蘇立超

（1.邢臺(tái)路橋建設(shè)總公司，河北 邢臺(tái) 054001；2.河北省鋼混組合橋梁技術(shù)創(chuàng)新中心，河北 邢臺(tái) 054001）

近些年波形鋼腹板組合橋梁在國內(nèi)得到了廣泛應(yīng)用，在跨徑方面已建成通車的連續(xù)梁橋最大跨徑為160m，斜拉橋最大跨徑為200m，連續(xù)梁橋或連續(xù)剛構(gòu)橋主跨跨徑有望突破185m。波形鋼腹板組合橋梁用預(yù)制拼裝法、滿堂支架法、掛籃懸澆法建造的數(shù)量已超百座，而頂推施工法、懸臂拼裝法和移動(dòng)支架法作為該類橋梁新的施工工法各建成1座。本文以國內(nèi)第一座移動(dòng)支架異步錯(cuò)位施工的波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋（88+156+88）m—河北省邢臺(tái)市七里河紫金特大橋?yàn)槔?，從施工技術(shù)管理和監(jiān)控監(jiān)測(cè)方面探討和介紹，為平原地區(qū)建造大跨徑和特大跨徑波形鋼腹板組合橋梁提供了一種經(jīng)濟(jì)、安全、高效的施工方法。

一、工程概況

七里河紫金特大橋跨徑組合為（88+156+88）m，橋面總寬13m，采用移動(dòng)支架異步錯(cuò)位法施工，全橋0、1號(hào)塊為墩頂現(xiàn)澆段，2～15號(hào)塊為異步施工移動(dòng)支架現(xiàn)澆段，16號(hào)塊為中、邊跨合龍段，17號(hào)塊為邊跨現(xiàn)澆段，如圖1異步施工示意圖所示。

主梁設(shè)計(jì)。箱梁采用單箱單室直腹板箱型截面，箱梁頂板寬13m，底板寬6.5m，根部梁高9.0m，跨中梁高4.2m，從支點(diǎn)到跨中下緣按1.8次拋物線變化?；炷敛捎肅60混凝土。

波形鋼腹板設(shè)計(jì)。鋼材采用Q345D鋼板，波形鋼腹板選用1600型，厚度為14mm～24mm，波形鋼腹板標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段長(zhǎng)4.95m，采用搭接貼角焊和螺栓連接相結(jié)合的方式。

抗剪連接件設(shè)計(jì)。頂、底板抗剪連接件采用橫向鋼筋貫穿波形鋼腹板圓孔與順橋向焊接在波形鋼腹板上的L型帶板相結(jié)合的嵌入式抗剪連接件，貫穿鋼筋、混凝土銷，以及L型帶板共同傳遞剪力。

圖1 ?異步施工示意圖

預(yù)應(yīng)力體系設(shè)計(jì)。預(yù)應(yīng)力采用體內(nèi)預(yù)應(yīng)力與體外預(yù)應(yīng)力結(jié)合的設(shè)置方式，體內(nèi)預(yù)應(yīng)力采用15.2鋼絞線，體外預(yù)應(yīng)力采用15.2低松弛環(huán)氧涂層鋼絞線成品索。

二、移動(dòng)支架法工藝

（一）工藝介紹

移動(dòng)支架異步錯(cuò)位施工是以移動(dòng)支架取代傳統(tǒng)掛籃形成落地式支撐體系，通過以折代曲逐段現(xiàn)澆形成主梁結(jié)構(gòu)，而異步錯(cuò)位是鑒于波形鋼腹板組合橋梁頂板和底板施工的獨(dú)立性，在施工中澆筑箱梁底板混凝土要超前頂板混凝土1個(gè)節(jié)段。

（二）主要施工流程

在墩頂設(shè)置臨時(shí)固結(jié)，河床上搭設(shè)1、2號(hào)塊落地式支架，安裝1、2號(hào)塊波形鋼腹板，綁扎0、1號(hào)塊箱梁鋼筋和2號(hào)塊底板鋼筋，澆筑墩頂0、1號(hào)塊箱梁混凝土和2號(hào)塊底板混凝土，異步推進(jìn)至下一個(gè)循環(huán)，即每一個(gè)循環(huán)為N號(hào)塊箱梁+（N+1）號(hào)塊箱梁底板一個(gè)組合，逐段推進(jìn)至邊跨合龍，后中跨合龍。

（三）主要施工工藝控制重點(diǎn)

1.墩頂0、1號(hào)塊施工

為保證波形鋼腹板與混凝土的有效結(jié)合，采用0、1號(hào)塊一次現(xiàn)澆成型的施工工藝，因此要做好該處支架基礎(chǔ)、支架搭設(shè)和預(yù)壓等過程控制，確保施工過程中內(nèi)力和變形可控。鑒于0、1號(hào)塊的復(fù)雜性，要求技術(shù)人員對(duì)設(shè)計(jì)圖紙要看懂、吃透，認(rèn)真開展圖紙審核，由曲線要素演算出各個(gè)構(gòu)造的空間位置，將系統(tǒng)抽象的設(shè)計(jì)圖紙拆解為具體、形象、操作性強(qiáng)的工序施工次序詳細(xì)分解書或采用BIM技術(shù)解決管道碰撞和可視化交底。

1號(hào)塊波形鋼腹板寬7.6m、高約7m，鋼板厚度為24mm，自重約10t，其定位精度直接影響到后續(xù)節(jié)段鋼腹板的施工質(zhì)量。1號(hào)塊波形鋼腹板的定位主要是其空間姿態(tài)的定位，必須采取有效措施確保波形鋼腹板、鋼筋、體外束預(yù)埋件、模板等精準(zhǔn)定位。采用起重機(jī)與人工配合起吊安裝波形鋼腹板。為提高安裝效率，安裝前由測(cè)量人員事先將鋼腹板軸線投影在底模板上標(biāo)出。波形鋼腹板安裝采用“上掛下支、內(nèi)撐外頂”的組合方法，即波形鋼腹板頂面采用固定在箱梁頂模板上的組合型鋼支架作為懸吊裝置，底面翼緣板采用焊接于底模板上的馬鐙作為支墊，箱室內(nèi)采用液壓式鋼管組合件進(jìn)行內(nèi)部支撐和軸線調(diào)整，箱室外采用可調(diào)螺栓將波形鋼腹板頂至模板，通過這樣的組合方法可以使相對(duì)獨(dú)立的波形鋼腹板在施工時(shí)形成穩(wěn)定可靠的空間框架結(jié)構(gòu)，充分確保了波形鋼腹板的精準(zhǔn)定位。

2.內(nèi)襯混凝土施工

內(nèi)襯混凝土是在墩頂部位附近的波形鋼腹板鋼腹板內(nèi)側(cè)設(shè)置鋼筋混凝土構(gòu)造，有助于剪應(yīng)力的流暢傳遞，增大波形鋼腹板的抗屈曲能力，緩和局部應(yīng)力，研究表明內(nèi)襯混凝土可以極大地提高組合腹板的抗剪剛度。該橋內(nèi)襯混凝土設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為24.8m，止于5號(hào)塊與6號(hào)塊節(jié)段連接處。內(nèi)襯混凝土施工時(shí)要做好鋼板表面的前處理，去除涂裝和銹跡，充分保證鋼板和混凝土的有效結(jié)合；做好內(nèi)襯混凝土和波形鋼腹板端模的支設(shè)和混凝土澆筑，避免在該處出現(xiàn)露漿、漏振、過振等問題。因內(nèi)襯混凝土與鋼板結(jié)合部的受力較為復(fù)雜，且澆筑高度大，應(yīng)在模板立面開澆筑觀察孔，采用附著式振搗器對(duì)內(nèi)襯混凝土進(jìn)行分層振搗，小型插入式振動(dòng)棒帶輔助裝置對(duì)鋼筋較密處進(jìn)行輔助振搗，同時(shí)要做好混凝土養(yǎng)護(hù)工作。

3.波形鋼腹板異步施工

波形鋼腹板異步施工是采用混凝土頂板和底板錯(cuò)位施工，即底板混凝土澆筑要早于頂板一個(gè)節(jié)段。標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段N號(hào)塊施工流程為：搭設(shè)N、N+1、N+2節(jié)段支架（預(yù)壓）→綁扎N、N+1節(jié)段底板鋼筋，安裝預(yù)應(yīng)力管道→安裝N、N+1節(jié)段波形鋼腹板→測(cè)量復(fù)核→澆筑N、N+1節(jié)段底板混凝土→綁扎N節(jié)段頂板鋼筋，安裝預(yù)應(yīng)力管道→測(cè)量復(fù)核→澆筑N節(jié)段頂板混凝土→穿縱向預(yù)應(yīng)力鋼筋→張拉預(yù)應(yīng)力鋼束→孔道壓漿→下一節(jié)段施工、N-1節(jié)段支架前移，其中N節(jié)段頂、底板鋼筋混凝土和N+1節(jié)段底板鋼筋混凝土相關(guān)工序可一次澆筑成型，如此開展異步錯(cuò)位施工，無需分多次作業(yè)。

搭設(shè)支架時(shí)要充分考慮成橋預(yù)拱度、施工預(yù)拱度、支架彈性變形和非彈性變形、基礎(chǔ)沉降、張拉預(yù)應(yīng)力等諸多因素對(duì)節(jié)段空間位置的影響，結(jié)合施工單位和監(jiān)控單位聯(lián)測(cè)數(shù)據(jù)，根據(jù)立模指令進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。波形鋼腹板要精準(zhǔn)定位，且保證安裝穩(wěn)固，需重點(diǎn)做好抗剪連接件與頂?shù)装寤炷林g的處理，防止出現(xiàn)露漿、漏振、過振等問題；同時(shí)做好節(jié)段與節(jié)段之間新老混凝土結(jié)合部位間的鑿毛處理，澆筑前潤(rùn)濕接觸面，保證結(jié)合良好。

因該橋跨徑較大，國內(nèi)在主跨156m的橋梁工程建設(shè)中采用移動(dòng)支架施工經(jīng)驗(yàn)不多，采用移動(dòng)支架異步施工尚屬首次，故該橋建設(shè)過程中要緊密結(jié)合監(jiān)控單位進(jìn)行嚴(yán)格的建模計(jì)算，精確收集現(xiàn)場(chǎng)各節(jié)段各工序測(cè)量數(shù)據(jù)，提前做好各節(jié)段沉降變形觀測(cè)和控制，事先計(jì)算好理論線性，在逐段施工中要隨時(shí)結(jié)合理論線性和實(shí)際落模線形調(diào)整其預(yù)拱度，以保證混凝土澆筑后滿足設(shè)計(jì)要求，需重點(diǎn)加強(qiáng)合龍前支架落架時(shí)的標(biāo)高監(jiān)測(cè)，收集經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

4.抗剪連接件施工

波形鋼腹板與頂?shù)装寤炷恋倪B接是波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋的關(guān)鍵構(gòu)造，該橋上下翼緣出抗剪連接件均采用角鋼連接件，施工前應(yīng)予清除至潔凈面，以免影響鋼混組合界面的黏結(jié)，同時(shí)做好貫穿鋼筋的安裝和固定工作。

5.合龍段施工

連續(xù)梁橋施工中，應(yīng)先合龍邊跨，后合龍中跨。在進(jìn)行合龍段施工前，要根據(jù)邊跨合龍與中跨合龍時(shí)的現(xiàn)場(chǎng)空間狀態(tài)實(shí)際量測(cè)定尺制作合龍段波形鋼腹板，以確保波形鋼腹板的加工精度和安裝精度，合龍時(shí)選擇當(dāng)日溫度最低時(shí)。

6.體外預(yù)應(yīng)力施工

拆除臨時(shí)鎖定裝置后，嚴(yán)格按設(shè)計(jì)提供的張拉順序和張拉力張拉頂、底板縱向體外索，進(jìn)行體系轉(zhuǎn)換。體外預(yù)應(yīng)力施工的關(guān)鍵問題是做好減震器、轉(zhuǎn)向器的預(yù)埋和體外索的張拉，穿索時(shí)要做好體外索的涂層保護(hù)，不要硬性拉拽拖體外索，易造成涂層破壞，影響其耐久性。

7.臨時(shí)固結(jié)解除

為保證橋梁在懸臂施工中具有抵抗不平衡彎矩的能力，墩梁要進(jìn)行臨時(shí)固結(jié)，國內(nèi)在墩頂臨時(shí)固結(jié)設(shè)計(jì)方面常用硫磺砂漿，然而硫磺砂漿在主梁較大自重影響下容易產(chǎn)生電阻絲斷路，且設(shè)計(jì)的預(yù)應(yīng)力鋼筋或精軋螺紋鋼極為密集，影響后期拆除，故該橋?qū)⑴R時(shí)固結(jié)設(shè)計(jì)為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。在該橋臨時(shí)固結(jié)拆除采用繩鋸切割技術(shù)，該工藝可實(shí)現(xiàn)靜態(tài)拆除，切割效率高，環(huán)境污染小，切割面規(guī)范平整，且切割下的墊塊可用于路緣石、防護(hù)河堤等其他構(gòu)筑物上，最大程度地實(shí)現(xiàn)了建筑廢棄物資源化利用。

8.防腐涂裝

底漆、中間漆在工廠內(nèi)涂裝完成，為消除色差影響，面漆于全橋合龍后統(tǒng)一施作。未來可探討采用爬壁機(jī)器人進(jìn)行面漆除銹和涂裝，爬壁機(jī)器人自帶除銹和涂裝系統(tǒng)，系統(tǒng)設(shè)置在封閉的作業(yè)空間內(nèi)，避免了除銹和涂裝對(duì)大氣的污染。

三、移動(dòng)支架法監(jiān)控監(jiān)測(cè)

鑒于采用移動(dòng)支架法施工的大跨徑波形鋼腹板橋梁尚屬首次，該橋在施工過程中嚴(yán)格執(zhí)行“七里河紫金特大橋上部結(jié)構(gòu)立模標(biāo)高通知單”制度，通知單包括：底模設(shè)計(jì)標(biāo)高、該節(jié)段成橋預(yù)拱度、該節(jié)段施工預(yù)拱度、掛籃調(diào)整值、底模立模標(biāo)高，以及波形鋼腹板空間姿態(tài)定位8個(gè)翼緣板點(diǎn)位的三維數(shù)據(jù)六部分?jǐn)?shù)據(jù)組成。

為保證箱梁的線型和合龍精度滿足設(shè)計(jì)要求，施工單位和監(jiān)控單位采用兩套獨(dú)立檢定合格的測(cè)量?jī)x器進(jìn)行平行測(cè)量，互相校核數(shù)據(jù)無誤后方可進(jìn)行下一道工序。根據(jù)箱梁施工的不同階段：支架搭設(shè)后、波形鋼腹板安裝后、混凝土澆筑前、預(yù)應(yīng)力張拉前后、拆除上一段支架后、澆筑下一節(jié)段混凝土前等實(shí)測(cè)撓度修正各塊段立模標(biāo)高，施工過程中要根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)合理論線形及時(shí)進(jìn)行修正。經(jīng)過施工與監(jiān)控的緊密配合，橋梁成橋美觀。

四、結(jié)語

波形鋼腹板具有橋型美觀輕盈、承重能力強(qiáng)、建設(shè)跨度大、抗震性能好、工業(yè)化程度高等諸多優(yōu)點(diǎn)，正向著大節(jié)段、裝配化方向發(fā)展，國內(nèi)對(duì)波形鋼腹板的應(yīng)用越來越多，特別是大跨徑橋梁中其優(yōu)勢(shì)更為明顯，然而波形鋼腹板相應(yīng)的國家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)亟待完善，國內(nèi)對(duì)波形鋼腹板組合梁的認(rèn)識(shí)還不夠，特別是波形鋼工字組合梁受力和構(gòu)造的復(fù)雜性，其相配套的新工法、新標(biāo)準(zhǔn)、新裝備也有待開發(fā)和研究。