大節(jié)段現(xiàn)澆連續(xù)梁施工技術(shù)

1、大節(jié)段現(xiàn)澆連續(xù)箱梁施工技術(shù)摘要: 介紹了大節(jié)段現(xiàn)澆箱梁的施工工藝、砼配合比設(shè)計(jì)及線性和撓度的控制，并對(duì)具體情況提出了一些處理措施。關(guān)鍵詞: 大節(jié)段現(xiàn)澆箱梁 支架 合龍段 預(yù)應(yīng)力 施工1 工程概況天寧大橋是京杭運(yùn)河常州市區(qū)段改線工程中的一座重要橋梁，位于常州市東側(cè)，是連接常州東部地區(qū)與市區(qū)的主干道，橋梁全長(zhǎng)624m。主橋?yàn)楸茏屵\(yùn)河駁岸采用左幅74m+120m+70m,右幅70m+120m+74m錯(cuò)墩布置的三跨預(yù)應(yīng)力混凝土變截面連續(xù)箱梁，主跨跨越改線后的運(yùn)河，邊跨跨越運(yùn)河河畔規(guī)劃河濱道路。橋梁按上下行分離式兩幅橋設(shè)計(jì)，間距1米。主橋采用單箱雙室直腹板結(jié)構(gòu)，三向預(yù)應(yīng)力體系，混凝土標(biāo)號(hào)為C60，橫斷面

2、設(shè)計(jì)見(jiàn)圖1。圖1 主橋箱梁橫斷面（單位：cm）主橋箱梁頂板寬16.5m，底板寬10.5m，翼板寬3 m。箱梁高度跨中為2.6m，至距主礅1.5m處按圓曲線變化至6.8m。除在墩頂0#塊處設(shè)3m的橫隔板及邊跨端部設(shè)1.6m的橫隔板外，其余部位均不設(shè)橫隔板。箱梁在橫橋向底板保持水平，頂板設(shè)2%的單向橫坡，通過(guò)腹板高度來(lái)設(shè)置。2 主橋變截面連續(xù)箱梁總體施工方案京杭運(yùn)河常州段改線工程采用先造橋后挖河的方式，天寧大橋橋址位于老312國(guó)道。主橋一開(kāi)始設(shè)計(jì)為掛籃懸澆，后指揮部為了加快施工進(jìn)度，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件將主橋變更為大節(jié)段現(xiàn)澆。變更后，主橋一幅箱梁節(jié)段變?yōu)?#塊長(zhǎng)18m，0#塊兩側(cè)各有4個(gè)現(xiàn)澆段，梁段長(zhǎng)度分

3、別為13m、12m、12m、13m，邊跨梁段13m（9 m），中跨及邊跨各設(shè)長(zhǎng)2m的合龍段。主橋主跨以主橋連續(xù)墩（7#、8#墩）為中心，向兩側(cè)對(duì)稱(chēng)、平衡進(jìn)行施工作業(yè)。施工過(guò)程中支架搭設(shè)及拆除順序具體的施工流程如下：連續(xù)墩梁固結(jié)，搭設(shè)0#段支架并預(yù)壓，分2次現(xiàn)澆0#段，張拉本節(jié)段鋼束搭設(shè)1#段支架，現(xiàn)澆1#段，張拉本節(jié)段鋼束，拆除1#段支架搭設(shè)2#段支架，現(xiàn)澆2#段，張拉本節(jié)段鋼束，拆除2#段支架搭設(shè)3#段支架，現(xiàn)澆3#段，張拉本節(jié)段鋼束，拆除3#段支架搭設(shè)4#段支架，現(xiàn)澆4#段，張拉本節(jié)段鋼束，拆除4#段支架搭設(shè)邊跨現(xiàn)澆段支架，現(xiàn)澆邊跨現(xiàn)澆段(本段可提前進(jìn)行)搭設(shè)邊跨合攏段支架，分別現(xiàn)澆邊跨合

4、攏段，張拉邊跨頂、底板鋼束拆除邊跨現(xiàn)澆段及合攏段支架，解除墩頂臨時(shí)固結(jié)，安裝中跨合攏段吊模，現(xiàn)澆中跨合攏段，張拉中跨底板鋼束及合攏段鋼束拆除所有支架，成橋。主橋箱梁0#塊4#塊、邊跨現(xiàn)澆段及邊跨合龍段采用滿堂支架現(xiàn)澆，中跨合龍段采用吊模澆注。除0#塊采用二次澆注，其余塊段均采用一次澆注。各對(duì)稱(chēng)塊段混凝土的澆注平衡、對(duì)稱(chēng)進(jìn)行。先邊跨合龍，在中跨合龍。在中跨合龍后橋梁由T形靜定懸臂狀態(tài)變?yōu)槌o定狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)了體系轉(zhuǎn)換。箱梁施工流程見(jiàn)圖2.圖2 主橋箱梁施工流程圖3 混凝土配合比設(shè)計(jì)主橋箱梁采用C60高標(biāo)號(hào)混凝土，屬于大體積混凝土，其原材料及配合比設(shè)計(jì)均依據(jù)大體積混凝土施工要求進(jìn)行。原材料選用：水泥為

5、嘉新京陽(yáng)P· 52.5R硅酸鹽水泥，碎石為溧陽(yáng)產(chǎn)的花崗巖，525mm連續(xù)級(jí)配碎石，砂為長(zhǎng)江中砂，粉煤灰為鎮(zhèn)江諫壁發(fā)電廠產(chǎn)的級(jí)粉煤灰，外加劑為上海格雷斯ADVA152型高效減水劑，水為深井水。其配合比為：水泥:砂:碎石:水:粉煤灰:外加劑=431 : 674 : 1103 : 67 : 3.7 : 163 kg/m3。主要性能指標(biāo)：坍落度為140mm180mm，和易性良好，可泵性良好，其7天抗壓強(qiáng)度為60.2MPa，28天抗壓強(qiáng)度為74.2 MPa。彈性模量為4.34×104 MPa。4 大節(jié)段現(xiàn)澆箱梁主要施工技術(shù)4.1 0#塊支架現(xiàn)澆施工0#塊長(zhǎng)18m，中心梁高6.8m，底

6、板厚0.9m，腹板厚0.8m，橫隔板厚3m，頂板中部厚0.28m，采用支架現(xiàn)澆施工。由于0#塊位置管道密集，預(yù)埋件及預(yù)留孔多，結(jié)構(gòu)和受力情況復(fù)雜，高度高，自重大，同時(shí)施工面狹窄，混凝土不易振搗施工，為確保安全和施工質(zhì)量，分兩次澆注完成。第一次澆注高度高出腹板2cm，第二次澆注至橋面標(biāo)高。具體采取以下措施：（1）按照底板腹板橫隔板頂板翼板的順序澆注，分層厚度控制在30cm40cm。（2）控制兩次混凝土施工的時(shí)間間隔，同時(shí)調(diào)整好混凝土的水灰比以減少兩次澆注混凝土的收縮徐變差值；（3）將第一次施工的混凝土面鑿毛，確保全斷面鑿毛及鑿毛深度，保證兩次混凝土間的銜接。（4）在0#塊中隔板設(shè)置兩道冷卻管，防

7、止高標(biāo)號(hào)、大體積混凝土出現(xiàn)溫度裂縫。（5）在0#塊中隔板加厚處設(shè)置加密鋼筋網(wǎng)，防止在隔板位置出現(xiàn)裂縫。右幅兩個(gè)0#塊施工處于冬季，混凝土澆注后采用一層彩條布和一層土工布形成擋風(fēng)的保溫層，在夜間氣溫較低或氣溫驟降時(shí)箱室內(nèi)用爐子燒水養(yǎng)護(hù)。4.2 1#4#塊及邊跨現(xiàn)澆段支架現(xiàn)澆施工1#4#塊及邊跨現(xiàn)澆段全部采用一次澆注工藝，由于塊段高度較高，尤其是1#塊，塊段中心梁高高達(dá)5.825m，模板支撐體系是關(guān)鍵。外模采用加工的大塊鋼模，10#槽鋼做背帶，5mm厚的鋼板做面板，采用側(cè)包底的方式。內(nèi)模采用12#工字鋼做縱梁，支架底托坐在其頂面。為減小內(nèi)模支架在澆注過(guò)程中的變形，適當(dāng)增加底板鋼筋之間的支撐鋼筋，同

8、時(shí)將用小鋼板作為支撐面的支撐鋼筋加密焊接在底板鋼筋和工字鋼之間，與內(nèi)模支架共同承受頂板的重量。在夏季施工中，適當(dāng)調(diào)整混凝土的坍落度、水灰比，盡量避開(kāi)高溫時(shí)段施工，澆注后及時(shí)用土工布全梁段面灑水覆蓋養(yǎng)護(hù)，有效解決了混凝土表面易產(chǎn)生收縮裂縫的問(wèn)題。4.3 預(yù)應(yīng)力施工本橋因采用大節(jié)段施工，同原來(lái)的掛籃懸澆小節(jié)段相比，縱向預(yù)應(yīng)力在腹板的錨固斷面減少很多，為增加錨固斷面，設(shè)計(jì)單位在腹板內(nèi)側(cè)箱室內(nèi)設(shè)計(jì)齒塊和在箱梁底板設(shè)計(jì)槽口以增加錨固斷面，每一節(jié)段砼澆筑完成后，達(dá)到設(shè)計(jì)張拉強(qiáng)度后，即進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉，張拉順序?yàn)榭v向橫向 豎向；下彎索張拉順序遵循先長(zhǎng)束后短束、先兩邊后中間、對(duì)稱(chēng)的原則進(jìn)行張拉作業(yè)。 波紋管的定

9、位及預(yù)應(yīng)力筋的穿束嚴(yán)格按施工圖紙?zhí)峁┑淖鴺?biāo)定位波紋管，按照曲線段50cm間距、直線段100cm間距布置波紋管定位鋼筋，防止波紋管偏移，各波紋管接頭保證接頭長(zhǎng)度。澆注混凝土之前在管道中穿入比管道直徑小2cm的塑料內(nèi)襯管。對(duì)于長(zhǎng)度50m的管道采用人工穿束，長(zhǎng)度50m的若人工不好穿，則用卷?yè)P(yáng)機(jī)及轉(zhuǎn)向滑輪緩慢將鋼束穿入管道。 預(yù)應(yīng)力筋的張拉與壓漿張拉前，首先根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的鋼絞線彈模修正設(shè)計(jì)伸長(zhǎng)值。張拉時(shí)嚴(yán)格按照?qǐng)D紙?jiān)O(shè)計(jì)要求順序?qū)ΨQ(chēng)進(jìn)行。壓漿采用活塞式壓漿泵進(jìn)行，壓力范圍0.51MPa，持壓時(shí)間不少于2min。澆注混凝土?xí)r在管道的高側(cè)埋設(shè)排氣孔，若管道較長(zhǎng)，則可埋設(shè)多個(gè)排氣孔，保證孔道內(nèi)排氣暢通，從而保

10、證管道內(nèi)水泥漿的密實(shí)度。4.4 合龍段施工合龍段作為梁體澆注的最后一個(gè)塊件，是連續(xù)梁施工的關(guān)鍵，它包含了線形控制、應(yīng)力控制、體系轉(zhuǎn)換、合龍精度等一系列施工重點(diǎn)和難點(diǎn)，因此合龍段的施工方案十分重要，按設(shè)計(jì)圖紙要求，合龍段采用先邊跨、后中跨的合龍順序。邊跨合龍段張拉合龍束后，拆除0#塊的臨時(shí)固結(jié)，完成結(jié)構(gòu)的體系轉(zhuǎn)換，最后進(jìn)行中跨合龍段的施工。4.4.1 合龍段支架及模板施工邊跨合龍段直接采用支架現(xiàn)澆。中跨合龍段采用精軋螺紋鋼做吊點(diǎn)，型鋼做橫梁及分配梁，上鋪竹膠板和方木，形成合龍段施工吊架。4.4.2 合龍段臨時(shí)鎖定合龍口采用體外勁性骨架方式鎖定，每個(gè)勁性骨架由雙榀40#工字鋼與兩箱梁端預(yù)埋鋼板焊接

11、而成，每個(gè)合龍口上下共設(shè)置8到勁性骨架。鎖定前，對(duì)箱梁懸臂端進(jìn)行48h觀測(cè)，以便選擇在氣溫較低、溫度變化較穩(wěn)定時(shí)進(jìn)行合龍段勁性骨架的鎖定，焊接要求在環(huán)境溫度上升前完成，為縮短鎖定時(shí)的焊接時(shí)間，勁性骨架安裝后預(yù)先焊好一端，鎖定時(shí)安排4臺(tái)焊機(jī)同時(shí)對(duì)稱(chēng)焊接另一端。4.4.3 合龍段混凝土施工合龍段混凝土的影響因素較多，而且復(fù)雜，在混凝土強(qiáng)度增長(zhǎng)的過(guò)程中，將承受來(lái)自于縱向已澆注梁段的拉、壓作用，應(yīng)盡可能縮短合龍段施工周期。在合龍段的混凝土中加入早強(qiáng)劑和微膨脹劑，使混凝土盡早達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，及時(shí)張拉合龍段預(yù)應(yīng)力束，以防混凝土出現(xiàn)裂縫。同時(shí)，為了保證合龍段施工時(shí)混凝土始終處以穩(wěn)定狀態(tài)，在澆注之前合龍段兩側(cè)采

12、用砂袋壓重，并依橋面中線對(duì)稱(chēng)加載至合龍段混凝土的重量，在澆注混凝土的過(guò)程中，分級(jí)等量卸載。合龍段澆注選擇一天中氣溫最低、溫度變化最小的時(shí)間，這樣可保證新澆注的混凝土處于氣溫上升的環(huán)境中，在受壓狀態(tài)下凝固。4.5 箱梁線形控制本橋箱梁線形的控制是一個(gè)難點(diǎn)，影響箱梁線形因素有支架的彈性變形、節(jié)段張拉引起的撓度及新澆混凝土自重引起的撓度，為達(dá)到施工控制的最終目標(biāo)，建立了一套完善的監(jiān)控系統(tǒng)、信息傳遞與運(yùn)行機(jī)制，以保證施工與控制之間形成良性循環(huán)。施工控制系統(tǒng)流程見(jiàn)圖3 施工控制系統(tǒng)流程圖?，F(xiàn)場(chǎng)采集的各項(xiàng)施工控制數(shù)據(jù)按照施工控制理論進(jìn)行分析處理，對(duì)施工過(guò)程中的施工誤差進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，并根據(jù)實(shí)際情況給出施工預(yù)

13、拱度，從而確定下一節(jié)段的模板標(biāo)高。 支架變形控制將原地面硬化處理，支架搭到設(shè)計(jì)高度后，首先進(jìn)行100%120%荷載預(yù)壓，并進(jìn)行過(guò)程觀測(cè)，根據(jù)觀測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算支架彈性變形量。設(shè)計(jì)參數(shù)監(jiān)控方案實(shí)測(cè)值現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集參數(shù)識(shí)別、修正施工控制計(jì)算體系施工控制計(jì)算值比較分析修整計(jì)算下節(jié)段模板標(biāo)高等施工控制信息施工現(xiàn)場(chǎng)圖3 施工控制系統(tǒng)流程 箱梁線性控制箱梁線形控制包括高程控制、中線控制和橫向變形控制。高程測(cè)量是重點(diǎn)，每個(gè)工況都將引起主梁高程的變化，這種撓度變形是否與理論計(jì)算值相吻合，是橋梁施工控制的主要內(nèi)容之一。箱梁三向預(yù)應(yīng)力張拉、溫度、風(fēng)等因素可能引起主梁在橫橋向產(chǎn)生位移，導(dǎo)致平面合龍困難，因此主梁中線控制也是

14、橋梁施工控制的內(nèi)容之一。1、0#塊高程基點(diǎn)布置在橋梁節(jié)段施工過(guò)程中，以0#塊高程基點(diǎn)為參考點(diǎn)，測(cè)量其它梁段的高程，這樣可減少測(cè)量時(shí)間。主梁高程基點(diǎn)設(shè)置在每個(gè)主墩頂?shù)?塊上，此處高程受主梁施工和溫度影響較小，可以保證控制基點(diǎn)的穩(wěn)定性。0#塊基準(zhǔn)點(diǎn)的布置13個(gè)，以便基準(zhǔn)點(diǎn)間相互校核以及作為備用點(diǎn)。其中0點(diǎn)位于0塊中心，是主要的高程基點(diǎn)。圖 1 0#塊高程基點(diǎn)布置在橋梁節(jié)段施工過(guò)程中，每隔1個(gè)梁段應(yīng)對(duì)0#高程基點(diǎn)進(jìn)行修正。2、梁段測(cè)點(diǎn)布置梁段高程測(cè)點(diǎn)布置在箱梁頂板和底板上。在每一個(gè)梁段頂板距離前端臨空面約5 cm處布設(shè)3個(gè)控制點(diǎn)，一個(gè)位于主梁中線，另外兩個(gè)位于外側(cè)腹板承托處。這樣可以觀測(cè)箱梁橫向變形

15、以及是否發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形，并且可以相互驗(yàn)證測(cè)量成果的可靠性和精度。圖 2 主梁高程測(cè)點(diǎn)布置圖中測(cè)點(diǎn)編號(hào)順序?yàn)閺穆肪€中心線內(nèi)側(cè)向外側(cè)編號(hào)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，測(cè)點(diǎn)橫向間距可適當(dāng)調(diào)整，以不妨礙預(yù)應(yīng)力管道布置、橋面設(shè)備運(yùn)輸為原則，但橫橋向需對(duì)稱(chēng)布置，以簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)處理。底板上的測(cè)點(diǎn)設(shè)在現(xiàn)澆段底板外模前端處，主要用于底模定位。3、測(cè)量?jī)x器及精度利用精密水準(zhǔn)儀(DS2)和水準(zhǔn)尺，采用水準(zhǔn)測(cè)量的方法測(cè)量箱梁高程。為了能控制到主梁較小的撓度變形，并使外業(yè)觀測(cè)的工作量適中，采用國(guó)家三等、四等水準(zhǔn)測(cè)量的精度要求和觀測(cè)方法施測(cè)，能測(cè)量到變形±1mm的撓度值。以0塊上的水準(zhǔn)基點(diǎn)為起閉點(diǎn)的閉合水準(zhǔn)路線進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量。4、測(cè)

16、量的頻度在箱梁施工的每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段內(nèi)，對(duì)主梁高程觀測(cè)3個(gè)測(cè)次：(1) 模板定位后，綁扎鋼筋、澆筑混凝土前；(2) 綁扎鋼筋、澆筑混凝土、養(yǎng)生后，張拉預(yù)應(yīng)力前；(3) 張拉預(yù)應(yīng)力、壓漿、落架后。隨著箱梁逐節(jié)段地施工，測(cè)點(diǎn)不斷增多。如果每階段都測(cè)量現(xiàn)澆段和已澆段所有測(cè)點(diǎn)，勢(shì)必工作量太大而影響施工進(jìn)度?？梢?1)、(2)測(cè)次只觀測(cè)現(xiàn)澆段，(3)測(cè)次觀測(cè)現(xiàn)澆段和已澆段。觀測(cè)已澆段的目的是看每施工一個(gè)主梁節(jié)段后實(shí)測(cè)線形與理論線形是否吻合。根據(jù)多座橋梁施工控制實(shí)踐表明，這種方法使得測(cè)量與分析效率最高。對(duì)邊跨合龍、支座轉(zhuǎn)換、中跨合龍、橋面鋪裝等關(guān)鍵工序前后，對(duì)全橋高程進(jìn)行通測(cè)。5、測(cè)量的時(shí)機(jī)考慮到混凝土變形的

17、遲滯性和水化熱的影響，觀測(cè)時(shí)間應(yīng)盡量推后，使變形充分發(fā)生?；炷翝仓瓿?小時(shí)后、預(yù)應(yīng)力張拉完成8小時(shí)后再進(jìn)行測(cè)量。為減小非線性溫度場(chǎng)的影響，尤其對(duì)于模板定位、全橋通測(cè)等重要工況，應(yīng)在日落后、日出前完成觀測(cè)，并使觀測(cè)時(shí)間相對(duì)固定。4.5.2 梁體撓度控制梁體在張拉及澆注混凝土?xí)r。受張拉力、混凝土自重、日照、溫度變化等因素影響而產(chǎn)生豎向撓度，混凝土自身的收縮徐變也會(huì)使懸臂端發(fā)生變化。因此須對(duì)施工節(jié)段進(jìn)行撓度觀測(cè)控制，以便在施工時(shí)及時(shí)調(diào)整有關(guān)標(biāo)高參數(shù)，確定下節(jié)段合適的模板標(biāo)高。 施工過(guò)程監(jiān)控針對(duì)本橋跨度大，施工工藝新的特點(diǎn)，對(duì)施工全過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控量測(cè)，全面掌握施工過(guò)程中的支架變形規(guī)律、結(jié)構(gòu)內(nèi)力和變形

18、，以達(dá)到保證施工安全、合理安排工序、優(yōu)化結(jié)構(gòu)，加快施工進(jìn)度的目的。主要的控制項(xiàng)目、方法和頻率見(jiàn)表1。表1 監(jiān)控量測(cè)項(xiàng)目、方法及測(cè)量頻率表序號(hào)控制項(xiàng)目測(cè)試方法測(cè)試儀表頻率1箱梁橫向位移現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)萊卡TPS800全站儀澆注、張拉前后2箱梁豎向位移水準(zhǔn)測(cè)量水準(zhǔn)儀、塔尺澆注、張拉前后3應(yīng)力應(yīng)變埋設(shè)傳感器，現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù) 傳感器、數(shù)據(jù)采集儀澆注、張拉前后通過(guò)合理的質(zhì)量控制和全過(guò)程的監(jiān)控量測(cè)，加快了施工進(jìn)度，同時(shí)通過(guò)施工測(cè)試修正預(yù)測(cè)施工的循環(huán)過(guò)程，保證了線形與設(shè)計(jì)相吻合。5 結(jié)論5.1 支架基底處理及變形控制、施工預(yù)拱度的合理設(shè)置是大跨度變截面連續(xù)箱梁大節(jié)段支架現(xiàn)澆施工時(shí)保證線形的前提條件。5.2 0#塊采用兩次澆注不僅能保證混凝土施工質(zhì)量，同時(shí)方便了施工，保證了施工安全。5.3 在復(fù)雜的三向預(yù)應(yīng)力施工過(guò)程中，對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)的修正、識(shí)別是非常必要的。管道的準(zhǔn)確定位是梁體合理受力的前提。5.4 監(jiān)控量測(cè)是大節(jié)段支架現(xiàn)澆施工的重要組成部分，施工過(guò)程中必須堅(jiān)持以監(jiān)控量測(cè)為手段來(lái)指導(dǎo)施工。6 幾點(diǎn)體會(huì)6.1 由于箱梁由掛籃懸澆的小階段變更為支架現(xiàn)澆的大節(jié)段，原有的腹板張拉錨固斷面減