摘要:隨著我國橋梁施工技術(shù)的發(fā)展,越來越多的施工工藝和技術(shù)運用到了大型橋梁施工建設(shè)當(dāng)中,大大提升了施工的質(zhì)量和效率,確保橋梁工程能夠順利加入到我國交通網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中,本文探討實例,以京杭運河特大橋梁施工為分析對象,對我國特大橋施工工藝做了詳細(xì)的分析。
關(guān)鍵詞:特大橋施工;施工質(zhì)量;施工技術(shù)工藝
前言
特大橋在我國橋梁交通網(wǎng)絡(luò)中有著特殊的地位,它不僅是一個城市或地區(qū)的標(biāo)志,更是連接兩地的重要樞紐,因此,特大橋施工近年來在我國頻頻興起,大大推動了當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟發(fā)展和建設(shè),京杭運河特大橋施工地理位置獨特、難度大,施工過程中難免會遇到很多難點和困難,筆者從事相關(guān)工作,對此有著深刻的認(rèn)識,就京杭運河特大橋施工工藝,談?wù)勝Y深一些看法。
一、工程項目概況
宿遷至新沂高速公路是江蘇省高速公路規(guī)劃中的“聯(lián)一”公路,SX-SQ2標(biāo)路線起自廢黃河河堤西側(cè)(K7+800),路線向東連續(xù)跨越廢黃河、老325省道和京杭運河,向東跨越富春江路后路線折向東北,與規(guī)劃建設(shè)的漓江路交叉后,向東北與計劃拓寬的325省道相交設(shè)置陸集互通立交,路線向北跨過四支渠,在宿豫區(qū)陸集鎮(zhèn)官莊村八組南(K14+450)接SX-SQ3施工標(biāo)段。路線全長6.65公里。
本橋工程范圍為:K7+913.752~K9+217.852(0#臺~38#臺),京杭運河特大橋橋梁全長1304.1m。主橋采用(72+120+72)m變高度預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)箱梁,引橋采用后張法裝配式部分預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁及現(xiàn)澆現(xiàn)澆箱梁,主橋下部為壁式墩,過渡墩及引橋為柱式墩,肋式臺,鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。平面為圓曲線、直線線形,對稱布置。主要工程內(nèi)容為京杭運河特大橋主橋工程。
主橋橋型為變截面預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁,橋孔布置為72m+120m+72m。邊跨設(shè)有過渡墩,主橋全長264m。
二、施工的難點
1、本橋為特大橋,其中主橋為120m跨懸澆梁,測量控制尤為重要,施工過程中的全橋中線高程控制、主梁掛籃懸澆施工線形控制等是本橋的測量控制重點。
2、主梁懸澆段施工塊段大,橋面寬度達(dá)13.65m,懸澆最長塊段長度4m,混凝土最大方量為48.758m3,重約126.69t,采用無平衡重三角形掛籃施工,對掛籃系統(tǒng)要求高,主梁線形控制是本橋施工控制的一大難點。
3、由于施工齡期的不同,以及截面的突變,施工時容易在這類部位產(chǎn)生收縮裂紋,如墩身根部與承臺交界面,主梁中橫截面與腹板截面的交叉處,施工時要重點控制。
4、為確保鋼筋混凝土的耐久性和使用性能,保護層厚度控制是本工程的一大控制重點。施工中將采用專用混凝土墊塊,嚴(yán)格控制抄墊密度,加強檢查等措施確?;炷帘Wo層厚度達(dá)標(biāo)。混凝土材料和配合比設(shè)計也是耐久性控制的重點項目。
三、大橋施工內(nèi)容分析
1、主橋上部施工
主橋橋型為變截面預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁,橋孔布置為72m+120m+72m。邊跨設(shè)有過渡墩,主橋全長264m。主梁采用上下行分幅設(shè)計,全寬度28m,單幅橋?qū)?3.65m,兩幅橋間設(shè)0.7m空隙。主橋上部結(jié)構(gòu)為(72+120+72)m三跨預(yù)應(yīng)力變高度連續(xù)箱梁,單箱單室截面,單箱底寬6.65m,箱梁底板水平,頂面設(shè)置2%橫坡,通過梁內(nèi)外側(cè)腹板高度調(diào)節(jié),腹板保持鉛直,跨中梁高2.9m,中支點外梁高7.0m,梁高按二次拋物線變化。箱梁頂板厚度28cm,底板厚度由跨中合龍段的30cm按二次拋物線變化至距0號塊中心線6m處的0.8m,箱梁腹板0-10號梁段采用0.8m,13-17號梁段采用0.5m,11-12號梁段由0.8m直線漸變至0.5m,主墩墩頂設(shè)置兩道1m厚的橫隔板,支座處加設(shè)一道半橫梁,邊跨端部設(shè)厚2.34m的橫向隔板。
主梁為縱橫豎三向預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu),分為縱向預(yù)應(yīng)力束,橫向預(yù)應(yīng)力束和豎向預(yù)應(yīng)力筋,縱向預(yù)應(yīng)力管道采用塑料波紋管,橫、豎向預(yù)應(yīng)力管道采用鍍鋅金屬波紋管?;炷翗?biāo)號C55,截面為單箱單室形狀,主梁頂面全寬13.65m,0#塊長12m。箱梁縱向懸澆分段長度為4×2.5m+4×3m+3×3.5m+5×4m,邊跨現(xiàn)澆段長12m。全橋在邊跨、中跨共設(shè)三個合攏段,合攏段長1.5m。
3.1砼的澆筑
箱梁砼為C55高標(biāo)號砼,由拌和站集中生產(chǎn),砼的生產(chǎn)能力為100m3/h,砼由砼攪拌運輸車運至施工現(xiàn)場,然后用砼輸送泵送至工作面。0#塊現(xiàn)澆段分二次澆注成型,第一次澆注底板和腹板,第二次澆注頂板混凝土,砼采用平面分層法澆筑,底板、腹板根部可一次澆筑完成,腹板分層澆筑,分層厚度30cm左右,因0#塊高度較高,澆筑底板和腹板時,人工入倉進行澆筑,澆筑時采用串筒法進行澆筑。掛籃施工時砼的澆筑采用一次澆筑,澆筑方向由掛籃的前端向后端澆筑,砼的澆筑順序:先澆筑底板、腹板根部,設(shè)置壓艙板,然后澆筑腹板、翼緣板、頂板。
為了保證箱梁頂、底板砼的平整度以及頂板砼的橫坡,在頂板、底板的鋼筋上焊接支撐鋼筋,然后在其上用35mm角鋼焊接數(shù)條軌道,軌道頂標(biāo)高即為頂板、底板的實際標(biāo)高。在頂板或底板砼澆注完畢時,采用刮尺將砼表面整平,然后抹壓,擠水,刮掉浮漿,收面拉毛,確保梁面砼達(dá)到設(shè)計強度。
3.2 主橋0#塊施工
(1)臨時固結(jié)的施工
臨時固結(jié)由兩部分組成,含有兩層硫磺混凝土臨時墊塊(為保證順利完成體系轉(zhuǎn)換,我單位將原圖紙設(shè)計的一層硫磺墊塊改為兩層)、臨時固結(jié)精軋螺紋鋼張拉。施工中混凝土按照先一層砼、一層硫磺砂漿、一層砼、一層硫磺砂漿、一層砼澆注,臨時固結(jié)精軋螺紋鋼張拉按照左右、前后對稱的原則張拉,懸澆箱梁施工完成后,進行體系轉(zhuǎn)換,采用電阻絲加熱熔化墊塊,完成墊塊拆除,如果砼墊塊不能順利下落,采用帶鋸進行切割,鑿除砼。臨時支座高程控制尤為重要,施工時采用水準(zhǔn)儀控制高程,同一墊塊四角高差采用水平尺控制,兩側(cè)臨時墊塊采用三米直尺進行水平度控制。
(2)精軋螺紋鋼的張拉和錨固
在0#段施工結(jié)束后,安裝工字鋼墊梁,進行精軋螺紋鋼的張拉、錨固,形成臨時固結(jié)體系。
施工中墊梁要與箱梁頂面結(jié)合密實,不平處用鋼板墊平。
精軋螺紋鋼的張拉力為計算取值,橫向縱向?qū)ΨQ張拉。
3.2鋼管樁平臺施工
(1)鋼管樁平臺的選擇
A、鋼管樁采用直徑為12mm鋼板卷制成600mm的鋼管,每個平臺共設(shè)置20根,按設(shè)計要求分布在承臺上部,注意避開水中鋼板樁圍堰支撐位置,承受支架傳下來的壓力,受力驗算見后附計算書(鋼管樁平臺驗算),鋼管樁豎向每4米設(shè)置一處橫向14#槽鋼連接,腹底板范圍采用在墩身預(yù)埋鋼板拉接于墩身。
B、橫向工字鋼選用I40,其中2處翼板處采用單工字鋼,在腹板及底板下方,采用雙工字鋼拼接,每個平臺共8根。
C、縱向工字鋼采用I28工字鋼,布置為翼板位置碗扣底托部位間距采用于60cm,腹板位置間距采用20cm,底板位置50cm,翼板位置采用通長布置,總長13米,腹板位置采用在主墩處斷開布置,單根長4.5米,每個平臺用縱向長工字鋼12根,短工字鋼44根。
D、翼板位置滿堂支架的施工
翼板位置采用鋼管樁平臺上搭設(shè)WDJ碗扣型滿堂鋼管腳手架作為外側(cè)模支撐體系,其中兩處支座頂托支撐于兩側(cè)上滑梁處,其他支撐于工字鋼上與外模邊接,整個混凝土的重量、模板的重量及各種外荷載的自重和影響均通過其來承受。
(2)鋼管樁的施工
A、搬運和存放
搬運鋼樁時嚴(yán)禁樁體撞擊,吊樁點要布置合理。存儲鋼樁的地方應(yīng)平整、堅實、排水通暢。
B、施工前的準(zhǔn)備
在鋼管樁施工前要檢查樁端部的浮銹、油污等贓物必須清除,保持干燥;檢查鋼管樁樁身有無裂紋或損傷。
C、垂直度控制
施工時,允許傾斜度按樁長的1/100來控制。為保證垂直度,首先要確保預(yù)埋時調(diào)整垂直度。
D、鋼管樁的焊接
鋼管樁焊接采用坡口焊,焊接前,坡口內(nèi)的水、油、銹其它污物必須清除干凈。焊接應(yīng)對稱進行,應(yīng)用多層焊,鋼管樁各層焊縫接頭應(yīng)錯開,焊渣應(yīng)每層清除。施工時,應(yīng)選擇素質(zhì)良好、技術(shù)熟練、經(jīng)驗豐富的焊工,嚴(yán)格按焊接規(guī)范進行施工。焊接設(shè)備必須性能良好。焊接施工時,要加強質(zhì)量管理。在鋼管樁對接接頭處要增加一塊加勁板,加勁板寬度為300mm,厚14mm。
E、鋼管樁要預(yù)埋在承臺中,施工中要嚴(yán)謹(jǐn)漏掉預(yù)埋工作,同時要保證預(yù)埋部位砼密實。
F、鋼管樁安裝完畢后,要在鋼管樁上鋪設(shè)橫向工字鋼、縱向工字鋼,并用砂筒、方木調(diào)節(jié)高度,使支架底標(biāo)高滿足設(shè)計要求。
G、施工前,要進行測量控制,使支架底托平整,受力均勻。
H、鋼管樁施工作業(yè)時,作業(yè)面在圍堰內(nèi),施工人員要提高警惕,防止墜物的意外傷人。
I、鋼管樁用槽鋼縱橫向拉接固定,防止支架失穩(wěn)。
2、邊跨現(xiàn)澆段及合攏段施工
1、拼裝支架:采用經(jīng)原地面處理后的場上搭設(shè)WDJ碗扣型滿堂鋼管腳手架作為邊跨現(xiàn)澆段的支撐體系,整個邊跨現(xiàn)澆段混凝土的重量、模板的重量及各種外荷載的自重和影響均通過其來承受。
(1)支架的搭設(shè)
①腳手架步距在原地面設(shè)置為60cm,共四層,相當(dāng)于掃地桿,起整體穩(wěn)定性的作用,再靠上步距設(shè)置為120cm;立桿采用LG-240、LG-120、LG-90、LG-60、LG-30等型號,交錯布置,以保證接頭不在一個平面內(nèi)。
②腳手架沿橋縱向在底板處腹板、底板其他部位為60cm,翼緣板位置為90cm。
③腳手架沿橋橫向柱距為90cm、60cm不等,依據(jù)箱梁結(jié)構(gòu)形式,在翼緣板處柱距設(shè)置為90,在底板設(shè)置為60cm。
④剪刀撐在支架縱橫向分別隔一立桿設(shè)置一排。
⑤腳手架搭設(shè)步驟:
腳手架搭設(shè)以3—4人為一小組,其中1—2人遞料,另外兩人配合組裝。
(2)支架施工技術(shù)要求
①同一平面上立桿接頭錯開布置,基部以2.4m、1.2m" 為底立桿,然后交錯向上布置,直到設(shè)計標(biāo)高位置,頂部不足高度的地方用普通鋼管或頂管補足。在底部2.4m范圍內(nèi) 步距60cm,再上去步距120cm。
②平臺上的工字鋼與支架底托用方木緊密連接,避免鋼與鋼之間的摩擦。
③不允許立桿有浮地松動現(xiàn)象。
④整架垂直度應(yīng)小于架高的1/500,但最大不超過100mm。
⑤立桿直線度應(yīng)小于桿高的1/200,橫桿的水平度即桿端高度偏差應(yīng)小于桿長的1/400。
⑥所有碗扣架接頭必須鎖緊。
⑦剪刀撐在腳手架立面整個長度和高度上連續(xù)設(shè)置,形成一個整體。
⑧剪刀撐斜桿用旋轉(zhuǎn)式扣件固定在與之相交的橫向水平桿或立桿上,旋轉(zhuǎn)扣件中心線距主節(jié)點的距離不應(yīng)大于150mm。
(3)支架施工注意事項:
①所有構(gòu)件都應(yīng)按設(shè)計及腳手架有關(guān)規(guī)定設(shè)置。
②在搭設(shè)過程中,應(yīng)注意調(diào)整整體垂直度,一般通過調(diào)整立桿底托架高度來實現(xiàn)。
③搭設(shè)好的支架與主墩和臨時墩要通過木楔來加緊,確保整體穩(wěn)定性。
④在搭設(shè)、拆除或改變作業(yè)程序時,禁止人員進入危險區(qū)域。
a、立桿的垂直度,橫桿的水平度,立桿與墊板的接觸。
b、全部節(jié)點上的碗扣是否鎖緊,扣件是否擰緊。
c、連墻撐、斜撐及安全鋼管構(gòu)件的設(shè)置是否達(dá)到要求。
d、荷載是否超過規(guī)定。
⑥預(yù)壓后要對腳手架的各個節(jié)點和垂直度等進行徹底檢查。
⑦腳手架接頭組裝:
a、將上碗扣擱置在限位銷上。
b、將橫桿接頭插入下碗扣,使接頭弧面與立桿密貼。
c、待全部接頭插入后,將上碗扣套下。
d、用榔頭順時針沿切線敲擊上碗扣凸頭,直至上碗扣被限位銷卡緊不再轉(zhuǎn)動為止。
⑧腳手架的施工和使用設(shè)專人負(fù)責(zé)管理,并派有安全人員,不允許亂堆放隨意拋棄。
⑨腳手架的拆除:自上而下逐層拆除,連墻撐只有到該層時才可拆除。嚴(yán)禁拋擲,拆除的構(gòu)件應(yīng)及時歸類堆放。
2、支架預(yù)壓:為保證結(jié)構(gòu)混凝土的施工質(zhì)量,應(yīng)對搭設(shè)好的支架進行預(yù)壓,以消除支架和模板的非彈性變形,并提供預(yù)拱度值。首先設(shè)立沉降觀測點,并有明確標(biāo)志。先測定觀測點的初始標(biāo)高,然后采用砂袋按梁體荷載分布配置壓重,壓重按箱梁自重1.2倍分級加載,分級加載重量為箱梁自重30%→60%→100%→120%,每級荷載加完后,進行一次沉降觀測,待加至120%后每2小時觀測一次,并作好記錄。直至支架不在變形(變形值小于2mm)根據(jù)預(yù)壓后的測試結(jié)果,算出支架變形值,確定預(yù)拱值,據(jù)以調(diào)整底板標(biāo)高。
4、模板:外模采用厚15㎜竹膠板而成,模板接縫用雙面膠或原子灰固化劑灰補以防止漏漿;內(nèi)模及橫隔板模板采用竹膠板拼制,倒角部分做木模與之配合,頂板模板支架支撐在底模板上。在箱梁端頭模板上鉆孔將箱梁接縫縱向鋼筋伸出模板。頂板部分需將預(yù)應(yīng)力束管波紋管伸出模板。為使端模支立方便,擬采用重量較輕的竹膠板做面板,背面用方木加強。
5、砼施工
邊跨現(xiàn)澆段長12m、梁高2.9m,共計砼149.66m3,計劃 7小時完成砼澆筑。砼由砼攪拌運輸車運至施工現(xiàn)場,然后用砼輸送泵送至工作面。砼采用平面分層法澆筑,底板、腹板根部可一次澆筑完成,腹板分層澆筑,分層厚度30cm。砼的澆筑順序:先澆筑底板、腹板根部,然后澆筑腹板、翼緣板、頂板。
3、施工監(jiān)測
施工監(jiān)測的內(nèi)容和方法:
(一)支架預(yù)壓觀測
在主梁澆筑施工前,需根據(jù)規(guī)范要求對支架進行堆載預(yù)壓,以消除其非彈性沉降及變形,預(yù)壓過程中分別對支架預(yù)壓前、完成后(卸載前)和卸載后三個工況到沉降進行觀測,并由此得到支架的彈性變形值,用于主梁立模標(biāo)高的計算。支架靜載試驗的最大加載按設(shè)計荷載的1.2倍計。
(二)掛籃預(yù)壓監(jiān)測
在掛籃安裝之前,應(yīng)對掛籃到強度、剛度和抗傾覆性和進行理論計算。在主梁懸澆施工前,施工單位應(yīng)根據(jù)規(guī)范對掛籃進行堆載預(yù)壓試驗,一檢驗其強度及剛度是否滿足要求并消除其非彈性變形。預(yù)壓過程中分別對掛籃預(yù)壓前、預(yù)壓完成后(卸載前)和卸載后三個工況的變形進行觀測,并由此得到掛籃的彈性變形值,用于主梁立模標(biāo)高的計算。預(yù)壓試驗的方案由施工單位自行設(shè)計,并經(jīng)現(xiàn)場監(jiān)理審批,每幅掛籃都需要進行預(yù)壓。
預(yù)壓試驗應(yīng)采用分級加載、分級卸載的方法。預(yù)壓加載最大值為最大澆筑塊件重量的1.2倍,即超載預(yù)壓。每級荷載加載持續(xù)規(guī)定時間,待掛籃變形充分穩(wěn)定時,對掛籃底模前吊點、掛籃前支點、掛籃后支點等關(guān)鍵點位進化型變形觀測,然后再加、卸下一級荷載。每級數(shù)據(jù)測讀時應(yīng)加載兩級、變形值、測試日期、時間、大氣溫度和天氣情況等。監(jiān)控單位將由掛籃預(yù)壓試驗的數(shù)據(jù)整理出掛籃的荷載變形曲線,并且擬合得到各梁段施工時的掛籃豎向變形值。
四、保障施工質(zhì)量的相關(guān)措施
1、工程質(zhì)量目標(biāo)
保證本工程質(zhì)量達(dá)到技術(shù)規(guī)范、現(xiàn)行國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范及檢驗驗收標(biāo)準(zhǔn)的質(zhì)量要求,杜絕施工中的重大質(zhì)量事故,避免一般質(zhì)量事故隱患和主要質(zhì)量通病,確保本項目為交通部“質(zhì)量通病控制示范工程樣板工程。
單位工程、分部工程優(yōu)良率100%,分項工程優(yōu)良率96%以上,交工驗收單位工程優(yōu)良率達(dá)到100%,確保本工程成為優(yōu)良工程。
2、質(zhì)量保證體系
本工程建設(shè)規(guī)模大,為了優(yōu)質(zhì)、快速搞好本工程的建設(shè),我們將嚴(yán)格遵守業(yè)主制定的本工程的工程質(zhì)量管理各項規(guī)定,成立嚴(yán)謹(jǐn)?shù)馁|(zhì)量管理和監(jiān)察機構(gòu),建立完善的質(zhì)量保證體系,制訂科學(xué)細(xì)致的質(zhì)量保證措施,在業(yè)主、監(jiān)理及工程質(zhì)量監(jiān)督站的指揮及監(jiān)督下,將本工程建設(shè)成優(yōu)良工程。3、質(zhì)量管理體系
按照ISO9001質(zhì)量保證模式建立本項目的質(zhì)量保證體系。在施工過程中堅持工班自檢、質(zhì)檢人員專檢、監(jiān)理工程師終檢的方法,實施工程質(zhì)量全員、全過程、全方位、全要素的管理,各級管理人員實行工程質(zhì)量終身責(zé)任制。開工前按照《質(zhì)量手冊》、程序文件的要求進行質(zhì)量策劃,編制項目質(zhì)量計劃,開展日常質(zhì)量活動,并通過內(nèi)部質(zhì)量體系審核,保證質(zhì)量體系有效運行。
4、質(zhì)量監(jiān)察體系
本工程按項目法管理模式組織施工,實行項目經(jīng)理負(fù)責(zé)制,為確保本工程的質(zhì)量,我公司將在業(yè)主、監(jiān)理和工程質(zhì)量監(jiān)督站的指揮監(jiān)督下,建立以項目經(jīng)理為組長的質(zhì)量監(jiān)察體系。質(zhì)量監(jiān)察體系框圖見“質(zhì)量監(jiān)察體系框圖”。
參考文獻(xiàn):
[1]趙久洲,對我國橋梁施工工藝的一些看法[M]橋梁建筑,2013.11 56-57
[2]周棟,淺談國內(nèi)特大橋梁施工問題及改善對策[M]橋梁建設(shè),2012.08 23-25
[3]王東,特大橋梁施工工藝探析[M]城市建設(shè),2011.06 56-58