劉 潔(中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司, 四川成都 610031)

某特大橋主橋箱梁底板預(yù)應(yīng)力鋼束管道上浮施工處理

劉 潔
(中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司, 四川成都 610031)

文章介紹了連續(xù)梁掛籃懸臂澆筑施工過程中預(yù)應(yīng)力鋼束管道上浮后施工處理思路及施工方法，并詳細(xì)介紹了加固方案及加固處理質(zhì)量控制措施，供同類橋梁在遇到類似問題時(shí)施工參考。

箱梁；管道；上浮；處理；措施

1 工程概況

某特大橋主橋設(shè)計(jì)為88 m+144 m+88 m連續(xù)剛構(gòu)梁，橋?qū)?3 m,為單箱單室變截面，梁高由0#塊高13.5 m漸變到合龍段19#塊6.8 m,為三向預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)，縱向預(yù)應(yīng)力束采用9φj15.24及12φj15.24鋼絞線束，橫向預(yù)應(yīng)力束采用4φj15.244鋼絞線束，豎向預(yù)應(yīng)力束采用φ32精軋螺紋鋼筋作預(yù)應(yīng)力。連續(xù)梁采用掛籃懸澆法施工，直線段采用托架施工。主墩及邊墩墩身高分別為68 m和62 m。

2 事故情況及分析

該橋于2003年1月12日主橋中跨合龍，1月20日，中跨合龍束張拉完畢； 2月16日全橋邊跨合龍，2月25日在進(jìn)行大里程邊跨合龍束張拉過程中聽到異常響聲，隨即停止張拉，進(jìn)行檢查。經(jīng)檢查，發(fā)現(xiàn)16#塊底板底面局部砼剝落，隨后在箱梁內(nèi)將對應(yīng)底板剝落砼處砼鑿除，發(fā)現(xiàn)此部分縱向預(yù)應(yīng)力束管道定位鋼筋脫落，造成預(yù)應(yīng)力束管道上浮，偏離設(shè)計(jì)位置，由于預(yù)應(yīng)力鋼束局部向上彎曲，在張拉時(shí)預(yù)應(yīng)力鋼束產(chǎn)生向下的剪壓力，鋼束產(chǎn)生的剪壓力傳遞給鋼束底部的砼，鋼束底部的砼在此剪壓力下被剪切破壞、剝落。

為查明其它部位是否也存在預(yù)應(yīng)力管道上浮現(xiàn)象，將質(zhì)量隱患徹底全部排除，立即對全橋所有底板預(yù)應(yīng)力鋼束管道位置進(jìn)行檢查。

檢查方法：在箱內(nèi)底板砼頂面對應(yīng)鋼束管道上用墨線彈出該鋼束管道在砼面對應(yīng)中軸線，然后縱向每間隔50 cm鉆孔，鉆至波紋管頂面后停鉆，用8 mm鋼筋插入孔中，根據(jù)鋼筋插入的深度，記錄此管道頂面距砼頂面距離，然后對所有底板管道鉆孔記錄數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)管道位置進(jìn)行對比，通過對比，發(fā)現(xiàn)小里程邊跨12#塊、大里程邊跨14#塊底板也存在波紋管上浮現(xiàn)象。

3 處理方案及施工步驟

采取將預(yù)應(yīng)力鋼束管道上浮塊段底板砼鑿除，恢復(fù)預(yù)應(yīng)力鋼束管道至設(shè)計(jì)位置，重新澆筑底板砼，同時(shí)，為保證新老砼結(jié)合良好且整體受力，對底板增加橫向預(yù)應(yīng)力進(jìn)行加固處理。主要施工措施如下：

3.1 鑿除底板砼前的梁體受力分析及受力控制

由于中跨底板及頂板鋼束已經(jīng)張拉完畢，對整個剛構(gòu)梁已施加了一個預(yù)施應(yīng)力，在此應(yīng)力、梁體自重及邊跨已張拉部分預(yù)應(yīng)力鋼束的影響下，邊跨梁體受力狀況較為復(fù)雜，要保證梁底板鑿除時(shí)底板砼壓應(yīng)力和拉應(yīng)力均處于容許狀態(tài)，并且梁體砼不能開裂，以及新澆筑砼在強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求前此區(qū)域新澆筑梁體砼也必須處于無應(yīng)力狀態(tài)，在砼強(qiáng)度達(dá)到后張拉預(yù)應(yīng)力鋼束時(shí)又能達(dá)到設(shè)計(jì)受力狀態(tài)，因此必須先對梁體受力進(jìn)行受力模擬計(jì)算。

根據(jù)分析計(jì)算結(jié)果，為保證梁底板鑿除時(shí)底板砼壓應(yīng)力和拉應(yīng)力均處于容許狀態(tài)，并且梁體砼不能開裂，以及新澆筑砼在強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求前此區(qū)域新澆筑梁體砼也必須處于無應(yīng)力狀態(tài)，在砼強(qiáng)度達(dá)到后張拉預(yù)應(yīng)力鋼束時(shí)又能達(dá)到設(shè)計(jì)受力狀態(tài)，需在兩邊邊跨端部梁底腹板對應(yīng)墩頂處安裝兩臺6 000 kN千斤頂，兩邊同時(shí)起頂將底板頂起(圖1)。根據(jù)受力計(jì)算起頂力為4 800 kN/臺，梁體頂起高度為12 cm,頂起高度與起頂力實(shí)行雙控,復(fù)核無誤后將千斤頂鎖死。起頂前對邊跨底板已經(jīng)張拉的預(yù)應(yīng)力鋼束進(jìn)行放張，同時(shí)根據(jù)梁體受力計(jì)算張拉邊跨底板6束鑿除砼時(shí)臨時(shí)施工用鋼束，根據(jù)受力計(jì)算，每束張拉至2 200 kN，以防止兩邊邊跨端部梁底板起頂時(shí)底板砼開裂。為監(jiān)測砼各階段施工時(shí)應(yīng)力是否與計(jì)算相吻合，在梁底板、腹板、頂板相應(yīng)位置安裝了應(yīng)力監(jiān)控元件，以監(jiān)控梁體實(shí)際受力狀況。根據(jù)應(yīng)力監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)顯示，底板需鑿除區(qū)域砼根壓應(yīng)力和拉應(yīng)力均處于容許狀態(tài)，整個梁體也處于受力穩(wěn)定狀態(tài)，經(jīng)檢查也未發(fā)現(xiàn)梁體產(chǎn)生裂紋。

3.2 鑿除底板砼用吊掛作業(yè)平臺搭設(shè)

由于梁底距地面高度約64 m,因此需制作一個吊掛工作平臺，同時(shí)兼作底板新澆筑砼底模。在地面將作業(yè)平臺拼裝完畢，利用安裝在橋面的兩臺5 t卷揚(yáng)機(jī)，通過吊帶孔用鋼絲繩將平臺提起，提至距梁底1.2 m高位置，再用四根鋼絲繩將平臺吊于橋面上，然后用鋼管將平臺與梁體臨時(shí)連接，以防晃動,供人在其上作業(yè)施工(圖2)。

圖1 1-1剖面

圖2 2-2剖面

3.3 底板砼鑿除

測放出底板鑿除范圍，將腹板處底板立面鑿成鋸齒狀，縱向鑿成平齊與底板垂直,避免接逢在同一直線上,使新老砼共同受力。砼鑿除采用風(fēng)槍鑿除和人工鑿除相結(jié)合，在距鋸齒塊邊線外端15 cm時(shí)，改用人工將剩余砼鑿除。鑿除時(shí)盡量不對原鋼筋進(jìn)行切割，宜將砼從鋼筋中剝離，并保護(hù)好預(yù)應(yīng)力管道。

3.4 橫向預(yù)應(yīng)力鉆孔

在加固塊件底板中間新增8根φ32精軋螺紋鋼筋橫向預(yù)應(yīng)力筋，間距50 cm，與豎向預(yù)應(yīng)力筋錯開。在上下游測放鉆孔位置，用鉆巖取芯鉆分別在上下游鉆φ56 mm孔，上下游孔軸線偏差不得大于10 mm。

3.5 底板鋼筋、新增預(yù)應(yīng)力鋼筋、模板安裝

用吊桿通過吊帶孔將吊掛平臺固定在相鄰兩塊梁上。在箱內(nèi)設(shè)4道縱向分配梁，兩端分別支撐在相鄰兩塊段底板砼上，底模平臺和分配梁間通過套管用φ25精軋螺紋鋼筋連接并收緊，以減少底模撓度。綁扎、調(diào)整底層鋼筋網(wǎng)片，恢復(fù)縱向預(yù)應(yīng)力波紋管至設(shè)計(jì)位置，安裝定位網(wǎng)、橫向預(yù)應(yīng)力高頻焊管、定位筋、頂層鋼筋及豎向聯(lián)系筋。

3.6 澆注C60微膨脹砼

為了讓新老砼更好的結(jié)合為一體，內(nèi)部受力應(yīng)力傳遞均勻，因此砼采用比設(shè)計(jì)C55砼強(qiáng)度高一標(biāo)號的C60微膨脹砼。砼采用纜索吊機(jī)吊至橋面，從預(yù)留人洞處通過減速漏斗下至箱內(nèi)。箱內(nèi)用人力推車運(yùn)送。在澆注前對模內(nèi)進(jìn)行清理、清洗，老砼界面充分濕潤，并刷一道高標(biāo)號水泥漿。

3.7 張拉

當(dāng)砼強(qiáng)度達(dá)到80 %設(shè)計(jì)強(qiáng)度并且彈性模量達(dá)到設(shè)計(jì)要求，齡期達(dá)到五天時(shí)，對邊跨墩頂千斤頂進(jìn)行卸壓，然后進(jìn)行縱向預(yù)應(yīng)力及底板橫向φ32精軋螺紋預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉。預(yù)應(yīng)力張拉之后進(jìn)行壓漿、封端。

3.8 應(yīng)力監(jiān)控結(jié)果分析

經(jīng)過對梁體埋設(shè)的應(yīng)力元件測試結(jié)果分析, 預(yù)應(yīng)力張拉前后梁體各處砼應(yīng)力均在設(shè)計(jì)容許范圍,與設(shè)計(jì)計(jì)算應(yīng)力符合。通車運(yùn)行至今梁體未出現(xiàn)裂縫及下?lián)犀F(xiàn)象,梁體使用狀況良好。

4 結(jié)束語

在連續(xù)梁掛籃懸臂澆注施工中，有時(shí)會因?yàn)閷Φ装孱A(yù)應(yīng)力管道定位鋼筋施工質(zhì)量不夠重視或未按要求施工，監(jiān)控不到位，造成砼澆注時(shí)因定位筋脫落導(dǎo)致底板管道上浮，事后又不易發(fā)現(xiàn)，待橋梁合龍后張拉時(shí)方能反映出來。預(yù)應(yīng)力管道上浮，輕則在外觀不被發(fā)現(xiàn)，但給梁體受力埋下質(zhì)量隱患，造成梁體后期預(yù)應(yīng)力損失，梁體開裂下?lián)?，降低了使用壽命；重則如上例橋梁梁體在合龍張拉時(shí)就出現(xiàn)開裂，直接造成質(zhì)量問題。在出現(xiàn)管道上浮質(zhì)量問題后如何既保證安全又能保證處理后梁體質(zhì)量不受影響，本橋的方法和采取的措施值得借鑒。

劉潔(1963～)，工程師，從事橋梁設(shè)計(jì)研究。

TU712.4

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[定稿日期]2016-12-01