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        預應力現(xiàn)澆箱梁支架預壓與施工技術

        2016-11-14 02:05:18朱玉寶樓旭燕
        北方交通 2016年1期
        關鍵詞:箱梁支架施工

        朱玉寶,樓旭燕

        (1.浙江金筑交通建設有限公司 杭州市 310051;2.浙江義達工程監(jiān)理咨詢有限公司 義烏市 322000)

        預應力現(xiàn)澆箱梁支架預壓與施工技術

        朱玉寶1,樓旭燕2

        (1.浙江金筑交通建設有限公司 杭州市 310051;2.浙江義達工程監(jiān)理咨詢有限公司 義烏市 322000)

        互通立交作為高速公路路線交叉的主要方式逐漸增多,一般匝道橋的上部結(jié)構多為現(xiàn)澆箱梁,具有整體性好、外形美觀、剛度大、可做成復雜形狀等特點,每個施工階段含搭設支架與支架預壓,底板、腹板、橫梁鋼筋加工,以及壓漿、封錨等工序。以某互通D匝道橋工程為例,介紹了預應力現(xiàn)澆箱梁支架預壓與施工技術,通過觀測數(shù)據(jù),分析了門式支架的穩(wěn)定性,為后續(xù)現(xiàn)澆箱梁的施工提供技術支持。

        預應力;現(xiàn)澆箱梁;支架預壓;施工技術

        預應力混凝土現(xiàn)澆箱梁的主要特點是耐久性高、整體性好,在路橋工程中的運用變得越來越廣泛,而這種結(jié)構型式要求的整體現(xiàn)澆施工工藝對施工技術提出了更高的要求,必須加強施工過程的控制。國內(nèi)已有一些專家學者對現(xiàn)澆箱梁施工工藝、計算方式加以研究,如趙杰[1]介紹了現(xiàn)澆連續(xù)箱梁施工工藝中,工藝手段具有很多的優(yōu)勢,但是在具體的施工過程中所考慮的因素有很多,對其研究和認識是非常必要的。劉俊民[2]介紹了支架現(xiàn)澆箱梁施工工藝質(zhì)量控制,支架法施工適用于地基條件較好,跨越旱地、淺水河流且橋墩高度較低的簡支梁、連續(xù)梁等,對其研究和認識是非常必要的。秦楚、秦新棟、任國偉[3]介紹了后張預應力現(xiàn)澆箱梁施工工藝,前期準備時間長,施工中要占大量的支架和模板,施工費用一次投入大,對其研究和認識是非常必要的。本文依托D匝道橋工程,研究現(xiàn)澆箱梁施工過程。

        1 工程案例

        某互通D匝道橋位于構造剝蝕地貌區(qū),橋臺兩端自然坡角約20~30°,植被稍發(fā)育,線路跨高速;D匝道橋起點樁號DK0+121.5,終點樁號DK0+753,橋梁總長631.5m,采用4×40m預應力混凝土連續(xù)T梁+12×25m預應力混凝土箱梁+4×40m預應力混凝土連續(xù) T梁,橋面寬10.0m,兩側(cè)設置0.5m的防撞墻。全橋分為六聯(lián),第一、六聯(lián)為四跨40m一聯(lián)先簡支后結(jié)構連續(xù)T梁,第二~五聯(lián)為三跨25m一聯(lián)現(xiàn)澆連續(xù)箱梁。D匝道在DK0+639.2處上跨209國道,交叉角度128°,凈空均≥5.0m。第五聯(lián)現(xiàn)澆箱梁高 1.6m,頂板、底板厚度為25cm,腹板厚度為50cm,底板寬6m,翼板寬2m,整聯(lián)箱梁C50混凝土568.331m3,鋼絞線 20.997t,鋼筋101.41t。

        2 箱梁施工支架搭設

        2.1牛腿、臨時墩、貝雷、門架搭設

        該工程采用臨時鋼管、牛腿、支撐貝雷支架方案:

        (1)跨中鋼管柱基礎采用樁基礎,直徑1m,深度5m(視實際地質(zhì)情況,要求入巖深度為2m)。共2排,每排3根。系梁及樁基形式:兩根樁基間設置厚30cm系梁(C25混凝土,設Ф16筋上下各6道);高0.3m,寬1.0m,長8.0m;采用 C30混凝土澆筑,鋼柱承壓范圍加雙層抗彎鋼筋。

        (2)鋼管柱采用直徑60cm、壁厚10mm的鋼管,鋼管與樁基同軸,橫向間距3.5m,縱向間距3m,共兩排,每排3根。相互間用10#槽鋼交叉互聯(lián),鋼管9~12m為一管段,每段采用焊接相互連接成整體。

        (3)牛腿托架支撐體系

        牛腿托架采用2塊20#b工字鋼組合焊接而成,托架底部穿10cm直徑實心鋼筋。兩邊用Φ32mm精軋螺紋鋼對拉螺桿。在立柱施工時預埋1根12cm管及2根5cm管作為支撐鋼筋及對拉螺桿的穿束管道。每個十字墩支撐體系由8個牛腿組成,蓋梁位置4個,立柱位置4個。立柱牛腿上放置2片40#b工字鋼作為承重梁,而蓋梁牛腿則是利用各2根Φ32mm精軋螺紋鋼與2片40#b工字鋼對拉穩(wěn)固。

        ①最上精軋螺紋鋼預埋孔布置緊貼蓋梁骨架鋼筋下方,向上調(diào)整托架鋼軸預埋位置,保證鋼軸下方混凝土厚度大于30cm。

        ②托架加固,托架需加強焊縫焊接處理(保證焊縫最小厚度不少于10mm),對于 Ф100mm鋼管的預留孔位應增設Ф16U型加強筋(每端30cm各30cm范圍內(nèi)不少于5道且與管壁密貼)。

        ③采用Φ28U型彎筋,連接蓋梁骨架頂面與鋼軸,布置于第一與第二片骨架筋之間。

        ④控制好側(cè)面第一、二片蓋梁骨架鋼筋的間距(不大于8cm)。

        ⑤蓋梁托架下掛的精軋螺紋鋼螺帽擰緊。

        (4)貝雷桁架體系

        十字墩墩身縱向放置整體7片貝雷桁架,鋼管柱兩側(cè)分別是4片和4片貝雷組合,圖1所示。每2片貝雷組合用45cm、90cm小框架連接為一整體,放置結(jié)構見貝雷組合剖面圖2所示。

        (5)支撐調(diào)節(jié)體系

        該體系主要是由門式支架、10#槽鋼、方木組成。作用是支撐、調(diào)節(jié)模板高度。支架橫距、縱距為0.6m,門架根據(jù)地面與箱梁底部標高選擇1.5m規(guī)格,立桿上配頂托后縱梁采用 10#槽鋼、或 10cm× 10cm方木,橫梁采用10cm×10cm方木間距30cm,面板為1.5cm厚竹膠板。

        2.2鋪設底模

        在頂托上鋪設方木,方木上鋪設竹膠板做為底模,模板接縫要嚴密,防止漏漿。支架及模板應按要求設置必要的預拱度,做好施工過程中測量監(jiān)控,嚴格控制頂、底板標高;底板施工時,外腹板上倒角加高澆筑2cm,保證箱梁倒角線型美觀。

        3 支架預壓

        3.1預壓目標要求

        為消除支架地基在全部施工荷載下可能引起的變形,對照設計分析,施工前須對支架進行預壓。預壓工作在支架搭設完成且底模鋪設完成后,采用砂袋預壓的方法,支架預壓目的:

        (1)檢查支架的安全性能,確保施工安全確定。

        (2)消除地基非彈性變形和支架非彈性變形的影響,有利于橋面線形控制。

        一般預壓荷載則是箱梁單位面積重量的100%。該方案采用加混凝土的辦法進行預壓。為了觀測支架沉降工況,在預壓之前檢測每個測量管控點標高。在加載混凝土重量的50%和100%后均要復測各控制點標高,荷載持荷12、24、36h后要再次復測各控制點標高,如果持荷后所測數(shù)據(jù)變化很小時,表明地基及支架非彈性變形和沉降過程已基本完成,可以卸載,否則還須持荷進行預壓,直到地基及支架非彈性和沉降過程結(jié)束后再卸載。

        卸載之后,須再次復測各管控點標高,方便以后得出支架與地基的彈性變形量(等于卸載后標高減去持荷后所測標高),用總沉降量(即支架持荷后穩(wěn)定沉降量)減去彈性變形量為支架和地基的非彈性變形(即塑性變形)量。預壓結(jié)束后須對照預壓成果通過可調(diào)頂托調(diào)整支架的標高。

        3.2支架等載預壓

        支架預壓采用100%等載預壓,以消除支架體系的非彈性變形,荷載采用吊放預制混凝土塊預壓。待非彈性變形穩(wěn)定后即撤除預壓,并在卸除預壓荷載時測出彈性變形值,繪出彈性變形曲線作為調(diào)整底模板標高的依據(jù)。預壓時分階段進行沉降值測量,利用前者觀測與最后一次觀測的讀數(shù)分析得出支架和基礎的沉降量。分階段卸載時再分別對每個點進行測量,得出支架卸載后的回彈量,兩次測量值分析,得出彈性變形值。

        3.3加載方式

        在支架搭設完成,檢查無誤后,按照施工圖布置方木和安裝箱梁底模。由專人測量記錄各測點加載前的標高,然后用混凝土塊對支架進行加載預壓,加載量為箱梁恒載,翼緣板部分可適當減少預壓。D匝道箱梁混凝土187m3/孔-墩頂24 m3-翼板30m3=133m3×2.6=346t,實際預壓混凝土塊260塊,每塊0.6m3×2.4=1.44t,加載共重375t,大于梁體實體段重量,合乎預壓100%的要求。

        3.4測點布置

        測點布置在底模板上側(cè),縱橋向布置5排測點,分別在0、1/4L、1/2L、3/4L、L處設置,L為跨徑,每排5個測點,圖3為預壓測點布置圖。

        根據(jù)計算的沉降及觀測結(jié)果設置必要的預拱度及預設沉降量值,具體在觀測和預壓后做好相關的統(tǒng)計并按實際要求設置,在實際觀測中根據(jù)高度和沉降及撓度組合變化加以必要的修正。

        3.5沉降觀測

        (1)支架預壓沉降觀測數(shù)據(jù)整理

        一座橋在每一個跨支架預壓荷載都必須加載滿足規(guī)范性質(zhì)后,同步完善外業(yè)所監(jiān)測到的數(shù)據(jù),對觀測數(shù)據(jù)確保沒有錯誤之后,依據(jù)該監(jiān)測到的數(shù)據(jù)進一部對支架穩(wěn)定做出合理分析。本文以D匝道橋15#~16#墩各點位監(jiān)測數(shù)據(jù)完善后匯總所得到數(shù)據(jù)進行講述,支架15#墩頂左、右、2/1跨左、右、4/3跨左、右、16#墩頂左、中、右沉降觀測數(shù)據(jù)分別見表1。依據(jù)觀測的數(shù)據(jù)完善后,計算一個個點位在不相等荷載以及持荷周期下的沉降數(shù)據(jù),看一個個點位的觀測數(shù)據(jù)是否具備卸載要求。

        (2)支架穩(wěn)定性透析

        在一定規(guī)范下觀測頻率與設計荷載的條件,在一座橋跨預壓施工工況結(jié)束后,加載后連續(xù)監(jiān)測的3次數(shù)據(jù)累計沉降偏小5mm或每個點平均沉降量偏小1mm時,支架預壓才可驗收。由表1數(shù)據(jù)可知每個跨點位數(shù)據(jù)均符合卸載條件,可行卸載。在卸載之后觀測每一個點位高程,計算支架的整體沉降量與彈性變形和非彈性變形,為以后現(xiàn)澆梁的預拱度提供基礎依據(jù)。每一個跨現(xiàn)澆箱梁支架預壓驗收后都要上交預壓報告,報告呈現(xiàn)的內(nèi)容如以下三個要求:

        表1 D匝道橋15#~16#墩現(xiàn)澆箱梁沉降觀測數(shù)據(jù)

        (1)具體闡述該點位布置圖;

        (2)沉降觀測記錄表和數(shù)據(jù)匯總表;

        (3)點位沉降曲線變化圖。

        4 底版、腹板、橫梁鋼筋加工

        鋼筋進場后進行檢測,檢測合格后才能使用。鋼筋加工時,保證鋼筋表面潔凈,使用前應先將表面的油漬、漆皮、銹斑等清除干凈。鋼筋成型前,應根據(jù)配料要求長度進行截斷,通常宜用鋼筋切斷機進行。鋼筋的彎曲成型用彎曲機進行?,F(xiàn)澆箱梁鋼筋,從鋼筋加工場用吊車吊至箱梁上,然后進行現(xiàn)場綁扎,綁扎必須嚴格按照施工圖紙和技術交底進行。

        5 預應力張拉及孔道壓漿

        當現(xiàn)澆箱梁混凝土達到規(guī)定強度后(達到現(xiàn)澆箱梁C50混凝85%)且齡期超過7d后再進行張拉,張拉應按設計要求進行。施加現(xiàn)澆的機具設備及儀表應由專人使用和管理,并應定期維護和標定。張拉機具應與錨具配套使用,并在進場時進行檢查和標定。張拉采用應力控制方法,以伸長量進行校核,實際伸長值與理論伸長值的差值應符合設計要求,控制在6%以內(nèi),否則應暫停張拉,待查明原因并采取措施予以調(diào)整后再繼續(xù)張拉。

        5.1現(xiàn)澆的張拉程序及伸長量控制

        現(xiàn)澆鋼絞線張拉順序嚴格按照圖紙要求進行張拉,千斤頂張拉作用線與現(xiàn)澆鋼絞線的軸線重合一致。鋼絞線的張拉程序如下:0→15%σk→30%σk→103%σk→100%σk(持荷2min)→錨固。按鋼絞線雙向張拉伸長量計算表控制施工,通過必要的超張拉保證伸長量達標,同時控制每束過程應力不超過1860MPa×80%的安全要求。

        5.2張拉的操作步驟

        張拉按設計要求的順序進行,N1、N2、N3、N4、N5束分示如圖4與表2~表5所示。

        (1)安裝錨具,將錨具套在鋼絲束上,使分布均勻。

        表2 D-5#聯(lián)腹板束(上 N1、中 N2、下 N3)張拉油表讀數(shù)

        表3 D-5#聯(lián) 頂板束 N4、底板束 N5張拉油表讀數(shù)

        表4 D-5#聯(lián) 腹板束(上 N1、中 N2、下 N3)張拉油表讀數(shù)

        表5 D-5#聯(lián) 頂板束 N4、底板束 N5張拉油表讀數(shù)

        (2)將清洗過的夾片,按順序依次嵌入錨孔鋼絲周圍,夾片嵌入后,人工用手錘輕輕敲擊,使其夾緊現(xiàn)澆鋼絲,夾片外露長度要整齊一致。

        (3)安裝千斤頂,將千斤頂套入鋼絲束,進行初張拉,到達15%初應力時,抄錄千斤頂?shù)纳扉L數(shù)據(jù)。連續(xù)張拉到達30%初應力時,抄錄千斤頂伸長數(shù)據(jù),二者之間讀數(shù)差也是為了鋼絞線初張拉時的理論伸長量。

        (4)連續(xù)張拉一定鋼絲束的控制應力時,持荷2min然后抄錄當時千斤頂數(shù)據(jù)。計算出鋼絲束的實測伸長量并與理論值比較,如果超過±6%停止張拉作業(yè),分析原因。

        (5)使張拉油缸緩慢回油,夾片將自動錨固鋼絞線,如果發(fā)生斷絲滑絲,則割斷整束鋼絲線,穿束重拉。

        5.3張拉時的注意事項

        (1)嚴格按照操作程序進行張拉,嚴禁違章操作。

        (2)張拉時千斤頂前后嚴禁站人,防止發(fā)生安全事故。

        (3)千斤頂后方安放張拉防護墻,防止鋼絞線及夾片飛出傷人。

        (4)千斤頂安裝完畢,安全員檢查合格后再張拉。

        5.4壓漿、封錨

        現(xiàn)澆張拉完畢后應及時吹除積水,盡早壓漿??椎缐簼{采用C50水泥漿,要求壓漿飽滿。壓漿使用壓漿泵從梁的最低點開始,直到規(guī)定稠度的水泥漿充滿整個孔道為止。水泥漿水灰比控制在0.39。膨脹劑的用量根據(jù)試驗試配而定,水泥漿稠度控制在14~18 s之間,在現(xiàn)場備有1725ml漏斗隨時作漏斗試驗。水泥漿在使用過程中應頻繁攪動,在30~45min內(nèi)用完。具體步驟如下:

        (1)壓漿采用活塞式灰漿泵壓漿,壓漿前先將壓漿泵試開一次,運轉(zhuǎn)正常并能達到所需壓力時,才能正式壓漿,壓漿時灰漿泵泵壓保持在0.5~0.7MPa。從下至上進行壓漿(比較集中和鄰近的孔道,先連續(xù)壓漿完成,以免串到鄰近孔后水泥漿凝固,堵塞孔道)。

        (2)當梁另一端排出空氣-水-稀漿至濃漿時使用閥門控制流漿,并提升壓力至0.7MPa,持壓2min,從壓漿孔擠出噴嘴,并立即關閉閥門。壓漿中途發(fā)生故障,不能連續(xù)一次壓滿時,要立即用高壓水沖洗干凈,故障處理完成后再壓漿。

        (3)構件中的錨具對其應進行封錨;在壓漿后應先將其周圍沖洗干凈、鑿毛,然后設置鋼筋網(wǎng)并澆筑封錨混凝土。

        5.5支架等拆除

        模板、支架的拆除時間根據(jù)模板部位和混凝土所達到的強度而定。箱室內(nèi)頂模、支架應在同步養(yǎng)生的試塊強度達到設計強度70%時,再行拆除;對于箱梁底板、翼板及支架,必須在鋼絞線張拉和壓漿完成后,方能卸架。支架的卸落應按程序進行。每次卸落均由跨中開始,縱向應對稱、均衡,橫向應同步平行。拆除支架的施工班組要分工明確,有專人指揮。

        6 結(jié)束語

        通過D匝道橋首件第5聯(lián)現(xiàn)澆箱梁施工過程的探索積累,施工工藝基本滿足現(xiàn)澆箱梁施工的要求,可以指導后續(xù)的現(xiàn)澆施工。通過施工,也使全體施工人員加深了對現(xiàn)澆箱梁施工工藝的掌握,相互增強了施工合作、安全生產(chǎn)、質(zhì)量優(yōu)良的整體意識。在后續(xù)施工中我們將發(fā)揚首件工程中的有效經(jīng)驗,繼續(xù)改進和優(yōu)化工藝,為優(yōu)質(zhì)、安全地完成我標段的現(xiàn)澆箱梁施工不斷努力。

        [1] 趙杰.預應力橋梁現(xiàn)澆連續(xù)箱梁施工工藝探討[J].黑龍江科技信息,2013(12).

        [2] 劉俊民.支架現(xiàn)澆箱梁施工工藝質(zhì)量控制[J].城市道橋與防洪,2013(6).

        [3] 秦楚,秦新棟,任國偉.淺談后張預應力現(xiàn)澆箱梁施工工藝[J].公路交通科技(應用技術版),2014(10).

        [4] 高永亮.沉降觀測技術在超寬現(xiàn)澆箱梁滿堂支架預壓中的應用[J].浙江建筑,2014(10).

        Precompression and Construction Technology of Prestressed Cast-in-situ Box Girder Bracket

        ZHU Yu-bao1,LOU Xu-yan2

        (1.Zhejiang Jinzhu Transportation Construction Co.,Ltd.,Hangzhou 310051,China;2.Zhejiang Yida Engineering Supervision Consulting Co.,Ltd.,Yiwu 322000,China)

        As the main patterns for route intersection of expressway,cast-in-situ box girders are usually used in the upper structures of common ramp bridges with the gradual increase of interchanges.Cast-in-situ box girders have features like good integrity,beautiful appearance,large rigidity,complex shape and so on.Build-up bracket and precompression process of bracket are contained in each construction stage.Taking D ramp bridge engineering of an interchange as an example,the precompression and construction technology of prestressed castin-situ box girder bracket are introduced,and the stability of gate-type bracket is analyzed through observation data,thus providing technical support for the construction of subsequent cast-in-situ box girder.

        Prestress;Cast-in-situ box girder;Bracket precompression;Construction technology

        U445

        B

        1673-6052(2016)01-0023-06

        10.15996/j.cnki.bfjt.2016.01.006

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