周承波
(中交第二航務工程局有限公司福州分公司,福州 350011)
連續(xù)剛構橋的應用雖然起步較晚,但因其兼顧了連續(xù)梁橋和T 形剛構橋的受力特點,近年來,在國內(nèi)100 m 以上大跨徑橋梁中廣泛應用。特別是目前國內(nèi)許多大城市及其周邊輻射線上交通壓力日益增大,高速公路建設逐漸向山區(qū)擴散或增加設計寬度向超寬幅方向發(fā)展,要滿足山區(qū)多風多雨的氣象條件和超寬幅橋梁結構和荷載的穩(wěn)定性,在橋梁設計與施工中需要對每一步工序精確計算實施。目前,高墩預應力混凝土連續(xù)剛構橋多采用懸臂澆筑法施工,掛籃施工對梁段成型后影響很大。
懸臂掛籃技術在橋梁施工中發(fā)揮著重要的作用,由于具有結構輕盈等優(yōu)點,因此,加強相關的研究具有重要的現(xiàn)實意義。在實際施工中,掛籃是指能在橋梁施工中行走移動的支架,并且在支架上進行各項施工工序。掛籃已在工程中應用多年,但由于公路設計寬度增大(如京津高速等進入雙向8 車道)、市政道路路基寬度和橋梁寬度增大等原因,掛籃通常都會應用于高空作業(yè),且易受到多方面因素的影響。因此,在應用懸臂掛籃技術時,應注意控制其技術要點。
我國橋梁工程施工大多采用懸澆法施工,常用的掛籃為自錨平衡式,而組合斜拉式掛籃大量應用于橋梁建設后,逐漸被優(yōu)化改進并日趨完善。懸臂掛籃技術可根據(jù)實際需求進行分段作業(yè),其施工技術成為橋梁工程建設中的常用技術。值得注意的是,懸臂掛籃技術屬于承重結構,應設計輕巧靈活的高強度掛籃,提高掛籃施工安全性能[1]。
掛籃是實施懸臂灌注施工的主要設備,梁段為承重結構,因此掛籃設置應滿足裝拆容易的施工作業(yè)操作要求:
1)掛籃通常由主架、平衡重等組成。懸吊系統(tǒng)將模板系統(tǒng)重量傳遞到主架,張拉平臺懸臂系統(tǒng)可用鋼吊帶等組成,張拉工作臺設在掛籃主架前端。
2)模板長度應結合梁段長度考慮,內(nèi)模可用組合鋼模板。橋梁懸臂掛籃施工需按順序進行,安裝前應查看施工技術人員等方面是否到位,且周圍應做好相應防護。
3)制作掛籃前應清晰地認識設計圖,制作好的掛籃在安裝中檢查安裝構架,嚴格按照順序合理安裝。
4)懸臂掛籃是橋梁施工中的重要技術,鋼混澆筑施工應注意施工細節(jié)控制。在澆筑混凝土前,要檢查施工方案,同時施工人員要意識到施工環(huán)境會影響鋼筋混凝土澆筑施工,因此,澆筑混凝土應根據(jù)實際情況進行控制。
5)在橋梁懸臂掛籃施工中,如采用新掛籃需對構件進行預壓試驗。橋梁懸臂掛籃安裝后應進行相應的荷載試驗,荷載試驗中詳細記錄掛籃加載情況,并作為實際懸臂掛籃施工的參考依據(jù)[2]。
總體而言,掛籃是預應力箱梁懸灌施工中的主要設備,掛籃形式有很多,主要包括弓弦式、預應力斜拉式掛籃。目前,施工掛籃大多由施工單位開發(fā)設計,要用大號型鋼加工焊制的梁作主梁,掛籃由主梁安置在箱梁腹板,灌注混凝土時掛籃后部使用錨桿系統(tǒng)平衡重。
TJ1 標段起訖樁號K0+000~K6+110,路線全長6.11 km。線路內(nèi)共設主線橋:3061.6 m/6 座,其中,大橋2905.2 m/5 座,跨線橋156.4 m/1 座,涵洞8 道;共設互通式立交1 處;共設短隧道平均321.5 m/1 座,為分離式隧道;路基挖方1.74×106m3,填方7.95×105m3。韓江橋主橋為本項目關鍵控制性工程。
項目韓江大橋主橋采用100 m+180 m+100 m 預應力混凝土連續(xù)剛構橋,分幅布置,單幅橋寬12.5 m,左右幅里程一致。主橋起點側邊跨及180 m 主跨平面位于直線上,終點側邊跨位于直線及A-379 緩和曲線上,直線段箱梁頂面橫坡為-2%,緩和曲線段左幅橋梁橫坡由-2%變化至1.06%,縱坡均為-0.63%。韓江流域屬南亞熱帶季節(jié)風氣候區(qū),受近臨南海和山地的特定地形影響,形成冬日短、雨水豐盈的氣候。
剛構橋箱梁縱向劃分為2 個墩頂0 號梁段、2 個邊跨支架現(xiàn)澆段、1 個中跨合龍段。墩頂0 號梁段長21m,懸臂澆筑梁段數(shù)從中墩至跨中布置分別為:3×3.0 m、5×3.5 m、13×4.0 m,邊跨現(xiàn)澆段長度8.75 m,邊跨合龍段長度均為2.0 m。最大懸臂澆筑段質(zhì)量約215.3 t。
貝雷桁架拼裝掛籃采用現(xiàn)場加工,在墩頂拼裝掛籃,按設計要求程序對稱進行。掛籃安裝后進行安全技術檢查,加荷與卸荷分級進行,控制各段梁跑高量,掛籃操作平臺下設置安全措施,要求掛籃四周設置護欄,上下層有專用扶梯。其主要構成有:
1)掛籃外模系統(tǒng)由外頂模、外滑梁和吊架組成。外頂模為定型鋼模板,為桁架結構,由面板、豎肋和桁架組成。外側模為組拼鋼模板,由面板、豎肋和桁架組成,下部為層高60 cm 組拼模板,以方便掛籃行走后進行拆除。外頂模與外側模通過鉸接連接,以滿足橫坡變化。
2)內(nèi)模系統(tǒng)由內(nèi)頂模、內(nèi)滑梁和吊架組成。內(nèi)模采用定型鋼模板,由面板、橫肋、豎肋和桁架組成,內(nèi)頂板中間處與倒角處設置伸縮裝置,以滿足內(nèi)腔變寬要求,同時,便于模板脫落。內(nèi)側模為組拼鋼模板,由面板、橫肋、豎肋和桁架組成,下部多層組拼模板,以方便掛籃行走后拆除。內(nèi)頂模與內(nèi)側模通過鉸接連接。外側模與內(nèi)側模通過對拉桿連接。
3)模板就位后即綁扎鋼筋。對此,需提前對預埋管道進行放樣。由于梁體鋼筋與預應力鋼筋相碰時移動梁體普通鋼筋,因此,應優(yōu)先保證預應力鋼筋的布置[3]。
4)混凝土懸臂澆筑采用泵送方式,灌注前檢查掛籃中線、其他預埋件位置。從掛籃前端開始灌注混凝土,預應力束管道在灌混凝土前,防止混凝土振搗引起預應力張拉產(chǎn)生分力,用通孔器檢查管道?;炷翝仓菓冶蹝旎@施工的重點內(nèi)容,懸臂掛籃施工中檢查鋼筋錨頭數(shù)量,觀察鋼筋分布密度位置[4]。澆筑時,需按照澆筑方案進行,施工結束后檢查澆筑質(zhì)量。
5)預壓施工前要固定掛籃后錨系統(tǒng),因為不穩(wěn)定會導致出現(xiàn)傾斜等現(xiàn)象。所以,懸臂掛籃是掛籃安裝性能檢測的重要環(huán)節(jié),而預壓試驗是保證施工質(zhì)量的重要方式,可以對構件進行試驗,十分有利于控制非彈性變形。一般來說,在懸臂掛籃承載力試驗中,需詳細記錄掛籃變形情況[5]。
此外,要根據(jù)結構情況選定適宜的合龍方式,合龍口混凝土等級宜比梁體高一級。為保證施工時混凝土始終處于穩(wěn)定狀態(tài),澆筑前可在懸臂端附加混凝土質(zhì)量相等的配重,部分張拉預應力鋼索,按設計要求張拉剩余預應力。利用連續(xù)梁成橋設計負彎矩預應力筋為支撐,次邊跨施工原則類似邊跨合龍施工。
連續(xù)剛構橋掛籃懸澆施工工藝復雜,過程控制不當會出現(xiàn)許多問題。具體有:(1)梁柱節(jié)點處鋼筋密集,易產(chǎn)生局部砂漿堆積,形成表面裂紋;(2)混凝土振搗不到位,張拉中形成表面裂紋;(3)高墩施工易出現(xiàn)堵管問題,裂紋為淺表裂紋,雖然不影響橋梁承載能力,但不便交工驗收。此外,工程項目初期要結合施工圖分析重點施工技術,使工作人員對重點技術做到心中有數(shù);同時,原材料采購中要深入市場,并檢查合作對象生產(chǎn)資質(zhì),派專業(yè)人員進行原料管理,以進一步保證能夠根據(jù)市場變化采購優(yōu)質(zhì)原材料。
韓江大橋按照上述工序施工,現(xiàn)澆梁段成品質(zhì)量較好,得到監(jiān)理單位的認可。掛籃懸澆施工是高墩預應力混凝土剛構橋的關鍵施工工藝,存在對施工條件要求高、不便于低溫環(huán)境下施工的缺點,施工周期固定,施工中要充分發(fā)揮工藝優(yōu)勢。掛籃設計要考慮通用性好、菱形掛籃具有剛度大等特點,經(jīng)過菱形掛籃在大橋工程中的應用表明,懸澆預應力混凝土連續(xù)梁施工技術可解決吊帶受力不均的問題,值得應用與推廣。