淺談懸臂澆筑施工

龔曉理

(中鐵十三局集團)

懸臂澆筑施工中所用的主要設(shè)備是掛籃。為了拼制掛籃,在墩柱兩側(cè)常先采用托架支撐澆筑一定長度的梁段,這個長度稱為起步長度。在用懸臂施工法建造預(yù)應(yīng)力混凝土懸臂梁連續(xù)梁橋時,需采取措施使墩梁臨時固結(jié),待合攏后再恢復(fù)原結(jié)構(gòu)狀態(tài)。

1 施工掛籃

掛籃是一個能夠沿軌道行走的活動腳手架,懸掛在已經(jīng)張拉錨固與墩身連成整體的箱梁節(jié)段上。在掛籃上可進行下一節(jié)段的模板、鋼筋、管道的安設(shè),混凝土澆筑和預(yù)應(yīng)力張拉、灌漿等作業(yè)。完成一個循環(huán)后,新節(jié)段已和橋墩聯(lián)成整體,成為懸臂梁的一部分,掛籃即可前移一個節(jié)段,再固定在新的節(jié)段位置上。如此循環(huán)直至懸臂梁澆筑完成。

掛籃的種類很多,其構(gòu)造也隨之而各有不同。掛籃它由底模架、懸吊系統(tǒng)、承重結(jié)構(gòu)、行走系統(tǒng)、平衡重及錨固系統(tǒng)、工作平臺等部分組成。掛籃的承重結(jié)構(gòu)可用萬能桿件或貝雷鋼架拼成,或采用專門設(shè)計的結(jié)構(gòu),它除了要能承受梁段自重和施工荷載外,還要求自重輕、剛度大、變形小、穩(wěn)定性好、行走方便等。

我國重慶長江大橋施工中采用的斜拉式掛籃,其承重結(jié)構(gòu)由箱形截面鋼梁和鋼帶拉桿組成,行走系統(tǒng)用聚四氟乙烯滑板。這種掛籃結(jié)構(gòu)的用鋼量比萬能桿件的節(jié)省了 1/3,使用也方便。

用掛籃澆筑墩側(cè)初始幾對梁段時,由于墩頂位置受限,往往需要將兩側(cè)掛籃的承重結(jié)構(gòu)連在一起。待澆筑到一定長度后再將兩側(cè)承重結(jié)構(gòu)分開。

2 施工托架

施工托架可根據(jù)墩身高度、承臺形式和地形情況,分別利用墩身、承臺或地面作支承,設(shè)立支撐托架。墩頂梁段(即所謂零號塊)或墩頂附近的梁段在托架上澆筑。施工掛籃就在已澆筑梁段上拼裝。

托架可采用萬能桿件拼制。托架的高度和長度視拼裝掛籃的需要和擬澆塊件長度而定。橫橋向的寬度一般應(yīng)比箱梁底板寬出 1.5～2.0m,以便于設(shè)立箱梁邊肋的外側(cè)模板。托架頂面應(yīng)與箱梁底面縱向線型的變化一致。

為了消除托架在澆筑梁段混凝土?xí)r產(chǎn)生的變形,常用如千斤頂法、水箱法等對托架預(yù)加變形。

3 懸澆施工主要工序

當(dāng)掛籃安裝就位后,即可在其上進行梁段懸臂澆筑的各項作業(yè),其施工工藝流程如下。

按每一梁段的混凝土分兩次澆筑排列的,即先澆底板混凝土,后澆肋板及頂板混凝土。當(dāng)采用一次澆筑時,將澆筑底板混凝土的工序與澆筑肋板及頂板混凝土的工序合并,其他工序不變。

混凝土澆筑前,須用硬方木支墊于臺車前輪分配梁上,以分布荷載,減少輪軸壓力。澆筑混凝土的過程中。要隨時觀測掛籃由于受荷而產(chǎn)生的變形。掛籃負(fù)荷后,還可能引起新舊梁段接縫處混凝土開裂。尤其是采用兩次澆筑法施工時,當(dāng)?shù)诙位炷翝仓r,第一次澆筑的底板混凝土已經(jīng)凝結(jié),由于掛籃的第二次變形,底板混凝土就會在新舊梁段接縫處開裂。為了避免這種裂縫,對掛籃可采取預(yù)加變形的方法,如采用活動模板梁等。

懸臂澆筑施工的周期為 6～10d,依節(jié)段混凝土的重量和結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度而不同。日本一座雙線預(yù)應(yīng)力混凝土鐵路連續(xù)梁橋,總長 440m,分跨為 69+55+3×66+55+ 62m,橋?qū)?11m,采用掛籃懸臂施工,標(biāo)準(zhǔn)段的施工周期為8d,全橋工期一年半。在懸澆施工中如何提高混凝土的早期強度對有效地縮短施工周期關(guān)系較大,這也是現(xiàn)場澆筑旅工的共同性問題。

4 臨時固結(jié)措施

用懸臂施工法從橋墩兩側(cè)逐段延伸來建造預(yù)應(yīng)力混凝土懸臂梁橋和連續(xù)梁橋時,為了承受施工過程中可能出現(xiàn)的不平衡力矩,就需要采取措施使墩頂?shù)牧闾枆K件與橋墩臨時固結(jié)起來。

我國天津獅子林橋(跨徑為 24+45+24m的三孔懸臂梁橋)在施工中采用的臨時固措施構(gòu)造(該橋懸臂梁采用懸拼施工)。在澆筑零號塊件之前,在墩頂靠兩側(cè)先澆注 50#的混凝土楔型墊塊,待零號塊達到設(shè)計強度 70%以上時,在橋墩兩側(cè)各用 10根,φ32mm預(yù)應(yīng)力粗鋼筋從塊件頂部張拉固定。這樣就使拼裝過程中出現(xiàn)的不平衡力矩完全由臨時的混凝土墊塊和預(yù)應(yīng)力筋共同承受。張拉力的大小以懸拼時梁墩間不出現(xiàn)拉應(yīng)力為度(每根鋼筋的張拉力為10kN)。待全部塊件拼裝完畢后,即可拆卸臨時固結(jié)措施,使懸臂梁的永久支座發(fā)生作用,這樣就使施工過程中的T型剛構(gòu)受力圖式轉(zhuǎn)化為懸臂梁的受力圖式。這種體系轉(zhuǎn)換是施工中的重要環(huán)節(jié),在擬定預(yù)應(yīng)力筋張拉順序時必須滿足各階段內(nèi)力變化的需要,應(yīng)該通過計算事先加以確定。

另外幾種臨時固結(jié)的作法。(1)當(dāng)橋不高,水又不深而易于搭設(shè)臨時支架時的支架式固結(jié)措施,在此情況下,拼裝中的不平衡力矩完全靠梁段的自重來保持穩(wěn)定。(2)利用臨時立柱和預(yù)應(yīng)力筋來錨固上下部結(jié)構(gòu)的構(gòu)造。預(yù)應(yīng)力筋的下端埋固在基礎(chǔ)承臺內(nèi),上端在箱梁底板上張拉并錨固,借以使立柱在施工過程中始終受壓,以維持穩(wěn)定。在橋高水深的情況下,也可采用圍建在墩身上部的三角形撐架來敷設(shè)梁段的臨時支承,并可使用砂筒作為懸臂拼裝完畢后轉(zhuǎn)化體系的卸架設(shè)備。