津?yàn)I輕軌預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁快速施工技術(shù)
摘 要:詳細(xì)介紹津?yàn)I輕軌工程高架橋3 25 m 預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁支架法快速施工技術(shù)。通過試驗(yàn)梁制定了一套標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)程序,內(nèi)容涵蓋了地基處理、支架拼裝及預(yù)壓、模板制作安裝、預(yù)應(yīng)力筋張拉等整個(gè)施工過程。關(guān)鍵詞:輕軌; 連續(xù)箱梁; 支架法; 施工1 工程概況
津?yàn)I輕軌工程一期全長45. 409 km , 全線高架橋總長近40 km , 基本梁型為現(xiàn)澆連續(xù)梁。其中,DK42 + 533～ DK42 + 758 段高架橋,是全線的試驗(yàn)段,為全線的快速施工提供技術(shù)積累和支持。試驗(yàn)段處于濱海地區(qū),為軟土地基。該段橋梁均采用3 25 m 現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁,為斜腹板單箱單室箱梁。頂板寬 8. 9 m , 底板寬4. 6 m , 高1. 5 m , 頂板厚25 cm , 底板厚20 cm , 跨中標(biāo)準(zhǔn)腹板厚40 cm 。
由于工期緊、任務(wù)重,為便于各聯(lián)同時(shí)施工,加快施工進(jìn)度,設(shè)計(jì)上梁型分為A 型和B 型,兩種梁在梁序上間隔排列,先施工A 型梁。為給后施工B 型梁留出千斤頂?shù)膹埨臻g,A 型梁端橫梁腹板之間的混凝土在B 型梁張拉完畢后再澆筑。為了保證A 型梁鋼束張拉時(shí)腹板的穩(wěn)定和強(qiáng)度,設(shè)橫向聯(lián)系鋼筋或橫梁鋼筋部分不截?cái)? 在A 型梁鋼束張拉完畢后,為了滿足B 型梁千斤頂張拉的空間應(yīng)切斷部分鋼筋,張拉完一束,再按施工規(guī)范要求把截?cái)嗟匿摻詈附?然后再張拉另一束,依次張拉。B 型梁張拉完畢后再澆筑A 型梁未澆筑混凝土。A 型、B 型梁兩端張拉槽口見圖1 。
圖1 梁端預(yù)留張拉槽口
2 施工方案選擇根據(jù)該段所處地基情況,有2 種模板支撐方案可供選擇。
(1) 采用軍用梁等梁式支架。由于該段所處地基為軟土地基,采用此方案,把支墩支于承臺(tái)上,可避免對(duì)地基的處理。
(2) 采用滿堂支架。該段地表面有1. 5～2 m 的回填堿土,在適當(dāng)處理后可采用此方案。但是, 由于A 型梁端部張拉槽口混凝土在B 型梁張拉前不能封閉, 因此支座不能完全受力,需要有支架承受荷載。
因此,若采用軍用梁,則兩邊跨的軍用梁便不能拆除直到梁端混凝土封閉;若采用滿堂支架,則每聯(lián)梁兩端要留6 m 的支架用來支撐梁體。由于整個(gè)工程絕大部分為高架橋,需要大量支架和模板來周轉(zhuǎn),影響了施工進(jìn)度。針對(duì)此問題,本工程采取了在A 型梁端加臨時(shí)支座的方案,即在支座外側(cè)設(shè)置臨時(shí)硫磺砂漿支座, 如圖2 所示。支座尺寸為300 mm ×600 mm ×250 mm , 支座里面預(yù)埋45 cm 長電阻絲,以便加熱熔化硫磺砂漿,拆除臨時(shí)支座。在梁底臨時(shí)支座頂面對(duì)應(yīng)位置預(yù)埋330 mm ×610 mm ×20 mm 鋼板,為了保證梁體張拉時(shí)自由滑動(dòng),在梁底預(yù)埋鋼板和臨時(shí)支座之間墊聚氯乙烯四氟滑板。本試驗(yàn)段采用碗扣式滿堂支架加臨時(shí)支座的施工方案。
圖2 A 型梁端部臨時(shí)支座示意(單位:mm)
3 施工方法 標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)程序3. 1 地基處理
搭立支架前將地面用推土機(jī)推平,用25 t 振動(dòng)碾碾壓6 遍:先靜壓1 遍,再弱碾1 遍,強(qiáng)振2 遍,隨后弱振1 遍、靜壓1 遍。碾壓范圍為:縱向與同一聯(lián)梁長度相同,寬度為支架垂直投影范圍每邊加寬2 m。碾壓后進(jìn)行靜載檢測,地基承載力達(dá)到216 kPa ,而全聯(lián)混凝土量為386 m3,重10 049 kN ,加上支架、模板、施工人員及機(jī)具等荷載共計(jì)12 059. 1 kN , 承壓面積150 m2 ,則地基平均壓應(yīng)力為80. 3 kPa ,小于地基承載力。承載力富余較多,能有效地控制地基的彈性變形。碾壓時(shí)注意地面是否有反彈現(xiàn)象,有則換填灰土。地基平整時(shí)做成0. 5 %單面坡,在低的一側(cè)挖排水溝,以利下雨時(shí)排水,避免雨水浸泡地基。
3. 2 支架拼裝
如圖3 所示,采用碗扣式滿堂支架,支架豎桿的行距90 cm ,列距在梁腹肋范圍60 cm ,其他為90 cm ,橫桿按高度每120 cm 布置。地面每排支架豎桿下鋪設(shè)一層15 cm ×15 cm 方木,碗扣件頂面鋪設(shè)縱橫2 層15 cm ×15 cm 方木,方木之間用扒釘或螺桿連接成整體,調(diào)節(jié)頂部可調(diào)托支撐,以滿足設(shè)計(jì)高程的要求。即總荷載的60 %、100 %和125 % ,預(yù)壓前在支架下部方木和上部方木上分別設(shè)置沉降觀測點(diǎn),用于加載和卸載過程的觀測。沉降穩(wěn)定后進(jìn)行逐級(jí)卸載。通過對(duì)預(yù)壓過程中的沉降觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,得出支架跨中預(yù)抬高量,每跨按拋物線設(shè)置。
3. 4 模板的設(shè)計(jì)與安裝
模板由底模、側(cè)模、內(nèi)膜和端模組成。底模采用硬質(zhì)PVC 板,規(guī)格為240 cm ×120 cm × 1. 5 cm ,由于PVC 板在夏日易受高溫影響而變形,因此澆筑混凝土易在晚上進(jìn)行。PVC 板的優(yōu)點(diǎn)是周轉(zhuǎn)次數(shù)比竹膠板多,而且表面光潔度高。側(cè)模采用定型鋼模板,每節(jié)長3 m ,每跨加1 節(jié)1 m 的調(diào)節(jié)鋼模板。內(nèi)模采用木板拼裝,表面覆以塑料膜。內(nèi)模底面僅兩側(cè)1m 范圍內(nèi)鋪設(shè)模板,每跨1/ 4 跨處設(shè)進(jìn)人口,用于澆筑底板和張拉頂部預(yù)應(yīng)力筋。安裝模板時(shí)先安裝底模,再安裝側(cè)模。綁扎完底板和腹板鋼筋后整體吊裝內(nèi)模,內(nèi)模用高強(qiáng)度等級(jí)混凝土支墩支撐于底模上。全部鋼筋綁完后安裝端模。
3. 5 鋼筋綁扎及波紋管固定
本段預(yù)應(yīng)力箱梁具有鋼筋密、肋板薄、波紋管集中、管道并攏、作業(yè)難度大等特點(diǎn),因此在施工中遵循“波紋管依靠鋼筋,鋼筋避讓波紋管的原則。操作要點(diǎn)如下:
①普通鋼筋綁扎成骨架后,根據(jù)預(yù)應(yīng)力鋼束的座標(biāo)和曲線要素,在箍筋上測量劃線,并點(diǎn)焊“井字形定位筋,穿入波紋管; ②波紋管應(yīng)定位準(zhǔn)確,線形順暢,與普通鋼筋有沖突的地方,可適當(dāng)移動(dòng)普通鋼筋的位置,波紋管與錨墊板應(yīng)垂直; ③波紋管綁扎完后要加強(qiáng)保護(hù), 防碰撞、擠壓變形,防電焊灼傷等; ④在各管道中間適當(dāng)部位設(shè)置3 個(gè)排氣孔,排氣孔與波紋管的連接處用膠帶密封。
3. 6 混凝土的澆筑
混凝土澆筑一次進(jìn)行,施工順序?yàn)橄葷仓装寤炷?再澆筑腹板和頂板混凝土。
圖3 碗扣式滿堂支架示意
3. 3 支架預(yù)壓、設(shè)置預(yù)拱度考慮梁體自重、地基下沉及支架的變形等因素影響,對(duì)相同地質(zhì)條件的地段第一聯(lián)梁的支架進(jìn)行預(yù)壓, 以取得梁體施工預(yù)拱度。預(yù)壓前先安裝底模,底模安裝完成后,檢查支架穩(wěn)定和緊固情況,模板與下方墊木的貼緊情況和控制高程,符合要求后,可進(jìn)行預(yù)壓。采用沙袋對(duì)支架以每單跨為一個(gè)作業(yè)面對(duì)稱加載預(yù)壓, 預(yù)壓荷載根據(jù)施工過程荷載增加規(guī)律分3 級(jí)進(jìn)行施混凝土采用泵車澆筑,其中底板通過進(jìn)人口注入混凝土人工攤鋪澆筑。采用斜向分段, 水平分層,由低位向高位進(jìn)行的方法澆筑。振搗采用插入式振搗棒,在肋板下部波紋管和鋼筋較密的地方以及錨下部位,采用細(xì)棒密搗。
混凝土澆筑過程中分工明確,要有專人檢查、糾正預(yù)埋件的位置;要有專人檢查模板、固定螺栓和支撐, 如有異常情況,必須停止?jié)仓炷?抓緊處理。
3. 7 預(yù)應(yīng)力筋的張拉當(dāng)梁體混凝土強(qiáng)度大于設(shè)計(jì)強(qiáng)度90 % ,且彈性模量達(dá)到100 % 時(shí)可進(jìn)行預(yù)應(yīng)力筋的張拉。其工藝流程為:施工準(zhǔn)備→設(shè)置張拉平臺(tái)→ 穿鋼絞線束→ 清理錨墊板及波紋管內(nèi)雜物→安裝工具錨、千斤頂、工作錨→ 張拉、記錄測量數(shù)據(jù)→ 回油、張拉結(jié)束→ 檢查斷絲、滑絲情況。其工作要點(diǎn)如下。
(1) 鋼絞線切口必須平整,線頭不散。編束時(shí)必須使綱絞線相互平行,不得交叉,沿長度方向每隔2～3 m 用鐵絲捆扎一道,并給鋼絞線編號(hào)。
(2) 張拉順序?yàn)橄葟埨拱邃撌? 再張拉頂板鋼束。腹板鋼束采用兩端張拉,頂板鋼束較短,采用一端張拉。
(3) 張拉時(shí)實(shí)行張拉力與伸長值雙控。錨下張拉控制應(yīng)力為1 320 MPa , 以油表讀數(shù)為主。伸長值用于校核,實(shí)際伸長值與理論伸長值相差控制在±6 % 。
(4) 張拉時(shí)兩端應(yīng)對(duì)稱同步進(jìn)行,當(dāng)?shù)竭_(dá)張拉噸位后持荷5 min , 測量伸長值加以校核,在5 min 后如油壓有下降,須補(bǔ)油到設(shè)計(jì)噸位的油壓值。
3. 8 壓漿
張拉完畢后,宜在3 d 內(nèi)進(jìn)行管道壓漿,壓漿采用C45 水泥漿。孔道在壓漿前用壓力水沖冼,以排除孔內(nèi)粉渣等雜物,保證孔道通暢。壓漿時(shí)的壓力為1. 5 MPa 左右。水泥漿從調(diào)制到壓入管道的間隔時(shí)間不得超過40 min 。壓漿應(yīng)達(dá)到排氣孔排出與規(guī)定稠度相同的水泥漿時(shí)方可停止,此時(shí)要關(guān)閉注漿管閘閥,使孔道中的水泥漿在有壓狀態(tài)下凝結(jié)。
3. 9 拆模及落梁
為了加快模板的周轉(zhuǎn),內(nèi)模在混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的60 % , 側(cè)模在達(dá)到混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度的50 % 時(shí)可拆除。支架、底模在混凝土張拉及壓漿完后,其強(qiáng)度能安全地承受其自重和外加施工荷載時(shí)拆除。拆除的順序:先拆除每跨中間部分,然后由中間向兩邊(支座處) 對(duì)稱拆除,使箱梁逐漸受力。 A 型梁在梁端預(yù)留槽口混凝土澆筑完并達(dá)到一定強(qiáng)度后,可通電拆除臨時(shí)支座。
4 結(jié)語
設(shè)計(jì)方案充分考慮快速施工的要求,是津?yàn)I輕軌高架橋梁能夠快速施工的前提。通過在實(shí)踐中的不斷摸索,總結(jié)經(jīng)驗(yàn),培訓(xùn)技術(shù)工人熟練掌握標(biāo)準(zhǔn)工法,采用側(cè)、底模分離,臨時(shí)支座等方法,大大加快了模板和支架的周轉(zhuǎn)速度,是加快施工速度的關(guān)鍵。另外,由于預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁的鋼筋較多,綁扎復(fù)雜,故合理的鋼筋綁扎順序、熟練的綁扎技巧、一次到位也加快了施工速度,這些都是在科學(xué)管理的基礎(chǔ)上達(dá)到的。
