提籃式拱橋上部結構預制安裝施工技術

金寒睿 邵建軍

近年來,隨著我國交通工程建設的發展,提籃式系桿拱橋由于造型優美、承載能力大、穩定性好等優點,在公路、鐵路及城市橋梁建設中得到了較為廣泛的應用。為了體現出施工完成后拱橋的優點,其上部結構預制安裝施工技術要求也較高,值得我們慎重掌握。

1 工藝原理

提籃式鋼筋混凝土拱橋上部結構預制安裝技術的工藝原理是:先在橋位附近設置預制場,在預制場地按拱圈的尺寸1∶1放樣,嚴格遵照構件的曲線直向,然后按節段立模預制。在預制構件的同時在安裝孔處設置臨時支墩、搭設支架。待構件混凝土強度達到設計強度后按規定的施工流程采用浮吊進行安裝成橋。

2 施工工藝流程及操作要點

2.1 工藝流程

1)構件預制施工工藝流程:預制場地整平→測量放樣→預制底座、模板制作→鋼筋綁扎(預埋件設置)→模板安裝→混凝土澆筑→養生。2)構件安裝施工工藝流程:安裝支座→搭設臨時支架并進行預壓→澆筑系梁端部、端橫梁及拱腳段→吊裝系梁預制段及中橫梁并濕接合龍→張拉系梁、橫梁第一批預應力束→搭設拱肋支架并進行預壓→吊裝拱肋、風撐預制段并濕接合龍→拆除拱肋支架→安裝吊桿并初張拉→拆除系梁支架→安裝預制橋面板,澆筑鉸縫混凝土→吊桿第二次張拉及張拉第二批系梁及橫梁預應力束→澆筑橋面層及護欄→吊桿張拉至成橋索力→第三批系梁預應力束張拉壓漿封錨。

2.2 操作要點

1)構件預制。a.構件的預制場地盡可能選在橋位附近較平坦和寬敞的地方。b.采用坐標法放樣,根據拱軸線方程算出拱軸線各預定的縱橫坐標,先放跨徑尺寸,再分段放出預定的縱橫坐標,并量出加預拱度值后的各點。據設計尺寸定出系梁、拱肋軸線,畫出構件輪廓線及交角圓弧線,定出各吊桿位置、橫系梁聯結點位置及風撐結點位置。c.構件為弧形預制件,模板采用鋼模,鋼板厚5 mm,為抵抗側向彎曲,模板背面每隔50 cm焊豎向角鋼加固。為便于拆裝及構件線型順暢,每塊模板長2 m～3 m。d.鋼筋焊接與綁扎接頭應符合規范及設計要求。e.模板應涂刷脫模劑,外露面混凝土模板的脫模劑采用同一品種,不得使用廢機油。把模板沿放樣線拼裝成整體,調整好板垂直度、直順度、底部、上部用螺栓加固。然后加固模板,確保立模不變形,尺寸準確。澆混凝土前,應對模板尺寸、鋼筋尺寸、位置、焊接長度、預埋件數量、位置等做全面檢查,符合設計要求后方可進入下道工序。f.嚴格按設計配合比配料、拌制。

2)臨時支架。a.支架施工方案采用棧橋體系,支架基礎采用打入式鋼管樁,鋼管樁的入土深度根據計算確定,承載力可根據貫入度進行雙控,樁頂承臺采用槽鋼形成鋼平臺,槽鋼應形成箱形斷面后,再通過縱橫間焊接形成整體平臺。b.搭支架時,按設計規定預留通航孔,其寬度、凈高應滿足要求。并在通航孔兩側施打鋼管保護樁。樁頂縱橫采用槽鋼連接形成整體框架,保護樁與支架樁基間不得有任何連接。c.考慮橋梁梁底設計高程,結合支架搭設的高度,船只通過該橋位時需限制通航等級以確保支架安全。

3)系梁端部、拱腳段及端橫梁澆筑。a.為保證系梁混凝土內實外光,系梁底模、側模采用鋼板制作,對銷螺栓固定模板,模板強度及剛度應滿足要求,模板接縫夾海綿條,確保接縫嚴密,不漏漿。端橫梁模板亦采用鋼模,槽鋼作加勁肋。b.在支架上鋪設系桿底模,根據支架預壓所測得的彈性變形值設置一定的預拱度,施工預拱度按二次拋物線分配。彈性變形的數值需將此變形量按二次拋物線分段考慮在內。c.鋼筋焊接與綁扎接頭應符合規范及設計要求。d.首先澆筑系梁混凝土,然后澆筑端橫梁混凝土,為保證系梁混凝土的密實,用插入式振搗器振搗。在系梁及端橫梁拆模后,在對應的中橫梁位置鑿毛處理系梁。混凝土澆筑采用整片澆筑,斜向分層,縱向分段,分段長度控制在4 m～6 m,分層厚度不超過30 cm,采用插入式振搗器振搗,灌注連續均勻進行,混凝土運輸采用輸送泵運輸。

4)系梁及中橫梁安裝。a.吊裝設備采用浮吊。各預制節段用船只運輸至安裝孔處,在移運過程中,應注意使構件穩定安全。b.要求垂直起吊,吊點位置應符合設計要求,各吊點同時均勻受力,起吊安裝必須緩慢、平穩。用浮吊將系梁預制段放置在橋位貝雷桁架上,架設臨時支撐,防止預制件傾覆,隨后架立橫向另一側對應的節段,并以強大的橫向剪刀撐及設有法蘭螺絲的鋼筋在節段的兩端臨時對角拉緊固定成框構,后拼裝相鄰節段,繼續依次由兩端往跨中對稱安裝,同樣采取臨時固定措施。c.使用千斤頂和硬木楔調整預制件標高及預制件軸線位置,達到設計標高。d.澆筑濕接頭時務必保證預應力管道的通暢,嚴防堵塞,同時必須用高壓水槍沖洗干凈后方可施工。e.安裝中橫梁及澆筑濕接頭,中橫梁需由兩端往跨中對稱進行安裝。

5)預應力束張拉。a.張拉采用4臺千斤頂,配套壓力表兩端同步張拉,張拉前千斤頂壓力表應配套校驗,以確定張拉力與壓力表之間的關系曲線。張拉以張拉力和伸長值雙控控制,實際伸長值與理論伸長值控制在±6%以內。b.系梁錨具為夾片式自錨型錨具,預應力束張拉程序為:0→初應力(10%δk)→100%δk(持荷2 min錨固)。c.預應力束張拉順序按設計要求,張拉工藝如下:千斤頂與配件裝置順序:安裝工作錨板→夾片→限位板→千斤頂→工具錨→工具錨夾片。施加預應力:兩端同時向千斤頂張拉缸加油壓至10%δk→測量伸長量→20%δk→測量伸長量→設計油壓值→測量伸長量→做好張拉記錄。錨固:打開高壓油泵截止閥,張拉油壓緩慢降至零→活塞回程。d.用砂輪機割除錨外鋼絞線,外露長度不小于30 mm。用水泥砂漿密封張拉端,以防壓漿時冒漿。

6)搭設拱肋支架,安裝拱肋及風撐。a.搭設拱肋支架,拱肋支架全部采用貝雷片,貝雷片間連接采用貝雷片專用螺栓連接,安裝好的支架在縱橫間采用鋼絲繩斜拉,保證支架的整體穩定性。b.在拱肋節段拼裝點下部搭設支架,精確放出支架平面位置,同時不能妨礙吊桿施工,支架高度和高程按拱肋下緣坐標準確放出,并按設計要求預加預拱度,為加強拱肋支架的穩定性,在支架的外側采用纜風繩加以固定。c.支架搭設完畢后,在支架頂部放出拱肋安裝控制點位置。拱肋安裝控制點按圖1設置。d.拱肋、風撐吊裝,根據構件的重量及安裝高度選擇起吊能力滿足要求的浮吊,吊裝順序由兩端往跨中對稱進行。吊裝預制好的拱肋節段,準確調整好位置及標高,調整時拱肋濕接頭鋼筋一般不全部焊死,先焊頂層鋼筋,4個角用槽鋼頂死,用螺旋千斤頂調整。e.現澆拱肋及風撐濕接段混凝土。接頭處鋼筋密集,此處受力又較復雜,鋼筋焊接應滿足規范要求,混凝土應精心配制,采用同標號的膨脹混凝土,振搗時采用小型振動棒,配合插釬、插搗以保證密實,澆筑應一次完成,防止出現施工縫。

7)拱肋落架,吊桿安裝及張拉。a.等拱肋及風撐濕接段混凝土強度達到設計規定的強度,拆除拱肋支架,將拱肋形成裸拱結構。卸架前對拱肋的混凝土質量、拱軸線的坐標尺寸、卸架設備情況等進行全面檢查,符合要求后可卸架。b.準確測量吊桿長度,有吊桿生產廠家提供成品索,成品索需進行超張拉檢驗合格后方可安裝。對稱安設各吊桿,并對吊桿進行初步收緊。c.吊桿張拉是成橋最關鍵的工序,張拉前千斤頂壓力表應配套校驗,用4臺千斤頂對4根對應吊桿同步張拉,吊桿張拉必須嚴格按設計規定的張拉力和規定順序進行,并不斷調整其索力,使每根吊桿張拉力達到設計要求,保持吊桿索力均衡。

8)拆除系梁支架,卸架時宜從跨中向支座依次循環卸落。系梁支架采用對稱人工配合機械分跨拆除,吊裝至運輸船只上外運。

9)安裝預制橋面板:在橋橫向,由兩側往中間鋪設,在橋縱向,從兩端往跨中對稱進行,橫橋向也對稱安裝。澆筑鉸縫混凝土。

3 結語

由于提籃式拱橋上部結構預制安裝施工技術相對于現澆上部而言更能夠確保工程質量安全,可以節約工程造價與合理利用能源資源;另外與其他施工技術、方法相比,可以縮短施工工期,施工質量較容易控制;施工期間支架受船舶、漂流物的威脅及支架對排洪、通航的影響周期較短,具有較大的經濟效益和社會效益,因此,上述詳細的施工技術值得同行學習與借鑒。

[1]JTJ 041-2000,公路橋涵施工規范[S].

[2]GB/T 14370-2000,預應力筋用錨具、夾具和連接器[S].

[3]GB/T 5224-1995,預應力混凝土用鋼絞線[S].