鋼管貝雷梁柱式支架法整體現(xiàn)澆箱梁施工技術

鋼管貝雷梁柱式支架法整體現(xiàn)澆箱梁施工技術近年來，隨著社會的不斷發(fā)展，城市規(guī)模的不斷擴大及機動車的快速增長，城市交通狀況也日趨嚴峻，為緩解城市交通壓力,城市立交得到了迅速的發(fā)展,城市橋梁在向主、次干路的連接建設中采用現(xiàn)澆箱梁的比例越來越遠大,高架橋現(xiàn)澆箱梁支架施工質(zhì)量的好壞對結構的安全性能影響很大,對工程的整體進展制約很大。以重慶市一橫線西段二標張家梁立交橋高墩現(xiàn)澆箱梁施工為例,結合現(xiàn)場實際施工情況，詳述鋼管貝雷梁柱式支架法整體現(xiàn)澆箱梁的施工工藝。采用鋼管貝雷梁柱式支架法施工不僅施工簡便、速度快，而且具有施工安全、操作簡單等特點，能取得良好的效益，可為類似工程的施工提供借鑒1工程概況重慶市一橫線西段二標張家梁立交橋，為城市立交橋，立交主線左幅橋長480米，立交主線右幅橋長547.466米，橋梁共設8個匝道橋，總長約3379米,合計115跨現(xiàn)澆箱梁。全橋上部結構均采用預應力混凝土箱梁，匝道橋部分橋梁位于變寬段上，部分橋梁縱坡達5%以上，且橋梁墩柱均較高，最高墩柱達47.6米。立交橋地形復雜，橋梁縱坡較大且密集，匝道橋墩柱高，曲線半徑小，梁跨大，最大梁跨40米，施工控制與技術能力要求高，現(xiàn)澆梁施工難度大為主要施工難點。圖1張家梁立交平面圖工程重點及難點本橋合同工期為24個月，工期緊，地理條件特殊，施工難度大，主要技術難題體現(xiàn)在：高墩整體現(xiàn)澆箱梁鋼管貝雷梁柱式支架安裝控制難度大，施工安全風險高。3施工方案的選擇根據(jù)以往的經(jīng)驗及工地實際情況，本橋整體現(xiàn)澆箱梁采用鋼管貝雷梁柱式支架施工工藝。主要施工技術及關鍵控制點4.1支撐系統(tǒng)的設計方案支撐系統(tǒng)的設計及施工是整體現(xiàn)澆箱梁施工的關鍵，需具有：足夠的剛度與承載能力；結構受力明確；能準確測定出結構彈性變形與非彈性變形；施工偏差符合規(guī)范要求；便于施工操作。

因張家梁立交橋橋墩高達47.6根據(jù)箱梁自身特性及地形特點，采取貝雷梁柱式支架配合滿堂碗口腳手架法逐段施工匝道連續(xù)箱梁。每跨橋正中間與橋墩旁各布設一個臨時鋼管墩柱，一跨內(nèi)共布3個臨時墩柱。其中中墩由2排3列D800x8鋼管構成，為綴板式格構承重柱?？繕蚨盏倪叾沼?排3列D800x8鋼管構成，為獨立柱，其穩(wěn)定性通過附著相鄰砼墩柱提供。臨時承重鋼管柱底端通過δ=1.6cm的120cm×120鋼板錨固于獨立混凝土基礎內(nèi),頂端焊接δ=2cm的120cm×120cm鋼板作頂托，在頂托上搭設為適應箱梁縱坡、橫坡與平面彎曲變化劇烈的特點，在貝雷梁柱式支架上搭設滿堂腳手架，如此可以方便的精確調(diào)整模板標高與拆卸模架，為箱梁施工線形控制提供便利。支架結構見圖2、圖3所示。

圖2

鋼管柱支架結構橫斷面圖圖3

鋼管柱支架結構縱斷面圖

4.2施工工藝流程鋼管貝雷梁柱式支架法現(xiàn)澆箱梁施工工藝流程參見圖4拆除底模、支架拆除底模、支架立柱之間連接灑水、養(yǎng)護支架預壓箱梁內(nèi)支架、模板安裝支撐基礎施工鋼管立柱安裝支架及底模、側(cè)模安裝鋼筋半成品加工底板、腹板混凝土澆筑頂板鋼筋安裝頂板混凝土澆筑拆內(nèi)模、養(yǎng)護張拉、壓漿、封錨預應力管道及腹板內(nèi)模安裝雙拼工字鋼橫梁安裝施工準備貝雷梁分組拼裝、吊裝立柱及工字鋼限位工字鋼分配梁安裝工字鋼及貝雷梁扣接底板、腹板鋼筋綁扎底板、腹板鋼筋綁扎圖4

鋼管貝雷梁柱式支架法現(xiàn)澆箱梁施工工藝流程圖支架的傳力途徑為：荷載傳給模板→碗扣支架→工字鋼分配梁→U型螺栓→貝雷片縱梁→工字鋼橫梁→鋼管立柱→混凝土基礎→地基。4.3施工方法4.3.1設備配置鋼管貝雷梁柱式支架法現(xiàn)澆箱梁施工的主要設備是塔式吊機與吊車，分別用于鋼管貝雷梁柱式支架的安裝及材料、機具的垂直運輸。4.3.2勞動組織按照支架班組、模板班組、鋼筋班組、混凝土班組及輔助班組分別進行合理的人員配置。4.3.3支架基礎擴大基礎采用C30素混凝土結構，平面尺寸2mx2m，厚0.6m，基礎上下層分別設置一層防裂@20*20cmф12鋼筋網(wǎng)片。擴大基礎開挖完成后，需進行地基承載力試驗（要求>250KPa），擴大基礎底部地基為相對較軟的土層時，地基應作換填處理，換填深度150cm，換填寬度不少于250cm，分層厚度為30cm，換填料分層碾壓，壓實度>95%，換填材料可采用砂礫石或碎石，滿足承載力要求后，預留1.0%的橫向排水坡。擴大基礎頂面及立柱鋼管交界處，設構造預埋鋼板，板厚16mm，鋼板通過φ22構造錨筋連接于基礎混凝土(圖5)。鋼管通過角焊縫固結在預埋鋼板上，鋼板及鋼管相接位置用六塊三角肋板加強,由此實現(xiàn)立柱及基礎的可靠連接(圖6)。圖5

鋼支撐擴大基礎預埋鋼板圖圖6鋼管及預埋鋼板連接加固圖4.3.4支架安裝4.3.4.1鋼管立柱安裝待擴大基礎混凝土強度達到設計強度的90%后方可進行鋼管立柱安裝。根據(jù)各排支撐柱高度的下料長度，在加工場一次焊接加工成型，立柱鋼管頂端同立柱底座一樣設置構造鋼板，板厚16mm，鋼板及鋼管相接位置用六塊三角肋板焊接加固。鋼管柱安裝前先在加工場檢查平整度及垂直度，其兩端中心連線的偏差度控制在20mm以內(nèi)，經(jīng)檢查合格的鋼管柱按部位進行編號使用。采用吊車將加工好的鋼管柱吊放到預定位置與標高處，安放在支撐預埋底座上，鋼管柱安裝時測量技術人員全程旁站觀測控制，采取全站儀（或人工吊線法）控制垂直度。單排鋼管立柱焊接完成后及時進行橫向平聯(lián)的焊接連接，采取直徑600mm，壁厚8mm螺旋鋼管作為水平撐的措施以增加鋼管支架的穩(wěn)定性。雙排鋼管立柱焊接完成后，進行縱向平聯(lián)的連接，采取直徑600mm，壁厚6mm螺旋鋼管作為水平撐的措施以增加鋼管支架的穩(wěn)定性。鋼管立柱橫聯(lián)豎向間距不超過10m。圖7鋼管柱安裝4.3.4橫梁采用2I56工字鋼，長度為10m。橫梁安裝采用吊車吊裝進行。橫梁傳力中心線及鋼管立柱中心線重合，橫梁需放置水平，為防止工字鋼出現(xiàn)橫向滑移現(xiàn)象，在鋼管頂面鋼板上大小里程側(cè)用小鋼板將橫梁及鋼管柱頂端焊接牢固。為保證橫梁傳力重心線及鋼管立柱中心線重合，事先在鋼管頂鋼板上用粉筆標出橫梁工字鋼定位線，按定位線對橫梁進行定位安裝。圖8橫梁安裝4.3.4.3貝雷梁安裝在鋼管柱頂?shù)臋M梁上設置321貝雷梁，貝雷梁在現(xiàn)場進行分組拼裝。根據(jù)墩身間間距，40m跨箱梁順橋向采用3+15+4+15+3m標準貝雷梁跨徑，在墩處與跨中4m跨處，貝雷梁斷開，以適應彎道橋。25m箱梁順橋向采用3+7.5+4+7.5+3m的非標準貝雷梁跨徑，在墩處與跨中4m跨處，貝雷梁同樣斷開，以適應急劇變化的彎道橋?？v橋向布設10片貝雷梁，按照2片貝雷梁為一組，每組兩片貝雷梁間距為90cm，采用標準支撐架進行連接，增強穩(wěn)定性。貝雷梁沿順橋向與橫橋向均采用水平布置，箱梁自身的坡度由其上的碗口架調(diào)節(jié)，在貝雷梁的適當位置，高程上互相錯開1.6m，以降低上面腳手支架的高度。貝雷梁每一組7（4～7）個標準節(jié)段作為一個吊裝單元，最大起重量4.2t。根據(jù)吊裝的具體位置，由一臺50t吊車吊裝。圖9貝雷梁安裝4.3.4.4橫向I12.6分配梁布設橫向I12.6分配梁是碗口架的擱置基礎，其間距由碗口腳手架立桿的間距確定。I12.6分配梁標準間距采用90cm，在箱梁跨中隔墻及端部漸變段部分，采用加密間距60cm。分配梁安裝完畢后，使用U形扣將I12.6分配梁及貝雷梁扣接，使之連接成一個整體，增強分配梁及貝雷梁的穩(wěn)定性。圖10橫向I12.6分配梁安裝4.3.4.5碗口腳手架布設碗扣支架搭設前需在I12.6分配梁上鋪設水平防墜網(wǎng)，水平網(wǎng)掛繩緊掛在分配梁上，形成防墜層體系。碗口腳手架順橋向立桿標準間距為90cm，在梁端6m范圍內(nèi)，以及在箱梁跨中橫隔板范圍內(nèi)，局部加密至間距60cm。橫橋向立桿翼板下方處采用90cm，在底板下方范圍內(nèi)加密至間距60cm。碗口架底板處高度為2.0m～3.2m，翼緣處為4m～5.2m。立桿底部設掃地桿，立桿底部布置在I12.6分配梁中部，其標高的調(diào)節(jié)由頂端的頂托實現(xiàn)。碗口腳手架按要求設置縱橫剪刀撐。圖11碗口腳手架安裝4.3.4.6模板布置模板由竹膠面板、木條與方木構成。竹膠面板板厚15mm，直接鋪設在底板橫向分布受力木條上，竹膠板及木條采用鐵釘固定。木條橫向布置，尺寸6x8cm，采用統(tǒng)一標準間距20cm。木方順橋向布置，尺寸10x10cm，標準間距90cm，局部加密至60cm，及碗口腳立桿間距一致。圖12模板布置4.3.5支架預壓及預拱度設置4.3.5.1支架檢查支架搭設完成后，對支架平面位置、頂面高程及預設沉降值等進行全面復核，并對支架安裝的牢固性、整體性及安全性進行全面檢查與驗收，檢查支架搭設、安裝、受力的整體性、均勻性，保證支架的整體強度與剛度，確保支架在施工過程中的安全可靠，具體檢查項目及內(nèi)容為：（1）支架搭設是否按要求的平面尺寸，各桿件尺寸及間距是否按設計要求；（2）支架基礎是否堅實、平穩(wěn)、牢固，可調(diào)托撐底板是否及基礎連接密貼，保證支架及各桿件受力的整體均勻性；（3）支架各桿件是否連接牢固，斜桿、剪刀撐是否按要求進行設置;（4）支架頂縱、橫梁及模板之間應密貼并連接為整體；（5）支架周圍隔離、警戒措施是否齊備，施工專用上下通道及安全防落網(wǎng)是否設置完全，保證施工安全無事故；（6）支架周圍上下通道是否規(guī)范，必須確保夜間施工安全；（7）現(xiàn)場施工人員已接受安全教育培訓并通過考核。4.3.5.2支架預壓支架搭設完成經(jīng)檢查合格后方可進行加載試壓實驗，以獲取支架的非彈性變形與地基沉降等數(shù)據(jù)，為立模標高提供依據(jù)，同時可檢驗支架結構的承載能力，從而確保混凝土梁體的澆筑質(zhì)量與安全。加載材料使用庫存鋼筋（也可用砂袋或預制構件）,加載時按分級加載進行，每級持荷時間不少于12h。4.3.5.3加載方式考慮施工安全及設計要求，預壓重量為箱梁自重的120%，并按預壓重量的60%、80%、100%分3級進行加載，單跨自重為848.6t，3級預壓荷載值分別為611t、814t、1018t。加載時注意加載重量的大小與加荷速率，使其及地基的強度增長相適應，待地基在荷載作用下，達到一定固結度后，特別是在加載后期，更要嚴格控制加載速率，防止因整體或局部加載量過大、過快而使地基發(fā)生剪切破壞。同時盡可能使預壓的加載順序及實際施工混凝土澆筑順序一致。因為翼板本身重量較輕，可根據(jù)實測的預壓效果，對翼板的預拱度作相應的調(diào)整。預壓方法：用鋼筋堆載，預壓前鋼筋應過磅。將分塊梁截面段，采用等量荷載換算的方法確定加載位置與加載大小。由于箱梁分兩次澆注；先澆注底板與部分腹板，安裝內(nèi)頂模、綁扎頂板鋼筋后再澆注頂板，所以加載按截面面積進行等量荷載計算。4.3.5.4監(jiān)測點布置為了加載后掌握地基與支架的變形情況，需要在預壓前先布好沉降觀測點。沉降觀測點設在兩個層面：下層在鋼支撐擴大基礎上，上層在箱梁底模板上(圖5.2.5-1)。下層按每個鋼支撐擴大基礎布置一個測點；上層依據(jù)鋼支撐的跨度布置形式，順橋向分別在鋼支撐主跨跨中及支座處布設，橫橋向則在中腹板與2個外腹板處布點(圖5.2.5-2)，從而形成一個立體觀測網(wǎng)。圖13支架沉降觀測點橫斷面布置圖圖14支架沉降觀測點縱斷面布置圖4.3.5.5支架沉降監(jiān)測記錄及計算預壓采用三等水準測量，每天安排專人負責進行沉降觀測，并做好沉降觀測記錄。（1）預壓荷載施加前，監(jiān)測并記錄各監(jiān)測點初始標高，在首次加載前先觀測一次，作為起始觀測值，以后每加載完畢觀測一次，全部加載完畢，每2小時觀測一次，一天之后每6小時觀測一次，若每次觀測每點下沉量均不超過1mm,即認為支架已經(jīng)穩(wěn)定。然后根據(jù)觀測值繪制出支座預壓變化（時間-----下沉量）關系曲線。（2）每級荷載施加完成后，應先停止下一級加載，并應每間隔12h對支架沉降量進行一次監(jiān)測，當各監(jiān)測點12h的沉降量平均值小于2mm時，可進行下一級加載。（3）全部預壓荷載施加完畢后，每間隔24h應監(jiān)測一次，并記錄各監(jiān)測點標高、計算沉降量，當各監(jiān)測點最初24h的沉降量平均值小于1mm或各監(jiān)測點最初72h的沉降量平均值小于5mm時，則支架預壓合格。（4）對支架的代表區(qū)域預壓監(jiān)測過程中，當沉降量超出規(guī)定允許的范圍時，應查明原因后對同類支架全部進行處理，處理后的支架應重新選擇代表性區(qū)域進行預壓，達到合格為止。4.3.5.6預壓時間與卸載自加載完畢，確認支架已經(jīng)穩(wěn)定，即可卸載。卸載順序及加載順序相反，原則是后加載先卸，先加后卸。分級分批卸載。同時在卸載過程中，每批卸載后都應再次觀測一次支架變化，并繪制出支架卸載（時間-----回彈）變化關系曲線。4.3.5.7預拱度設置卸載過程可一次性卸載，并沿混凝土結構縱橫向?qū)ΨQ進行，全部卸載6h后進行觀測，卸載完成后記錄觀測值以便計算支架及地基綜合變形，根據(jù)觀測記錄，整理出預壓沉降結果，根據(jù)支架變形值設置預拱度，并通過調(diào)整碗扣支架頂托的標高來控制箱梁底板與翼板的沉降值，檢查無誤后，即進入下一步工序。在卸載全部完畢后，在支架頂面上予以調(diào)整支架標高，消除非彈性變形，預留彈性變形上拱度。綜合考慮支架預壓所得的數(shù)據(jù)，對支架彈性變形(根據(jù)測量結果分析,貝雷梁彈性變形小于20mm)、非彈性變形(根據(jù)測量結果分析,非彈性變形小于5mm)進行分析，同時根據(jù)分析結果指導后面梁體段箱梁施工,同時預拱度設置還應包含設計圖紙給定的梁體本身預拱度設計值(根據(jù)預壓成果分析,后續(xù)箱梁施工中預拱度最大按照25mm進行考慮,根據(jù)斷面所在的位置按照二次拋物線函數(shù)進行合理分配)。圖15支架預壓4.3.6鋼筋及預應力管道安裝4.3.6.1鋼筋安裝鋼筋在后場加工，然后運輸至現(xiàn)場利用塔吊進行吊裝,人工配合安裝。鋼筋安裝根據(jù)混凝土澆注次數(shù)及工藝需要，分兩次進行安裝，一次安裝底板及部分腹板鋼筋，第二次綁扎剩余腹板及頂板鋼筋。4.3.6.2預應力管道及預應力筋安裝縱向預應力管道均采用圓塑料波紋管，波紋管按設計圖定制，且具有一定的強度，在搬運與澆筑混凝土過程中不損壞、不變形、不漏漿。鋼束管道位置用定位鋼筋固定，定位鋼筋牢固焊接在鋼筋骨架上，同時應注意主筋避免采用點焊。如管道位置及骨架鋼筋相干擾，保證管道位置不變，將鋼筋稍加移動。錨具墊板及喇叭管尺寸要正確，喇叭管的中心線要及錨具墊板嚴格垂直，喇叭管與波紋管的銜接要平順，不得漏漿、并杜絕堵孔道。波紋管接頭要連接牢固，縱向波紋管道一次安裝到位，在接縫左右各10㎝長度范圍內(nèi)纏一層黑膠布，在黑膠布上包三層塑料薄膜，再纏一層膠布，并用20#鐵絲捆綁數(shù)道，以防漏漿。預應力管道安裝完成后進行預應力筋安裝。圖16普通鋼筋及預應力管道安裝4.3.7混凝土施工梁體混凝土為C50混凝土，汽車泵泵送直接入模?；炷帘盟驮O備的選擇及布置：根據(jù)施工現(xiàn)場地形條件綜合考慮選用泵車或拖泵?；炷凉嘧⑴c振搗：第一次澆注梁體內(nèi)腹板上倒角位置，第二次澆注剩余部分混凝土。澆注時先底板、再腹板，最后頂板的澆注順序進行(圖5.2.7-1)，澆注過程中制作及梁體同條件養(yǎng)護的試件，并詳細標記試件所代表的梁體部位。注:①—1/3腹板②—底板中部③—腹板④—頂板及翼板圖17箱梁澆筑作業(yè)順序圖混凝土澆筑作業(yè)注意事項：圖18箱梁混凝土澆筑作業(yè)混凝土澆筑作業(yè)注意事項：①混凝土澆注要連續(xù)進行。②混凝土入模時避免大量混凝土集中沖擊鋼筋與預應力管道，以防管道偏位、斷裂。③混凝土振搗宜采用φ70型插入式高頻振搗器為主，φ50型振搗器為輔，預應力管道密集處采用φ30型振搗器，并盡量避免振搗棒及預應力管道、錨墊板接觸，防止管道破裂或錨墊板偏位。④各次混凝土的間隔澆注時間宜控制在7d內(nèi)，同時托架應采取措施，減少托架對縱向墩間混凝土的收縮約束。⑤箱梁的梁端錨墊板的螺旋筋位置應加強振搗，可在大直徑振搗棒搗固完成后由小振搗棒二次振搗。⑥混凝土灌注時必須有備用設備，防止設備故障造成混凝土灌注中斷而出現(xiàn)冷接縫。⑦混凝土澆注至墩頂兩側(cè)時，宜采用對稱澆注，防止墩身偏心受力。⑧混凝土灌注過程中隨時監(jiān)測底板標高，當實測標高低于設計標高超過10mm時進行調(diào)整。混凝土的養(yǎng)護：根據(jù)施工現(xiàn)場自然條件，混凝土的養(yǎng)護采用土工布覆蓋灑水養(yǎng)護,灑水次數(shù)根據(jù)能保持混凝土處于濕潤的狀態(tài)來決定?；炷翝菜B(yǎng)護時間符合規(guī)范有關規(guī)定。4.3.8預應力筋張拉及灌漿箱梁共設兩種預應力筋，即縱向預應力束及橫向預應力束，根據(jù)設計圖紙的要求，混凝土強度必須達到設計強度95%方能張拉鋼束，張拉鋼束采用張拉力與伸長量雙控，以張拉噸位為主。張拉后宜在24小時內(nèi)進行孔道壓漿