受限空間超寬變截面現(xiàn)澆箱梁施工技術(shù)

陳龍，史衛(wèi)

（中交二航局第二工程有限公司，重慶401120）

1 工程概況

孟加拉國達(dá)卡市南部Dhaka-Mawa-Bhanga 段原N8 公路改擴(kuò)建項(xiàng)目Teghoria 立交接線高架橋上部結(jié)構(gòu)采用混凝土箱梁結(jié)構(gòu)，共有21 聯(lián)78 跨，其中有4 聯(lián)為多箱室超寬變截面箱梁，均采用盤扣式滿堂支架現(xiàn)澆法施工。

高架橋兩側(cè)因既有建筑物無法拆除，導(dǎo)致原施工紅線范圍寬度由44m 減少為32～35m，且沿線布置有大量高壓電線，現(xiàn)場施工條件存在極大的局限性和高危安全隱患，更有部分箱梁在電線未遷移情況下根本不具備施工條件。

2 總體施工方案

超寬變截面現(xiàn)澆箱梁根據(jù)其結(jié)構(gòu)尺寸及預(yù)應(yīng)力布置，采取逐聯(lián)整體施工，水平分層2 次澆筑。

施工工藝流程如下：施工準(zhǔn)備→基礎(chǔ)處理→支架搭設(shè)→底模及外側(cè)模安裝→支架預(yù)壓→底板、腹板鋼筋綁扎及預(yù)應(yīng)力安裝→內(nèi)側(cè)模安裝→第一次混凝土澆筑→混凝土養(yǎng)護(hù)→內(nèi)頂模安裝→頂板鋼筋及預(yù)應(yīng)力安裝→第二次混凝土澆筑→混凝土養(yǎng)護(hù)→預(yù)應(yīng)力張拉、壓漿及封錨→底模、支架拆除。

3 受限空間超寬變截面現(xiàn)澆箱梁施工關(guān)鍵技術(shù)

3.1 支架地基處理

承臺施工完成后，基坑填筑普通路基砂，采用挖掘機(jī)分層回填整平，并灑水壓實(shí)。箱梁投影線外側(cè)2m 范圍內(nèi)的生活及建筑垃圾等不適合土壤清除換填，積水排凈晾干。根據(jù)箱梁底板標(biāo)高及盤扣支架立桿模數(shù)，計(jì)算地基處理標(biāo)高，頂層30cm采用磚渣和路基砂按3∶1 摻配拌勻鋪筑壓實(shí)。

雨季施工期間，為了避免雨水沖刷影響基礎(chǔ)穩(wěn)定，處理后的基礎(chǔ)表面鋪一層塑料膜，再在薄膜上滿鋪、平鋪一層一級磚，磚之間的縫隙采用細(xì)沙填滿，水沖密實(shí)。同時(shí)，為避免場地內(nèi)集水，在箱梁投影外側(cè)開挖暢通的排水溝。

3.2 支架及底模系統(tǒng)設(shè)計(jì)

現(xiàn)澆箱梁普遍采用少支架或腳手管滿堂支架施工，對于受限空間變截面箱梁兩側(cè)高壓線及橋下凈空高度限制，無法普遍使用起重設(shè)備進(jìn)行少支架安拆[1]。另外，橋下凈空7～8m 變化高度，采用普通腳手管支架，單根立桿長度不足，需采用大量扣件對接不同長度，結(jié)構(gòu)受力不利且作業(yè)工效極低。鑒于此，選用滿堂式承插盤扣支架，既可減少吊裝作業(yè)，又能適應(yīng)不同高度和變截面寬度調(diào)整，安拆方便迅速。

經(jīng)計(jì)算，滿堂式承插盤扣支架立桿順橋向標(biāo)準(zhǔn)間距90cm，靠近墩位的位置加密為60cm，橫橋向布置間距為120cm。模板系統(tǒng)依次為：15mm 竹膠板；10cm×10cm 方木，箱室下方間距為35cm，腹板下方布置間距為20cm；橫向分配梁為Ⅰ10 型鋼。

3.2.1 Ⅰ10 型鋼計(jì)算

方木下面采用Ⅰ10 型鋼，間距90cm，跨度120cm。Ⅰ10型鋼受力最不利荷載布置如圖1 所示。當(dāng)腹板位于Ⅰ10 型鋼跨中時(shí)，Ⅰ10 型鋼受力最不利。

圖1 荷載分布圖

根據(jù)荷載布置形式，Ⅰ10 型鋼彎矩M=8.68kN·m，剪力V=22.5kN，則有：

1）最大應(yīng)力：σ=176.9MPa＜fm=215MPa，滿足要求。

2）最大剪應(yīng)力：τ=57.1MPa＜fv=125MPa，滿足要求。

3）撓度：s=2.7mm＜[s]=3mm，滿足要求。

3.2.2 盤扣支架計(jì)算

腳手架按60cm×90cm、90cm×90cm 和120cm×90cm 布置，步距120cm，頂托懸臂高度按≤30cm 計(jì)算。根據(jù)JGJ 231—2010《建筑施工承插型盤扣式鋼管支架安全技術(shù)規(guī)程》[2]，立桿段的軸向力設(shè)計(jì)值應(yīng)按式（1）進(jìn)行計(jì)算：

式中，ΣNGK為模板及支架自重、新澆筑混凝土自重和鋼筋自重標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的軸向力總和，kN；ΣNQK為施工人員及施工設(shè)備荷載標(biāo)準(zhǔn)值和風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的軸向力總和，kN。

1）單桿軸向力驗(yàn)算

單根立桿剛好位于腹板下方時(shí)，立桿受力為不利，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙計(jì)算如下：

2）桿長細(xì)比驗(yàn)算

立桿的計(jì)算長度按式（2）和式（3）計(jì)算，并在二者中取較大值：

式中，l0為支架立桿計(jì)算長度，m；h′為支架立桿頂層水平桿步距，m，宜比最大步距減少一個(gè)盤扣的距離；k為懸臂端計(jì)算長度折減系數(shù)，此處取1；a為支架可調(diào)托座支撐點(diǎn)至頂層水平桿中心線的距離，m，此處取0.25m；η 為支架立桿計(jì)算長度修正系數(shù)，水平桿步距為1.5m 時(shí)，可取1.2；h為支架立桿頂層水平桿步距，m。

因此，計(jì)算長度l0=1.35+0.25×2×1=1.85m，l0=1.2×1.5=1.8m，取1.85m。

長細(xì)比計(jì)算公式見式（4）：

式中，i為扣件架桿件回轉(zhuǎn)半徑，cm，此處取1.587cm。根據(jù)規(guī)范，容許長細(xì)比[λ]=250，則有：

3）支撐架整體穩(wěn)定性驗(yàn)算

穩(wěn)定驗(yàn)驗(yàn)算按式（5）計(jì)算：

式中，φ 為穩(wěn)定系數(shù)，根據(jù)長細(xì)比查表取0.369；A為桿件截面積，為450.4mm2。

因此，扣件支撐架軸心受壓時(shí)的整體穩(wěn)定性滿足要求。

3.3 支架預(yù)壓

原方案擬采用履帶吊吊裝成捆鋼筋和噸袋砂的方式逐跨預(yù)壓，以完全模擬支架受力布置預(yù)壓荷載。受兩側(cè)高壓線影響，無法持續(xù)停電滿足長時(shí)間吊裝作業(yè)。

鑒于孟加拉國人工費(fèi)較低、人口密度大、拆除高壓線影響面廣等實(shí)際情況，并結(jié)合當(dāng)?shù)貥痘o載小砂袋預(yù)壓的施工經(jīng)驗(yàn)，將方案優(yōu)化為采用40kg/袋的小砂袋人工搬運(yùn)方式預(yù)壓。經(jīng)對比分析，當(dāng)?shù)厝斯まD(zhuǎn)運(yùn)成本更低，且預(yù)壓工效與履帶吊吊裝轉(zhuǎn)移相差不大，甚至更為節(jié)約時(shí)間，并且更能節(jié)約設(shè)備投入及油耗費(fèi)用[3]。

當(dāng)?shù)赜昙酒陂g降雨量大、持續(xù)時(shí)間長，為避免雨水淋濕袋裝砂增加質(zhì)量造成預(yù)壓荷載超重，預(yù)壓期間配置彩條布，雨前或當(dāng)日施工結(jié)束時(shí)，及時(shí)包裹覆蓋預(yù)壓砂袋。

3.4 模板施工

3.4.1 外側(cè)模安裝

外側(cè)模采用定制鋼模板，背部支撐系統(tǒng)間距與支架頂Ⅰ10 型鋼分配梁間距匹配，支腿底部設(shè)置頂升絲桿，用于外側(cè)模標(biāo)高及線形調(diào)整。

預(yù)壓砂袋卸載后，在竹膠板底模上測量放樣出箱梁底板邊線。單跨單側(cè)僅需臨時(shí)停電2h 左右，采用汽車吊將外側(cè)模逐塊吊至支架頂部初步就位，后續(xù)由人工采用手拉葫蘆精準(zhǔn)調(diào)位，并頂升底部絲桿調(diào)整模板標(biāo)高。因變截面箱梁逐漸加寬，外側(cè)位于曲線段上，變化較大的區(qū)域設(shè)置小塊楔形調(diào)節(jié)模板，變化較小的區(qū)域預(yù)留縫隙，采用薄鋼板搭接鋪設(shè)。

3.4.2 內(nèi)模安拆

箱梁內(nèi)模板采用竹膠板面板和方木背帶組合形式，在橋臺端部或已澆梁段橋面按設(shè)計(jì)圖紙配料加工成塊，再由人工搬運(yùn)并安裝就位，采用蝴蝶扣或拉桿進(jìn)行固定。

3.4.3 外側(cè)模拆除

箱梁混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%后，方可進(jìn)行外側(cè)模拆除施工。拆除時(shí)，先旋轉(zhuǎn)降低模板底部絲桿使外側(cè)模與混凝土脫離，再采用手拉葫蘆將外側(cè)模沿分配梁向外拖移，最后在臨時(shí)停電的情況下采用汽車吊將模板下放至等待的平板車上并及時(shí)轉(zhuǎn)運(yùn)，最終完成外側(cè)模拆除施工。

若兩側(cè)高壓線無法安排臨時(shí)停電，可將鋼絲繩通過預(yù)留泄水孔下放并固定外側(cè)模，然后拆除外側(cè)模底部的支架系統(tǒng)，由卷揚(yáng)機(jī)垂直下放模板至地面。

3.5 鋼筋施工

箱梁鋼筋在加工場配料加工成半成品，申請臨時(shí)停電后集中轉(zhuǎn)運(yùn)至現(xiàn)場吊至箱梁頂，人工搬運(yùn)進(jìn)行定位和綁扎。箱梁鋼筋綁扎順序?yàn)椋憾枕敊M梁→底板→腹板→頂板（含翼板）。

超寬變截面箱梁墩頂鋼筋骨架長度長，且單片骨架較為柔性，采用鋼管加工專用吊具設(shè)置多點(diǎn)起吊安裝就位。待橫梁綁扎完成后，采用專用型鋼三角框式支架，設(shè)置2 個(gè)10t 的手拉葫蘆代替履帶吊將橫梁下放就位。

3.6 混凝土澆筑施工

根據(jù)澆筑速度及運(yùn)輸距離綜合考慮，混凝土澆筑配置2臺泵車和8 臺罐車對稱進(jìn)行，以雙箱室箱梁為例，將截面劃分若干分區(qū)，澆筑布料方式如下：

第一次底腹板混凝土澆筑，按照腹板下倒角→底板→腹板的順序布料，自跨中向兩端對稱推進(jìn)澆筑，每層布料長度以10m 為宜，避免混凝土結(jié)合面形成施工冷縫。布料采取多點(diǎn)分層布料，每層厚度為30～40cm。

第二次頂板混凝土澆筑，順橋向從中間向兩端對稱澆筑，橫橋向從兩側(cè)翼緣板向中間布料，從而避免懸臂端模板下?lián)袭a(chǎn)生裂紋。

4 結(jié)語

孟加拉N8 公路改擴(kuò)建項(xiàng)目高架橋共23 聯(lián)箱梁，其中4聯(lián)為超寬變截面現(xiàn)澆箱梁，超寬變截面箱梁區(qū)域兩側(cè)更為臨近高壓線。在安全作業(yè)空間受限的情況下，結(jié)合當(dāng)?shù)睾同F(xiàn)場實(shí)際情況，采取多種有效措施，大大減少了臨近高壓線起重吊裝作業(yè)，有序推進(jìn)了項(xiàng)目施工進(jìn)展，為業(yè)主減少了大量停電協(xié)調(diào)工作，避免了附近居民長期無電生活的困難。