橋梁工程掛籃懸澆連續(xù)剛構(gòu)施工技術(shù)研究

陳遠(yuǎn)平

（貴州省黔貴市政工程有限公司,貴州 貴陽(yáng) 550008）

0 引言

掛籃懸澆工藝作為大跨徑混凝土橋建造的重要工藝之一，以掛籃為主要施工機(jī)具，從橋梁墩頂0#塊出發(fā)，逐漸向橋梁兩邊進(jìn)行對(duì)稱施工[1]。在掛籃懸澆工藝逐步發(fā)展下，橋梁工程掛籃懸澆連續(xù)剛構(gòu)施工技術(shù)逐漸興起，廣泛應(yīng)用于橋梁工程中，促進(jìn)了橋梁工程的高速建設(shè)與發(fā)展[2]。橋梁工程與普通建筑工程存在較大差異，相對(duì)來說其工程項(xiàng)目具有一定特殊性，對(duì)施工技術(shù)、施工工藝要求較高[3]。通常情況下，橋梁工程項(xiàng)目建設(shè)工期較長(zhǎng)，存在的不確定性影響因素較多，對(duì)橋梁工程施工工序、施工質(zhì)量與施工安全會(huì)產(chǎn)生不利影響[4]。現(xiàn)階段，傳統(tǒng)的掛籃懸澆連續(xù)剛構(gòu)施工技術(shù)在實(shí)際工程應(yīng)用中仍然不夠完善，無法根據(jù)工程建設(shè)的實(shí)際需求，對(duì)橋梁內(nèi)部橋墩的抗力結(jié)構(gòu)作出準(zhǔn)確分析，不利于提升橋梁的支撐力，導(dǎo)致部分橋梁結(jié)構(gòu)可能出現(xiàn)受力過高的問題，降低了橋梁整體的承載能力[5]。針對(duì)以上問題，該文在當(dāng)前傳統(tǒng)連續(xù)剛構(gòu)施工技術(shù)的基礎(chǔ)上，作出了優(yōu)化設(shè)計(jì)，以舞陽(yáng)河特大橋梁工程為例，開展了相應(yīng)的施工技術(shù)研究。

1 掛籃懸澆連續(xù)剛構(gòu)施工技術(shù)設(shè)計(jì)

1.1 固結(jié)連續(xù)剛構(gòu)支座

在設(shè)計(jì)的橋梁工程掛籃懸澆連續(xù)剛構(gòu)施工技術(shù)中，首先，分析工程施工圖紙，根據(jù)橋梁工程建設(shè)需求，選取適配度較高的連續(xù)剛構(gòu)支座，并對(duì)其進(jìn)行固結(jié)處理，形成臨時(shí)固結(jié)體系。通過在各個(gè)連續(xù)梁主墩設(shè)置臨時(shí)固結(jié)體系，可以達(dá)到平衡力矩的目標(biāo)，為后續(xù)橋梁工程連續(xù)梁掛籃懸澆提供有力支持[6]。

在綜合考慮橋梁工程穩(wěn)定性與抗壓性需求后，采用廠制80 mm厚鋼模，以邊包底的組裝構(gòu)造形式為主，設(shè)置鋼模內(nèi)外置管架上部高差，調(diào)節(jié)螺桿支撐。鋼模的外置管架底端管架之間與I20/HW400分配梁點(diǎn)焊連接，內(nèi)置管架直接支墊到底板上[7]。水平桿與預(yù)留拉桿焊接，確保管架體不至于側(cè)翻，提高連續(xù)剛構(gòu)支座的穩(wěn)定性。連續(xù)剛構(gòu)支座預(yù)壓采用“反力架”，即在墩柱頂預(yù)埋豎向精軋螺紋鋼筋，設(shè)置反力小分配梁，再在前后墩肢之間設(shè)置主反力梁。HW400型鋼分配梁上面堆碼“積木式”受力預(yù)壓分配梁，用千斤頂在上下梁之間頂升加載。需要注意的是，頂升加載過程中，應(yīng)當(dāng)根據(jù)壓力設(shè)備參數(shù)確定頂升加載的行程。

1.2 連續(xù)梁0號(hào)塊梁端現(xiàn)澆施工

在上述橋梁工程連續(xù)剛構(gòu)支座固結(jié)結(jié)束后，接下來，對(duì)連續(xù)梁0號(hào)塊梁端的現(xiàn)澆施工方案進(jìn)行設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)的連續(xù)梁0號(hào)塊梁端現(xiàn)澆施工流程，如圖1所示。

如圖1所示，首先，安裝并預(yù)壓托架，澆筑成型后，鋪設(shè)橋梁工程中的橫梁，根據(jù)工程施工圖紙，安裝縱梁及橫向方木。其次，安裝并固定連續(xù)剛構(gòu)的底模與外側(cè)模，在連續(xù)剛構(gòu)底板與腹板上綁扎鋼筋。在此基礎(chǔ)上，沖洗底模，安裝頂板波紋管與錨墊板，固定0號(hào)塊梁端的端頭模板。為了提高0號(hào)塊梁端現(xiàn)澆施工的質(zhì)量，引入加固模板，通過其加固作用，保證0號(hào)塊端頭模板的穩(wěn)固性[8]。最后，安裝預(yù)埋件，澆筑混凝土，進(jìn)行預(yù)應(yīng)力筋張拉與壓漿施工。需要特別注意的是縱向預(yù)應(yīng)力筋與橫向預(yù)應(yīng)力筋均采用高強(qiáng)度鋼絞線，豎向預(yù)應(yīng)力筋采用高強(qiáng)度粗鋼筋。

圖1 連續(xù)梁0號(hào)塊梁端現(xiàn)澆施工流程

1.3 掛籃懸澆施工

基于橋梁工程連續(xù)梁0號(hào)塊梁端現(xiàn)澆施工完畢后，接下來，進(jìn)行工程掛籃懸澆施工。選取三角掛籃，通過對(duì)稱懸澆施工的方式，對(duì)橋梁工程連續(xù)剛構(gòu)各個(gè)節(jié)段進(jìn)行懸澆施工。首先，根據(jù)橋梁工程掛籃懸澆連續(xù)剛構(gòu)施工的實(shí)際需求，明確掛籃的承重結(jié)構(gòu)。其次，利用水泥砂漿，對(duì)橋面上滑道部位進(jìn)行找平處理，并標(biāo)記滑道的定位線[9]。

在掛籃拼裝前采用超聲波探傷儀對(duì)掛籃主要承重部位的主桁架、前上橫梁、懸吊系統(tǒng)等部位進(jìn)行材料探傷以及焊縫探傷，經(jīng)過技術(shù)員確認(rèn)的探傷比對(duì)符合要求后方能進(jìn)入下一步拼裝。在懸澆施工前，為了保證掛籃結(jié)構(gòu)的牢固性與可靠性，應(yīng)當(dāng)對(duì)其進(jìn)行荷載試驗(yàn)，通過荷載逐級(jí)增加的方式，檢測(cè)掛籃整體的穩(wěn)定性與彈性變形是否符合相關(guān)要求。荷載試驗(yàn)加載數(shù)值表及加載要求，如表1所示。

表1 掛籃荷載試驗(yàn)加載說明

如表1所示，按照上述荷載試驗(yàn)步驟與要求，完成掛籃荷載試驗(yàn)，保證掛籃整體情況良好后，進(jìn)行下一步工序施工。根據(jù)標(biāo)記的定位線，安裝掛籃懸澆施工的滑道與滑塊。在此基礎(chǔ)上，利用底平臺(tái)，安裝主桁架、錨固系統(tǒng)、吊掛系統(tǒng)以及模板系統(tǒng)，對(duì)掛籃進(jìn)行調(diào)整。

明確掛籃懸澆施工工序、方向與入模點(diǎn)，并在滑道硬性支承層上進(jìn)行灑水濕潤(rùn)處理。在懸澆過程中，利用振搗澆筑機(jī)的自動(dòng)振搗作用，對(duì)混凝土進(jìn)行垂直點(diǎn)振，保證混凝土的密實(shí)性[10]。振搗完成后，施工人員及時(shí)對(duì)混凝土的裸露面進(jìn)行抹平、修整、拉毛、壓光處理，待其表面達(dá)到要求的表面高程后，進(jìn)行二次振搗，避免后續(xù)投入使用后，橋梁混凝土固結(jié)出現(xiàn)沉降裂縫。最后，對(duì)橋梁工程中連續(xù)剛構(gòu)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)處理，引入養(yǎng)護(hù)帳篷，進(jìn)行帶模養(yǎng)護(hù)，全面提高橋梁工程施工的質(zhì)量與效果。

1.4 掛籃移動(dòng)與拆除

橋梁工程掛籃懸澆施工結(jié)束后，應(yīng)當(dāng)對(duì)掛籃進(jìn)行移動(dòng)及拆除處理。測(cè)定懸灌梁段彈性模量是否達(dá)到設(shè)計(jì)值的100%，滿足設(shè)計(jì)值后，對(duì)連續(xù)剛構(gòu)相應(yīng)預(yù)應(yīng)力束進(jìn)行張拉與壓漿。確保掛籃施工進(jìn)入正常狀態(tài)的情況下，在每一梁段灌注完畢后，滑移滑道，滑道錨固并檢查無誤后，方可移動(dòng)掛籃，或根據(jù)實(shí)際工程施工情況將其拆除。

2 實(shí)例分析

上述掛籃懸澆連續(xù)剛構(gòu)施工技術(shù)的整體設(shè)計(jì)流程，改善了傳統(tǒng)施工技術(shù)存在的不足。在該項(xiàng)施工技術(shù)投入橋梁工程實(shí)際施工使用前，還需要從不同維度對(duì)其施工效果以及可行性做出客觀檢驗(yàn)分析，在檢測(cè)中及時(shí)找出技術(shù)缺陷，并加以改進(jìn)，保證其能夠?yàn)闃蛄汗こ淌┕ぬ峁┯行椭娇蓱?yīng)用于橋梁工程施工中。

2.1 工程概況

選取舞陽(yáng)河特大橋梁工程作為研究依托。該橋梁工程位于施秉縣城關(guān)鎮(zhèn)，與S306省道相交叉，主橋橫跨舞陽(yáng)河，主橋跨徑85 m+2×160 m+85 m四跨連續(xù)剛構(gòu)橋。舞陽(yáng)河特大橋梁工程所在地區(qū)地形條件與水文氣候條件一般，屬于亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候區(qū)，場(chǎng)區(qū)海拔515.0～ 657.2 m，橋梁三岸多為耕地與果園，局部縱坡極陡。該工程中橋梁的荷載等級(jí)為公路一級(jí)，起訖樁號(hào)分別為左幅ZK57+444.2～ZK58+427.8、全長(zhǎng)983.6 m；右幅YK57+453.2～YK58+480.8、全長(zhǎng)1 027.6 m。舞陽(yáng)河特大橋梁工程中，0號(hào)塊長(zhǎng)14 m、高10 m，頂板寬12.25 m、底板寬6.5 m，單箱三室構(gòu)造。0號(hào)塊底部墩柱寬7.5 m，墩柱側(cè)面50 cm外包0號(hào)塊1.7 m高，外包塊采取預(yù)留鋼筋接頭后澆方式。其斷面設(shè)計(jì)示意圖，如圖2所示。

圖2 舞陽(yáng)河特大橋梁工程斷面設(shè)計(jì)示意圖

0號(hào)塊底板厚1.2 m、隔板厚0.6 m、腹板厚0.9 m、底板厚0.48 m，采用現(xiàn)澆支架。橋梁主墩支架利用墩柱側(cè)面“后澆塊”50 cm“坎”作為支架支撐點(diǎn)，前后肢墩兩側(cè)“坎”搭設(shè)雙拼I56型鋼主梁，其中“坎”上用砂筒支撐，然后在雙拼I56型鋼主梁上橫橋向搭設(shè)HW400型鋼分配梁。箱梁現(xiàn)澆段外側(cè)模及翼緣板部分與節(jié)段共用，內(nèi)模到角膜采用竹膠板、內(nèi)模其余平面模板與節(jié)段共用。在掌握上述橋梁工程相關(guān)信息數(shù)據(jù)后，按照上述相應(yīng)的施工技術(shù)要點(diǎn)，采用MATLAB模擬分析軟件，模擬舞陽(yáng)河橋梁工程施工，檢驗(yàn)其施工效果。

2.2 結(jié)果分析

依據(jù)《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》，采用容許應(yīng)力法，根據(jù)現(xiàn)有條件和同類掛籃其他項(xiàng)目的加載經(jīng)驗(yàn)，確保數(shù)據(jù)模擬加載的真實(shí)性，對(duì)就位后的掛籃底籃進(jìn)行加載。加載采用千斤頂方式進(jìn)行，荷載采用等效荷載，根據(jù)掛籃的受力，底籃前下橫梁共4個(gè)吊點(diǎn)，為了模擬真實(shí)加載，通過枕木將荷載進(jìn)行分配。選取橋梁工程的抗壓強(qiáng)度作為該次模擬試驗(yàn)的評(píng)價(jià)指標(biāo)，其計(jì)算公式為：

式中，P——橋梁的抗壓強(qiáng)度；F——模擬試驗(yàn)最大壓力；A——橋梁受壓的截面面積。根據(jù)《橋梁工程結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》與《橋梁工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》可知，橋梁工程掛籃懸澆連續(xù)剛構(gòu)施工結(jié)束后，橋梁各個(gè)結(jié)構(gòu)在受到壓力荷載時(shí)，其抗壓強(qiáng)度應(yīng)當(dāng)超過215 MPa。隨機(jī)在舞陽(yáng)河特大橋梁組成結(jié)構(gòu)上布設(shè)6組抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)點(diǎn)，編號(hào)為01～06，采用MATLAB分析軟件，分別測(cè)定試驗(yàn)點(diǎn)所在橋梁位置的抗壓強(qiáng)度，判斷抗壓強(qiáng)度是否符合標(biāo)準(zhǔn)。若6組試驗(yàn)點(diǎn)所在橋梁位置的抗壓強(qiáng)度均超過215 MPa，則表明橋梁工程的施工質(zhì)量較好，滿足穩(wěn)定性的需求，反之同理。試驗(yàn)測(cè)定結(jié)果如圖3所示。

圖3中，01表示橋梁工程的剛構(gòu)橋結(jié)構(gòu)；02表示橋墩；03表示橋臺(tái)；04表示橋梁樁基礎(chǔ)；05表示橋梁地下連續(xù)墻基礎(chǔ)；06表示橋梁搭板。根據(jù)圖3的抗壓強(qiáng)度結(jié)果可以得知，利用上述的掛籃懸澆連續(xù)剛構(gòu)施工技術(shù)后，各個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)所在橋梁位置的抗壓強(qiáng)度均在215 MPa以上，得到了顯著提升，表明其穩(wěn)定性較高，符合工程施工技術(shù)規(guī)程、質(zhì)量評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)以及荷載規(guī)范，可以投入到橋梁工程實(shí)際施工使用。

圖3 舞陽(yáng)河特大橋梁抗壓強(qiáng)度測(cè)定結(jié)果

3 結(jié)論

綜上所述，為了改善當(dāng)前傳統(tǒng)掛籃懸澆連續(xù)剛構(gòu)施工技術(shù)在實(shí)際工程應(yīng)用中存在的缺陷與不足，該文以舞陽(yáng)河特大橋梁工程為例，提出了一種全新的施工技術(shù)。通過這一研究，保證了橋梁結(jié)構(gòu)的抗壓強(qiáng)度，有效地提高了橋梁工程的穩(wěn)定性，將剛構(gòu)作為橋梁工程上結(jié)構(gòu)與下結(jié)構(gòu)之間連接的構(gòu)件，對(duì)提升橋梁支撐力、承載力、安全性與減震性均具有重要意義。