程 恒,萬乾翊

(江西省交通工程集團(tuán)建設(shè)有限公司,江西 南昌 330000)

箱梁是橋梁工程中梁的一種,同時(shí)也是橋梁的一個(gè)重要組成部件。由于箱梁形式的橋梁穩(wěn)定性更高、安全性更好,并且工程成本比較低,已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在橋梁建筑工程中,成為一種常見的橋梁形式。橋梁箱梁結(jié)構(gòu)主要為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),因此現(xiàn)澆箱梁是橋梁工程中一道必不可少的工序。現(xiàn)階段橋梁工程多數(shù)為大跨度橋梁,因此橋梁現(xiàn)澆箱梁施工具有較高的難度。滿堂支架法作為一種新型橋梁施工方法,由于施工成本比較低、工序比較簡(jiǎn)單,早在上個(gè)世紀(jì)九十年代西方發(fā)達(dá)國(guó)家就已經(jīng)將這種施工方法應(yīng)用到橋梁工程中,但是在國(guó)內(nèi)還沒有得到廣泛應(yīng)用,主要是因?yàn)橹两駴]有一套系統(tǒng)的應(yīng)用理論,雖然部分工程應(yīng)用了滿堂支架法,但是由于應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)不足,缺乏完善的理論支撐,在實(shí)際工程中并沒有取得預(yù)期的施工效果,不僅箱梁力學(xué)性能比較差,而且箱梁位移變形量也比較大,為此在C匝道橋現(xiàn)澆箱梁施工中應(yīng)用滿堂支架法來積累經(jīng)驗(yàn)。

1 工程概況

本次研究以七里崗服務(wù)區(qū)提質(zhì)升級(jí)工程為工程背景,工程所在區(qū)域?qū)儆趪?guó)家級(jí)新區(qū)——贛江新區(qū)的臨空組團(tuán),在福銀高速樂溫路段K587+700處,對(duì)應(yīng)樂溫高速公路樁號(hào)K10+700,涉及樂溫高速公路K9+862～K11+325路段,西面方向距楊家湖互通約0.9 km,距機(jī)場(chǎng)互通約5.2 km,東面約8.6 km為南新互通,北面約4 km為樵舍鎮(zhèn)。七里崗服務(wù)區(qū)為對(duì)稱布置,現(xiàn)占地面積約100 hm2。主要施工內(nèi)容為C匝道橋現(xiàn)澆箱梁施工。本工程重點(diǎn)工作為C匝道橋現(xiàn)澆箱梁施工,由于C匝道橋跨度(30 m+60 m+30 m、3×30 m)較大,按照《江西省交通建設(shè)工程危險(xiǎn)性較大的分部分項(xiàng)工程安全管理實(shí)施辦法(試行)》(贛交質(zhì)督字〔2020〕41號(hào))編制要求,模板工程跨度大于18 m,具有較高的施工難度,根據(jù)施工需求,此次采用滿堂支架法進(jìn)行C匝道橋現(xiàn)澆箱梁施工。

2 基于滿堂支架法的C匝道橋現(xiàn)澆箱梁施工

C匝道橋現(xiàn)澆箱梁采取滿堂支架法,支架采取盤扣式鋼管支架,鋼管支架選用盤扣式鋼管支架A類(60系列),搭設(shè)高度為4.3～7 m,搭設(shè)區(qū)域?yàn)樵瑿匝道區(qū)域向內(nèi)側(cè)拓寬1 m,其施工流程如圖1所示。

圖1 基于滿堂支架法現(xiàn)澆箱梁施工工藝流程

如圖1所示,混凝土澆筑分兩次,按照先底板、腹板,后頂板和翼板的順序,基于滿堂支架法的C匝道橋現(xiàn)澆箱梁施工大致可以分為施工準(zhǔn)備、支架基礎(chǔ)處理及安裝、混凝土澆筑及養(yǎng)護(hù)、模板及支架拆除四個(gè)部分。以下將從四個(gè)方面出發(fā),對(duì)滿堂支架法在施工中的應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)說明。

2.1 施工準(zhǔn)備

現(xiàn)澆箱梁施工之前需要做一些準(zhǔn)備工作,首先對(duì)施工區(qū)域四周進(jìn)行圍護(hù),四周設(shè)置防護(hù)圍欄和夜間施工紅色警示燈,圍欄高度不小于1.2 m,防止非施工人員進(jìn)入到施工現(xiàn)場(chǎng)[1]。其次在施工前辦理好特種設(shè)備及材料使用備案工作,施工主材為鋼材、混凝土,箱梁澆筑使用的C50混凝土由商混站出產(chǎn),對(duì)混凝土強(qiáng)度、硬度等指標(biāo)進(jìn)行嚴(yán)格控制,確保產(chǎn)品合格。托架及模板等,皆采用有資質(zhì)廠家生產(chǎn)(加工)的合格產(chǎn)品,進(jìn)場(chǎng)后按規(guī)范要求抽樣檢驗(yàn)、預(yù)拼裝并做荷載試驗(yàn),合格后才可采用。施工所使用的設(shè)備如表1所示。

表1 機(jī)械設(shè)備投入數(shù)量

按照使用說明書對(duì)表1中所有機(jī)械設(shè)備性能進(jìn)行檢驗(yàn),檢驗(yàn)合格后方可進(jìn)場(chǎng)使用。

2.2 支架基礎(chǔ)處理及安裝

橋梁現(xiàn)澆箱梁施工對(duì)地基的穩(wěn)定性和承載力要求比較高,根據(jù)地基承載力要求,需要滿足大于200 kPa(采用輕型觸探儀檢測(cè))。對(duì)原地面進(jìn)行測(cè)量抄平,設(shè)置縱向排水2%坡面,內(nèi)側(cè)設(shè)置排水溝寬20 cm,深15 cm[2]。支架基礎(chǔ)在利用原匝道路面的情況下,采用合格的路基利用方,經(jīng)過25 t壓路機(jī)碾壓、調(diào)平,測(cè)地基承載力滿足要求后,進(jìn)行15 cm的C20混凝土硬化,橫向硬化范圍為支架最外側(cè)立桿外延1 m[3]。對(duì)于特殊地段,高差較大的采用分臺(tái)階搭設(shè)支架,設(shè)計(jì)為臺(tái)階寬度≥3 m,需經(jīng)過碾壓成型并澆筑20 cm混凝土,以滿足地基承載力要求。

對(duì)支架基礎(chǔ)處理完畢后,對(duì)支架進(jìn)行安裝。在安裝前將支架安裝現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)障礙物與垃圾清理干凈,從一端開始,嚴(yán)格按計(jì)算書要求的立桿縱橫間距、橫桿步距、斜撐布置間距等施工,嚴(yán)禁擅自改變支架參數(shù)[4]。首先對(duì)可調(diào)底座排列到定點(diǎn),如圖2所示。然后將標(biāo)準(zhǔn)基座的套筒從底座上方套入,如圖3所示。

圖2 可調(diào)底座示意圖

圖3 標(biāo)準(zhǔn)基座示意圖

然后進(jìn)行橫桿與起步立桿安裝。支架搭設(shè)至頂面以后,一側(cè)設(shè)置≥50 cm施工通道,兩側(cè)設(shè)置高度≥1.2 m的臨邊防護(hù)欄桿,欄桿立桿與支架立桿連為一體,橫向按間隔40 cm左右設(shè)置三道,欄桿設(shè)置20 cm高踢腳板,且外側(cè)掛密目網(wǎng)。施工通道底面鋪設(shè)竹夾板,并與支架捆綁連接,防止出現(xiàn)翹頭板[5]。安裝完支架后對(duì)支座進(jìn)行安裝,支座安裝前先確認(rèn)支座型號(hào)、不同型號(hào)對(duì)應(yīng)的安裝位置、支座安裝方向,確認(rèn)無誤后方可安裝。安裝前須確保支座的臨時(shí)鎖定裝置完好,并保證在混凝土澆筑至支架拆除之前不得拆除支座的臨時(shí)固定裝置。

2.3 鋼筋綁扎

橋梁上部結(jié)構(gòu)使用的鋼筋規(guī)格為:φ12 mm、φ16 mm、φ20 mm、φ22 mm、φ25 mm、φ28 mm六種,均為HRB400鋼筋。鋼筋綁扎就位前,在底模上放置墊塊,按4個(gè)/m2均勻散布。按由下到上的順序?qū)︿摻钸M(jìn)行綁扎,根據(jù)間距、位置的設(shè)計(jì)要求對(duì)底層鋼筋綁扎,然后綁扎腹板鋼筋,之后支立內(nèi)模頂模,綁扎翼板鋼筋和頂板鋼筋,縱向通長(zhǎng)鋼筋采用綁扎或焊接均可,接頭應(yīng)設(shè)于箱梁最大彎矩處以外,一般設(shè)于箱梁L/4處,梁頂伸縮縫預(yù)埋鋼筋、護(hù)欄預(yù)埋鋼筋按照設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行,綁扎時(shí)與梁體鋼筋同步進(jìn)行,鋼筋預(yù)埋位置要準(zhǔn)確,并且避免漏埋和埋錯(cuò)位置。在鋼筋綁扎過程中要及時(shí)對(duì)預(yù)埋件進(jìn)行安裝,并且使用鋼筋將預(yù)埋件固定在橋梁箱梁鋼筋上,使預(yù)埋件不上下左右移動(dòng),保證預(yù)埋件的垂直度。在綁扎鋼筋骨架時(shí)按設(shè)計(jì)圖紙要求安放錨后加強(qiáng)鋼筋和錨后螺旋鋼筋,螺旋鋼筋由錨具廠家提供。預(yù)應(yīng)力管道中心線利用模板為參照定位,安裝時(shí)采用定位鋼筋定位,在曲線變化大的截面定位鋼筋間距縮小為0.4 m每道。

2.4 模板安裝

模板為底模、內(nèi)模、側(cè)模、端模,其具體設(shè)計(jì)如表2所示。

表2 C匝道橋現(xiàn)澆箱梁模板參數(shù)表 單位:mm

如表2所示,C匝道橋箱梁底?？v向主龍骨采用14#工字鋼,橫向次龍骨采用100 mm×100 mm方木,將14#工字鋼鋪設(shè)在支架頂面,并在14#工字鋼上安裝100 mm×100 mm橫向方木,模板接縫處必須有橫縱方木托墊。因箱梁底板的縱坡、橫坡較大,橫坡方向底模較低處與外側(cè)模相連,在外側(cè)模使用頂托撐住外側(cè)模,保證底板滑動(dòng)?？v坡方向底模較低處使底模及木方卡死在墩柱上,防止縱向滑移。根據(jù)支架預(yù)壓的結(jié)果將底模預(yù)抬彈性變形高度。側(cè)模與底模一樣采用厚15 mm的竹膠模板,為防止雨水順翼緣板下板順流,翼緣板下設(shè)止水線。內(nèi)模施工順序:支底側(cè)模板→支撐橫向鋼管→澆筑底板、腹板混凝土→安裝頂模。端模預(yù)留通氣孔:每條腹板沿縱橋向每隔5 m設(shè)置φ8 cm透氣孔,于第一聯(lián)第一跨首部6 m、第一聯(lián)第二跨首部5.5 m、第一聯(lián)第三跨首部5.5 m開設(shè)φ10 cm泄水孔,于第二聯(lián)第一跨尾部4.5 m、第一聯(lián)第二跨首部4.5 m、第一聯(lián)第三跨首部5 m開設(shè)φ10 cm泄水孔。泄水孔、通風(fēng)孔安裝好后內(nèi)填黃砂,頂口用寬膠帶封閉,施工完成后通開。

2.5 混凝土澆筑

在混凝土澆筑前,必須精確預(yù)埋預(yù)應(yīng)力管道,預(yù)應(yīng)力管道必須通過預(yù)應(yīng)力定位鋼筋和加強(qiáng)鋼筋與鋼筋骨架固結(jié),混凝土澆筑時(shí)需嚴(yán)格控制混凝土澆筑和振搗,防止造成預(yù)應(yīng)力管道移位和破損。現(xiàn)澆梁混凝土施工方量較大,且施工須連續(xù)進(jìn)行,因此混凝土澆筑之前要進(jìn)行細(xì)致的安排組織。第一次混凝土澆筑后木工板、鋼筋班組要立即開始安裝內(nèi)箱頂模,綁扎頂板、翼板鋼筋,隨后開始第二次混凝土澆筑。澆筑總順序?yàn)榭v向由低端橫梁向高端橫梁,橫向由低向高,漿體達(dá)到初凝后,對(duì)預(yù)應(yīng)力錨具進(jìn)行封端處理,具體作業(yè)流程如下:拆除錨具封端及進(jìn)出漿接管,將錨具和墊板清洗干凈后涂刷防水涂料;鑿毛錨穴,安裝封錨鋼筋網(wǎng),鋼筋網(wǎng)利用帶彎勾錨栓固定于錨墊板上;安裝封端模板,模板上口預(yù)留2～3 cm高缺口,便于灌注封端混凝土;灌注封端混凝土,并搗固密實(shí)。封端混凝土一般使用無收縮細(xì)石混凝土;待混凝土強(qiáng)度達(dá)到初凝后,拆除封端模板,并用砂漿將封端混凝土表面抹平;抹面砂漿凝固并處于干燥狀態(tài)后,采用防水涂料對(duì)封端混凝土進(jìn)行防水處理。待橋梁箱梁混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后,將模板與支架拆除,以此完成基于滿堂支架法的C匝道橋現(xiàn)澆箱梁施工。

3 施工效果檢驗(yàn)

為了驗(yàn)證本次基于滿堂支架法的C匝道橋現(xiàn)澆箱梁施工方案的可行性與可靠性,對(duì)施工后的橋梁箱梁力學(xué)性能及位移變形進(jìn)行測(cè)試。力學(xué)性能方面主要檢驗(yàn)橋梁箱梁的抗彎強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度以及承載力,其中抗彎強(qiáng)度計(jì)算公式為

(1)

式中:ε為橋梁箱梁抗彎強(qiáng)度,kN;Mmax為箱梁最大彎矩,N;E為箱梁截面抵抗矩。

橋梁箱梁抗剪強(qiáng)度計(jì)算公式為

(2)

式中:μ為橋梁箱梁抗剪強(qiáng)度,MPa;Hmax為最大剪力,N;S為混凝土彈性模量,GPa。

箱梁承載力計(jì)算公式為

(3)

式中:F為橋梁箱梁承載力,MPa;A為橋梁箱梁抗壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度,MPa;q為箱梁截面面積,m2;x為主梁鋼筋混凝土的套箍指標(biāo)。根據(jù)相關(guān)規(guī)范以及橋梁實(shí)際情況,該橋梁現(xiàn)澆箱梁容許抗彎應(yīng)力為20.15 MPa,容許抗剪應(yīng)力為23.59 MPa,最大壓應(yīng)力為26.45 MPa,將其作為依據(jù),對(duì)橋梁箱梁力學(xué)性能進(jìn)行檢驗(yàn)。試驗(yàn)隨機(jī)選取完成澆筑施工的10個(gè)箱梁,將每個(gè)箱梁實(shí)際數(shù)值代入到上述公式中,計(jì)算出抗拉應(yīng)力、抗剪強(qiáng)度以及承載力,具體數(shù)據(jù)如表3所示。

表3 C匝道橋現(xiàn)澆箱梁力學(xué)性能 單位:MPa

從表3中數(shù)據(jù)可以看出,箱梁抗彎強(qiáng)度與抗剪強(qiáng)度均比較高,單個(gè)箱梁平均抗彎強(qiáng)度為51.26 MPa,平均抗剪強(qiáng)度為54.76 MPa,均大于容許抗彎應(yīng)力與容許抗剪應(yīng)力。并且箱梁承載力最大值僅為43.06 MPa,最小值為40.56 mm,符合規(guī)范需求。通過以上驗(yàn)算說明該橋梁現(xiàn)澆箱梁具有較強(qiáng)的力學(xué)性能。為了進(jìn)一步驗(yàn)證施工方案的可靠性,對(duì)橋梁箱梁位移變形進(jìn)行檢測(cè),據(jù)相關(guān)規(guī)范規(guī)定,大跨度橋梁現(xiàn)澆箱梁位移變形量不應(yīng)超過15.55 mm,將其作為檢驗(yàn)依據(jù),隨機(jī)選擇8個(gè)測(cè)點(diǎn),在測(cè)點(diǎn)上安裝位移變形監(jiān)測(cè)儀,每隔7 d統(tǒng)計(jì)一次箱梁位置變形數(shù)據(jù),具體數(shù)據(jù)如表4所示。

表4 C匝道橋現(xiàn)澆箱梁位移變形情況 單位:mm

從表4中數(shù)據(jù)可以看出,C匝道橋現(xiàn)澆箱梁位移變形量比較小,最大變形值僅為0.17 mm,并且在施工完成后的第21 d開始,箱梁位移變形量沒有增長(zhǎng),穩(wěn)定在0.11 mm左右,符合規(guī)范需求。因此本次試驗(yàn)數(shù)據(jù)證明了,應(yīng)用滿堂支架法對(duì)C匝道橋現(xiàn)澆箱梁施工,箱梁力學(xué)性能與位移變形方面均達(dá)到了質(zhì)量要求,具有良好的施工效果。

4 結(jié)束語

此次結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)資料以及實(shí)際工程案例,對(duì)滿堂支架法在C匝道橋現(xiàn)澆箱梁施工中的應(yīng)用進(jìn)行了探究,并對(duì)應(yīng)用效果進(jìn)行了檢驗(yàn)。但是由于此次研究時(shí)間有限,僅對(duì)施工工藝進(jìn)行了研究,未涉及到施工安全控制和質(zhì)量控制,在研究?jī)?nèi)容方面可能存在一些不足之處,今后會(huì)在施工質(zhì)量控制與安全控制方面展開研究,為橋梁現(xiàn)澆箱梁施工提供有力的理論支撐。