分段現澆橋梁的懸臂施工及注意事項

許忠印

(河北省交通建設監理咨詢有限公司)

分段現澆橋梁的懸臂施工,就是利用掛籃在橋墩兩側對稱逐段澆筑混凝土、張拉預應力筋 、移動掛籃、立模、綁扎鋼筋等循環連續施工,直至合攏形成連續橋梁。掛籃懸臂澆筑施工不需大量施工支架和大型的臨時設備,不影響橋下通航、通車,施工受季節、河道水位影響小。因此掛籃懸臂澆筑施工的方法在連續梁和連續剛構中得到廣泛的應用。掛籃懸臂現澆施工的橋梁常用跨徑,國內目前最大跨徑已達到270m。該施工方法是國內外大跨徑連續橋梁的主要施工方法之一。雖然該施工方法有很大的優點,但是也有它的不足之處,主要是懸臂施工體系轉換較多、施工線形及合攏技術要求比較高。另外在掛籃的拼裝移動及 0#塊施工環節上也有一定的技術難度。

1 支座的安裝及注意事項

現階段國內大跨徑連續梁的支座大部分為盆式支座,它的主要特點是承載能力高,適應上部結構水平位移較大、摩擦系數小、支座建筑高度小、經濟效果顯著和具有抗震消能等優越性。雖然支座在橋梁結構中屬于小部件,但是如果設計不當、施工質量差和缺乏合理的養護,它往往給結構受力帶來嚴重的不良后果。大量事實證明支座在橋梁結構中是最易出現病害之處。因此合理選擇支座,提高支座的施工質量,對橋梁的壽命,使用性能具有十分重要的意義。

1.1 支座預偏量的設置

掛籃懸臂澆筑的橋梁要經過多次合攏,每次合攏都要進行一次體系轉換。由于每次合攏期很短,在此期間混凝土發生的徐變很小,可以忽略。但是由于溫差產生的內力非常大,對于截面較大的箱型梁體將會產生數千噸的溫度內力,如此大的內力對于一般的剛性支撐桿件是難以承受的,所以在合攏口鎖定后應立即釋放一端的支座固結約束,使一端梁可沿支座滑動。由此使支座上墊板產生一定的偏移,為了保證梁體在全部合攏后支座與其上墊板位置準確,在支座安裝時應對支座上墊板設置一定的反方向的預偏量。其預偏量的大小應根據合攏時氣候的溫差大小計算得出,預偏量的方向由合攏順序確定。

1.2 支座的安裝

為了保證支座安裝后位置準確,首先必須保證支座墊石位置準確,在支座安裝前應用全站儀在墊石上把支座的位置準確放出,然后用環氧樹脂砂漿把支座固定在墊石上,在安裝時可以邊安裝邊用水準儀調整支座標高。為了便于保證支座的標高和安裝質量,在澆筑支座墊石時可有意使墊石標高略低于設計標高,而且要盡可能是墊石上頂面平整。另外在支座安裝時一定要特別注意支座前后方向和左右位置不能搞錯,否則后果不堪設想。

2 0#塊的施工及注意事項

0#塊在各梁段中體積最大,縱向預應力束及橫向、豎向預應力束最多,普通鋼筋密布,管道縱橫,而且 0#塊受力情況復雜,因此它是梁段施工的關鍵。其主要注意事項如下。

(1)在懸臂施工過程中,橋墩必須保證梁部以克服傾覆穩定,使梁段無論在對稱平衡懸臂狀態還是遇到設計規定范圍內不對稱荷載時均能正常施工并保證其處于穩定可靠狀態。當前最適合的辦法就是將橋墩于 0#塊予以臨時固結。其主要措施就是在墩頂四周設置臨時混凝土支座和在墩頂預埋兩排高強度鋼筋與0#塊進行固結。

(2)0#塊梁段大多采用支架法施工,為了消除支架非彈性形變,支架在立模后應進行預壓加載,由于 0#塊大都采用分層澆筑混凝土,預壓重可取混凝土重的 80%。預壓過程中應對支架進行標高控制測量,具體測量方法為:每側支架取 3個斷面(根部、中部、懸臂端),每個斷面測 3個點,每個點測 4組數據(加載前、1/2荷載、加載后、卸載),最后根據測量出的數據計算出支架的彈性變形和非彈性變形,由此來調整 0#塊底模的標高。

(3)由于 0#塊中鋼筋數量、型號多,所以在綁扎鋼筋時一定要注意保證鋼筋的數量、型號、間距、保護層滿足規范和圖紙的要求。另外當普通鋼筋與預應力管道位置有沖突時,應適當調整普通鋼筋的位置以保證預應力管道位置準確。

(4)要注意模板的剛度和拉桿的數量滿足施工要求,保證混凝土在施工過程中不變形,否則將給下一步施工——1#塊施工帶來麻煩。

(5)混凝土澆筑時應注意由兩端向中間對稱澆筑,要保證混凝土振搗密實,特別是支座上部的混凝土。另外在振搗時注意振搗棒不能觸及波形管道,以防波形管道被振壞而進漿,混凝土澆筑完畢后對預應力管道進行沖洗,要對頂板進行收漿、刷毛。

3 掛籃安裝及注意事項

掛籃作為梁體懸臂施工的承重結構,其使用周期長,循環次數多,結構受力較為復雜。掛籃結構安全不僅關系到橋梁主體結構安全,也關系到施工人員的人身安全,所以在掛籃正式懸澆使用前有必要通過靜載壓重的方法檢驗掛籃結構的可靠性,同時通過掛籃靜載試驗來確定掛籃在混凝土荷載作用下的變形值,為掛籃底板預拱度的設置提供依據,在靜載試驗中為了使掛籃的變形更接近實際情況,應采用分級加載的方法,每級荷載加載完成后間隔 2h觀測掛籃的變形值,再進行下一級加載,全部加載完成后持續 5～6h,期間觀測掛籃變形 2～3次。然后分級卸載,觀測掛籃的變形值,最后算出掛籃的彈性變形和非彈性變形值。

4 梁段混凝土澆筑施工注意事項

梁段混凝土的懸臂灌注一般采用泵送,混凝土坍落度一般控制在 12～18cm,并應隨溫度變化及運輸和澆筑速度作適當調整。其主要注意事項如下。

箱梁各節段混凝土在灌注前,必須嚴格檢查掛籃中線,掛籃底模標高,縱、橫、豎三向預應力管道,鋼筋、錨頭及其他預埋件的位置,認真核對無誤后方可灌注混凝土。

若能全斷面一次灌注做好,否則應按以下順序灌注。(1)二次灌注:第一次由底板至腹板下承托,第二次為剩余部分。(2)三次灌注:第一次由底板至腹板下承托,第二次由腹板下承托至腹板上承托,第三次為剩余部分。一般情況下最多采用二次灌注,否則將影響工程質量和工期。

混凝土的灌注宜從掛籃前端開始,以使掛籃的微小變形大部分實現,從而避免新舊混凝土間產生裂縫。

各節段預應力管道在灌注混凝土前,宜在波形管內插入硬塑管作襯填,以防管道被壓癟。另外如果豎向預應力管道出現堵管問題處理起來非常困難,所以豎向預應力管道由鋼管代替波紋管比較安全。預應力管道的定位鋼筋應牢固可靠,定位鋼筋網架間跑應保持在0.5～1m左右。

梁體混凝土澆筑的成敗與否,關鍵在于混凝土的振搗質量。所以我們必須做到不漏振,不過振,保證混凝土密實均勻。

5 預應力混凝土連續梁的合攏施工要點

(1)應選擇日氣溫較低、溫度變化幅度較小鎖定合攏口并灌注合攏段混凝土。

(2)合攏口混凝土應比梁體提高一個等級,并要求早強,最好采用微膨脹混凝土,并須做特殊配比設計,澆筑時應認真振搗,澆筑完成后認真養生。

(3)為保證澆筑混凝土過程中合攏口始終處于穩定狀態,必要時澆筑前可在各懸臂端加與混凝土重量相等的配重,加卸載均應對稱梁軸線進行。

(4)合攏口的鎖定應迅速對稱鎖定,先將外剛性支撐一端與梁端部預埋件焊接,再將剛性支撐頂緊并焊接,而后迅速將外剛性支撐的另一端與梁連接,臨時預應力束應隨之快速張拉。在合攏口鎖定后立即釋放一端的固定約束。

6 預拱度的設置

預應力混凝土連續梁由于受混凝土收縮、徐變等諸多因素影響,施工線形及合攏高差是施工中最難控制的技術指標。為此準確計算施工撓度,合理設置預埋拱度至關重要。從目前看,理論與實踐相結合是設置預拱度抵消撓度的有效方法。施工中應進行施工精密測量和撓度監控,以便及時對梁體標高進行調整。特殊情況下可采取糾偏措施。