武新占
(中鐵十四局集團(tuán)第二工程有限公司,山東 泰安 271000)
湖北鄖十頭堰大橋位于湖北鄖縣頭堰村附近,跨越深溝。梁跨徑組成為5×40+(65+120+65)+3×40m連續(xù)剛構(gòu)、預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)連續(xù)T梁,橋梁全長579m。主墩6#、7#墩為雙薄壁墩,其中6#墩高45.56m,7#墩高69.37m,跨越深溝,跨中距溝底約100m。主橋上部采用三向預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu),箱梁斷面采用單箱單室直腹板斷面,頂板寬度12m,箱梁根部梁高7.2m,跨中及邊跨合攏段梁高3m,箱梁底板下緣按1.8次拋物線變化。0號塊箱梁底板厚度為110cm,各梁段底板厚從懸臂根部至懸臂結(jié)束處由85cm~32cm,其間按1.8次拋物線變化。
在托架上安裝0#塊段底模板→安裝外模板→安裝底板、腹板、隔墻鋼筋→豎向預(yù)應(yīng)力管道、腹板縱向預(yù)應(yīng)力管道、堵頭模板安裝→內(nèi)模安裝→第一次灌注混凝土→鑿毛→→頂板內(nèi)模安裝→綁扎頂板鋼筋、頂板縱向預(yù)應(yīng)力管道及橫向預(yù)應(yīng)力管道安裝→第二次灌注混凝土→養(yǎng)生→拆?!┦鷱埨淞侯A(yù)應(yīng)力筋→壓漿→封錨。
托架設(shè)計(jì)為預(yù)埋牛腿桁架式,每個0#塊托架共有20片桁梁,分別組合為4個桁梁組,在每根墩柱兩側(cè)(一個0#塊坐落在兩個墩柱上)分別各設(shè)置1組。其中,每個桁梁組有5片桁梁,均沿橫橋向布置,間距為100cm+185cm+185cm+100cm,外側(cè)桁梁距。墩身外邊緣40cm。每片桁梁各預(yù)埋上牛腿1個,下牛腿1個,桁梁組五片桁梁間可設(shè)4道橫聯(lián),以加強(qiáng)穩(wěn)定性。該設(shè)置由有資質(zhì)機(jī)構(gòu)得出的托架受力計(jì)算書結(jié)果顯示,滿足受力要求。
墩身施工完畢后,進(jìn)行0#塊托架施工,先安裝預(yù)埋部分,然后焊接連接板,再連接桁梁。
鋪設(shè)橫、縱墊梁前須對其進(jìn)行預(yù)壓以消除托架非彈性變形并測出托架在0#塊施工時的彈性變形為立模高度提供依據(jù)。承臺施工時,在承臺上預(yù)埋鋼絞線束,每束8根(鋼絞線選用15.24mm),其平面位置為0#塊施工托架節(jié)點(diǎn)在承臺上的投影點(diǎn),預(yù)埋固定端為H型錨軋花自錨式固定端,鋼束在承臺上預(yù)埋深度為2m。托架安裝好后,在其節(jié)點(diǎn)上吊裝I30工字鋼,中部每節(jié)點(diǎn)處鋪放2根12m工字鋼,兩工字鋼關(guān)于對應(yīng)節(jié)點(diǎn)中心軸對稱。在每個節(jié)點(diǎn)兩側(cè)兩工字鋼上放置掛籃吊帶扁擔(dān)梁,其中心距節(jié)點(diǎn)中心沿橋橫向距離為35cm并關(guān)于兩工字鋼中心軸對稱,將YJBM15-3錨環(huán)放于扁擔(dān)梁上作為托架預(yù)壓鋼束張拉端。節(jié)點(diǎn)張拉順序?yàn)橄戎泻筮?,最后對中部?jié)點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)張;對每個節(jié)點(diǎn)處鋼束進(jìn)行張拉時應(yīng)節(jié)點(diǎn)兩邊鋼束同時對稱張拉避免局部偏壓造成托架扭曲。
預(yù)壓完成后,首先根據(jù)預(yù)壓得到的支架彈性變形量,預(yù)留和支架彈性變形值相當(dāng)?shù)纳瞎岸?,確定0#塊底模板標(biāo)高。底模標(biāo)高調(diào)整好以后再安裝外側(cè)模。由于0#塊采用兩次澆筑,因此在立模時先立底模、外側(cè)模,將底板、腹板和橫隔板的鋼筋綁扎完以后再立腹板內(nèi)模及橫隔板澆筑段內(nèi)模、端模,立腹板、隔板和內(nèi)模頂模并加固,再綁扎完頂板鋼筋,安放預(yù)應(yīng)力筋管道。立模板時,按設(shè)計(jì)標(biāo)高準(zhǔn)確確定砼澆注的頂標(biāo)高。
為保證0#段托架的穩(wěn)定性和施工的安全性,0#梁段施工采用混凝土二次灌注完成的施工方法,第一次澆筑至腹板頂,第二次澆筑頂板。0#塊混凝土澆筑時,須采用PVC管預(yù)埋掛籃懸吊系統(tǒng)孔?;炷敛捎没炷凛斔捅?,混凝土攪拌運(yùn)輸車運(yùn)輸。
頭堰大橋主橋跨徑組成為5×40+(65+120+65)+3×40m連續(xù)剛構(gòu)。主墩6#、7#墩為雙薄壁墩,其中6#墩高45.56m,7#墩高69.37m,跨越深溝,跨中距溝底約100m。根據(jù)主梁類型和地理?xiàng)l件,主橋上部結(jié)構(gòu)施工采用懸臂施工法。
懸臂澆筑施工法采用掛籃在墩柱兩側(cè)對稱平衡地澆筑混凝土,每節(jié)段施工3.5m~4m,待梁段強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)值后張拉、壓漿,然后掛籃對稱前行,進(jìn)行下一階段施工,最后合龍完成橋梁施工。該橋先邊跨合攏,后中跨合龍。
該橋采用菱形掛籃施工。掛籃設(shè)計(jì)自重57t,掛籃設(shè)置兩排菱形支架,間距6.5m,掛籃用精軋螺紋通過扁擔(dān)梁錨固在箱梁上,軌道通過豎向預(yù)應(yīng)力筋錨固在箱梁上。菱形支架桿件采用2[36b,9根吊帶,2個吊外側(cè)模,2個吊內(nèi)模,5個吊底模,底模用14根I32a鋪在前、后底橫梁2[40c上,頂橫梁采用2I45。掛籃使用前須對各桿件進(jìn)行受力驗(yàn)算。掛籃結(jié)構(gòu)形式如圖1所示。
圖1 掛籃結(jié)構(gòu)形式
掛籃結(jié)構(gòu)簡單,受力明確,整體剛度較大;掛籃前端及中部工作面開闊,便于掛籃軌道、腹板和底板鋼筋、豎向預(yù)應(yīng)力筋的安裝,加快施工速度。還可從掛籃中部運(yùn)送砼;走行裝置構(gòu)造簡單,外側(cè)模、底??梢淮蔚轿?,內(nèi)模也能整體抽拉就位;利用箱梁豎預(yù)應(yīng)力筋錨固軌道及掛籃,掛籃自重輕。
主桁系統(tǒng)為整個掛籃中的承重系統(tǒng),由2片承重桁架和連接角鋼組成;承重桁架由前后拉桿、垂直桿和各節(jié)點(diǎn)組成,采用A級M30螺栓連接成菱形。頂橫梁2I45架設(shè)在兩榀桁架上;底橫梁分為前底橫梁2[40c和后底橫梁2[40c,橫梁間鋪設(shè)I32a工字鋼,設(shè)置于箱梁底板以下,懸吊于頂橫梁和箱梁底板上;外模走行梁2[36b設(shè)置于箱梁外側(cè)翼緣板下,懸吊于頂橫梁和翼緣板上;內(nèi)模走行梁2[32b設(shè)置于箱梁內(nèi)側(cè),懸吊于箱梁頂板上。
主桁架后錨采用精軋螺紋通過扁擔(dān)梁直接錨固于箱梁頂板上,軌道通過接長的豎向預(yù)應(yīng)力筋錨固。模板、底籃的錨固通過千斤頂或手拉葫蘆調(diào)節(jié)后用螺帽鎖緊。
掛籃行走前,先鋪設(shè)鋼枕及軌道,解除主桁架后錨和底模架后錨系統(tǒng),底模架和內(nèi)外模后吊桿下錨固更換為滑車上,通過手拉葫蘆下放前吊系統(tǒng),掛籃所有質(zhì)量錨固于軌道上,使掛籃處于活動懸吊狀態(tài)。行走時,通過千斤頂對稱頂推主桁架前支座位置完成行走,行走同時,用手拉葫蘆牽引外模板的滑梁,并檢查底模,使外模板、底模連同主桁一起行走,行走完成后及時錨固各支點(diǎn)。
底模架懸吊系統(tǒng)采用在頂橫梁上中間設(shè)置3個主吊帶(Q345的扁鋼截面180mm×36mm)作為底模架的前懸吊系統(tǒng),底模架的后懸吊系統(tǒng)采用3個吊帶(Q345的扁鋼截面180mm×36mm)錨固于箱梁底板內(nèi)側(cè),后底橫梁兩端采用鋼絲繩和手拉葫蘆懸吊于外模行走梁上;外模滑道懸吊系統(tǒng)采用頂橫梁兩邊各設(shè)置一個吊桿(32mm精軋螺紋鋼)作為外?;狼皯业跸到y(tǒng),后懸吊系統(tǒng)采用各設(shè)置一個吊桿(32mm精軋螺紋鋼)錨固于箱梁翼緣板上;內(nèi)?;缿业跸到y(tǒng)采用在頂橫梁上中間設(shè)置2個吊桿(32mm精軋螺紋鋼)作為前懸吊系統(tǒng),后懸吊系統(tǒng)采用2個吊桿(32mm精軋螺紋鋼)錨固于箱梁頂板上。掛籃每個前吊桿處設(shè)置一個手拉葫蘆用于系統(tǒng)升降。
模板材質(zhì)采用Q235,面板6mm、邊框12×80mm扁鋼和80×8mm角鋼、主肋8#槽鋼、副肋6×80mm扁鋼、支撐架80mm雙槽鋼和80mm雙角鋼。模板與支撐架采用m16*45mm螺栓連接固定。根據(jù)施工梁段長度,每節(jié)段長為3.5m~4m,模板長度加工為4.7m,多出長度便于與上一節(jié)段搭接嚴(yán)實(shí)和提供施工平臺,主要包括內(nèi)模、外模、底模、端模。
內(nèi)模分為內(nèi)頂模和側(cè)邊模,內(nèi)頂模中部可拆分,適應(yīng)于梁段腹板厚度變化,內(nèi)頂模和側(cè)邊摸間用上轉(zhuǎn)角模通過螺栓連接,內(nèi)??赏ㄟ^轉(zhuǎn)角模自由收放側(cè)邊摸,以便于施工。
外模將腹板和翼緣板模板制作成一整體,腹板由2m寬模板螺栓連接,0#塊時為最長,施工前行梁段高度變小后,可對腹板進(jìn)行拆卸以減少掛籃自重。
底模系統(tǒng)采用面板6mm鋼板作為面板,底??v梁采用I32工字鋼30cm間距架設(shè)在底橫梁上。
端模采用5mm薄鋼板制作,根據(jù)每梁段的截面尺寸加工,加工時預(yù)留縱向主筋、預(yù)應(yīng)力管道、張拉錨墊板的位置。
將掛籃主桁架背靠背對稱作為反力架,采用精軋螺紋鋼作為對拉桿件,對兩片主桁架對拉,采用1組[24槽鋼作為支撐橫梁,采用YDC-250T型穿心式千斤頂張拉,油泵為ZB2-2/50A型油泵。
得出掛籃變形值=(千斤頂活塞伸長量—精軋螺紋鋼的伸長量)/2,計(jì)算掛籃的彈性和非彈性變形量,為掛籃施工預(yù)抬值提供依據(jù)。
在0#塊施工完成后才可以進(jìn)行掛籃安裝。安裝順序:鋪設(shè)鋼枕及軌道并用接長豎向預(yù)應(yīng)力筋錨固→采用塔吊安裝主桁架→安裝頂橫梁、吊帶及吊桿→安裝后底橫梁后錨和后懸吊并安裝底模架系統(tǒng)→安裝外模行走梁后懸吊、行走梁及外?!惭b內(nèi)模行走梁后懸吊、內(nèi)模行走梁及內(nèi)?!鷴旎@安裝完成。
懸臂梁施工工藝流程如下:上一梁段張拉壓漿完成→掛籃后錨解除及前吊系統(tǒng)拆松→通過手拉葫蘆下放內(nèi)模、外模、底模→系統(tǒng)前移→測量定位→錨固系統(tǒng)錨固→鋼筋綁扎→測量復(fù)測→澆筑混凝土→張拉、壓漿→測量復(fù)測。
先進(jìn)行底板普通鋼筋綁扎及豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋梁底錨固端(包括墊板、錨固螺母及錨下螺旋筋)的安裝,再綁扎腹板鋼筋、豎向波紋管及預(yù)應(yīng)力鋼筋的接長,安裝腹板內(nèi)縱向波紋管,最后綁扎頂板普通鋼筋,安裝頂板內(nèi)縱向波紋管、橫向鋼絞線以及波紋管。
混凝土采用泵送,兩對稱塊對稱澆筑,采用輸送管三通分流同時澆筑兩對稱塊時,由于橋存在縱坡,施工梁段越遠(yuǎn),兩輸送管類壓力差越大,兩邊出混凝土速率不一致,甚至一端不出混凝土,因此采用多次搗管施工,順序如下:大里程梁段底板→小里程底板→大里程腹板→小里程腹板→大里程頂板→小里程頂板。
主橋采用三向預(yù)應(yīng)力體系,在施工時,按照先縱向后豎向再橫向的順序進(jìn)行,為消除懸臂端邊界效應(yīng),橫向預(yù)應(yīng)力滯后懸臂3個節(jié)段張拉。縱向預(yù)應(yīng)力張拉壓漿完后可進(jìn)行下一梁段施工,橫向預(yù)應(yīng)力張拉完后及時壓漿,豎向預(yù)應(yīng)力全橋合攏后復(fù)拉再壓漿。
該橋采用菱形掛籃,梁端中間和兩邊均存在前吊桿件,無法采用吊架支模施工法將模板直接前移,邊跨合龍段采用以掛籃和邊跨現(xiàn)澆段支架作平臺,中跨合龍采用兩掛籃作平臺。先邊跨合龍,后中跨合龍。
安裝托架:根據(jù)預(yù)埋牛腿位置,組裝托架;托架預(yù)壓:預(yù)壓值須考慮合攏段的施工荷載;調(diào)整底模標(biāo)高:采用橫墊40工字鋼、10cm槽鋼和10cm方木調(diào)節(jié)標(biāo)高;立設(shè)模板:底模及外模采用鋼模板,內(nèi)模采用竹膠板;綁扎鋼筋:鋼筋綁扎、波紋管定位;澆筑混凝土:吊車或塔吊吊運(yùn)混凝土。
平臺搭設(shè)時,邊跨合龍利用現(xiàn)澆段托架和掛籃前下橫梁搭設(shè),中跨合龍利用兩掛籃前下橫梁搭設(shè)。采用橫墊40工字鋼、10cm槽鋼和10cm方木調(diào)節(jié)標(biāo)高。底模、外模以及內(nèi)模均采用竹膠板,安裝模板時,用PVC管封套掛籃前懸吊桿件,便于拆除掛籃。
鋼筋及預(yù)應(yīng)力管道安裝同懸臂梁段施工。
合攏段混凝土施工選取一天中溫度最低的時刻,該橋另規(guī)定合攏溫度應(yīng)為(18±3)℃。
合龍前,須在合龍混凝土澆筑砼溫度下進(jìn)行梁段頂推,并及時安裝勁性骨架完成臨時鎖定。合龍段混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度90%后張拉前,解除臨時鎖定。
在安裝邊跨合龍段平臺模板系統(tǒng),同步在跨中懸臂端部施加邊跨合龍段配重,按邊跨合龍段平臺模板系統(tǒng)質(zhì)量的一半施加;之后在單T懸臂兩端施加配重,為邊跨合龍段質(zhì)量的一半;安裝中跨平臺模板系統(tǒng)時,卸載平衡配重,在跨中兩懸臂端施加中跨合龍段配重,取中跨混凝土質(zhì)量的一半。采用在懸臂端加載沙袋的方法設(shè)平衡重(每個沙袋重1t),澆筑合龍段混凝土?xí)r塔吊卸載沙袋同步等量減少配重。
合攏段強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度90%后,才可以張拉剩余預(yù)應(yīng)力。該橋引橋部分為預(yù)制T梁,在現(xiàn)澆段施工前已架設(shè)完成,架設(shè)后,預(yù)制梁段和現(xiàn)澆梁段設(shè)計(jì)空間為24cm,現(xiàn)澆梁張拉時設(shè)計(jì)要求為兩端對稱張拉,因空間狹小,無法施工,如圖2所示。
圖2 現(xiàn)澆梁與預(yù)制梁張拉影響示意圖(單位:cm)
針對以上情況,及時聯(lián)系設(shè)計(jì)單位,經(jīng)專家論證通過后,方案定為預(yù)制梁端封錨24cm先不施工;T梁架設(shè)向大里程移10cm,并相應(yīng)挪動梁底支座墊石;現(xiàn)澆梁段向小里程少施工10cm;定制總長度23cm,頂行程為10cm的YCW450C-50型千斤頂?,F(xiàn)澆梁端與T梁端空間為24cm+24cm+10cm+10cm=68cm,采用定制千斤頂張拉時,滿足張拉空間。張拉完成后,及時進(jìn)行壓漿,封錨T梁端并補(bǔ)齊減少的梁端部分。
拆除順序?yàn)椴鸪饽P凶吡汉髴业?、行走梁及外?!鸪蟮讬M梁后錨和后懸吊并拆除底模架系統(tǒng)→拆除主桁架→拆除鋼枕及軌道(內(nèi)模在合龍前拆除)。
拆外模時,用千斤頂同時下調(diào)外滑梁的吊桿,松開外模,調(diào)整吊桿高度,是外模全部脫開混凝土面,拆模過程中,始終保證吊桿有效提吊外?;旱觞c(diǎn)。
拆底模時,用千斤頂同時下調(diào)前吊帶、后錨桿,底模脫離混凝土表面約5cm,抽出錨在箱室內(nèi)的后錨桿,過程中始終保證前橫梁吊帶、后橫梁兩側(cè)錨桿有效提吊底藍(lán),且始終保證吊桿有效提吊外?;旱觞c(diǎn)。
模板拆除后,直接下放至橋底。因邊中跨合龍?zhí)幙缍却?,距離遠(yuǎn),不在塔吊的有效作用半徑內(nèi),無法利用塔吊完成下放。邊中跨合龍?zhí)幍哪0逑路牛稍谝咽┕ず玫囊龢蛏霞茉O(shè)汽車吊完成下放,利用橋底施工便道直接拉運(yùn)。下放中跨合龍?zhí)幍哪0鍟r,因該橋跨中位置為溝谷,無施工便道,直接下放后無法拉運(yùn),因此采用兩卷揚(yáng)機(jī)斜拉下放模板至塔吊有效作用半徑內(nèi),利用塔吊實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)運(yùn),中跨合龍段模板下放示意圖如圖3所示。
圖3 中跨合攏段模板下放示意圖
邊跨先合龍,釋放墩梁錨固,結(jié)構(gòu)由雙懸臂狀態(tài)變成單懸臂狀態(tài),最后跨中合龍,形成連續(xù)梁受力狀態(tài)。
施工監(jiān)控主要包括施工仿真計(jì)算和施工監(jiān)測,主要監(jiān)控施工過程中結(jié)構(gòu)的安全、施工過程中和竣工后結(jié)構(gòu)內(nèi)力狀況、成橋線形、主梁合龍前兩端標(biāo)高誤差、軸線偏差、結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)沉降。
線形是大跨度橋梁施工控制的最直接控制指標(biāo)。通過對橋梁進(jìn)行線形控制,使其結(jié)構(gòu)在施工過程中的實(shí)際位置(平面位置、立面位置)與預(yù)期狀態(tài)之間的誤差在規(guī)范允許范圍內(nèi),保證橋梁順利精確合龍、成橋線形最大程度地符合設(shè)計(jì)要求。每梁段線行數(shù)據(jù)須根據(jù)上一梁段實(shí)測結(jié)果進(jìn)行修正,施工過程中加強(qiáng)聯(lián)測。
通過對主梁和主墩墩柱主要截面的應(yīng)力監(jiān)控,實(shí)時了解結(jié)構(gòu)的實(shí)際應(yīng)力狀態(tài),使其在允許范圍內(nèi)變化,避免發(fā)生工程施工事故。在部分梁段預(yù)埋應(yīng)力感件,實(shí)時了解結(jié)構(gòu)內(nèi)力狀況。
總體來說,頭堰大橋0#塊、懸臂施工法、合攏段等施工方案合理,技術(shù)先進(jìn),工藝成熟,采用菱形掛籃施工效果良好,合攏段采用直接利用掛籃方案構(gòu)思巧妙;施工質(zhì)量優(yōu),全橋?qū)崪y線型和理論線相差最大2cm,全橋聯(lián)測標(biāo)高和設(shè)計(jì)高程相差最大2cm,監(jiān)控結(jié)構(gòu)內(nèi)力符合設(shè)計(jì)要求,結(jié)構(gòu)尺寸符合設(shè)計(jì)要求,混凝土施工質(zhì)量優(yōu),表面光亮,無結(jié)構(gòu)裂縫等,可為同類工程施工提供借鑒。