橫跨深挖路塹裝配式鋼-砼組合梁快速施工技術(shù)

張建新

中鐵十七局集團(tuán)第一工程有限公司 山東 青島 266555

引言

為提升橋梁建設(shè)的效率和品質(zhì)，促進(jìn)公路建設(shè)綠色發(fā)展，貫徹交通運(yùn)輸部印發(fā)《關(guān)于推進(jìn)公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁建設(shè)的指導(dǎo)意見（2016.7.11）》精神，大內(nèi)高速公路建設(shè)重慶市交通局科技項(xiàng)目“標(biāo)準(zhǔn)跨徑鋼-砼組合梁橋工廠化智能建造技術(shù)研究”，經(jīng)研究在K15+503.204車行天橋橋梁上應(yīng)用并研究實(shí)施，以充分發(fā)揮全裝配式鋼混組合橋梁的性能和技術(shù)優(yōu)勢(shì)，助推公路建設(shè)轉(zhuǎn)型升級(jí)。

1 工程概況

圖1 橋梁布置圖

重慶大足至四川內(nèi)江高速公路（重慶段）K15+503.204分離式立交工程為上跨該高速公路的立交橋，為重慶市交通局“標(biāo)準(zhǔn)跨徑鋼-砼組合梁橋工廠化智能建造技術(shù)研究”科技項(xiàng)目，橋型布置為2×40m裝配式PCSC鋼-混凝土組合連續(xù)梁橋，橋梁全長(zhǎng)82m，橋?qū)?m，雙向兩車道，橋軸線與下穿高速公路的斜交角為60°，橫跨最大開挖深度30.5m的深挖路塹。

設(shè)計(jì)主梁采用“工字形鋼板梁+預(yù)制混凝土橋面板+現(xiàn)澆鋪裝層混凝土及PCSC剪力連接”的鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)，鋼梁采用雙主梁結(jié)構(gòu)，鋼主梁中心間距為4.5m。鋼梁跨間設(shè)置工字鋼中橫梁，中支點(diǎn)及端支點(diǎn)處分別設(shè)置實(shí)腹式支點(diǎn)橫梁[1]。

2 施工重難點(diǎn)

該鋼-砼組合梁橋橫跨高速公路深挖路塹段，施工過程中與高速公路其他工作存在交叉施工，需確保正線施工車輛正常通過，施工場(chǎng)地狹窄；本橋?qū)儆诳蒲许?xiàng)目，且是首次建造，本工程及周邊項(xiàng)目均無類似裝配式橋梁工程，無裝配式構(gòu)件制造廠，無法真正實(shí)現(xiàn)工廠化生產(chǎn)，需要在現(xiàn)場(chǎng)按照工廠化模式進(jìn)行建造。

3 主要技術(shù)措施

3.1 鋼板梁施工技術(shù)

3.1.1 鋼板梁加工拼裝。主梁節(jié)段及橫聯(lián)制造：本橋工字鋼主梁共分2×7=14節(jié)段，各工字鋼主梁節(jié)段及工字鋼橫聯(lián)均在工廠完成制造、預(yù)拼裝、涂裝及質(zhì)量驗(yàn)收，在工廠內(nèi)完成全部焊釘焊接、節(jié)段間連接需要的高強(qiáng)螺栓開孔及工字鋼主梁頂板現(xiàn)場(chǎng)焊接所需的坡口制作。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，鋼梁運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)后在未通行高速路面搭設(shè)胎架，現(xiàn)場(chǎng)制作2處胎架，縱向及橫向選用HN400×200型鋼進(jìn)行連接，碼板采用T型剛及H型鋼作為線型查找，采用HN400×200型鋼斜撐作為支撐防止側(cè)翻[2]。

3.1.2 無支架空中吊裝技術(shù)。考慮本橋梁的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和施工現(xiàn)場(chǎng)條件，采用二次拼裝+節(jié)段吊裝+空中懸拼的方法進(jìn)行吊裝。分段吊裝選用型號(hào)徐工QAY500汽車吊；鋼梁吊裝及高強(qiáng)螺栓施擰、焊接、檢測(cè)作業(yè)完成并驗(yàn)收合格后，進(jìn)行橋面漆的補(bǔ)涂裝工作。

3.1.2.1 無支架吊裝。主要施工步驟為：A在橋位現(xiàn)場(chǎng)將鋼梁節(jié)段組拼為馬井坳節(jié)段、墩頂節(jié)段、九龍寺節(jié)段（見圖2所示）三部分，在地面將馬井坳節(jié)段和墩頂節(jié)段拼接為一體；B在中間墩頂設(shè)置預(yù)抬高40mm易卸落的臨時(shí)支座；C將組拼后的三部分梁鋼吊裝至墩臺(tái)就位（其兩端支承于橋臺(tái)永久支座上，在中間墩支承于預(yù)抬高50mm的臨時(shí)支座上）；D在空中對(duì)二鋼主梁4個(gè)接頭實(shí)施連接形成整體的二跨連續(xù)鋼梁。

圖2 連接節(jié)段示意圖

①馬井坳節(jié)段、②墩頂節(jié)段、③九龍寺節(jié)段

吊裝時(shí)均采用500t汽車吊起重機(jī)一臺(tái)，平衡重180t，支腿9.6m工況吊裝；吊車行走到位，將吊繩、卡環(huán)與吊鉤相連，用卡環(huán)數(shù)量調(diào)整負(fù)荷物水平度；起重作業(yè)人員將吊繩與負(fù)荷物相連；吊裝之前將風(fēng)攬繩固定于鋼梁端部捆綁于主梁上、捆綁牢固，防止吊裝時(shí)無約束轉(zhuǎn)動(dòng)。

負(fù)荷物完全就位固定好后，按照施工指令吊車松鉤；所有鋼梁的吊裝中都有經(jīng)制作方焊接完成的4個(gè)吊耳作為吊點(diǎn)，經(jīng)卡環(huán)與吊繩連接，吊繩的另一端與吊鉤連接，施工過程不搭設(shè)支架。（風(fēng)攬繩詳細(xì)位置如下圖）

圖3 風(fēng)攬繩吊裝圖

3.1.2.2 吊點(diǎn)選擇。本項(xiàng)目鋼梁為H型鋼截面、拼裝完成后為H型鋼混組合梁結(jié)構(gòu)，吊點(diǎn)選擇需通過軟件計(jì)算結(jié)構(gòu)重心確定，本次計(jì)算選用軟件為CAD，具體操作方法為：

Step1：CAD三維建模；Step2：選定需確定吊點(diǎn)的分段模型，運(yùn)行圖像合并（uni）命令，組成模塊；Step3：選擇工具→查詢→面域/質(zhì)量特性，查看構(gòu)件特性，輸入坐標(biāo)后自動(dòng)生成重心模型。

3.1.2.3 吊耳的選用和計(jì)算。本工程的鋼梁?jiǎn)胃鶚?gòu)件最長(zhǎng)13m，單價(jià)重量6.5t，單機(jī)吊裝，2個(gè)吊耳的形式布置。

3.2 橋面板施工技術(shù)

3.2.1 橋面板預(yù)制。全橋預(yù)制橋道板幾何構(gòu)造分為兩種類型，兩端1#為異形板，2#~10#為長(zhǎng)800×寬400×厚23cm的帶企口標(biāo)準(zhǔn)板；注意預(yù)埋剪力鋼筋連接件在1#~3#板和8#~10#板沿縱橋向的設(shè)置間距為25cm，在4#~7#板沿縱橋向的設(shè)置間距為50cm。

橋道板預(yù)制時(shí)，現(xiàn)在臺(tái)座剪力釘槽內(nèi)固定道板剪力釘預(yù)埋件，調(diào)整好高度和位置后用φ8鋼筋通長(zhǎng)固定，然后在槽內(nèi)填滿中細(xì)砂并壓實(shí)，頂部與臺(tái)座混凝土面齊平，然后綁扎道板鋼筋，在上下層鋼筋之間固定中空管，并與下層鋼筋綁扎牢固防止混凝土澆筑過程中上浮。

3.2.2 橋面板吊裝。原則要求預(yù)制橋道板混凝土齡期應(yīng)不小于90天方可安裝；橋道板安裝時(shí)應(yīng)從中間墩頂（10#板）向兩端依次對(duì)稱安裝橋道板至1#預(yù)制橋道板；鋼梁側(cè)擋板橫向縫、橋道板與側(cè)擋板的縱向接縫、相鄰橋道板的橫向接縫均應(yīng)通過嵌入橡膠止水條切實(shí)保證其具有抗?jié)B的密封性[3]。

3.3 UHPC高性能混凝土施工技術(shù)

3.3.1 施工方式。預(yù)制橋面板安裝采用負(fù)彎矩區(qū)橋面板滯后結(jié)合的施工方法(皮爾格法)，該方法以減小支點(diǎn)處橋面板所受應(yīng)力為原則并兼顧施工方便，確定預(yù)制橋面板鋪設(shè)、結(jié)合的順序。橋面板運(yùn)輸、吊裝系統(tǒng)具備在鋼結(jié)構(gòu)和已鋪設(shè)橋面板上行走的功能。

3.3.2 拌和。采用強(qiáng)制攪拌機(jī)，攪拌機(jī)應(yīng)濕潤(rùn)且不得留有明水；投料順序：粉料—液料—纖維，總攪拌時(shí)間應(yīng)不低于5min，保證漿體得到充分的攪拌，才能保證達(dá)到最佳的施工狀態(tài)；拌和完成后，不得往拌和物中添加任何水或外加劑。

3.3.3 澆筑。對(duì)于抗折和抗拉試件，應(yīng)采用從一端澆筑，流動(dòng)至另一端的方法，最大限度上確保鋼纖維的縱向分布；

3.3.3.1 一般情況下無需要振搗，對(duì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的構(gòu)件，可采用表面附著振搗或敲擊的方式，不宜插入式及長(zhǎng)期大幅度振搗進(jìn)而影響鋼纖維均勻分布。

3.3.3.2 現(xiàn)澆混凝土的環(huán)境氣溫控制在10°±2°

3.3.4 施工注意事項(xiàng)。

3.3.4.1 后澆混凝土兩側(cè)混凝土板的側(cè)面鑿毛露出粗骨料，澆筑混凝土?xí)r應(yīng)清除殘?jiān)覊m，并用水濕潤(rùn)混凝土界面后再澆筑混凝土。

3.3.4.2 灌注結(jié)合腔的UHPC高性能混凝土為高流動(dòng)度、無收縮（或低收縮：總收縮率不大于0.0003）混凝土，一般需委托專門機(jī)構(gòu)研究配制滿足高流動(dòng)度和無收縮要求混凝土配合比，并在實(shí)施在嚴(yán)格把控原材料質(zhì)量和配制拌和工藝。

3.3.4.3 采取切實(shí)可行措施確保結(jié)合腔內(nèi)混凝土的密實(shí)性，振搗棒應(yīng)穿過預(yù)制橋道板預(yù)留孔對(duì)結(jié)合腔混凝土進(jìn)行振搗；

3.3.4.4 澆筑結(jié)合腔混凝土各部分均應(yīng)進(jìn)行均勻、充分充分振搗，確保混凝土澆筑密實(shí)，特別是新老混凝土接觸面上附近混凝土需要特別注意，同時(shí)也要防止過分振搗出現(xiàn)混凝土離析現(xiàn)象。

3.3.4.5 澆筑現(xiàn)澆層及濕接縫混凝土?xí)r，應(yīng)充分振搗，確保接縫混凝土澆筑密實(shí)，特別是新老混凝土接觸面上附近混凝土需要特別注意。

3.3.4.6 橋面板預(yù)留槽內(nèi)縱橫向鋼筋較密，為保證此處混凝土澆筑密實(shí)，粗骨料粒徑應(yīng)嚴(yán)格按照《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》要求進(jìn)行控制。

3.3.4.7 PCSC結(jié)合腔內(nèi)澆筑混凝土?xí)r應(yīng)去除鋼混結(jié)合面油污、灰塵等污染物。

4 結(jié)束語

本文依托開展研究的重慶大內(nèi)高速公路K15立體式交叉橋項(xiàng)目，是重慶市交通局“標(biāo)準(zhǔn)跨徑鋼-砼組合梁橋工廠化智能建造技術(shù)研究”的科技項(xiàng)目，位于山嶺地區(qū)，橫跨深挖路塹，施工難度大，通過對(duì)裝配式鋼混組合梁的施工策劃、鋼梁拼裝、無支架吊裝技術(shù)，以及橋道板澆筑與吊裝、UHPC高性能混凝土灌注結(jié)合等探索研究，加上施工過程中文明施工管理，創(chuàng)造了安全、整潔、有序的施工環(huán)境與條件，適應(yīng)現(xiàn)代施工現(xiàn)場(chǎng)管理的要求，圓滿完成了在山嶺地區(qū)深挖路塹特殊位置的高效施工，達(dá)到了交通運(yùn)輸“綠色公路”、“品質(zhì)工程”的要求。