預應力混凝土大懸臂蓋梁施工技術研究

關鍵詞： 大懸臂 蓋梁 混凝土施工 預應力 施工技術

為了滿足人們對橋梁使用需求，橋梁結構截面、橋墩形式等不斷應用新技術和新材料，同時，為適應現代化城市建筑，橋梁墩柱截面形式也不斷改進。目前，高架橋跨度要根據實際情況開展施工，如上下行匝道口橋面寬度有特殊要求，預制混凝土梁長度、截面等因素導致預制困難。因此，文章根據國家及行業相關要求，在橋梁設計、施工過程中，應結合地域環境因素，對橋梁結構選型、受力分析，確保后期建設和運營安全、穩固，以某城市高架橋工程為背景，分析預應力混凝土大懸臂蓋梁施工過程中受力情況分析。該路段主線設計速度為80 km/h，上下匝道設計速度為40 km/h，主線道路寬度32 m，立交匝道寬度12 m。預應力混凝土大懸臂蓋梁施工由于結構簡潔，占用城市道路面積小、施工快，成本低等成為當前主流施工方式。

1 預應力混凝土大懸臂蓋梁施工流程

高架橋的支撐體系具有不同形式，蓋梁的結構形式也根據實際情況分為不同種類，為了確保蓋梁結構統一，應運用大懸臂預應力混凝土蓋梁，標準大懸臂蓋立面圖如圖1 所示。施工流程包括：蓋梁支撐體系及底膜安裝→鋼筋綁扎及預埋件設置→預應力筋安裝→混凝土澆筑→混凝土強度達到要求拆除側模→張拉預應力筋→孔道壓漿→拆除底模及支撐體系→封錨[1]。

根據國家對預應力混凝土大懸臂蓋梁施工要求，墩柱蓋梁施工應參照行業技術標準，確保蓋梁結構尺寸、形狀符合設計要求，并對蓋梁位移與應力情況進行測量。施工過程中應考慮張拉預應力筋順序、溫度、架梁順序等對蓋梁的影響，根據影響因素最大環節重點指導，確保在規定的工期內完成蓋梁施工作業[2]。

2 預應力混凝土大懸臂蓋梁施工方法

蓋梁施工前，應待混凝土強度達到一定標準后，對前期已經施工的墩柱頂部鋼筋做好除銹、防銹處理，確保墩頂水泥沙清除。蓋梁定位應找準中心點，做好測量定位，并放樣出蓋梁的縱向、橫向軸線，當作安裝蓋梁底膜的依據。立柱應標注出標高控制點，以此當作蓋梁施工標高依據[3]。

2.1 支架結構及搭設

支架流程包括：抱箍安裝→安裝首節鋼管立柱→鋼管立柱接長→鋼管柱平聯、斜桿拼裝→砂箱安裝→樁頂縱橫梁安裝→桁架或型鋼主梁安裝→分配梁安裝→托架及模板體系安裝→蓋梁施工→支架拆除。大懸臂蓋梁施工支架按照型號不同分為特制桁架蓋梁支架、雙拼H700、H900 型支架。根據施工現場要求，樁間跨度應符合施工安全標準，施工過程中應增設鋼管柱，確保材料規格滿足技術要求。

第一，特制桁架蓋梁支架。架體兩側鋼管柱帶內墩柱內側應使用鋼管柱，如果裸露于機動車道，應做好基礎方樁措施，加強鋼管柱間的聯系，避免對機動車道占用過寬。沙箱頂縱梁則采用工字鋼，左右外側鋼管柱設置雙排形式。主承重梁一般采用H400、H200型鋼加工，桁架根據要求定制，并通過螺栓連接蓋梁，最終形成桁架片。分配梁間距應與施工方案對應，平臺頂部鋼板起到防護的作用[4]。第二，雙拼H700 與H900 型鋼蓋梁支架相同。鋼架體左右鋼管柱一般型號為Φ 630×10 mm，如果外側鋼管柱處于機動車道，應做好防撞措施，同時避免占用機動車道。沙箱頂縱梁應采用雙拼工字鋼，如果鋼管柱設置側分帶上，應使用4 根鋼管柱，在鋼管柱的頂端設置沙箱，沙箱頂橫梁同樣采用3 拼工字鋼。運用螺栓連接主承重梁，左右雙側分別采取2 根鋼管柱，并在上下翼緣板貼1 塊1 cm厚的鋼板，按照施工方案布置分配梁間距，平臺頂部起防護作用的鋼板應保持厚度在5 mm。第三，支架基礎運用C30 混凝土澆筑而成，包括條形基礎、擴大基礎兩種，施工過程中應注意地基承載力要求，一旦地基承載力不足，地基基礎應采用鉆孔灌注樁處理。若現場存在管線與樁基礎位置沖突且遷改比較困難情況，可適當調整樁基位置避開管線。主梁安裝過程中，工人處于高空作業，應做好安全防護措施，當主梁安裝穩固，方可恢復道路交通[5]。

2.2 登高設施安裝

蓋梁施工應采用標準梯籠，一般要求鋼梯籠搭設高度超過5 m，為了保證鋼梯籠的穩定性，應設置扶墻件，并與結構物連接牢固。附墻桿件避免與鋼管焊接。鋼梯籠為了便于安裝和拆卸，應選擇栓接。鋼梯籠安裝前應做好基礎處理，底部與基礎之間應運用地腳螺栓固定連接。為了避免出現積水現象，應在基礎周圍挖排水溝。安裝標準節應確保螺栓緊固到位，鋼梯籠避免與架體直接連接，上部槽鋼與抱箍應用鋼絲繩拉結固定。蓋梁施工應做好多層防護體系，底層應設置踢腳板，鋼架體四周應設置防護網，并與槽鋼螺栓連接，第二層、第三層應設置角鋼三角托架與防護欄，一般防護欄高度為1.2 m左右，周邊應設置醒目警示標識[6]。

2.3 支架預壓

2.3.1 預壓方法

支架承載力實驗應按照蓋梁結構自重及模板等荷載的1.1 倍加載，公式為“預壓荷載=（砼自重+鋼筋重+鋼絞線重+模板重+施工荷載）×1.1”，確保承載能力符合《鋼管滿堂支架預壓技術規程》（JGJ/T 194-2009）要求。支架預壓應確保篷布、厚花紋鋼板等準備就緒，并按照固定間距沿著橫橋擺設工字鋼，并按照預壓混凝土塊尺寸靈活調整間距。預壓前應關注支架部位是否穩固，確保各點預壓重量對稱，并做好記錄。預壓過程中應按照預壓總荷載值的60%、80%、100% 分級加載，并做好觀測記錄。橫向加載及縱向加載應按照要求，保持12 h 間隔時間，確保沉降參數符合施工要求。

2.3.2 預壓前檢查驗收

支架環節施工完畢，安全員、測量小組、質量小組、技術部門應對工況進行檢查，如果安全設施、標高、垂直度等技術參數不符合要求應及時做好返修工作。

2.3.3 加載程序

一般加載環節選用混凝土塊為加載材料，應選用專業的承重吊車按照蓋梁懸臂結構要求稱重，做好現場安全指揮工作，確保施工現場管理有序。

2.3.4 預壓觀測

每級加載完畢后，間隔12 h 后應做好變形值的檢測，如果沉降小于2 mm，可繼續加載，并做好各點標高；通過對預壓過程的精準測量，可以計算出荷載條件下支架彈性變形值，施工時可以通過撓度變形調整底模標高。

2.3.5 預壓卸載

預壓卸載過程中應確保對稱、均勻、同步，及卸載的穩定性，一般采用堆載相反順序開始卸載。如果實測值與計算值出現偏差，應立即啟動改進措施，一般工況相同前提下，支撐系統預壓一次即可。

2.4 底模安裝

蓋梁底膜與側模一般采用指定廠家加工的鋼模板。安裝前應考慮好脫模環節，做好定位后應在模板上均勻涂刷脫模劑。蓋梁底模標高誤差、軸線偏位誤差應保持±10 mm，模板接縫處應做好處理密封處理，避免出現漏漿或砼面粗糙或者出現色差。

2.5 蓋梁鋼筋安裝

底模工序施工完畢，各專業驗收合格后，應做好蓋梁鋼筋安裝。鋼筋加工制作應按照施工技術標準及圖紙要求進行。蓋梁鋼筋安裝應采用鋼管架，起到調節作用。蓋梁鋼筋骨架安裝底部應留有間隙，起到支撐作用。鋼筋支撐架安裝流程有橫向通長主筋→箍筋→橫向鋼筋→勾筋及加強筋。蓋梁鋼筋安裝完畢后，應采用高強度混凝土安裝底部墊塊，當改良鋼筋骨架調節到設計位置時，可采用汽車吊配合下放。鋼筋的接頭應設計在鋼筋應力最小位置，高應力三級接頭面積應小于25%，二級接頭百分比應小于50%。還應注重支座墊石與擋塊鋼筋的預埋，做好預應力管道的定位工作，確保鋼筋保護層厚度符合施工方案要求，墊塊位置避免與模板接縫過近。

2.6 蓋梁側模安裝

當預埋件施工完畢，應報監理部門驗收，合格后可以實施蓋梁側模安裝。側模采用專業模板廠制作的定型鋼模，監理人員驗收合格后方可使用。側模使用前應做好除銹處理，并涂刷脫模劑，避免對鋼筋造成污染。安裝前，測量人員應檢查基底標高，確定蓋梁軸線及各角位置，嚴格按設計圖循序拼裝，側模接縫要緊密，防止漏漿，模板各部位應做好支撐，確保拉桿穩固。安裝完畢后應確保穩固、不變形。現場驗收合格后方可澆筑砼。

2.7 砼澆注

施工人員應做好砼配合比例，通過監理部門審批合格后方可施工。砼的攪拌應嚴格按照配合比控制，施工現場應做好坍落度實驗，砼初凝時間一般大于4 h，施工現場振搗情況直接影響澆筑速度，確保砼澆筑過程不中斷。澆筑過程中，密切關注蓋梁模板螺栓及支架情況，確保整個澆筑過程中架體的安全穩定，振動棒使用過程中應盡量避免碰撞鋼筋和模板，確保振搗施工及時、連續。在振搗新混凝土層時，嚴禁碰撞波紋管，避免觸碰管道導致破損，導致混凝土出現漏漿堵塞預應力管道。及時帽梁接茬倒角部位殘漏骨料，避免接茬位置收面效果不佳。混凝土澆筑完成后安排人工進行收漿，保證表面拉毛線性順直，深度在3～5 mm，不翻出石子骨料為宜。收面過程應及時對混凝土表面進行土工布覆蓋并灑水養護，并派專人看護，避免留下踩踏腳印。

2.8 養生及拆除側模

澆筑完成后應做好養護工作，確保砼表面處于潮濕狀態，當混凝土強度達到5 MPa 時，應拆除側模，并繼續滴漏養生14 d。

2.9 預應力施工

第一，波紋管安裝。蓋梁支撐筋安裝完成后，應采用塑料波紋管安裝，根據預應力曲線坐標，做好放樣定位鋼筋，避免誤差超過標準值，彎起部位應做好加密。當所有工作準備就緒，監理人員驗收合格，可以穿波紋管。波紋管從蓋梁端穿入，通過定位筋進行定位。波紋管安裝后，應對波紋管的位置、曲線形狀、牢固程度、接頭及管壁破損情況進行檢查，避免出現破損，影響施工質量。第二，鋼絞線下料應確保表面無裂紋毛刺、機械損傷、氧化鐵皮或油跡。第三，錨墊板、螺旋筋的安裝應保證端頭錨墊板與波紋管喇叭口軸線保持垂直，將錨墊板和螺旋筋安放到位后，固定模板。第四，預應力鋼絞線穿筋應觀察預應力鋼筋外露長度是否滿足張拉要求，避免混凝土澆筑時從該處向波紋管孔道內漏漿。第五，張拉施工流程如下：安裝工作錨→安裝工作夾片→安裝限位板→安裝千斤頂→安裝工具錨→安裝工具夾片→向油缸供油至初始張拉應力（0.1σcon）→開始測量記錄伸長值→繼續張拉至控制應力σcon→持荷5 min 并測量記錄伸長值→回油→卸掉工具夾片→卸掉工具錨→卸掉千斤頂→卸掉限位板→切掉多余鋼絞線→封錨。

2.10 預埋件施工

應做好防落梁抗震措施，防落梁抗震設施應按平行于主梁軸線方向布置，對于已建成蓋梁采用鉆孔錨栓固定方式進行設置。防雷接地裝置應做好接地極處理，接地線的走向為：路燈基礎預埋錨栓→防撞護欄鋼筋→主梁鋼筋/鋼板→梁底引出線→接地端子→蓋梁引出線→墩身主筋→樁基主筋。施工技術要求應符合國家防雷工程施工驗收標準。

2.11 支座墊石施工

支座墊石在預制工廠加工成型后，應與蓋梁鋼筋骨架之間焊接固定，避免踩踏支座墊石鋼筋。墊石模板安裝前應做好鑿毛處理，確保位置準確、牢固、密實，與設計高程匹配。確保混凝土接合完好，嚴格控制頂面四角誤差。

2.12 拆除底模及支撐體系

桁架式支架拆除包括：砂箱卸載→底模托架拆除→支架平臺面板清除→分配梁拆除→桁架片拆除→支架立柱及基礎拆除。型鋼支架拆除包括：砂箱卸載→底模托架拆除→支架平臺面板清除→分配梁拆除→主梁拆除→支架立柱及基礎拆除。

3 支架安拆施工要點及注意事項

3.1 鋼管柱安拆

單根鋼管柱安裝應注意與基礎的連接，精準校正鋼管柱頂標高，確保孔位螺絲擰緊。鋼管柱拆除應用吊車吊裝并放倒，擰下螺絲轉運，根據起吊重量、施工現場等選擇相應的吊車車型。

3.2 型鋼安拆

安裝承重梁時，應確保承載力允許范圍內栓接和吊裝，首先安裝主承重梁，后安裝兩側，安裝時，應設置牽引繩，施工人員在地面操作。主梁吊裝與分配梁安裝時，應實施交通管制，工作人員在施工過程中應做好安全防護措施。

3.3 鋼桁架安拆

桁架應確保各結構體系穩定，并結合現場施工環境進行組裝和起重吊裝。桁架在組拼過程中應檢查軸線位置、標高、垂直是否與施工標準存在差異，并采取糾正措施。根據施工圖紙分段組裝、吊裝。確保高空對接拼裝不變形，吊裝就位后應做好校正和固定。

4 結語

大懸臂蓋梁橋具有占地面積小、結構輕巧、造型美觀、通行視線好特點，可以減輕橋梁自身重力，墩柱蓋梁施工過程中可以實現同步預制，提高施工效率，蓋梁橫截面較小，通過鋼絞線配合，減少混凝土用量，提高承載力的同時控制施工成本。改良的懸臂長度符合施工要求，保障橋下行車通透性，充分利用橋下道路空間。文章針對預應力混凝土大懸臂蓋梁施工技術展開深入研究，對施工過程、方法及注意事項進行全面闡述，為促進領域內專家學者創新研究提供理論基礎，通過科學設計、施工等對預應力混凝土大懸臂蓋梁進行分析，對推動交通事業發展具有重大貢獻。