鐵路客專特大橋跨國道連續(xù)梁支架法施工技術(shù)
2017-10-30
1 工程概述
鐵路客運專線某特大橋中心里程DK105+473.63，全橋長43958.54m，其中跨國道連續(xù)梁形式為32+48+32m結(jié)構(gòu)，與國道斜交角度為51°45′7″。梁體截面類型為單箱單室、斜腹板、變高度、變截面連續(xù)箱梁，梁端頂板、腹板、底板局部向內(nèi)側(cè)加厚。橋梁建筑總寬12.28m，底板寬度5.0至5.5m。翼板懸臂長度2.65m。等高段箱梁梁高3.05m，變高段梁高3.05～4.05m?，F(xiàn)澆梁全聯(lián)在兩個端支點、中跨跨中及兩個中支點處共設(shè)5道橫隔板，橫隔板上設(shè)人孔。梁全長113.5m，計算跨度為112m。
箱梁為三向預(yù)應(yīng)力體系?？v向預(yù)應(yīng)力采用群錨體系，高強(qiáng)低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線。錨具采用多孔夾片錨固體系-OVM型錨具。梁體頂板橫向預(yù)應(yīng)力鋼束采用高強(qiáng)度低松弛鋼絞線，預(yù)應(yīng)力管道采用扁形金屬波紋管。錨固采用BM型扁錨具，在箱梁兩側(cè)交替錨固。豎向預(yù)應(yīng)力采用Ф25預(yù)應(yīng)力混凝土用螺紋鋼筋，預(yù)應(yīng)力管道采用鐵皮管，粗鋼筋錨固體系-JLM型精軋螺紋鋼錨具（JLM-25）。
2 地基處理
地基處理主要是對樁基、承臺在施工過程中開挖的泥漿池和基坑進(jìn)行回填處理，主要包括：
2.1 承臺基坑及泥漿池回填填料采用三七灰土進(jìn)行填筑，并嚴(yán)格分層（松鋪厚度30cm）夯實。
2.2 封閉層混凝土澆筑前，對地基進(jìn)行承載力試驗，實際承載力不小于240Kpa，澆筑15cm厚度的C15封閉層混凝土。
2.3 支架四周開挖排水溝，水溝邊緣距離支架外側(cè)1米處開挖排水溝，排水溝斷面為0.4×0.6m（深度×寬度），并安排專人抽排溝內(nèi)積水。
3 支架搭設(shè)
本跨連續(xù)梁采用滿堂支架法現(xiàn)澆施工，根據(jù)橋梁設(shè)計高度和承重要求，根據(jù)梁體混凝土的自重荷載，考慮施工荷載以及其它荷載的影響，預(yù)留足夠的施工安全儲備，進(jìn)行現(xiàn)澆梁支架的檢算。
現(xiàn)澆箱梁兩個邊墩之間采用碗扣式滿堂支架作為主體，滿堂支架縱向間距60～120cm，橫向間距60～120cm，步距120cm，以鋼管作為剪力撐，采用可調(diào)節(jié)底座和上托進(jìn)行調(diào)整箱梁底板縱橫坡，支架頂部設(shè)置縱向12×15cm工程木，其上鋪設(shè)8×10cm分配方木，間距30cm?？紤]到模板加工為整體大塊鋼模，翼板與腹板為整體結(jié)構(gòu)，模板豎向支撐桿置于支架頂部縱向方木上，在模板的斜撐和豎向撐桿部位，延長支架立桿，并與模板背楞頂緊。
主墩跨越國道。為了保證施工期間交通暢通，主跨跨越國道部分采用Φ600×12mm鋼管柱支墩搭設(shè)門洞，鋼管柱支墩沿公路行車道方向間距200cm，垂直于公路方向間距11m。支架頂設(shè)縱向分配梁，將支架上部荷載和施工荷載均勻分配到鋼管立柱上。分配橫梁與國道行車線路平行，采用2[40型鋼，與立柱間以法蘭連接。橫向分配梁上搭設(shè)2[40型鋼，間距50cm，型鋼放置方向與公路垂直，與鋼管柱支墩頂縱向分配梁間焊接連接。型鋼上設(shè)置縱向分配方木，間距與邊跨支架間距相同即60～90cm，設(shè)置位置與鐵路線路平行，縱向交錯布置。
4 支架預(yù)壓
4.1 預(yù)壓目的 檢驗支架及地基的強(qiáng)度、實際抗彎能力及穩(wěn)定性，消除整個支架的塑性變形，消除地基的沉降變形，測量出支架的彈性變形與預(yù)壓重量的線形關(guān)系，為混凝土澆筑前模板預(yù)拱提供參數(shù)。
4.2 預(yù)壓重量 預(yù)壓重量應(yīng)盡可能真實地反應(yīng)梁體自重和施工荷載，對應(yīng)鋼束的張拉產(chǎn)生的梁體上撓及由于二期恒載和運營階段混凝土徐變造成的梁體下?lián)希┕ぶ锌梢圆挥杩紤]。
根據(jù)工程數(shù)量及鋼筋混凝土的容重，計算出梁體每個節(jié)段的重量，得出不同節(jié)段的施工荷載縱向線集度，進(jìn)行預(yù)壓荷載的縱向分布；同時，由于梁體橫向截面特性，對同一截面的底腹板、翼板部位分別進(jìn)行分析，得出荷載橫向線集度，進(jìn)行預(yù)壓荷載的橫向分部；對于施工階段的臨時荷載和混凝土入模、振搗等施工荷載，根據(jù)施工規(guī)范及相關(guān)計算參考手冊，采用0.2KPa；施工階段不考慮雨雪等其他偶然荷載。以上為施工階段的全部荷載，為考察支架的安全性，在預(yù)壓時壓重采用計算荷載的1.2倍。
加載順序與梁體混凝土澆筑順序相同。采用分級均勻加載，預(yù)壓按四級進(jìn)行，即按照總重的50%、80%、100%和120%加載。第一、第二、第三級加載后均靜載持荷12小時，分別測量支架和地基的沉降量，并做好觀測記錄。第四級加載靜載24小時后測量支架和地基的沉降量。加載全部完成后，根據(jù)觀測結(jié)果分析，確認(rèn)支架及地基沉降穩(wěn)定后，方可進(jìn)行卸載。卸載應(yīng)按照加載的順序逆序分級進(jìn)行。每級卸載后均靜載1小時分別測設(shè)支架和地基的恢復(fù)量，同時做好觀測記錄。 4.3 數(shù)據(jù)分析及線形調(diào)整 通過預(yù)壓觀測斷面所收集的數(shù)據(jù)，計算出支架的彈性變形及地基的下沉。將此彈性變形值、地基下沉值與施工控制中提出的因其它因素需要設(shè)置的預(yù)拱度疊加，通過數(shù)理分析及相關(guān)曲線最終確定全橋現(xiàn)澆箱梁施工預(yù)留拱度的參考數(shù)據(jù)。根據(jù)對模板的預(yù)壓所測出的彈性變形，為預(yù)拱度的最高值，支架現(xiàn)澆梁段應(yīng)設(shè)置在梁段的中點，其他各點的預(yù)拱度，應(yīng)以中間點為最高值，以梁段的兩端為零，按二次拋物線進(jìn)行分配。如圖3所示。
5 支座及模板安裝
5.1 支座安裝 現(xiàn)澆梁支座采用客運專線鐵路橋梁球形鋼支座，支座安裝流程：墊石頂面鑿毛→預(yù)留孔清洗→支座定位、吊裝臨時固定→支座調(diào)平→重力注漿→撤除臨時固定、安裝圍板。（圖4）
安裝支座前先對混凝土墊石鑿毛，清除預(yù)留錨栓孔中的雜物，安裝灌漿用模板，并用水將支承墊石表面浸濕。用鋼楔塊楔入支座四角，找平支座，并將支座調(diào)整到設(shè)計標(biāo)高后，在支座底面與支承墊石之間應(yīng)留有20～30mm空隙，安裝灌漿用模板，仔細(xì)檢查支座中心位置及標(biāo)高后，用無收縮高強(qiáng)度灌注材料灌漿。
5.2 模板安裝 現(xiàn)澆梁的模板安裝分兩個階段進(jìn)行：第一階段為支架預(yù)壓階段只拼裝外模板；第二階段為預(yù)壓觀測完成后重新調(diào)整外模板同時安裝內(nèi)模板。外模板采用大塊的鋼模板，內(nèi)模板采用輕型型鋼骨架結(jié)合竹膠板加工。
5.2.1 底模板拼裝 支架底模板鋪設(shè)后，測放箱梁底模板中心及底模邊角位置和梁體橫斷面位置。底模標(biāo)高=設(shè)計梁底+支架的變形+（±前期施工誤差的調(diào)整量），來控制底模立模。底模標(biāo)高和線形調(diào)整結(jié)束，立側(cè)模和翼板底模，測設(shè)翼板的平面位置和模底標(biāo)高。在縱橫方木上安裝箱梁底模板時，應(yīng)避免鋼模板單側(cè)懸空現(xiàn)象，采用下墊方木解決。在調(diào)節(jié)橋面標(biāo)高時，由于標(biāo)高的調(diào)節(jié)經(jīng)常出現(xiàn)其他部位的頂拖松動現(xiàn)象，只要及時旋緊頂拖即可。
5.2.2 側(cè)模板、翼緣板安裝 外側(cè)模板及翼緣板采用定型鋼模板。安裝前檢查模板板面是否平整、光潔，模板接口處應(yīng)清除干凈。檢查所有模板連接端部和底腳有無碰撞而造成影響使用的缺陷或變形，模板接縫處是否有開裂破損，如有均應(yīng)及時整修。模板安裝完畢后，必須對其平面位置、頂部高程進(jìn)行檢查，符合設(shè)計要求后方可繼續(xù)施工。
5.2.3 內(nèi)模制作及拼裝 內(nèi)模在腹板鋼筋綁扎完成、底板鋼絞線錨墊板安裝后進(jìn)行拼裝。一次性全部拼裝完成，在梁底板處不封閉。內(nèi)模板全部采用竹膠板，采用型鋼框架作為內(nèi)模背愣，型鋼框架定位采用[10型鋼。內(nèi)摸支撐于預(yù)先預(yù)制的混凝土墊塊上，墊塊強(qiáng)度不小于C50。在內(nèi)模底板上鋪設(shè)縱向方木，然后把內(nèi)支撐鋼管支立在方木上，承受頂板方木所傳遞的頂板荷載；橫向內(nèi)支撐采用普通鋼管與支拖支撐內(nèi)側(cè)模。箱梁頂板與底板根據(jù)圖紙要求需埋設(shè)齒板，為保證鋼絞線錨固位置準(zhǔn)確，因此固定齒板非常重要，必須牢固支立模板，確保齒板位置準(zhǔn)確。
6 鋼筋及預(yù)埋件安裝
6.1 鋼筋安裝 鋼筋安裝主要包括梁體鋼筋以及預(yù)應(yīng)力鋼筋安裝，梁體鋼筋應(yīng)整體綁扎，先進(jìn)行底板及腹板鋼筋的綁扎，然后進(jìn)行頂板鋼筋的綁扎。
本梁為三向預(yù)應(yīng)力體系，由于鋼筋、管道密集，如鋼絞線、豎向預(yù)應(yīng)力筋與管道、普通鋼筋發(fā)生沖突時，允許進(jìn)行局部調(diào)整，調(diào)整原則是先普通鋼筋，再豎向預(yù)應(yīng)力筋、然后是橫向預(yù)應(yīng)力筋，保持縱向預(yù)應(yīng)力筋管道位置不動。
6.2 預(yù)埋件安裝 橋面附屬設(shè)施布置有擋碴墻、通信、信號、電力電纜槽、接觸網(wǎng)支座及下錨拉線基礎(chǔ)、人行道欄桿及聲屏障、橋梁伸縮縫裝置等結(jié)構(gòu)，為了保證這些結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，其結(jié)構(gòu)都需要通過在現(xiàn)澆梁內(nèi)設(shè)置預(yù)埋筋，使其與梁體連結(jié)為一體。
7 混凝土澆筑
梁體采用C50混凝土。混凝土的拌制必須嚴(yán)格按照高性能混凝土的施工配合比進(jìn)行，不得隨意更改，混凝土塌落度控制在180～220mm。混凝土澆筑采用汽車泵，順序從首段梁后端開始向前澆筑，直至澆筑末端，每段梁在橫斷面上砼澆注順序為先澆底板，再澆腹板，最后澆筑翼板及頂板?；炷翝仓樞蚴疽鈭D如圖5所示。
7.1 底板砼的澆筑 底板砼的澆筑應(yīng)超前腹板砼的澆筑時間約2.0～2.5小時進(jìn)行，即底板混凝土，一般領(lǐng)先腹板砼10～20m，澆筑時先將混凝土送入底板，下料時一次數(shù)量不宜太多，腹板與底板交接處混凝土高程控制略高于設(shè)計，以防澆筑腹板混凝土?xí)r冒漿。
7.2 腹板砼澆筑 當(dāng)超前澆筑的底板砼剛接近初凝時，即開始斜層澆筑腹板砼。兩側(cè)腹板間砼要對稱同步進(jìn)行，以保持模板支架受力均衡。每層砼澆筑厚度不得超過30cm，且要振搗密實，嚴(yán)禁漏振和過振現(xiàn)象。每層砼必須在初凝之前及時覆蓋新的砼，以確保腹板砼連續(xù)性。
7.3 頂板砼澆筑 當(dāng)腹板澆筑到箱梁腋部后，開始澆筑頂板砼。其順序為先澆兩邊，后澆中間，但兩側(cè)翼板要同步進(jìn)行。
7.4 混凝土振搗 砼的振搗采用插入式振搗器進(jìn)行，振搗器移動間距不超過其作用半徑的1.5倍，并插入下層砼5～10cm。對于每一個振動部位，必須振到該部位砼密實為止，嚴(yán)防漏搗、欠搗和過度振搗。對于錨下砼及預(yù)應(yīng)力管道下的砼振搗，配備小直徑30型的插入式振搗器，該處鋼筋密、空隙小、砼振搗要特別仔細(xì)，保證砼密實，并嚴(yán)禁波紋管上浮。
7.5 梁體混凝土養(yǎng)護(hù) 梁體混凝土采用自然法養(yǎng)護(hù)，梁體表面采用棉氈覆蓋，并在其上覆蓋塑料薄膜，梁體灑水次數(shù)應(yīng)能保持混凝土表面充分潮濕為度。當(dāng)環(huán)境相對濕度小于60%時，自然養(yǎng)護(hù)不應(yīng)少于28d；相對濕度在60%以上時，自然養(yǎng)護(hù)不應(yīng)少于14d。
8 預(yù)應(yīng)力張拉
預(yù)應(yīng)力鋼筋的張拉是保證現(xiàn)澆梁質(zhì)量的關(guān)鍵工序，張拉前應(yīng)保證現(xiàn)澆梁梁體混凝土的強(qiáng)度及彈性模量達(dá)到設(shè)計值的95%以上，且必須保證張拉時梁體混凝土齡期大于7天。
8.1 設(shè)備選用 縱向預(yù)應(yīng)力體系采用YCW300型千斤頂進(jìn)行張拉，頂板橫向預(yù)應(yīng)力體系采用YDC240Q型千斤頂進(jìn)行張拉。在預(yù)施應(yīng)力前必須對千斤頂進(jìn)行校正標(biāo)定。每個千斤頂校驗兩次，根據(jù)兩次油表數(shù)的平均值進(jìn)行回歸，得出回歸方程。校正系數(shù)不得大于1.05，校正有效期為一個月，且不超過200次張拉作業(yè)，拆修更換配件的張拉千斤頂必須重新校正。 8.2 預(yù)應(yīng)力張拉 各節(jié)段先張拉縱向后豎向再橫向，并及時壓漿?？v向預(yù)應(yīng)力鋼束采用兩端同步張拉，并左、右對稱進(jìn)行張拉，張拉的最大不平衡束不應(yīng)超過1束，張拉順序先腹板束，后頂板束，從外到內(nèi)左右對稱進(jìn)行。預(yù)施應(yīng)力采用雙控措施，預(yù)施應(yīng)力值以油壓表讀數(shù)為主，以預(yù)應(yīng)力筋伸長值進(jìn)行校核。預(yù)施應(yīng)力過程中應(yīng)保持兩端張拉的伸長量基本一致。
縱向預(yù)應(yīng)力鋼絞線的預(yù)應(yīng)力損失計算參數(shù)：錨口及喇叭口損失按預(yù)應(yīng)力鋼束張拉控制力的6%計算；預(yù)應(yīng)力鋼筋與管道壁之間的摩擦系數(shù)μ=0.23；管道位置的偏差系數(shù)K=0.0025；錨頭變形、鋼筋回縮（考慮摩阻）△L=6mm。計算得出鋼絞線錨下控制張拉力及伸長值。
對于通長束其張拉程序為0→0.2σk（初始張拉力，作伸長量標(biāo)記）→0.3σk（測伸長量）→設(shè)計值（持荷靜停5分鐘）→補(bǔ)拉σk（測伸長值）→錨固（張拉頂油壓回零，測量總回縮量及夾片外露量）。
施工時根據(jù)標(biāo)定確定各級荷載下每束鋼絞線油壓表張拉讀數(shù)。按每束根數(shù)與相應(yīng)的錨具配套，帶好夾片，將鋼絞線從千斤頂中心穿過。張拉時當(dāng)鋼絞線達(dá)到初始應(yīng)力時停止供油。檢查夾片情況完好后，畫線作標(biāo)記。鋼束伸長量根據(jù)理論計算，與設(shè)計給定的參考值對照，無誤后才能進(jìn)行張拉作業(yè)。在實際施工中需根據(jù)進(jìn)場鋼絞線實測彈模和截面積重新計算伸長量，同時根據(jù)液壓千斤頂標(biāo)定的回歸方程，確定各階段張拉應(yīng)力對應(yīng)的油表讀數(shù)，用于正確指導(dǎo)張拉作業(yè)。
測量計算出的實際張拉伸長值與理論伸長值應(yīng)控制6%范圍內(nèi)，每端錨具回縮量應(yīng)控制在6mm以內(nèi)。當(dāng)預(yù)應(yīng)力筋測量伸長值與計算伸長值偏差小于-6%時，分析其原 因并采取措施后，應(yīng)進(jìn)行一次補(bǔ)張拉；當(dāng)偏差大于+6%時，必須停止張拉。查明原因并記錄在案，排除原因后才能繼續(xù)張拉。一旦出現(xiàn)預(yù)應(yīng)力筋的異常伸長，應(yīng)集中分析工程的實際情況，并考慮施工因素，采取積極的措施，以確保預(yù)應(yīng)力效果。
9 管道壓漿及封錨
9.1 管道壓漿 張拉完畢后宜在48小時內(nèi)進(jìn)行壓漿，壓漿前管道內(nèi)應(yīng)清除雜物和積水。
縱向壓漿管道設(shè)置，原則上每束鋼束中部設(shè)置三通管，鋼束長度超過60m的按相距20m左右設(shè)置一個三通管，以利壓漿排氣，保證壓漿質(zhì)量。豎向壓漿管道按設(shè)計圖紙在每根設(shè)置三通管及壓漿管。水泥漿漿體應(yīng)具有流動性好、不泌水、無收縮、可灌時間滿足施工工藝要求的性能。
9.2 封端 封端混凝土采用C50無收縮混凝土進(jìn)行封端，包括縱向預(yù)應(yīng)力混凝土封端及豎向預(yù)應(yīng)力混凝土封端，封錨后在接縫處采取聚氨酯防水涂料對封端新老混凝土之間的交接縫進(jìn)行防水處理，以防止環(huán)境水和其它有害介質(zhì)滲入接縫。
10 結(jié)語
本特大橋跨國道連續(xù)梁在征地困難，工期相對緊張情況下順利澆筑完成，充分體現(xiàn)了滿堂支架法施工技術(shù)的施工技術(shù)成熟、工期壓力小、安全可靠、成本低廉的優(yōu)越性，為同類工程提供借鑒經(jīng)驗。
參考文獻(xiàn)：
[1]《新建時速350km客運專線鐵路工程施工質(zhì)量驗收暫行標(biāo)準(zhǔn)》鐵建設(shè)[2005]160號.
[2]《客運專線鐵路橋涵工程施工技術(shù)指南》TZ213-2005.
[3]《客運專線高性能混凝土?xí)盒屑夹g(shù)條件》科技基[2005]101.
[4]范立礎(chǔ).預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋[M].北京：人民交通出版社，1998.
[5]《鐵路混凝土結(jié)構(gòu)耐久性暫行規(guī)定》鐵建設(shè)[2005]160.
