大跨度、大体量现浇连续箱梁关键施工技术

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  摘 要:从宁波环城南路西延第九联现浇连续箱梁的施工实例出发,对大跨度、大体量现浇混凝土连续箱梁支架的设计、混凝土分段浇筑等关键技术进行了论述,通过本项目施工的实践,证明此方案具有良好的安全性和可操作性,取得了一定的经济、社会效益。
  关键词:大跨度;大体量;现浇连续箱梁;分段施工;高大支模架
  0 引言
  现浇连续箱梁整体性好,结构形式可以根据桥梁受力变化调整截面尺寸,可以跨越较大尺寸的路口、河流等;但同时因施工工艺复杂,受现场周边环境因素、施工时气候因素、混凝土供应因素影响大,施工质量不易控制,特别是大跨度、大体量连续箱梁,一次成型混凝土浇筑量大,高大支模架风险高,在施工中如何控制现浇连续箱梁的质量和安全是工程的难点。
  1 工程概况
  宁波环城南路西延启动段工程位于宁波市海曙区,工程西起薛家南路,东至机场路;本工程采用“高架主线+辅道”的建设形式,标准段主线高架为双向6车道,立交分合流区域局部双向10车道。
  主线高架第九联Z26-Z29#墩跨跃进河为(45.5+75+43=163.5)m三跨一联预应力混凝土变截面连续箱梁,桥面宽度 39.5 m,为单箱九室断面,中支点梁高4.6 m,跨中和边支点梁高2 m。
  2 关键技术
  (1)第九联共三跨一联,跨径布置为45.5+75+43=163.5 m,桥面宽度39.5 m,全联共需浇筑混凝土总量7 601 m3。
  按一般施工工艺,一联现浇箱梁分两次浇筑混凝土,第一次浇筑底板、腹板,第二次浇筑顶板;这样的话,第一次需要一次浇筑混凝土5 321 m3,第二次需要浇筑混凝土2 280 m3;这样大体量的现场浇筑混凝土,施工组织难度大,作业时间长,后时间段内现浇作业对已浇筑混凝土质量影响大,现场质量控制难点多,易出现质量隐患;如何选择合适的现浇施工工艺,确保现浇箱梁施工质量,是本项目的关键施工技术。
  (2)本项目主跨跨度达到75 m,中墩处箱梁高度4.6 m,边墩处箱梁高度2.0 m;现浇箱梁高度高,单位面积箱梁施工荷载大,混凝土自重荷载最大达到11.96 t/m2!全联混凝土自重达到19 762 t。
  同时第九联主线与桥下跃进河斜交45°,地面桥桩位布置与跃进河平行;主线支模架基础布置时需要充分考虑地面桥施工、是否利用地面桥桩基等;高大支模架的设计、施工受环境限制较大,是本项目的第二个关键技术。
  3 现浇箱梁混凝土浇筑方案比选
  3.1 方案比选
  为了选择更好的主线第九联设计、施工方案,参建各方召开了多轮次专题会议,希望能找到最优的方案,考虑到前期Z26、Z29墩桩基、桥墩、盖梁已经完成,Z27、Z28墩桩基已经完成,各方充分讨论后形成了几个方案,见表1。
  3.2 推荐施工方案
  经过综合对比各施工方案,考虑现场情况及结构安全,主线桥第九联采用整幅箱梁结构,两阶段施工,先浇筑中跨箱梁,部分预应力张拉完成后,再施工两个边跨箱梁;施工周期约120天。具体施工流程如下:
  (1)第一阶段施工中跨75 m及中跨两侧边跨的各10 m,共95 m。
  分两步施工,先施工底腹板混凝土,共3 490 m3;第二步施工顶板混凝土,共1 495 m3。
  待混凝土达到设计强度后,张拉预应力钢筋,通长束钢绞线长度95 m,两端张拉。
  (2)第二阶段同步施工两侧边跨的剩余部分,西端35.5 m,东端33 m。
  分两步施工,先施工底腹板混凝土,西段945 m3,东段886 m3,共1 831 m3;第二步施工顶板混凝土,西段405 m3,东段380 m3,共785 m3。
  钢绞线接长,待混凝土达到设计强度后,张拉预应力钢筋,接长束钢绞线一端张拉。
  4 高大支模架方案设计
  根据现场实际情况,结合以往施工经验,决定先施工主线高架桥,再施工地面桥;考虑到主线高架正断面与地面桥正断面存在45°夹角,且主线施工荷载超过地面桥设计荷载,主线高架支模架不利用地面桥结构,具体方案如下:
  主线第九联箱梁支架考虑跃进河两侧地质条件较差,拟全部采用贝雷梁型钢支架,基础形式为:直径Φ800 mm灌注桩+Φ609 mm钢管桩+双拼(三拼)HN700*300 型钢横梁+贝雷梁纵梁+碗扣支架;具部临近承台位置利用桥梁承台做为支架基础。
  碗扣支架上方设置双拼?48×3.5钢管分配梁+(100 mm×100 mm方木)分配梁+15 mm厚竹胶板。主线第九联碗扣支架间距300 mm~900 mm,方木布置间距120 mm~300 mm。
  5 施工控制要点
  5.1 支模架施工控制要点
  (1)支模架自下而上进行,施工顺序为:钻孔桩基础→桩帽→609钢管安装→HN700*300 型钢横梁安装→贝雷梁纵梁安装→20号槽钢分配梁安装→碗扣支架搭设→双拼?48×3.5钢管分配梁→(100 mm×100 mm方木)分配梁→15 mm厚竹胶板。
  (2)钻孔桩基础完成后,凿除桩头,桩头松散部分需清理干净,然后施工桩帽,桩帽施工时注意预埋钢板,钢板顶面水平。桩帽顶面高程要充分考虑支架高度、609钢管分节长度合理确定,避免609钢管切割调整高度。
  (3)钢管立柱安装时要保证垂直度,底部与预埋钢板焊接牢固,相邻钢管立柱之间设立连接剪刀撑。
  (4)立柱顶部双拼工字钢与钢管顶部工字钢之间采用钢板夹片焊接固定,以提高整体稳定性。
  (5)H型钢采用定制长度9 m规格,型钢接头采用双面缀板焊接连接;双拼或三拼H型钢每隔2 m点焊加固,防止侧翻。
  (6)标准贝雷梁每节长度3 m,进场后先在桥下拼装至1跨长度,按方案设计两片或三片利用横向連接片固定,然后整榀吊装至预定位置。   贝雷梁安装从内至外,确保安装位置准确,贝雷梁与横梁交接处位于竖杆位置。
  (7)分配梁安装间距同碗扣支架纵距,确保碗扣支架下托放置于槽钢分配梁内。
  (8)碗扣支架材料必须经过验收合格方允许使用,搭设支架时,先弹线确定支架位置,底座放置准确;按立杆、水平杆、斜杆顺序进行安装,每步架体完成后及时核对水平杆步距、立杆间距、垂直度等。
  (9)底板弧形渐变段支架需设置必要的斜撑,斜撑垂直于底板。
  (10)支架搭设完成后,及时进行堆载预压,堆载重量为施工荷载的1.1倍,并测量变形量,在底模安装时根据支架变形量预调底模高程。
  (11)支架拆除时依据先搭后拆的原则,自上而下逐层拆除;拆除时设立警戒区,非作业人员不得进入警戒区。
  5.2 模板施工控制要点
  (1)立模顺序:先立底模,再立侧模。
  模板采用15 m厚竹胶板,底模采用标准尺寸竹胶板逐块拼装,底模完成后拼装腹板模板,并调整标高及线形,立好加固支撑等;最后处理模板缝。
  (2)模板要洁净,均匀喷涂脱模剂,采用双面胶条填塞侧模间及侧模与底模间接缝,保证接缝严密平顺,并随时整修。
  (3)浇筑混凝土时有专人检查模板,防止跑模、漏浆。
  5.3 钢筋施工控制要点
  (1)钢筋安装顺序:底板钢筋→横梁钢筋→腹板钢筋→顶板钢筋。
  (2)横梁钢筋首先将普通钢筋制成平面或立体骨架,骨架在模具上制做,焊接牢固,主筋骨架之间、骨架与斜筋之间采用双面焊,
  焊缝长度不小于设计要求的钢筋直径的5倍,以免在吊装过程中变形。
  (3)横梁高度最高超过4.5 m,钢筋安装时先采用?48钢管搭设临时支架,在支架上弹线确定钢筋骨架位置,然后安装下部主筋、上部主筋、弯起钢筋,最后安装分布筋;最后拆除临时支架。
  (4)钢筋绑扎成骨架后,根据各预应力钢束的座标和曲线要素,在骨架的箍筋上测量划线,安装波纹管定位筋、波纹管。
  (5)张拉齿块钢筋、锚垫板加固钢筋等最后安裝。
  5.4 混凝土浇筑控制要点
  5.4.1 混凝土浇筑施工组织
  (1)现浇箱梁纵向分两次(两次之间预应力设连接器),横断面分为上下两次浇筑,第一次先浇筑底、腹板(至腹板倒角下口处),第二次浇筑顶板。
  (2)主线第九联第一阶段采用4台泵车,桥梁两侧各布置两台泵车,分别位于箱梁横断面两侧从两端向中间进行浇筑,浇筑时间约22 h;第二阶段两侧各采用两台泵车,从低向高浇筑,浇筑时间约12 h;每台泵车配备一个班组负责浇筑混凝土,1组质量检查验收人员,全桥配置1组沉降观测人员。
  混凝土浇筑原则为:纵向从低向高,横向从端部往中间。先横梁→底板→腹板→横梁→底板→腹板、横梁。混凝土浇注时纵向以阶梯分段(分段长度以15 m为宜,气温高时长度适当缩短),水平分层进行,分层高度不得大于30 cm。
  (3)混凝土浇筑顺序:
  第一步:浇筑横梁混凝土,至底板倒角位置。
  第二步:从横梁向两侧浇筑底板混凝土;箱室腹板两侧混凝土浇筑至倒角,箱室中间浇筑至底板顶层钢筋下方。
  第三步:浇筑腹板混凝土,腹板混凝土至底板倒角位置翻出。
  第四步:整理倒角位置翻出混凝土,浇筑剩余底板混凝土。
  第五步:浇筑剩余横梁、腹板混凝土;依次反复,纵向向前推进,至完成本区所有混凝土。
  5.4.2 混凝土浇筑注意事项
  砼浇筑前,应认真细致对支架、模板、预埋件进行一次检查,模板内的杂物、积水和钢筋上的污垢清理干净,对于模板有缝隙地方,应填塞严密。施工插入式振动器时,移动间距不超过振动器作业半径的1.5倍;与箱梁的侧模保持50 mm~100 mm的距离;插入下层混凝土的距离为100 mm左右,每一处振动完毕后边振动边徐徐提出振动棒,避免振动棒碰撞模板、钢筋以及其他预埋件,对每一振动部位,必须振动到该部位混凝土密实为止。
  振捣工作业范围明确,每台泵车一个振捣小组,不得交叉换位,避免漏振。
  混凝土浇筑应连续进行,如因故必须间断时,其时间应小于前层混凝土初凝时间,若超过初凝时间则必须按施工缝进行处理。
  混凝土浇筑过程中应派专人对支架和模板进行检查和监测,发现异常变形和声响应立即停止作业。
  5.5 预应力钢绞线接长
  本工程最长钢绞线达到163.7 m,因分段施工需要,第一阶段混凝土浇筑完成后需要先进行部分预应力张拉,然后接长钢绞线,在第二阶段混凝土强度达到要求后再进行预应力张拉。
  预应力钢绞线接长工艺复杂,质量要求高,是本项目的关键工序。
  (1)连接器是由连接体、挤压套、挤压簧、工作夹片、锚垫板、螺旋筋、约束圈、保护罩等组成。
  (2)挤压式P型锚固头制作注意事项:1)挤压前检查钢绞线、挤压套等,并清理,然后将挤压弹簧套入钢绞线端部并旋紧,最后套上挤压套。2)把套好挤压套的钢绞线穿过挤压模孔,并使钢绞线全部穿进挤压套内,其一端抵在顶杆凹槽内。钢绞线、挤压模与活塞杆应在同一中心线上,以免挤压套被卡住。3)挤压过程要一鼓作气完成,中间不得停顿。4)完成后锚固头钢绞线外端应露出挤压套筒1 mm~5 mm。
  (3)连接器的安装。在上一梁段张拉、压浆完成后,将已挤好挤压套的钢绞线逐根挂入相应连接体的卡口内,挤压套紧贴连接体槽口底部,钢绞线应平顺,不得缠绕,整束钢绞线应松紧均匀。
  (4)喇叭筒罩安装。保护罩为喇叭状,两半用螺栓安装好,并用扎丝扎牢,在保护罩与波纹管间安装约束圈;保护罩两半之间、与锚垫板间可用玻璃胶进行密封。
  保护罩安装时注意压浆排气孔要预留好。
  6 结束语
  通过环城南路西延主线第九联大跨度现浇箱梁的实际工况,对大跨度、大体量混凝土现浇施工关键技术进行了分析研究,验证了大跨度、大体量现浇连续箱梁分段施工、高大支模架方案设计的可行性,为今后类似工程支架结构体系设计和施工提供有益的参考和借鉴。
  参考文献:
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