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        深中通道大懸臂蓋梁施工

        2021-04-01 10:17:27蘇尕軍
        工程建設與設計 2021年8期
        關鍵詞:蓋梁型鋼桁架

        蘇尕軍

        (中交第二公路工程局有限公司,西安710000)

        1 工程概況

        深中通道淺灘區(qū)蓋梁為獨墩對稱大懸臂預應力混凝土結構,橫斷面呈倒梯形。蓋梁懸臂長12 m,根部頂寬4 m,底寬3.25 m。蓋梁根部梁高6.0 m,端部梁高3.0 m。為適應上部結構主梁支座布置,橋墩自墩柱頂橫向逐漸加寬至墩頂處,構成蓋梁結構。為滿足蓋梁結構受力,蓋梁橫向配置預應力鋼束,按照全預應力構件設計。蓋梁采用C50混凝土。

        2 大懸臂蓋梁施工難點

        單個蓋梁混凝土方量達548 m3,質量達1 300 t,對支架承載力要求極高。蓋梁懸臂長,懸臂長達12 m。蓋梁施工支架采用鋼管立柱+桁架+型鋼框架支架施工,承臺位于水下,鋼管立柱處于海水中,要求鋼管立柱必須有抗臺風能力。支撐桁架體積大,長度近37 m,寬度為6 m;質量大,桁架總重達2 000 kN(200 t),拼裝和拆除難度大。為了解決拼裝和拆卸的問題,項目配置180 t浮吊拆卸和拼裝桁架。鋼筋安裝采用部品加工,海上加工場地受限,整體吊裝難(體積和質量都大),鋼筋部品吊裝需要解決鋼筋容易散架等問題。混凝土澆筑方量大、澆筑時間長,容易形成冷縫。預應力張拉分3次張拉,張拉跨時間長,短則半年,長則一年,施工區(qū)域常年濕度大,預應力鋼絞線易生銹,保護難度大。

        3 蓋梁施工工藝

        蓋梁施工支架采用鋼管立柱+桁架+型鋼框架支架施工。通過在承臺預埋鋼板上焊接鋼管立柱,鋼管立柱上依次設置下層桁架、上層桁架、卸落塊、分配梁、型鋼定位框架。為滿足施工起重要求,本項目配置2臺90 t履帶吊和2臺180 t浮吊形成循環(huán)拆裝作業(yè)。蓋梁施工總體流程如下:

        1)承臺墩身施工完成后,將承臺頂預埋件表面清理干凈,將鋼管立柱底面與預埋件焊接牢固。鋼管立柱接高通過法蘭連接。然后安裝鋼管立柱間聯結系和附墻。

        2)抄平鋼管柱頂,安裝柱頂樁帽(法蘭),整體吊裝單側下層桁架(單側整體質量約16.8 t)與柱頂,并將桁架下弦與柱頂通過法蘭連接牢固,并及時安裝下層桁架間平聯。

        3)分片吊裝上層桁架(單片整體質量約11.3 t)與下層桁架頂,同側桁架片間通過法蘭連接,并將上層桁架下弦桿與下層桁架上弦桿用螺栓連接牢固,并及時安裝上層桁架間平聯。

        4)安裝桁架頂分配梁,進行支架預壓試驗,檢驗支架強度。

        5)安裝型鋼定位排架,安裝完成后及時安裝型鋼聯系桿。

        6)在施工通道區(qū)域,每隔1 m設置一道分配梁,并與排架焊接,在上面鋪設花紋鋼板作為操作平臺,安裝底模。

        7)蓋梁施工。蓋梁鋼筋吊裝、預應力管道、預埋件、冷卻水管安裝→側模端模安裝→混凝土澆筑、養(yǎng)護→預應力張拉、壓漿→封錨。

        8)支架拆除。降低卸荷塊高度→拆除底模→拆除型鋼框架→拆除卸荷塊及分配梁→上層桁架、下層桁架吊離墩位→從上到下依次拆除鋼管柱及聯結系→承臺預埋件頂面凹槽處砂漿填平。

        3.1 蓋梁支架

        為支撐大體積蓋梁的質量,本工程采用鋼管落地支架+定制桁架結構+型鋼框架形式??紤]承重極大,采用壁厚20 mm的落地鋼管支架(φ820 mm×20 mm),為增加鋼管穩(wěn)定性,在鋼管連接處上下1 m設鋼管附墻桿,在桁架底往下1 m增設附墻桿。桁架為3層逐層加長結構形式,第一層和第二層承重梁采用2HN600 mm×200 mm型鋼、斜撐和豎桿為HW400 mm×400 mm型鋼,型鋼翼緣用20 mm鋼板滿焊,2層直接重疊,重疊后豎桿保持在同一豎向線,銷軸+螺栓連接。為便于卸載第二層和第三層桁架間采用分配梁+卸載塊模式,分配梁采用HW400 mm×400 mm型鋼。第三層桁架主架體采用工25b型鋼,輔助材料用I12型鋼,桁架蓋梁正下方設9排,施工通道左右側各設一排,桁架整體形狀為直角T形結構,上面與蓋梁底坡度一致。本桁架按照蓋梁總重量的1.5倍系數設計驗算,加工過程中對桁架薄弱處全方位補強,經驗算補強后桁架實際承受蓋梁總重量的1.8倍。

        第一層和第二層桁架采用在場地預拼成整體,拼裝完畢后采用履帶吊吊裝。第一層桁架與鋼管立柱在柱頂通過法蘭連接牢固。第一層和第二層桁架安裝完成后及時安裝桁架間平聯。第一層和第二層桁架安裝完畢后分片吊裝第三層桁架,并將第三層桁架下弦桿與下層桁架上弦桿用螺栓連接牢固,并及時安裝上層桁架間平聯。同側桁架片通過法蘭連接。上下層桁架通過螺栓連接。

        為了保證蓋梁支架結構滿足蓋梁自重及各種施工荷載,在每套首次使用的支架搭設完成后,應對支架進行預壓以檢驗支架強度。支架采用堆載法(混凝土預制塊、型鋼或鋼筋)進行預壓。利用混凝土預制塊進行預壓,為降低海上堆載的風險,加寬堆載平臺,減少堆載高度。預壓總重量取為不小于蓋梁結構自重、模板重量、施工機具之和的1.1倍,單側懸臂預壓荷載504.9 t。

        3.2 鋼筋施工

        蓋梁鋼筋應深中通道總體質量要求、標準化要求、進度保證等一系列措施,制定蓋梁部品生產的流程。蓋梁鋼筋采用在部品加工廠內統(tǒng)一加工,鋼筋采用鐓粗直螺紋套筒和焊接連接?,F場采用180 t浮吊整體吊裝的方式施工。為防止鋼筋部品在吊裝過程中散架,鋼筋內部應設置骨架,待部品鋼筋吊裝完成后拆除骨架。

        鋼筋部品施工吊裝,減少來回吊裝鋼筋的復雜性以及高空綁扎時人員和設備的投入,加快支架和模板的周轉。部品加工吊裝解決了蓋梁鋼筋綁扎工期長、占用資源多的難題,在滿足蓋梁施工質量安全的前提下改良施工工序,資源配置優(yōu)化,節(jié)約了鋼筋倒、支架上鋼筋綁扎的施工工期,降低了蓋梁施工的周轉材料成本投入,加快了施工進度,降低了對周邊環(huán)境的影響。

        蓋梁為預應力結構,蓋梁在鋼筋安裝的過程中需提前安裝預應力管道及錨具。縱向預應力鋼束采用整束穿孔,鋼絞線束應理順,不得交叉盤絞。波紋管管紋互相轉接吻合,接頭處使用塑料膠布纏繞緊密,并仔細檢查波紋管有無破損情況,有小孔洞的修補好再投入使用。

        為降低大體積混凝土水化熱,蓋梁布設7層冷卻水管,水管豎向間距為75 cm;水管水平間距為100 cm,水管外徑42 mm,壁厚2.5 mm,距離混凝土側面≥50 cm;且間距誤差≤±5 cm,進出水從頂部接入,單層管長<100 m。冷卻管采用U形定位筋卡焊在設計位置,其位置控制采用定位架方式,保證在澆筑混凝土過程中不發(fā)生移位現象。應根據輸水高度、流速計算水泵功率選用合適水泵,以保證大體積混凝土澆筑的質量。

        3.3 模板工程

        蓋梁模板共分為3個部分,底模、側模及端模。各類型模板的分塊充分考慮施工需求,兼顧運輸方便。模板與模板之間拼接均采用螺栓連接,間距200 mm。蓋梁模板拼裝時底模包側模及端模、側模包端模;墩頂部分不設底模,蓋梁側模緊貼已澆筑墩柱。蓋梁模板外側設置托架平臺,平臺依托模板圍檁,將掛板與圍檁進行焊接,托架平臺與掛板采用螺栓連接形成封閉式平臺,在四周設立防護欄桿。為保證清水混凝土外觀質量,模板應清理干凈、不留殘漿、無銹斑,再涂刷脫模劑。拼縫在背面噴填泡沫填縫劑,不得在面板拼縫處貼雙面膠、透明膠、玻璃膠,確保拼縫嚴密、棱角分明?;炷翝仓皣澜0灞?,模板內表面溫度差異將導致混凝土表觀色差。

        3.4 混凝土施工

        淺灘區(qū)單個蓋梁方量約為548 m3,一次澆筑成型。適宜坍落度為160~200 mm?;炷翝仓扇∷椒謱印⒖v向分段澆筑,在下層混凝土初凝前完成上層混凝土的澆筑。由于蓋梁兩邊懸臂很大,澆筑時應對稱澆筑,防止偏載過大造成支架傾覆。蓋梁澆筑采取先在墩柱位置澆筑30~50 cm,逐漸對稱向懸臂位置外擴分層澆筑的順序進行澆筑,并嚴格控制分層厚度,層厚30 cm。在混凝土澆筑過程中注意觀測模板和拉桿螺栓受力情況。嚴格控制混凝土的澆筑速度,防止?jié)仓^程中荷載加載速度過快造成支架局部失穩(wěn)[1]。

        大體積混凝土澆筑后將產生較高的水化熱溫升,形成不均勻非穩(wěn)定溫度場,產生非均勻的溫度變形,導致混凝土開裂。為防止蓋梁開裂,氣溫超過25℃時,蓋梁混凝土采用冰水拌制。

        3.5 預應力施工

        蓋梁為大懸臂預應力結構,為控制帽梁內力,預應力采取分批張拉施工設計,即蓋梁施工完后,張拉第一批普通鋼絞線,待上部梁體架設完成并施加壓重后張拉第二批環(huán)氧鋼絞線。單端張拉時一端作為錨固端,埋入混凝土,一端作為張拉端,設置在蓋梁端部。箱梁架設完成后張拉第三批鋼束。張拉完成后切除外漏的鋼絞線(切割后外漏長度≥30 mm),用水泥漿封錨,防止孔道壓漿時“冒漿”,在蓋梁中部預應力管道最高點設置塑料管作為出漿孔和排氣孔。壓漿采用真空壓漿。

        3.6 蓋梁支架拆除

        蓋梁支架拆除按安裝的反順序進行:降低卸荷塊高度→拆除底?!鸪弯摽蚣堋鸪逗蓧K及分配梁→桁架吊離墩位→從上到下依次拆除鋼管柱及聯結系附墻→承臺預埋件頂面凹槽處砂漿填平。

        注意拆模前須將現場同條件養(yǎng)護試塊送至試驗室進行試壓,預應力蓋梁需初次預應力張拉完成方可拆除底模。降低調節(jié)卸荷塊高度時需兩側同時緩慢進行,卸落幅度一致確保同步平穩(wěn)。

        4 結語

        懸臂蓋梁已成為普通橋梁建設的新征程,深中通道同時具淺海、大噸位、大懸臂、鋼筋部品整體吊裝施工蓋梁在行業(yè)內還是屈指可數。本項目的成功將為整個橋梁行業(yè)提供有力技術支持,促進本行業(yè)持續(xù)發(fā)展。

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