公路橋梁工程中現(xiàn)澆箱梁施工技術

孫相雨

（中交路橋南方工程有限公司，北京）

前言

現(xiàn)澆箱梁施作是公路橋梁工程中出現(xiàn)頻率較高的內容。近幾年，各地快速公路橋梁數(shù)量持續(xù)增加，受區(qū)域建筑物高密度分布、周邊環(huán)境高度復雜等因素干擾，部分公路橋梁工程無法給現(xiàn)澆箱梁施作提供足夠的空間，常規(guī)箱梁二次澆注方法面臨重重困境，現(xiàn)澆箱梁施作周期顯著增加。因此，從箱梁現(xiàn)澆著手，探究空間受限情況下公路橋梁現(xiàn)澆作業(yè)技術具有非常突出的現(xiàn)實意義。

1 公路橋梁工程

一公路橋梁工程為雙層現(xiàn)澆箱梁結構，站臺梁為高2.5 m 的等截面混凝土。工程布置見圖1、圖2。

圖1 公路橋梁工程縱斷面

圖2 公路橋梁工程橫斷面

圖1 中，1 為高架橋梁現(xiàn)澆箱梁/地面橋現(xiàn)澆箱梁；2 為高架橋梁鋼箱梁/地面橋鋼箱梁；3 為高架橋梁現(xiàn)澆箱梁/地面橋現(xiàn)澆箱梁。如圖1 所示，地面橋現(xiàn)澆箱梁共10 聯(lián)。

圖2 中，1 為高架橋梁鋼箱梁，寬度為32.5 m；2、3、4 分別為地面橋現(xiàn)澆箱梁，寬度分別為17.5 m、11.3 m、6.8 m，為鋼筋混凝土預應力結構。由圖2 可知上部高架橋梁為現(xiàn)澆鋼筋混凝土預應力結構，與地面橋現(xiàn)澆箱梁凈空距離9.5 m±0.5 m，箱梁投影邊線、紅線之間距離小于等于3.8 m，現(xiàn)場可利用空間較小。

2 公路橋梁工程中現(xiàn)澆箱梁設置方案

2.1 支架大楞驗算

根據(jù)公路橋梁工程現(xiàn)場可利用場地面積小以及箱梁布置密度高的特點，選擇一次性整體澆筑方式[1]。澆筑前根據(jù)方木、工字鋼均具有大自重、部件連接冗雜、進場約束因素多且操作復雜的特點，選擇抱箍貝雷支架法，將抱箍安裝到橋梁墩柱上，借助2 個抱箍之間高強螺栓預先緊固力向抱箍、墩柱間壓力轉化，獲得承重必需摩擦力。在抱箍貝雷支架法應用前，對箱梁結構受力進行計算，確定滿足箱梁結構荷載的支架主楞。在橋梁端下大楞選擇抱箍貝雷時，支架大楞作用荷載為：

式中：q0為支架大楞作用荷載kN/m；L 為支架立桿縱向間距，1.2 m；G 為作用于支架的現(xiàn)澆箱梁重力，頂板位置、腹板位置、底板位置、翼緣板位置的重力分別為10.95 kN/m2、65.0 kN/m2、26.50 kN/m2、11.00 kN/m2；G0為包含防護附加構件在內的支架結構自重，kN/m2；L0為竹膠板寬度，1.4 m；G1為施工者、施工機械工具、施工材料的荷載，kN/m2；G2為振搗混凝土荷載，kN/m2；G3為澆筑混凝土沖擊荷載；Gm為支架大楞自重，kN/m2。將已有數(shù)值代入式（1），得出支架大楞最大彎曲應力小于支架抗彎強度設計值，最大剪切應力小于支架抗剪強度設計值，滿足規(guī)范要求，可根據(jù)圖3布置抱箍貝雷支架。

圖3 公路橋梁現(xiàn)澆箱梁工字鋼主楞支架

圖3 中，1 為箱梁；2 為邊跨位置鋼管立柱；3 為碗口支架；4 為貝雷縱梁；5 為承重梁；6 為上下抱箍；7為墩柱[2]。整體受力由抱箍間經(jīng)支撐桿連接形成，單一上抱箍承受全部荷載，下抱箍則作為安全儲備，降低高空作業(yè)量，提高安裝拆卸效率，突破進場材料限制。抱箍貝雷支架主要參數(shù)見表1。

表1 抱箍貝雷支架主要參數(shù)

2.2 模板強度驗算

根據(jù)公路橋梁中簡支混凝土、站臺梁高度一致的特點，在支撐架間距無差異時，選擇較大載荷。根據(jù)《混凝土模板用膠合板》（GB/T17656）關于15 mm 厚竹膠板的參數(shù)，得出竹膠板參數(shù)見表2。

根據(jù)表2 參數(shù)，計算模板強度，計算公式如下：

表2 現(xiàn)澆箱梁用模板參數(shù)

式中：q 為模板強度，kN/m。代入以上數(shù)據(jù)后，得出q小于設計強度，無法滿足現(xiàn)澆箱梁作業(yè)要求。基于此，選擇菲林板與不銹鋼復合模板（靜曲強度順紋方向45 MPa，橫紋方向52 MPa，密度0.9 g/cm3），在脫離安裝機械的情況下，人工便捷控制混凝土外觀質量。

3 公路橋梁工程中現(xiàn)澆箱梁施工技術

3.1 抱箍貝雷支架施作

因公路橋梁工程中抱箍貝雷支架各部位焊接縫隙承受較大荷載，初期加工可選擇雙面坡口對稱焊接處理板件間T 型接頭，進而利用偏向側板的單面坡口焊接法處理角接頭。處理后，將300 mm×500 mm 鋼筋混凝土柱、300 mm×800 mm 鋼筋混凝土梁分別設置到圓筒結構外側桁架部位、上弦桿部位，規(guī)避鋼結構支撐桁架無錨固段導致的截面尺寸偏大、附加荷載威脅原公路橋梁箱梁結構問題[3]。

在鋼結構支撐桁架錨固的基礎上，以桁架結構安裝精度為重點，先將2 榀桁架設置到原定位置，再開展等荷載堆載試驗，實驗結果見表3。確定桁架變形小于設計標準后，按照表2 參數(shù)，規(guī)范施作抱箍貝雷支架。

表3 荷載下桁架變形

3.2 支架預先壓載

因公路橋梁下凈空變化高度小、不同高度調整要求高，傳統(tǒng)履帶吊裝成捆鋼筋逐跨預先壓載的方式受2 側高壓線干擾，作業(yè)過程易間斷。基于此，借鑒樁基靜載小沙袋預先壓載經(jīng)驗，利用40 kg/袋小沙袋預先壓載支架，并利用彩條布均勻包裹，確保預先壓載重量與設計重量一致。在堆載預壓次日，進行沉降效率計算，確定支架預先壓載前期、支架預先壓載至總重量60%、支架預先壓載至總重量80%、支架預先壓載至總重量100%、加載穩(wěn)定（支架預先壓載至總重量100%持續(xù)24 h 后）幾個階段支架結構沉降值[4]。沉降觀測期間，需要順著公路橋梁線路布置控制點，相鄰控制點之間距離為5.0 m，逐點觀測，確定每天支架沉降值小于1.5 m 且維持3 天后，卸除支架荷載，反之則繼續(xù)預壓。

3.3 基于BIM的模板拼裝

因公路橋梁工程中現(xiàn)澆箱梁模板為菲林板與不銹鋼復合模板，表面高度光滑，選擇BIM+公路橋梁工程道路中線測量技術，先確定現(xiàn)澆箱梁控制樁號，再經(jīng)平面圖中軸圓曲線測量中樁坐標，最終經(jīng)箱梁截面圖進行頂板坐標、邊樁坐標、底板坐標的測量計算。得出結果后，輸入Rhioceros7 軟件內，根據(jù)規(guī)范指引完成建模，得出三維模型見圖4。

圖4 公路橋梁模板三維模型

圖4 中，側模、底模均選擇菲林板，在已安裝底模上釘設防滑木（長50 cm×寬20 cm×厚2 cm），相鄰防滑木之間距離大于25 cm 但小于35 cm，為箱梁邊模安裝提供足夠空間。箱梁底板邊界設置木條（厚18 mm×寬10 mm）。木條設置完畢后，再次放出底板標高，準備進行側模安裝；在側模背部安裝方木（長10 cm×寬10 cm），相鄰方木之間距離為15 cm，并根據(jù)側模背部方木頂固要求，增設加固用方木，加固用方木之間距離為60 cm。對于圓弧位置，先將模板釘設到上部高度超出設計高12.5 cm±2.5 cm，再利用寬10 cm、2 mm 厚不銹鋼板處理圓弧；側模安裝完畢后，利用局部具備延展性能雙壁波紋管配合φ16 mm 鋼筋、φ10 mm 螺紋鋼，有效焊接內模[5]。進而將對拉螺桿距離底部27.5 cm±2.5 cm、距離頂部27.5 cm±2.5 cm，配合同側φ14 mm 螺桿加固箱梁。箱梁加固后，將2 根φ12 mm 鋼筋安裝到底部，配合最外側箍筋，完成箱梁鋼筋安裝。

3.4 一次性整體澆筑

面對常規(guī)公路橋梁現(xiàn)澆箱梁二次操作存在的工期滯后、作業(yè)難度大、大規(guī)模設備布置難等問題，應用一次性整體澆筑思路進行作業(yè)優(yōu)化，優(yōu)化后作業(yè)流程見圖5。

圖5 一次性整體澆筑作業(yè)

如圖5 所示，公路橋梁工程箱梁分二次澆筑時以腹板與翼板折角位置為分界線，首次施作底板、腹板，待兩者強度與設計要求相符后鑿毛腹板進行頂板施作[6]。而公路橋梁工程箱梁一次性整體澆筑是一次性完成底板、腹板、頂板澆筑，減少1 次混凝土泵車與汽車吊進場、禁燒混凝土接縫鑿毛環(huán)節(jié)，無施工縫，在縮短工期、減少設備投入的同時，獲得更加優(yōu)良的外觀條件。

3.5 預應力張拉

根據(jù)作業(yè)要求，在狹小空間內應用后張法預應力張拉技術。技術應用時，先將張拉槽預先設置到簡支箱梁端部，再利用擠壓錨方法張拉梁端部，擴大作業(yè)空間，解決狹小空間現(xiàn)澆箱梁預應力張拉問題[7]。

具體操作時，預先安裝張拉槽、端頭模，提前準備穿束孔位，規(guī)避鋼絞線穿束、張拉槽安裝矛盾問題。若張拉槽模板、鋼筋仍然存在沖突，則適當錯開截斷鋼筋，并將鋼筋延伸到張拉槽模板內部。同時，預先在跨左側、右側張拉槽頂部設置天窗，為張拉工具進出提供渠道。狹窄空間內公路橋梁現(xiàn)澆箱梁張拉工具為250 t 及以上穿心式千斤頂（含配套油泵）。

在張拉槽模板施作完畢后，經(jīng)內徑90 mm 金屬波紋管穿束縱向預應力筋。為確定波紋管位置與設計方案相符，需在借用φ12 mm 定位網(wǎng)的基礎上，經(jīng)U形卡完成重要部位劃定，加密操作，形成順直線性，進而從已架設剪支梁端部出發(fā)，經(jīng)2 孔相鄰現(xiàn)澆箱梁端部穿入，從系桿拱連續(xù)梁端部穿出。最終，選取相鄰空間，直接利用擠壓錨錨固，錨固后進行預應力筋張拉。

4 結論

綜上所述，現(xiàn)澆箱梁施作現(xiàn)場可利用場地不夠寬廣，加之箱梁結構高密度分布，對澆筑、吊裝作業(yè)提出了較大的難題。一次性整體澆筑方法可在滿足狹小空間內箱梁現(xiàn)澆作業(yè)要求的同時，盡可能減少大規(guī)模設備應用頻次與現(xiàn)場干擾因素，規(guī)避箱梁模板、混凝土與鋼筋二次進場、吊裝矛盾，配合菲林板與不銹鋼復合模板系統(tǒng)，為現(xiàn)澆箱梁的高質量、高效率施作提供充足保障。