方 兵

(中鐵十八局集團(tuán)第一工程有限公司，河北 涿州 072750)

在沙田特大橋大體積預(yù)應(yīng)力蓋梁施工中，因?yàn)槭艿焦こ态F(xiàn)場(chǎng)地理環(huán)境等因素影響，需要設(shè)計(jì)多孔30 m預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支小箱梁。在實(shí)際施工中，全幅橫向設(shè)置采用為三柱式預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土蓋梁，橋墩設(shè)計(jì)采取的方式是直徑2.0 m的圓柱形橋墩，墩身最大高度是28.371 m。蓋梁截面形式是矩形截面，橫向水平長(zhǎng)度是41 m和43 m，高度是2.5 m，縱向?qū)挾仁?.5 m。在沙田特大橋大體積預(yù)應(yīng)力蓋梁施工中，采取一次性澆筑方法，底模、側(cè)模和端模均采用滿足強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性的定型鋼模板進(jìn)行安裝。根據(jù)工程現(xiàn)場(chǎng)施工條件，此位置蓋梁施工選擇的是3根墩柱上安裝雙抱箍+墩柱間設(shè)置鋼管支撐的型鋼托架。在施工支架設(shè)計(jì)過(guò)程中，綜合考慮模板安裝、混凝土澆筑等工序，施工中需要2臺(tái)汽車吊來(lái)實(shí)現(xiàn)支架安拆、鋼筋吊裝及1輛汽車泵進(jìn)行混凝土澆筑，從而保證蓋梁的施工質(zhì)量和人員安全。

1 工程概況

本標(biāo)段為惠清項(xiàng)目TJ17標(biāo)段，起點(diǎn)里程樁號(hào)為K163+418，終點(diǎn)樁號(hào)為K175+152，路線長(zhǎng)11.734 km。該公路等級(jí)：雙向6車道高速公路；行車速度：主線100 km/h；互通匝道 40 km/h、50 km/h；設(shè)計(jì)荷載：公路-Ⅰ級(jí)；標(biāo)準(zhǔn)橫斷面：整體式橋梁寬度33 m，分離式橋梁寬16.25 m(單幅)，主線路基寬度33.5 m。

沙田特大橋?yàn)樯峡缏糜未蟮馈⒁?guī)劃長(zhǎng)埔路、筆架河、鄉(xiāng)道Y101、Y171、Y288、魚塘及灌溉溝渠等而設(shè)。右線橋上部結(jié)構(gòu)采用8-30+2-20+30-30+12-29.5+20-30.5+12-30 m P.C.小箱梁，橋梁全長(zhǎng)2 510.4 m，左線橋上部結(jié)構(gòu)采用8-30+2-20+30-30+11-29.5+2-20+2-30.5+1-20+7-30.5+20-30+1-20 m P.C.小箱梁，橋梁全長(zhǎng)2 465.4 m。最大橋高35 m，平均橋高22 m。下部結(jié)構(gòu)橋墩采用鋼筋砼半幅雙柱樁柱式圓墩及整幅三柱式圓墩，橋臺(tái)采用肋板式及柱式橋臺(tái)。本橋平面位于S形平曲線上，縱斷面由起到止位于1.038%、0.500%、1.900%、2.750%升坡段上；墩臺(tái)徑向布置和等角度布置。沙田特大橋17、18、19、43、44、45#墩蓋梁為后張法預(yù)應(yīng)力蓋梁，沙田特大橋蓋梁立面結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 沙田特大橋45#預(yù)應(yīng)力蓋梁立面圖

2 施工重點(diǎn)和難點(diǎn)及應(yīng)對(duì)措施

在沙田特大橋大體積預(yù)應(yīng)力蓋梁施工中，施工重點(diǎn)和難點(diǎn)在以下3個(gè)方面：

1)為確保高空中豎向鋼管支撐和橫向貝雷梁精確安裝、安全固定，施工中采取3項(xiàng)措施：①在每節(jié)鋼支撐下部采用螺栓固定吊籃，方便施工人員站立和安裝；②在地面上支立臨時(shí)鋼管支架進(jìn)行模擬上節(jié)支撐吊裝準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性；③利用全站儀和水準(zhǔn)儀精確測(cè)量鋼管支撐、卸荷砂箱頂部高程，確保一次性安全吊裝、調(diào)整到位；④貝雷梁安裝采用2臺(tái)汽車吊同時(shí)勻速起吊上升，同時(shí)貝雷片兩端配合施工人員采用施工繩進(jìn)行牽引；⑤施工人員在墩柱頂部外露鋼筋骨架內(nèi)進(jìn)行手拉葫蘆、對(duì)拉螺栓進(jìn)行貝雷片固定[1]。在豎向4根支撐內(nèi)部進(jìn)行焊接。

2)17#、19#、43#、45#預(yù)應(yīng)力蓋梁設(shè)計(jì)分別采用256.3 m3C45砼(18#、44#預(yù)應(yīng)力蓋梁設(shè)計(jì)分別采用268.8 m3C45砼)，為確保澆筑過(guò)程中支架強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性滿足施工要求，施工中采取以下措施：①按照18#墩混凝土總質(zhì)量1.1倍的總荷載在其鋼管支架上進(jìn)行混凝土預(yù)制塊模擬壓載；②預(yù)壓過(guò)程中預(yù)制塊按照其總荷載的60%、90%和110%三級(jí)進(jìn)行壓載；③通過(guò)預(yù)制塊相互錯(cuò)開和支墊確保預(yù)制塊連接穩(wěn)定同時(shí)考慮到距離3#鋼筋加工場(chǎng)較近，預(yù)制塊頂部適當(dāng)采用其鋼筋原材進(jìn)行配合壓載。

3)混凝土澆筑工程量方量大且砼標(biāo)號(hào)為C45砼，為確保澆筑、養(yǎng)護(hù)過(guò)程中混凝土的施工質(zhì)量采取以下施工技術(shù)措施：①試驗(yàn)室對(duì)用于蓋梁的水泥、碎石、中砂、減水劑等材料和混凝土的質(zhì)量特性進(jìn)行檢測(cè)，確保砼質(zhì)量符合要求和避免砼早期裂縫產(chǎn)生；②在混凝土澆筑過(guò)程中，施工員應(yīng)詳細(xì)記錄每車砼澆筑時(shí)間、部位，施工人員采取分層澆筑方法，控制混凝土灌速，不可由于作業(yè)疏忽而出現(xiàn)冷縫問(wèn)題[2]；③施工中采用汽車泵進(jìn)行澆筑，防止汽車吊澆筑時(shí)間過(guò)長(zhǎng)造成施工冷縫和避免夜間澆筑現(xiàn)象；④在澆筑過(guò)程中，監(jiān)控測(cè)量人員及時(shí)對(duì)模板支架進(jìn)行監(jiān)測(cè)；⑤經(jīng)咨詢?cè)O(shè)計(jì)單位和公司技術(shù)專家確認(rèn)，蓋梁砼初凝后指派試驗(yàn)員監(jiān)測(cè)和專人進(jìn)行覆蓋土工布和灑水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于7 d，可滿足養(yǎng)護(hù)要求。

3 沙田特大橋大體積預(yù)應(yīng)力蓋梁施工

3.1 貝雷片和立柱上的支撐結(jié)構(gòu)

2根立柱的兩跨中部位置安裝雙排4根直徑600 mm壁厚16 mm鋼管支撐立柱作為支撐，鋼支撐下部設(shè)置橫向長(zhǎng)5.0 m×縱向?qū)?.0 m×高1.2 m的C20砼的條形基礎(chǔ)，鋼支撐上部并排搭設(shè)2排I20縱向工字鋼布置+(單側(cè))雙排單層貝雷片支撐設(shè)計(jì)方式，在鋼支撐上部焊接固定并排2根I20縱向工字鋼作為貝雷梁底支撐，在工字鋼和貝雷梁之間安裝一個(gè)卸荷砂箱，其目的在于調(diào)節(jié)貝雷高度，讓貝雷橫向坡度和蓋梁橫坡高度相同[3]。鋼支撐之間利用10型槽鋼當(dāng)做橫聯(lián)進(jìn)行交叉連接，橫聯(lián)豎向連接高度為1.5 m，橫向?qū)挾群蜕w梁寬度相統(tǒng)一，鋼支撐橫縱向連接槽鋼布置在底、中、頂部位(上層橫聯(lián)距離鋼支撐頂層和下層橫聯(lián)距離基礎(chǔ)頂0.5 m左右，中層布置在鋼支撐中間部位)。貝雷梁前后采用Φ16拉桿進(jìn)行穩(wěn)固連接，貝雷片上部鋪設(shè)長(zhǎng)度4.5 m間距0.3 m的I16型工字鋼作為縱向分布梁布置，在靠近立柱位置需要安裝第一根和最后一根。貝雷片和立柱上的支撐結(jié)構(gòu)見圖2，沙田特大橋預(yù)應(yīng)力蓋梁鋼支撐平面布置見圖3。

圖2 貝雷片和立柱上的支撐結(jié)構(gòu)圖

(a)鋼支撐底部基礎(chǔ)硬化及橫聯(lián)連接 (b)貝雷梁及I16縱向工字鋼拼裝

3.2 模板安裝

為了確保蓋梁砼施工質(zhì)量，模板采取定型大塊鋼模，在專業(yè)模板廠內(nèi)加工制作，模板加工需要根據(jù)規(guī)范允許誤差來(lái)操作，底模板面板采取厚度為8 mm的鋼板，大肋采用63 mm等肢角鋼，背枋選用2根100 mm槽鋼。在模板安裝過(guò)程中，采用吊車吊裝的方法，為了確保模板能夠正常使用，模板安裝應(yīng)保證其形狀、剛度以及強(qiáng)度的穩(wěn)定性，在模板表面涂抹一層脫模劑，禁止使用廢機(jī)油。

在蓋梁底模安裝之前，需要按照由下至上的原則進(jìn)行，在上述工序檢查沒(méi)有錯(cuò)誤以后，才能安裝蓋梁底模板，在鋼筋骨架和骨架內(nèi)波紋管等安裝結(jié)束以后才能進(jìn)行側(cè)模安裝。為抵消模板、支架的彈性變形、非彈性變形及地基沉降的影響和保證結(jié)構(gòu)受力，結(jié)合首件18#同類型預(yù)應(yīng)力蓋梁預(yù)壓檢驗(yàn)，蓋梁底模在鋼支撐頂部中心線位置設(shè)有一個(gè)向上高度20 mm的施工預(yù)拱度，并向兩側(cè)墩柱呈圓曲線布置。在側(cè)模安裝過(guò)程中，按照預(yù)先拼裝的模板編號(hào)采用先立中間再立兩端的方法進(jìn)行安裝，立模過(guò)程中，指揮人員采用對(duì)講機(jī)指揮安裝人員和下面牽引人員對(duì)模板進(jìn)行調(diào)整同時(shí)吊車操作員應(yīng)緩慢進(jìn)行微調(diào)，確保避免碰撞鋼筋骨架造成變形[4]。待相鄰模板豎直接縫表面高差滿足規(guī)范(<2 mm)要求，底面、立面相鄰模板采用Φ18 mm螺栓全部擰緊和在模板頂口及底部位置將背方槽鋼采用Φ16 mm的螺桿對(duì)拉處理，避免模板澆筑時(shí)產(chǎn)生變形。具體蓋梁模板安裝結(jié)構(gòu)見圖4。

圖4 蓋梁模板安裝結(jié)構(gòu)圖

3.3 鋼筋加工

鋼筋下料過(guò)程中，需要依據(jù)施工設(shè)計(jì)圖紙內(nèi)容控制鋼筋下料尺寸，鋼筋工長(zhǎng)和質(zhì)檢員需要定期將已加工鋼筋的下料長(zhǎng)度和鋼筋工長(zhǎng)的料單長(zhǎng)度二者進(jìn)行對(duì)比分析，誤差超過(guò)規(guī)定要求的要重新制作[5]，見表1。制作完成的半成品材料，需要在加工場(chǎng)地內(nèi)進(jìn)行檢查，通過(guò)以后才能運(yùn)送到施工現(xiàn)場(chǎng)，做好標(biāo)記。鋼筋綁扎時(shí)，用粉筆在底模上按設(shè)計(jì)要求畫出主筋間距，逐一進(jìn)行綁扎；箍筋與受力鋼筋呈垂直狀態(tài)，在箍筋搭接處承受力鋼筋方向要互相錯(cuò)開。鋼筋綁扎完成后，在鋼筋外側(cè)和梁底用與蓋梁混凝土標(biāo)號(hào)相同的混凝土墊塊墊齊，以確?；炷帘Ｗo(hù)層的厚度和不露筋。鋼筋骨架中，采用雙面焊縫將Φ28縱向主筋與Φ28斜筋進(jìn)行焊接，焊縫長(zhǎng)度需不小于70 mm，在縱向鋼筋多層焊接時(shí)，可用雙面焊短焊縫，焊縫長(zhǎng)度為70 mm，短焊縫間距不宜大于1 000 mm。

表1 鋼筋加工允許偏差

N8鋼筋為勾筋，勾于N11箍筋最外側(cè)之上，沿蓋梁縱向箍筋加密區(qū)每間隔4倍箍筋間距設(shè)一道，非箍筋加密區(qū)每間隔3倍箍筋間距設(shè)置一道。當(dāng)蓋梁內(nèi)普通鋼筋與梁內(nèi)預(yù)應(yīng)力鋼束波紋管沖突時(shí)，優(yōu)先保證鋼束定位的準(zhǔn)確，可適當(dāng)調(diào)整蓋梁普通鋼筋的位置，管道周邊混凝土應(yīng)振搗密實(shí)；預(yù)應(yīng)力波紋管定位鋼筋沿蓋梁方向每間隔0.5 m布設(shè)一道；預(yù)應(yīng)力波紋管定位鋼筋的位置應(yīng)按照鋼束幾何要素精確放樣，同時(shí)應(yīng)緊貼波紋管點(diǎn)焊在相關(guān)鋼筋上進(jìn)行固定，詳見圖5。鋼筋工程在澆筑砼前需做好鋼筋及預(yù)埋件驗(yàn)收，并作好記錄。蓋梁鋼筋安裝過(guò)程中，應(yīng)預(yù)埋支座墊石、擋塊鋼筋。支座墊石鋼筋預(yù)埋前，測(cè)量員在已安裝完成的蓋梁鋼筋骨架頂部確定放樣墊石的縱橫向中心點(diǎn)，鋼筋安裝時(shí)嚴(yán)格按中心點(diǎn)拉線量測(cè)標(biāo)記執(zhí)行[6]。預(yù)應(yīng)力波紋管定位鋼筋示意圖如圖5所示。

圖5 預(yù)應(yīng)力波紋管定位鋼筋示意圖

3.4 預(yù)應(yīng)力施工

在預(yù)應(yīng)力筋分布過(guò)程中，預(yù)應(yīng)力筋需要從蓋梁的一端穿入到波紋管，波紋管連接時(shí)取大于主管3 mm波紋管做連接頭，接頭長(zhǎng)度不小于250 mm，管接口用膠帶密封，以防接口漏漿。波紋管就位以后，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙要求把12根Φ15.2 mm鋼絞線進(jìn)行編束、穿束，從一端穿入到波紋管的另一端。在穿束過(guò)程中需要注意，不可損傷波紋管及兩端暴露在外的鋼絞線。在預(yù)應(yīng)力筋安裝結(jié)束后，需要逐一進(jìn)行曲線圓順、矢高、反彎點(diǎn)位置及高度等進(jìn)行檢查，檢查支墊高度和支墊點(diǎn)是否結(jié)合牢固，對(duì)波紋管外皮破損位置利用塑料水密性膠帶進(jìn)行捆綁處理。當(dāng)管道與蓋梁鋼筋發(fā)生沖突時(shí)，首先考慮預(yù)應(yīng)力管道位置的準(zhǔn)確，避讓普通鋼筋；預(yù)應(yīng)力管道安裝好后，安裝人員要注意保護(hù)，不得隨意在管道上踩動(dòng)，防止管道變形或破壞其線形[7]。在波紋管安裝中，盡可能防止波紋管發(fā)生彎曲現(xiàn)象，避免波紋管斷裂。如果波紋管出現(xiàn)破損現(xiàn)象，需要及時(shí)處理，小破損可以利用膠帶進(jìn)行處理，大洞則需要及時(shí)更換管道。預(yù)應(yīng)力鋼筋布置如圖6所示。

圖6 預(yù)應(yīng)力鋼筋布置圖

3.5 混凝土施工

45#墩蓋梁采用256 m3C45砼進(jìn)行澆筑施工。在混凝土澆筑過(guò)程中，需進(jìn)行分層澆筑，在下層混凝土初凝以前完成上層澆筑，分層應(yīng)保證水平，分層厚度不可大于30 cm。在混凝土振搗中，使用插入式振搗器進(jìn)行處理，振搗時(shí)間控制在25 s左右，每次移動(dòng)距離應(yīng)小于振動(dòng)器半徑1.5倍，距離側(cè)模7 cm左右，同時(shí)插入下層深度7 cm左右。每次振搗完成以后，邊振搗邊提出振搗棒，防止振搗棒碰撞模板、鋼筋，不得利用振搗棒運(yùn)送混凝土，嚴(yán)禁漏振或者過(guò)振。必須振搗密實(shí)，即混凝土不再下沉，不再冒出氣泡，表面呈現(xiàn)平坦、泛漿[8]。澆筑混凝土期間，應(yīng)設(shè)專人檢查模板、支架、鋼筋及預(yù)埋件等穩(wěn)定情況，發(fā)現(xiàn)松動(dòng)或變形時(shí)，立即采取補(bǔ)救措施。測(cè)量人員及時(shí)采用測(cè)量?jī)x器觀測(cè)模板、支架的變形情況，澆筑時(shí)，應(yīng)做到對(duì)稱、均衡、分層澆筑，及時(shí)消除施工隱患。在完成混凝土澆筑工作后，在初凝之前及時(shí)進(jìn)行二次收漿，避免蓋梁混凝土出現(xiàn)裂縫問(wèn)題。初凝以后及時(shí)灑水養(yǎng)護(hù)，覆蓋過(guò)程中不可損壞或者污染混凝土表面，混凝土表面覆蓋薄膜時(shí)，需要在養(yǎng)護(hù)階段保證薄膜內(nèi)部濕潤(rùn)。在溫度小于5 ℃的情況下，需要做好保溫工作，不可向混凝土表面灑水。一般情況下，混凝土灑水養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于7 d，可以結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況、氣候環(huán)境等進(jìn)行設(shè)定。每天灑水次數(shù)應(yīng)該保證混凝土表面處于濕潤(rùn)狀態(tài)即可。

3.6 蓋梁模板及支架拆除

在模板拆除過(guò)程中，需要結(jié)合試塊強(qiáng)度參考相同環(huán)境下養(yǎng)護(hù)混凝土試塊強(qiáng)度，在滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)以后才能進(jìn)行模板拆除。一般應(yīng)在混凝土抗壓強(qiáng)度達(dá)到2.5 MPa時(shí)方可拆除側(cè)模，鋼筋混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度95%以上時(shí)張拉預(yù)應(yīng)力筋、壓漿后落架拆除底模。在側(cè)模拆除過(guò)程中，砼強(qiáng)度需要控制在其表面不會(huì)破損的情況下，不得強(qiáng)行拉撬模。模板拆除以后，需要按照位置進(jìn)行擺放，由專業(yè)人員進(jìn)行養(yǎng)護(hù)處理，清除表面浮渣，整理模板表面，保證模板正常運(yùn)行[9]。暫時(shí)不使用的模板需要集中存放，用篷布進(jìn)行覆蓋。

4 施工效果分析

經(jīng)過(guò)采用以上施工，沙田特大橋大體積預(yù)應(yīng)力蓋梁施工過(guò)程中，混凝土的外觀效果，內(nèi)實(shí)外美、無(wú)蜂窩麻面、開裂、露筋等現(xiàn)象，外觀顏色一致。蓋梁成品軸線、預(yù)埋件等各項(xiàng)指標(biāo)都符合規(guī)定要求，確保了施工質(zhì)量及安全，為后序橋梁工程順利施工奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。同時(shí)為大體積預(yù)應(yīng)力蓋梁施工技術(shù)積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。