高速公路橋梁現(xiàn)澆箱梁施工方法探究

雷湘臨

（鎮(zhèn)江市綜合交通事業(yè)發(fā)展中心，江蘇 鎮(zhèn)江 212000）

1 引言

現(xiàn)澆箱梁具有造型美觀、施工連續(xù)性強、占地空間小的優(yōu)勢，被廣泛應用于我國高速公路橋梁建設當中。為保證現(xiàn)澆箱梁施工質(zhì)量和安全，需要從地基處理、支架搭設、支架預壓、模板安裝、鋼筋及預應力管道安裝、混凝土澆筑、預應力張拉等方面對施工工藝和技術進行嚴格把控[1]。本文以江蘇省某高速公路特大橋現(xiàn)澆箱梁施工為例，探究現(xiàn)澆箱梁施工技術應用和質(zhì)量控制要點。

2 工程概述

江蘇省某高速公路特大橋全長1 906.02 m，橋梁上部結構共計18 聯(lián)，其中，第八、第十四、第十七聯(lián)為現(xiàn)澆等截面連續(xù)箱梁，跨徑布置為4×25 m，截面形式為單箱三室，頂板寬度16.55 m，底板寬度11.5 m，梁高1.6 m。橋梁斷面如圖1所示。

圖1 特大橋現(xiàn)澆箱梁斷面示意圖（單位：mm）

3 施工工藝技術

以特大橋第八聯(lián)現(xiàn)澆箱梁施工為例，其施工工藝流程如圖2 所示。

圖2 特大橋現(xiàn)澆箱梁施工工藝流程圖

3.1 地基處理

地基處理前，采用挖機對原地面的雜物和垃圾進行清理，并進行初步整平。根據(jù)工程實際要求（1.6 m 梁高，盤扣滿堂支架地基），對原地面進行20 cm 厚5%摻灰處理，并采用壓路機碾壓密實，壓實度≥90%。灰土碾壓成形，完成驗收后，進行混凝土墊層施工。根據(jù)粉質(zhì)黏土層地基容許承載力要求，墊層采用10 cm 厚C20 混凝土，在橫梁及腹板處加強為12 cm 厚的C20 混凝土。混凝土頂面以箱梁中心線為基準設置1%雙向橫坡，兩側(cè)開挖排水溝，方便排水。

施工過程中遇到以下特殊情況，需要對地基進行額外處理：一是位于樁間系梁或橋臺承臺，采用放坡式開挖施工的部位，用素土進行分層回填并分層碾壓密實后，再進行地面加固處理；二是鉆孔樁在有泥漿的區(qū)域附近施工，此時需要將未處理的泥漿層全部清除，再換填素土。

3.2 支架搭設

特大橋現(xiàn)澆箱梁采用搭設盤扣式滿堂支架進行施工。盤扣式滿堂支架的優(yōu)勢在于承載力大，安全性能好，安裝及拆卸簡單，能有效提高施工效率[2]。特大橋現(xiàn)澆箱梁梁高1.6 m，第八聯(lián)支架高度13.2 m。根據(jù)工程實際情況，鋼管規(guī)格采用φ48 mm×3.2 mm，縱梁采用I10 工字鋼，其上橫向分布9 cm×9 cm 方木，腹板及橫梁底板處中心間距為20 cm，空箱及翼板處中心間距為30 cm，箱梁模板采用厚1.5 cm 的高強覆膜竹膠板。由于支架高度超過8 m，需要滿布豎向斜桿，同時沿高度每隔4～6 個步距設置水平斜桿。支架搭設步驟為：設計放樣→布置底托→安裝立桿→安裝水平桿→安裝斜桿→分層安裝至頂層→安裝U 形可調(diào)頂托→安裝縱橫梁。

3.3 支架預壓

支架預壓的主要目的是檢驗支架基礎的處理程度，減少和消除支架桿件間隙、地基不均勻沉降，獲取支架及地基的非彈性變形值[3]。在支架搭設完成后，進行超載預壓。預壓方法是在支架底板上放置堆載材料，如沙袋或土袋。預壓時間要求大于或等于7 d，并且滿足連續(xù)3 d 沉降觀測累計不大于3 mm的要求。

3.3.1 預壓加載

現(xiàn)澆箱梁支架每一聯(lián)同步進行預壓，按照60%→80%→100%的預壓總重進行三級加載，預壓總重=（箱梁自重+ 施工荷載總重量）的120%，先底板、腹板，后頂板、翼板。預壓采用砂袋或水袋相結合的方式。加載過程中人工與吊車配合均勻加載，依次由每跨的中間向兩邊對稱進行，嚴禁集中堆載。預壓加載根據(jù)箱梁截面位置相對應的重量進行加載，并嚴格控制加載速率，避免空箱位置超載、腹板位置加載不足導致支架失穩(wěn)現(xiàn)象發(fā)生。預壓施工時，應盡量選擇在風力小于6 級的晴天進行；若不能避開雨天，砂袋上遮蓋防雨篷布，以免砂袋吸水后預壓重量過大將支架壓垮。

3.3.2 沉降觀測

為了檢驗支架安全性，沉降觀測點布置在每跨的L/4、L/2、3L/4 及墩頂位置（L為跨度），保證觀測斷面不少于5 個。每個斷面在頂部和底部分別布置5 個觀測點。按照60%→80%→100%的預壓方式，每完成一級加載后，進行12 h 的沉降觀測。觀測點的沉降量均值在2 mm 以內(nèi)表明支架地基穩(wěn)定，可進行下一級加載。三級加載完成后，每間隔24 h 監(jiān)測1 次支架沉降量，連續(xù)3 d 各觀測點累計沉降量不大于3 mm 且預壓時間不少于7 d，進行預壓卸載。卸載采用分層卸載法，由每聯(lián)中跨的中間向兩邊對稱開展，中跨卸載一層后，再對稱卸載一層邊跨土袋，按此循環(huán)直至全部卸載完成，嚴禁集中卸載。

3.4 模板安裝

3.4.1 外模板安裝

外模板采用1.5 cm 高強覆膜竹膠板，安裝順序為：底模→側(cè)模→翼緣板模板→調(diào)模。底模鋪設在橫向分配梁上（9 cm×9 cm 方木），在2 塊模板拼縫處加設分配梁，并用雙面膠填充防止混凝土澆筑時漏漿。側(cè)模面板橫圍檁采用9 cm×9 cm 方木順橋向水平布置，橫圍檁外側(cè)布置9 cm×9cm 方木豎圍檁，并采用頂托進行支撐。鋼管支撐在豎向方木上并與立桿和橫桿用4 個扣件連接，同時設置1 道反拉桿。外側(cè)模與底模接縫處粘貼海綿膠條，同時接縫處后背設置一塊方木，將側(cè)板與底模固定牢固。翼緣板模板安裝參照底模安裝方式。當模板安裝結束后進行調(diào)模，滿足立模標高= 設計標高＋預拱度值（支架的彈性變形+經(jīng)驗預拱度）的質(zhì)量控制要求。現(xiàn)澆箱梁外模板示意圖如圖3 所示。

圖3 外模板示意圖（單位：cm）

3.4.2 箱室內(nèi)模安裝

本工程現(xiàn)澆箱梁采用兩次澆筑混凝土的施工方法。因此，內(nèi)模板安裝時也分兩次進行。首先，采用1.2 cm 高強覆膜竹膠板安裝空箱內(nèi)模，用扣件式腳手鋼管做支撐，并進行調(diào)模保證線形流暢，如圖4 所示。內(nèi)模板安裝完成并且驗收合格后，方可進行底板及腹板的澆筑。當?shù)谝淮螡仓幕炷吝_到強度要求后，安裝頂板內(nèi)模，即用方木或鋼管搭設小排架，在排架上鋪設竹膠板，驗收合格后進行頂板澆筑，如圖5 所示。

圖4 空箱內(nèi)模示意圖

圖5 頂板內(nèi)模示意圖

3.5 鋼筋及預應力管道安裝

根據(jù)2 次澆筑混凝土的施工方法，綁扎鋼筋也分2 次進行：首先綁扎底板鋼筋、腹板鋼筋、橫隔板鋼筋、倒角鋼筋。完成第一次混凝土澆筑后，進行頂板鋼筋的綁扎。

預應力管道的安裝與鋼筋綁扎同步進行。預應力管道選用鍍鋅金屬波紋管。由于預應力筋的施工質(zhì)量直接影響構件的整體強度，施工要求高，因此，在施工過程中，要嚴格按照設計坐標焊接井字形定位筋。定位筋與箱梁鋼筋點焊連接牢固后，穿入波紋管。波紋管線型要順直，不能出現(xiàn)側(cè)向彎曲，以防混凝土局部應力過大。波紋管定位完畢后，在混凝土澆筑前預先穿入鋼絞線。

3.6 混凝土澆筑

現(xiàn)澆箱梁混凝土強度為C50 級，第一次澆筑從端橫梁開始，順橋向從低到高澆筑，橫梁澆筑完成后再澆筑腹板到1/3高度左右后再澆筑底板，然后循環(huán)澆筑腹板至頂板與腹板倒角處。完成一跨后，澆筑下一跨腹板、底板。第二次澆筑頂板及翼緣板，由低側(cè)向高側(cè)全幅推進。

2 次澆筑過程中要注意： 一是在橫梁處縱橫向鋼筋交錯、疊置，箱梁澆筑時應加強振搗，保證密實，避免氣泡、空洞等病害，同時避免振搗棒碰觸模板及預應力管道[4]。振搗完成后，徐徐拔出振搗棒。二是在腹板澆筑時，采用斜面分層澆筑法，分層厚度控制在30 cm 以內(nèi)，上、下層前后澆筑距離保持2 m 左右。三是在梁體澆筑過程中及時對波紋管內(nèi)鋼絞線進行抽拔，以防波紋管漏漿，鋼絞線與波紋管黏結，影響張拉質(zhì)量。四是頂板混凝土需兩次壓實、 兩次收光，防止混凝土表面產(chǎn)生裂紋。五是2 次澆筑的接觸面要進行鑿毛處理，清理干凈，便于新老混凝土結合。

混凝土澆筑完成后，頂面覆蓋土工布灑水保濕，養(yǎng)護時間大于或等于7 d。期間，橋面禁止堆放材料。

3.7 預應力張拉

混凝土強度達到設計值90%，且完成不少于7 d 以上養(yǎng)護后，進行預應力張拉。首先張拉縱向預應力束，再張拉橫向預應力束，先小半徑側(cè)后大半徑側(cè)。全橋鋼束張拉順序為：中層→下層→上層，同類型應左右兩側(cè)對稱張拉。張拉時，預應力分級加載：0→15%σcon→30%σcon→50%σcon→100%σcon（σcon為張拉控制應力），每完成一級加載，測量千斤頂?shù)纳扉L量。在達到100%σcon且持荷5 min 時，驗算實際伸長量。滿足實際伸長量與理論伸長量誤差在±6%以內(nèi)，方可進行錨固。當誤差量超出±6%范圍，暫停張拉，進行調(diào)整，滿足要求后才能繼續(xù)作業(yè)。

實際伸長量ΔL計算方法如下：

式中，L100%σcon 為加載至100%σcon時的伸長量，mm；L15%σcon 為加載至15%σcon時的伸長量，mm；L30%σcon 為加載至300%σcon時的伸長量，mm。由L100%σcon-L15%σcon 計算出預應力加載從初始到結束時的實測伸長量；由L30%σcon-L15%σcon 推算出初應力加載下的伸長量。

理論伸長量ΔL計算方法如下：

式中，Pp為平均張拉力，N；L為預應力筋長度，mm；Ap為預應力筋截面積，mm2；Ep為鋼筋的彈性模量，N/mm2。

3.8 壓漿

預應力束張拉完成后進行預應力管道壓漿及封錨。壓漿可以有效保護預應力筋免遭銹蝕，提高結構的耐久性，同時壓漿可以使混凝土結構的整體性增強，進一步提升其承載能力和抗裂性[5]。孔道壓漿從一端向另一端推進，連續(xù)進行，一次完成。壓漿完成后，進行混凝土封錨。

3.9 模板及支架拆除

3.9.1 模板拆除

當混凝土抗壓強度達到2.5 MPa 以上時拆除側(cè)模。在拆除過程中避免損壞混凝土結構表面及棱角。當混凝土強度達到30 MPa 以上時拆除內(nèi)模。當預應力管道完成壓漿，且壓漿強度達到設計值的90%時，拆除底模。從跨中開始，兩側(cè)對稱向支座進行拆除。

3.9.2 支架拆除

當現(xiàn)澆箱梁相應的預應力張拉壓漿完成，且壓漿強度達到設計值的90%后，拆除支架。從跨中開始，向梁端方向緩慢、對稱、自上而下拆除支架。具體步驟為：拆除臨邊防護→松開跨中頂托→拆除翼緣板模板→拆除翼緣板下方水平斜桿、豎向斜桿、橫桿、立桿→松開底板支架頂托→拆除底模→拆除底模下方水平斜桿、 豎向斜桿、橫桿、立桿。在拆除過程中，嚴格遵循自上而下，不同時拆除上下兩步架體的原則，做到一步一清、一桿一清。

4 結語

綜上所述，橋梁現(xiàn)澆箱梁施工工藝較為復雜，施工工序較多。因此，在施工過程中，需要從施工方法、施工組織、檢測手段等方面保證每一個環(huán)節(jié)的安全生產(chǎn)要求和質(zhì)量控制要求。本文從工程實例出發(fā)，探討了高速公路特大橋現(xiàn)澆箱梁施工工序和施工要點，旨在為同類型橋梁施工提供參考和經(jīng)驗。