公路橋梁支架法節(jié)段現(xiàn)澆連續(xù)梁施工技術(shù)探析

喬 鑫

(中鐵十八局集團(tuán)第一工程有限公司，河北 涿州 072750）

長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)大跨度公路橋梁施工多采用懸臂澆筑施工法，但隨著節(jié)段的增加，混凝土和掛籃自重也會(huì)隨之增加，非常不利于預(yù)應(yīng)力配束施工，如果節(jié)段過(guò)短，則會(huì)影響總體施工進(jìn)度。而支架法節(jié)段現(xiàn)澆連續(xù)梁施工和懸臂澆筑有很大不同，將懸臂澆筑2-4 個(gè)甚至更多節(jié)段合并為一個(gè)較大的施工節(jié)段，在橋位處合理搭設(shè)支架，施工中的模板安裝、鋼筋綁扎、混凝土澆筑、預(yù)應(yīng)力張拉、合攏段施工等都在支架上完成，待混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后再拆除支架[1]。相比于懸臂澆筑法，支架法節(jié)段現(xiàn)澆連續(xù)梁施工可減少掛籃拼裝及邊跨合攏時(shí)間，從而縮短工期、降低成本。與整體滿堂支架澆筑法相比，可消除混凝土澆筑造成的收縮裂縫。但此項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用時(shí)，施工現(xiàn)場(chǎng)需具備搭設(shè)支架的條件，橋梁高度較高對(duì)該技術(shù)限制較大。基于此，開(kāi)展公路橋梁支架法節(jié)段現(xiàn)澆連續(xù)梁施工技術(shù)研究顯得尤為必要。

1 工程概述

北三環(huán)東延高架與四港聯(lián)動(dòng)大道交叉口設(shè)1座分離式立交，全線共設(shè)5 對(duì)上下橋匝道和四港聯(lián)動(dòng)大道主線跨線橋。其中在博學(xué)路、明理路各設(shè)置2 對(duì)上下橋匝道，在四港聯(lián)動(dòng)大道西側(cè)設(shè)置1 對(duì)上下橋匝道。標(biāo)準(zhǔn)段紅線寬60m，匝道段紅線寬分別為63m、66m、70m。本標(biāo)段為第二標(biāo)段：從主線樁號(hào)K4+422.122（不含P82 號(hào)墩）起，至樁號(hào)K6+012.679（工程終點(diǎn)含P128 號(hào)墩）止。主線高架BSH-41 跨四港聯(lián)動(dòng)大道采用（56+92+56）m 三跨變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋，基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁，施工采用碗口架分段現(xiàn)澆方案。

2 施工方案

本工程主線為U41 聯(lián)，各段基本參數(shù)見(jiàn)表1。可知U41 聯(lián)箱梁各段施工比較復(fù)雜，為保證施工質(zhì)量，采用高架橋形式進(jìn)行布置，邊跨采用上滿堂支架分階段現(xiàn)澆。為保證主跨在施工中滿足保通要求，需設(shè)置門洞，由鋼管、型鋼、貝雷梁、滿堂支架組合而成。具體施工工序?yàn)椋合仍谥Ъ苌蠞仓?#段，然后從中墩向兩側(cè)分段澆筑并張拉預(yù)應(yīng)力束，中跨合攏，在混凝土澆筑時(shí)，保證相鄰的節(jié)段能夠?qū)ΨQ澆筑。在中跨合攏后，該橋梁由T 形靜定懸臂狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槌o定狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)體系轉(zhuǎn)換。

表1 U41 聯(lián)箱梁各段基本參數(shù)

3 支架法節(jié)段現(xiàn)澆連續(xù)梁施工技術(shù)的具體應(yīng)用

3.1 1#段、2#段支架搭設(shè)

搭設(shè)1#段、2#段支架采用碗扣腳手架搭設(shè)法，立桿為φ48×3mm 碗扣件式腳手架，架子管長(zhǎng)度按照步距長(zhǎng)度及支架實(shí)際搭設(shè)高度合理配置。1#段、2#段支架的底托支撐在水平墊層混凝土上，將底托長(zhǎng)度控制在60cm 左右，且可調(diào)范圍控制在0-30cm[2]。最上層的碗扣腳手架立桿調(diào)整為60cm。由于1#梁體規(guī)模較大，為保證支架搭設(shè)的牢固性和穩(wěn)定性，以及后期施工的安全性，需將腹板及橫隔梁之下的支架橫縱間距控制為30cm×30cm。主分配梁選擇10 號(hào)槽鋼，主梁在底板下方橫向布置，在翼板下方縱向布置。支架鋼管和臨時(shí)支撐鋼管的交匯位置，采用增加斜向扣件鋼管連接的方式進(jìn)行局部加強(qiáng)處理。1#段和2#段支架搭設(shè)方式和結(jié)構(gòu)相同（見(jiàn)圖1）。

圖1 1#段支架搭設(shè)平面（單位：mm）

3.2 3#段、4#段支架搭設(shè)

3#段、4#段支架搭設(shè)采用碗扣滿堂支架法，為保證支架搭設(shè)質(zhì)量，在搭設(shè)前要對(duì)地面中央綠化帶進(jìn)行開(kāi)挖和壓實(shí)處理，尤其是表面要用C20混凝土做硬化處理，處理厚度不能低于20cm[3]。腳手架為普通架子管，底托布置在水平墊層混凝土上，底托鋼板為12cm×12cm、厚0.5cm、長(zhǎng)60cm，可調(diào)節(jié)范圍控制在0-30cm，使用時(shí)最長(zhǎng)不超過(guò)30cm。支架橫橋向每4 排布置一道小于3.0m的剪刀撐，縱橋每5 排布置一道不小于3.0m 的剪刀撐，剪刀撐的傾角控制在45°-60°（見(jiàn)圖2）。

3.3 保通門洞支架搭設(shè)

圖2 3#段支架搭設(shè)平面（單位：mm）

圖3 門洞支架立面（單位：mm）

1#段支架搭設(shè)完成后，可進(jìn)行門洞支架搭設(shè)，門洞位于2#段和3#段下方。按照道路要求，需預(yù)留雙向門洞車道，單向2 車道，因此保通門洞單向?qū)?.5m、高6.0m。具體搭設(shè)方法為：立柱采用Φ630×10mm 鋼管，鋼管上部承重梁采用雙拼工40b，承重梁上部采用10 排貝雷梁作為順橋向主承重梁，貝雷梁上部每隔60cm 采用I20a 工字鋼作為分配梁。其中橫梁上部結(jié)構(gòu)和碗扣式腳手架相同，增加底托中心要盡量和工字鋼頂板中心相互重合，以保證門洞支架受力的垂直性（見(jiàn)圖3）。

3.4 支架預(yù)壓

為檢驗(yàn)支架搭設(shè)的質(zhì)量及承載力是否符合設(shè)計(jì)要求，還要對(duì)搭設(shè)好的支架進(jìn)行預(yù)壓檢測(cè)。預(yù)壓檢測(cè)前，要全面檢查各節(jié)點(diǎn)的牢固性，并詳細(xì)記錄，保證各節(jié)點(diǎn)預(yù)壓重量的一致性和對(duì)稱性，避免發(fā)生反常情況[4]。本工程預(yù)壓荷載和混凝土結(jié)構(gòu)橫載與模板重量的1.1 倍，采用堆壓法均勻壓在搭設(shè)好的支架上，同時(shí)合理設(shè)置觀測(cè)點(diǎn)，在支架上堆碼和梁體110%重量的沙袋進(jìn)行預(yù)壓（見(jiàn)圖4）。

圖4 預(yù)壓荷載橫斷面分布示意

3.5 鋼筋及模板施工

本工程鋼筋數(shù)量眾多，既有受力筋，也有架立鋼筋，且形狀較復(fù)雜，需先將鋼筋制作成平面或立體骨架。如果鋼筋直徑超過(guò)25mm，則采用直螺紋接連，雙面焊縫長(zhǎng)度不應(yīng)小于設(shè)計(jì)鋼筋直徑的5 倍，避免吊裝和安裝時(shí)發(fā)生變形。鋼筋安裝步驟為：（1）鋼筋下料，按設(shè)計(jì)圖紙要求及施工規(guī)范進(jìn)行加工，將各種型號(hào)的鋼筋分類擺放，避免后期施工發(fā)生混用現(xiàn)象[5]； （2）鋼筋綁扎，按設(shè)計(jì)圖紙綁扎鋼筋，接頭用直螺紋和搭接焊連接。

在模板施工時(shí)，施工荷載嚴(yán)禁超過(guò)2.5kN/m2，并保證模板上堆料的均勻性，嚴(yán)禁集中堆放。在模板和模板支撐結(jié)構(gòu)安裝時(shí)，要合理布置防傾倒的臨時(shí)固定設(shè)施，如在2.0m 以上的位置作業(yè)，還要設(shè)置可靠的立足點(diǎn)。在進(jìn)行現(xiàn)澆鋼筋混凝土箱梁施工時(shí)，安裝外側(cè)結(jié)構(gòu)模板及支撐的內(nèi)層結(jié)構(gòu)需要具有承受上層荷載的能力，保證施工質(zhì)量和安全性。

3.6 混凝土施工

混凝土澆筑要盡量一次成型，將配制完成的混凝土泵送入模，斜向分層推進(jìn)施工，每層混凝土澆筑厚度控制在30cm 以下，為混凝土釋放熱量提供良好的環(huán)境，降低水化熱對(duì)工程的影響[6]。采用插入式振搗棒進(jìn)行振搗，在此過(guò)程中嚴(yán)禁碰觸波紋管和模板。本工程混凝土一次澆筑量較大，且持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，振搗持續(xù)時(shí)間不應(yīng)超過(guò)6h，避免因振搗勞動(dòng)強(qiáng)度過(guò)大，造成疲勞，發(fā)生過(guò)振或漏振問(wèn)題。澆筑完成后，立即用塑料薄膜覆蓋，并定期向塑料薄膜中澆水，派遣專業(yè)人員24h 不間斷性澆水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不得小于14天（見(jiàn)圖5）。

圖5 混凝土澆筑順序示意

3.7 預(yù)應(yīng)力施工

本工程預(yù)應(yīng)力孔道為塑料波紋管成孔，按照預(yù)應(yīng)力鋼筋束及錨具型號(hào)，合理選擇波紋管直徑。在進(jìn)行縱向預(yù)應(yīng)力孔道波紋管接長(zhǎng)時(shí)，要用內(nèi)徑比通長(zhǎng)孔道波紋管外徑大5.0mm 的波紋管進(jìn)行連接，接縫位置用膠帶密封，搭接長(zhǎng)度不得小于20cm，避免發(fā)生漏漿問(wèn)題[7]。當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)才能進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉操作，先進(jìn)行縱向束張拉，后進(jìn)行頂?shù)装鍙埨龅絻啥藢?duì)稱張拉。橫向和縱向交錯(cuò)張拉，并在脫架前完成，每個(gè)工作面上至少需要兩臺(tái)千斤頂。

3.8 合攏段施工

該段施工要提前5 天建立溫度場(chǎng)，并派遣專人進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè)，按照溫度變化情況和應(yīng)力定量分析結(jié)果，確定合攏段施工工序。通過(guò)合理添加配重的方法調(diào)整合攏段兩側(cè)高差達(dá)到規(guī)范要求，合攏段剛性骨架由兩片型鋼組成，用以抵消懸臂段伸長(zhǎng)變形形成的應(yīng)力，支撐剛性骨架必須在合攏段焊接前完成[8]。凌晨2 點(diǎn)左右進(jìn)行合攏段施工，通過(guò)剛性骨架固定懸臂端，嚴(yán)禁懸臂上翹和下?lián)希苊獍l(fā)生豎向位移。當(dāng)合攏段混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度100%，彈性模量達(dá)到設(shè)計(jì)模量90%時(shí)，才能進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文結(jié)合工程實(shí)例，分析了支架法節(jié)段現(xiàn)澆連續(xù)梁在公路橋梁施工中的應(yīng)用。結(jié)果表明，支架法節(jié)段現(xiàn)澆施工技術(shù)和傳統(tǒng)懸臂澆筑施工技術(shù)相比，可有效縮短工期，施工效果較好，鋼筋綁扎、模板安裝、混凝土澆筑、預(yù)應(yīng)力張拉等工序都能在支架上完成，提高了施工的安全性和便捷性，值得大范圍推廣應(yīng)用。