)模與已成梁段的密合。

   內(nèi)模系主要承受頂板混凝土荷載,通過(guò)兩根內(nèi)滑梁懸吊在前橫梁和已成梁段上。內(nèi)模分兩塊,可隨腹板厚度變化進(jìn)行調(diào)節(jié)。

   4、前吊系

   前吊系為16Mn鋼制板帶,承受底模前部拉力。吊帶分單吊帶和雙吊帶,用銷子連接。上部承吊在前橫梁上,下部鉸接在前托梁上,隨梁高變化用千斤頂提升底模,變換孔距,以調(diào)整底模高度。高距調(diào)整主要靠吊帶上的銷孔,微調(diào)可用千斤頂調(diào)節(jié)。

   5、底錨系

   底錨系位于底模后托梁和已成梁段底板上,主要承受底模系后部拉力。底錨桿通過(guò)預(yù)留孔把后托梁錨固在已成梁段上。中錨采用¢32精軋螺紋鋼錨固,其主要作用是保險(xiǎn)和密封底模和已成梁段。

   6、走行系

   走行系橋面部分主要由滑軌、活動(dòng)滑座、反扣裝置、懸吊平斜桿和千斤頂頂座構(gòu)成。走行時(shí)活動(dòng)滑座坐在滑軌上,后部由反扣輪掛在滑軌上。在滑軌上固定千斤頂頂座,通過(guò)千斤頂頂推活動(dòng)滑座使整個(gè)掛籃順滑軌前行。

   走行系橋面以下部分為4根滑梁和滑梁后吊輪。后吊輪懸掛在已成梁段和滑梁上。掛籃走行時(shí)內(nèi)模、外模、底模和主桁同步前行,滑梁通過(guò)后吊輪向前滑動(dòng)。

   7、施工平臺(tái)

   施工平臺(tái)分前施工平臺(tái)、底施工平臺(tái)和側(cè)模工作平臺(tái)。前施工平臺(tái)主要方便施工人員張拉、調(diào)整底模高度用。底施工平臺(tái)主要用于底錨的拆裝及箱梁底面的混凝土表面處理。側(cè)模工作平臺(tái)主要用于處理側(cè)面混凝土和滑梁吊輪的拆卸。

   四、節(jié)段澆筑

   本大橋連續(xù)梁澆筑全采用掛籃對(duì)稱澆筑,施工流程為:搭設(shè)支架澆筑0號(hào)塊、1號(hào)塊→加工并安裝掛籃→懸臂澆筑2號(hào)~13號(hào)塊→搭設(shè)支架澆筑邊跨現(xiàn)澆塊(15號(hào)塊)→澆筑邊跨合龍段(14號(hào)塊)→拆除鎖定裝置進(jìn)行體系轉(zhuǎn)換→澆筑中跨合龍段(14號(hào)塊)。

   1、0號(hào)、1號(hào)塊施工

   根據(jù)經(jīng)驗(yàn),懸臂施工的重心是平衡灌注,但由于施工的復(fù)雜性導(dǎo)致實(shí)際施工往往會(huì)超出理論的重力,以致兩懸臂產(chǎn)生不平衡重力,為了防止T構(gòu)傾覆,大橋主墩采用順橋向布置雙柱固結(jié)減少不平衡重力,副墩采用在墩頂順橋向兩側(cè)布置臨時(shí)固結(jié)支座減少不平衡重力。

   在上部結(jié)構(gòu)懸臂施工當(dāng)中,副墩支座是承受部分荷載的,為了保證在全橋合龍前支座不受偏心荷載,在主墩頂部設(shè)置臨時(shí)支座固結(jié),并將永久支座鎖定,這樣能保證支座平衡均勻受力,且不平衡重力由臨時(shí)固結(jié)支座承受。次中跨合龍后,再解除永久支座的鎖定,完成體系轉(zhuǎn)換。

   由于以后的懸臂梁采用掛籃施工,因此,0號(hào)、1號(hào)塊施工時(shí)應(yīng)注意掛籃的后錨方式,注意預(yù)留孔洞、預(yù)埋件等的施工。

   2、連續(xù)梁懸臂澆筑(2號(hào)塊至13號(hào)塊)

   掛籃在拼裝好后先進(jìn)行預(yù)壓,并選擇所有節(jié)段中最重的節(jié)段(即4號(hào)塊)作為預(yù)壓荷載,其質(zhì)量為112.5t,測(cè)得其彈性變形和非彈性變形數(shù)值。以后每澆注一個(gè)節(jié)段,不再進(jìn)行預(yù)壓,就以此數(shù)據(jù)為依據(jù),結(jié)合設(shè)計(jì)單位提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行模板標(biāo)高的微量調(diào)整。

   3、合龍段澆筑

   本大橋共有6個(gè)合龍塊,4個(gè)邊跨合龍塊、2個(gè)中跨合龍塊。

  ?。?)、合龍鎖定

   合龍前將懸臂端與邊跨現(xiàn)澆段臨時(shí)連接,盡可能保持相對(duì)固定,以防止合龍段混凝土在澆注及早期硬化過(guò)程中發(fā)生明顯的體積改變。合龍前除T構(gòu)懸臂端按平衡要求設(shè)置平衡重外,如施工控制有要求時(shí),還將對(duì)合龍段處采取調(diào)整措施。鎖定時(shí)間按合龍段鎖定設(shè)計(jì)執(zhí)行。 臨時(shí)“鎖定”是合龍的關(guān)鍵,合龍“鎖定”遵循“又拉又撐”的原則,即“鎖定”包括焊接勁性骨架和張拉部分預(yù)應(yīng)力束。支撐勁性鋼骨架采用“預(yù)埋錨固桿+鋼接桿+預(yù)埋錨固桿”3段式結(jié)構(gòu),其斷面面積及位置按設(shè)計(jì)圖確定。合龍時(shí),在預(yù)埋錨固桿之間設(shè)置鋼連桿,并由連接鋼板將連接桿與預(yù)埋接桿焊接成整體,同時(shí)注意焊縫應(yīng)設(shè)在不同截面處。

  ?。?)、澆注合龍段混凝土

   合龍段混凝土選擇在一天中氣溫較低時(shí)進(jìn)行澆注,可保證合龍段新澆的混凝土處于氣溫上升的環(huán)境中,在受壓的狀態(tài)下達(dá)到終凝,以防混凝土開(kāi)裂。混凝土澆注時(shí)的其他事項(xiàng)與箱梁懸臂澆注梁段施工相同。

   (3)、預(yù)應(yīng)力施工

   合龍段永久鋼束張拉前,采取覆蓋箱梁懸臂并灑水降溫的方法,以減小箱梁懸臂的日照溫差。底板預(yù)應(yīng)力束管道安裝時(shí)要采取措施保證管道暢通,待合龍段混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定強(qiáng)度和相應(yīng)齡期后,底板預(yù)應(yīng)力束按照設(shè)計(jì)要求的張拉噸位及順序,對(duì)稱張拉。豎向及頂板縱向預(yù)應(yīng)力施工同箱梁懸臂澆注梁段施工。

   (4)、預(yù)應(yīng)力張拉

   對(duì)于用掛籃施工的節(jié)段箱梁,預(yù)應(yīng)力施工的質(zhì)量對(duì)工程結(jié)構(gòu)的安全性和可靠性顯得尤為重要。本工程主體結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁采用三向預(yù)應(yīng)力體系。由于橫向預(yù)應(yīng)力筋僅布置于0號(hào)塊,0號(hào)塊施工完畢就張拉橫向預(yù)應(yīng)力筋,縱、豎向預(yù)應(yīng)力鋼束的張拉順序?yàn)閺埨璶節(jié)段縱向預(yù)應(yīng)力鋼束→張拉(n-1)節(jié)段豎向預(yù)應(yīng)力鋼束。

   1)、縱向預(yù)應(yīng)力張拉作業(yè)

   按照兩端同時(shí)對(duì)稱張拉并錨固的方法進(jìn)行,以“左右對(duì)稱、兩端同時(shí)”為原則。鋼絞線束張拉采用張拉力與伸長(zhǎng)值雙控法。

   2)、豎向預(yù)應(yīng)力張拉

   豎向預(yù)應(yīng)力采用二次張拉工藝,第一次張拉后,間隔3d進(jìn)行第二次張拉,第二次張拉為檢查張拉,張拉噸位與第一次相同。兩側(cè)張拉分不同的班組分別進(jìn)行,并對(duì)張拉后的精軋螺紋鋼筋用不同顏色的油漆作標(biāo)記。

   3)、橫向預(yù)應(yīng)力張拉

   預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉采用張拉力與伸長(zhǎng)值雙控法,以控制張拉力為主,控制伸長(zhǎng)值為輔。

   五、掛籃施工質(zhì)量控制措施

   掛籃的穩(wěn)定性對(duì)于連續(xù)梁澆筑施工十分重要。本工程抓住了以下施工關(guān)鍵技術(shù),確保了工程質(zhì)量。

   1、檢查掛籃上千斤頂?shù)仍O(shè)備的狀況,如完好無(wú)損時(shí),放松吊帶,先松后吊帶,再松前吊帶。前后吊帶放松時(shí)注意均衡同步。

   2、掛籃后錨固解除時(shí),兩根主桁架后錨注意同步均衡進(jìn)行。

   3、掛籃移動(dòng)時(shí),注意同步前進(jìn),每前進(jìn)50cm作一次觀測(cè),防止掛籃有轉(zhuǎn)角,引起誤差,同時(shí)也防止掛籃受扭變形。

   4、掛籃移動(dòng)就位后收緊吊帶,吊帶收緊時(shí),先觀察橫梁上4根吊帶是否均衡同步收緊。掛籃前橫梁吊帶的收緊工作和測(cè)量工作同步進(jìn)行。

   5、混凝土澆筑前,復(fù)測(cè)標(biāo)高。混凝土澆筑后,作標(biāo)高觀測(cè),每澆筑一次箱梁塊件,應(yīng)作4次標(biāo)高觀測(cè)。注意混凝土應(yīng)從懸端向根端進(jìn)行澆筑,以避免箱梁根部新老混凝土之間產(chǎn)生裂縫。箱梁混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90%后,進(jìn)行預(yù)應(yīng)力的張拉工作。

   六、施工體會(huì)

   現(xiàn)在大橋主橋已修完,工程實(shí)踐表明,掛藍(lán)設(shè)計(jì)合理,滿足工程的要求,以下為本人的幾點(diǎn)工程經(jīng)驗(yàn)體會(huì):

   1、掛籃行走要慢行同步,防止發(fā)生掛籃扭轉(zhuǎn)。

   2、要嚴(yán)格控制掛籃變形的觀測(cè),大橋懸澆段掛籃彈性變形量均控制在設(shè)計(jì)范圍。線形順直、混凝土外美內(nèi)實(shí),無(wú)錯(cuò)臺(tái)、麻面現(xiàn)象。很好的保證了工程質(zhì)量。

   3、掛籃的底籃要有足夠的剛度。防止發(fā)生大的變形而影響質(zhì)量。

   4、掛籃定位要反復(fù)調(diào)整吊帶,確保定位準(zhǔn)確,防止發(fā)生扭轉(zhuǎn)。

   5、混凝土初凝時(shí)間控制在8h以上,以防混凝土澆注過(guò)程中開(kāi)裂。模板與老混凝土的接縫處應(yīng)用拉桿拉緊,以防新老混凝土產(chǎn)生錯(cuò)臺(tái)。

   6、預(yù)留孔應(yīng)做到不漏埋,不歪不斜。吊點(diǎn)受力均勻。

   7、加強(qiáng)安全教育及管理,注意施工安全。

   參考文獻(xiàn):

   [1]王武勤,大跨度橋梁施工技術(shù),人民交通出版社 ,2007

   [2]李世華,羅桂連,橋梁工程,中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2007
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