探析裝配式先簡支后連續(xù)組合箱梁橋施工技術(shù)

蘇志鵬

【關(guān)鍵詞】裝配式;先簡支后連續(xù);橋梁施工

【中圖分類號(hào)】U445.4 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2021）06-0068-03

0 引言

本文結(jié)合某橋梁工程實(shí)例，系統(tǒng)地總結(jié)了裝配式先簡支后連續(xù)組合箱梁橋的主要施工工藝，并結(jié)合工程實(shí)踐總結(jié)了可行的施工經(jīng)驗(yàn)，為類似工程提供參考。工程實(shí)踐表明，在高等級(jí)公路和城市道路建設(shè)中，先簡支后連續(xù)組合箱梁結(jié)構(gòu)形式的整體性能好，施工簡單，質(zhì)量可靠，因此得到廣泛應(yīng)用。

1 工程概述

本工程為8～30 m預(yù)應(yīng)力組合的箱梁橋，每個(gè)連接有4根梁，每根梁的重量達(dá)110 t，橋體主要通過架橋機(jī)梁進(jìn)行建設(shè)。本工程兩側(cè)和底部配置有正彎曲力矩預(yù)應(yīng)力鋼的雙絞線，一共8捆，兩側(cè)各3捆，下方為2捆，梁的頂部也配置有預(yù)應(yīng)力鋼的雙絞線。下面的橋墩采用“U”形結(jié)構(gòu)，橋墩形式是柱式，打地基用鉆孔注入樁。施工中，在蓋梁上設(shè)置了臨時(shí)支撐座，本工程中主要用于安裝箱梁，首先安裝一個(gè)四股的箱梁，然后在圓頂?shù)倪B續(xù)位置插入混凝土接頭，當(dāng)接頭的強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求的強(qiáng)度后，可以進(jìn)行連續(xù)應(yīng)力的安裝和拉伸作業(yè)。拉伸完成后，可以拆除臨時(shí)支撐座。采用這樣的施工形式，預(yù)應(yīng)力束可以被永久支撐，完成轉(zhuǎn)換后放入箱梁翼緣板對(duì)縫，至此完成一個(gè)箱梁工程的施工，可繼續(xù)安裝下一個(gè)箱梁。本工程的施工過程中，重點(diǎn)環(huán)節(jié)是預(yù)應(yīng)力束的設(shè)置和臨時(shí)支撐座的拆卸及系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換工程。預(yù)應(yīng)力束的設(shè)置過程包含預(yù)應(yīng)力鋼限定和導(dǎo)線孔的備用、束、張、吊起等步驟。

2 施工技術(shù)實(shí)施

2.1 箱梁預(yù)制

本工程箱梁預(yù)制主要采用外模、內(nèi)模和頂板3種模板。外模為固定剛性外模，內(nèi)模為組合鋼模，頂板為自由拉式活動(dòng)板 [1]。這3種模板的組合有利于混凝土的澆筑和模板的最終拆除。為了便于拆除內(nèi)模支架，支架通常采用螺栓連接，其材料一般為角鋼。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，對(duì)預(yù)應(yīng)力筋孔道進(jìn)行準(zhǔn)確定位，并考慮鋼筋的綁扎。本工程風(fēng)管采用波紋管，鋼筋直徑為8 mm。定位時(shí)應(yīng)控制好鋼筋間距，間距不宜過大或過小，坐標(biāo)測量應(yīng)準(zhǔn)確。處理波紋管接頭時(shí)，宜采用稍大的波紋管做套管，接頭處用膠帶密封，以防灌漿時(shí)漏漿。波紋管連接完成后，安裝兩側(cè)、底板和頂板的錨定板。安裝時(shí)必須定位準(zhǔn)確和安裝正確。采用平板振動(dòng)器找平壓實(shí)，并對(duì)腹板混凝土進(jìn)行澆筑，最佳振搗器為小功率附著式振搗器，采用多個(gè)振搗器配合施工。采用振動(dòng)器輔助施工時(shí)，應(yīng)盡量不要影響和損壞波紋管。振搗過程中，嚴(yán)防漏振，同時(shí)防止內(nèi)模上浮。一般情況下，混凝土澆筑應(yīng)提前進(jìn)行，這樣可以減少事故發(fā)生的概率 [2]。

2.2 預(yù)應(yīng)力張拉

在選擇千斤頂時(shí)，通常要考慮拉力、錨具形狀和拉力伸長等因素的影響。張拉力通常為預(yù)應(yīng)力筋張拉力的1.2～1.5倍。千斤頂?shù)淖畲笮谐虨轭A(yù)應(yīng)力筋伸長量+初張預(yù)留行程，預(yù)留行程為3～5 cm。拉伸伸長計(jì)算及雙向控制預(yù)應(yīng)力張拉受應(yīng)力控制，它是由伸長值確定和檢驗(yàn)的，預(yù)應(yīng)力按設(shè)計(jì)伸長量張拉，實(shí)際伸長率應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求。若尚未有明確要求，要保證兩者之間的誤差在6%以內(nèi)。本工程橋梁鋼絞線張拉錨下控制應(yīng)力為1 395 MPa。經(jīng)計(jì)算，預(yù)應(yīng)力筋的張力為195.3 kN，為控制預(yù)應(yīng)力與鋼絞線總面積的乘積。在張拉程序方面，張力從零開始直到初始張力后，可按設(shè)計(jì)要求分階段加載力。最終預(yù)應(yīng)力為設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力的1.03倍，其中預(yù)應(yīng)力繼續(xù)作用于鋼絲上5 min，鋼絲可以錨固 [3]。

2.3 體系轉(zhuǎn)換

本工程采用可溶性硫黃砂漿作為臨時(shí)承重材料。施工中，具體配置的可溶性硫黃砂漿所用材料為硫黃、水泥、石英砂、石材、油墨和聚硫乙烯膠，配合比為48∶5.5∶40∶5∶1.540，臨時(shí)支架的具體制作工藝如下：首先，將硫黃煮沸，本工程采用間接加熱方式，加熱溫度為135～140 ℃，在這個(gè)溫度下，硫黃可以順利熔化。其次，在熔化的硫黃中加入設(shè)計(jì)量的石英砂，并依次加入石墨和水泥。在添加過程中，將溫度提高到最大值，確保材料混合均勻。最后，在硫黃砂漿中加入聚硫膠，同時(shí)溫度應(yīng)該保持繼續(xù)上升，升溫至150～160 ℃;摻和各種材料后，降溫至140～150 ℃，可在模板內(nèi)灌注可溶性硫黃砂漿，在澆注過程中應(yīng)提前預(yù)埋一段電阻絲。在永久支架安裝完畢后，要設(shè)置臨時(shí)支架。臨時(shí)支架縱向應(yīng)比永久支架高3 mm。根據(jù)洞口位置，逐一安裝臨時(shí)支撐，使臨時(shí)支撐鋼筋形成簡支狀態(tài)。當(dāng)需要拆除臨時(shí)支架時(shí)，只要接通36 V電源，臨時(shí)支架材料可在20 min內(nèi)軟化，軟化后的可溶性硫黃砂漿可滲入永久橡膠支座。因此，在安裝永久支座和臨時(shí)支座時(shí)，應(yīng)在它們之間填充一薄層沙，使硫黃砂漿絕緣 [4]。

2.4 臨時(shí)支座與拆除

箱梁臨時(shí)支撐采用砂箱，安裝時(shí)臨時(shí)支架應(yīng)比永久支架高10 mm，這樣在拆除時(shí)更方便、快捷。砂箱由2根內(nèi)徑為φ250 mm×13 mm的鋼管和2根外徑為φ203 mm×7 mm的鋼管組成，同時(shí)砂箱中要裝滿干砂。之后，用瀝青密封砂筒與頂芯之間的縫隙，防止隔水蒸氣后干砂吸濕。通過對(duì)“T”梁和架橋機(jī)荷載進(jìn)行計(jì)算，確定砂箱的承載力。經(jīng)計(jì)算，本工程所用砂箱的承載力為200 t，在使用臨時(shí)支架前，為保證箱梁在安裝過程中不會(huì)因臨時(shí)支撐變形而沉降，應(yīng)先進(jìn)行預(yù)壓。箱梁兩端設(shè)2個(gè)臨時(shí)支架，永久支架安裝在墩頂接縫中心下的支承墊石上。墩頂連續(xù)接縫混凝土澆筑完畢、連續(xù)鋼絞線張拉完畢后，拆除砂箱臨時(shí)支架，將箱梁支撐在永久支架上。本項(xiàng)目中，一個(gè)連接包含四重交叉，4個(gè)交叉安裝完成后就可以進(jìn)行箱梁系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換。將箱梁轉(zhuǎn)換為連續(xù)箱梁，使用鋼束連接頂極接頭。經(jīng)計(jì)算，每個(gè)銅線的張力為195 kN。首先進(jìn)行鋼筋的連接，將豎直的鋼筋焊接固定后就可以安裝預(yù)制管。然后完成電線的插拔和支撐鋼板的安裝，進(jìn)行混凝土的支架和鑄造。混凝土的強(qiáng)度是C50，當(dāng)鋼筋混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)，可以進(jìn)行預(yù)應(yīng)力鋼絞線施工，并按照設(shè)計(jì)流程取下臨時(shí)支柱，隨后將箱梁固定在永久支撐座上，在這個(gè)步驟中，箱梁可以從簡支連續(xù)轉(zhuǎn)換。

2.5 鋼筋與模板制作安裝

①鋼筋的安裝臺(tái)，可以預(yù)先在制作場按照?qǐng)D紙尺寸配置成型，經(jīng)檢查合格后再量產(chǎn)，產(chǎn)品根據(jù)類型進(jìn)行分類，同時(shí)在纏繞鋼筋之前，先將臺(tái)座的表面清理干凈，正確地露出各個(gè)鋼筋、中梁、端梁線的位置。將基板鋼筋捆好后，各側(cè)每1.0 m通過腹部板確定鋼筋、捆腹板、中梁、端梁鋼筋。安裝完外型后，進(jìn)行屋頂鋼筋的綁扎。②模板制作的安裝，在模板上組合體（1節(jié)6 m）進(jìn)行安裝成型。根據(jù)工程進(jìn)度要求，加工4套外形，制作中梁模板2套和內(nèi)、外梁模板各1套及內(nèi)型3套。外型以6 m長的鋼板為面板，采用75 mm×75 mm×8 mm的角鋼。與8 mm的水溝鋼垂直橫向用力支撐肋條，10 mm的水溝鋼縱向支撐，兩側(cè)的外型上下都用厚連桿固定。各塊的標(biāo)準(zhǔn)橫模的長度為6 m，一方總長度為5 m。除此之外，確定相應(yīng)的端桿、中桿、模板、內(nèi)模等采用鋼板制成，厚3 m，尺寸為梁內(nèi)橫截面的一半。人工選擇試樣，最大長度不超過2 m，橫截面為2塊，上蓋板為1塊，底部內(nèi)襯板塊，每一個(gè)模板8 mm槽鋼安裝至少2個(gè)支架。當(dāng)模板進(jìn)入現(xiàn)場，先進(jìn)行試拼與標(biāo)號(hào)，去除板表面銹蝕，將橡膠帶貼在模板連接處，防止漏膠。在連接鋼筋之前，先清洗展臺(tái)，用潤滑油涂抹，待表面全部吸干后進(jìn)行二次涂刷。在桌子的邊上貼上5 mm厚的橡膠布，安裝懸掛孔板，精準(zhǔn)放出外模安裝位置。使用5 t小龍門吊，根據(jù)展臺(tái)樣品，按線段組合邊模;兩個(gè)底部由16 mm的連桿外側(cè)支撐，然后用木楔檢查每個(gè)模板的尺寸。內(nèi)部模式由兩個(gè)部分組成，在連接屋面鋼筋桿后，安裝端面板。

2.6 箱梁澆筑

箱梁C50混凝土在拌和站內(nèi)進(jìn)行拌和后，使用罐車運(yùn)送至預(yù)制現(xiàn)場，采用5 t龍門吊運(yùn)到場內(nèi)。

（1）混凝土的拌制。水泥：“寧國海螺”P.O42.5R;細(xì)集料由毛塔砂廠提供;粗集料：5～25 mm連續(xù)配制砂石（藍(lán)田碎石廠）;外加劑：JM—Ⅱ型高效增強(qiáng)劑（江蘇博特新材料有限公司提供）;水泥、水、砂、碎石、外加劑的配比為500∶175∶621∶1 154∶6（kg）;攪拌時(shí)間：1.5 min;瓦解度：160～180 mm;制作測試塊：隨機(jī)取樣，試驗(yàn)組4套，現(xiàn)場組1套。

（2）混凝土澆筑：在一次成型工程中，采用水平分層、傾斜分布施工方法。①水平標(biāo)高：一層為箱梁底板及腹板以下40 cm;二層為箱梁端梁（跨端）、中梁，腹板以上40 cm;三層為箱梁端梁（跨端）、中梁、其余腹板及頂部。②傾斜布置：根據(jù)箱梁的高度，傾斜布置，從一端到另一端，按照分層分布的原則，一次成型一個(gè)箱梁大約需要6 h。在夏季高溫天氣，混凝土凝固時(shí)間快，很難保證在第一層混凝土凝固前鋪設(shè)第二層混凝土，容易形成施工冷縫。③混凝土澆筑順序：第一次從箱梁一端向另一端澆筑第一層混凝土至中梁。第二次從箱梁腹板和中梁向梁端澆筑第二層混凝土，并延伸第一層另半跨箱梁底板及腹板澆筑混凝土。第三次返回箱梁端部，將箱梁頂板混凝土澆筑至跨中，將另一半跨1/2箱梁延伸至梁腹板混凝土，其余1/2箱梁腹板延伸至箱梁底混凝土厚板。第四次澆筑箱梁頂板及下半跨剩余1/2箱梁腹板。第五次澆筑下半跨剩余1/2箱梁頂板。按此順序，箱梁混凝土澆筑時(shí)間雖長達(dá)6 h，但無施工冷縫，外觀質(zhì)量較好。

2.7 箱梁安裝

箱梁由小樁號(hào)向大樁號(hào)逐跨安裝。

（1）采用2臺(tái)DFMD20/60門式龍門吊裝1根箱梁，運(yùn)至2臺(tái)60 t縱向軌道平車上。

（2）箱梁縱向移動(dòng)：采用2臺(tái)60 t縱向軌道平車將箱梁運(yùn)至架橋機(jī)吊跨。

（3）箱梁安裝：采用DFJGJ/120龍門架橋機(jī)將箱梁吊至安裝跨距，利用架橋機(jī)橫向裝置將箱梁移至安裝梁位，緩慢落梁。

（4）對(duì)于間斷端，永久支座應(yīng)一次準(zhǔn)確安裝到位;對(duì)于連續(xù)端，臨時(shí)支座應(yīng)準(zhǔn)確安裝到位。

（5）支座安裝注意事項(xiàng)：嚴(yán)格控制支座軸線的位置和標(biāo)高，支座與梁底接觸緊密，砂缸活塞頂標(biāo)高留有壓縮沉降值，保證永久支座頂標(biāo)高。

2.8 體系結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化

（1）時(shí)間要求：從預(yù)制箱梁到完成橫梁濕接頭的時(shí)間不得超過3個(gè)月，因此需要在完成一聯(lián)后立即開始制造連續(xù)的橫梁濕接頭。

（2）鋼筋工程：將梁端突出的豎直鋼筋焊接連接，按規(guī)范要求組裝，捆成梁鋼筋。

（3）連接扁平波紋管，利用扁平波紋管連接器連接兩個(gè)柱的頂部的負(fù)彎曲力矩波形管，隨后進(jìn)行穿束。

（4）現(xiàn)場澆筑墩頂橫梁濕接頭混凝土。當(dāng)溫度最低時(shí)，澆筑墩頂橫梁濕接頭混凝土，用攪拌機(jī)對(duì)混凝土進(jìn)行攪拌，隨后由運(yùn)輸車運(yùn)到現(xiàn)場，然后倒在料斗上，把吊起來的車抬到橋面上，然后用手推車運(yùn)送混凝土至澆筑現(xiàn)場，隨后使用插入式振搗器進(jìn)行振搗。

（5）張拉負(fù)彎矩鋼束：墩頂橫梁混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的95%后，采用2臺(tái)YDC-25型千斤頂，兩端對(duì)稱拉伸張量的負(fù)彎曲力矩鋼束。

（6）壓漿：完成負(fù)彎矩鋼束張拉口，及時(shí)壓接注水泥漿。

（7）現(xiàn)場預(yù)留槽口混凝土：去除罐中的雜質(zhì)和積水，在梁底穿過氣孔，焊接槽中預(yù)留槽口鋼筋。

（8）臨時(shí)支座拆卸：連續(xù)墩上的支座有兩種，一種是板式橡膠支座（GYZ375×77型），另一種是滑板式橡膠支座（GYZF4375×77型）。在體系轉(zhuǎn)換過程中，先拆除連續(xù)墩頂板上的臨時(shí)支座，再拆除連續(xù)墩頂滑道支座，由簡單支護(hù)改為單線體系。臨時(shí)支架由壁厚為10 mm，采用砂洗法用于消除臨時(shí)支撐。

2.9 箱梁組合施工

單幅橋由5個(gè)箱梁構(gòu)成，現(xiàn)澆梁直接濕接縫，變單片為多片組合箱梁。

首先，濕接縫鋼筋，頂板濕接縫環(huán)形鋼筋主要以焊接為主，在焊接過程中與預(yù)埋鋼筋保持對(duì)齊，針對(duì)縱向鋼筋進(jìn)行綁扎。其次，濕接縫模板，濕接縫混凝土澆筑主要通過吊模完成，其模板主要以竹膠板為主，促使其具有充足強(qiáng)度與剛度。再次，預(yù)制箱梁翼緣鑿毛，在完成預(yù)制箱梁超模后，在混凝土強(qiáng)度較低時(shí)進(jìn)行鑿毛工作。最后，現(xiàn)澆濕接縫混凝土，在放入混凝土之前，先用水沖洗濕接頭箱內(nèi)的梁法蘭混凝土表面，注意采用清潔水。

3 結(jié)語

綜合上文所述，由于本工程的底型受到解體及埋立筋的影響，所以采用經(jīng)濟(jì)泡沫板作為一次性的底型，因此要避免振動(dòng)棒與發(fā)泡板發(fā)生碰撞，這對(duì)工程施工帶來了很大的困難。最終，經(jīng)項(xiàng)目組反復(fù)研究后，采用在泡沫板上鋪上氈子的方法有效地解決了這個(gè)難題。此外，關(guān)于本項(xiàng)目臨時(shí)支座的選擇，雖然由專業(yè)制造商生產(chǎn)臨時(shí)支座，安置方便，加熱后即可取下，但是制造成本高，所以本項(xiàng)目采用砂箱作為臨時(shí)支座。

參 考 文 獻(xiàn)

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