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摘要:随着城市对市政桥梁的要求越来越高,合理选择施工技术以提高桥梁工程质量与功能的要求越发强烈。本文将着重分析市政桥梁的主要施工技术及其施工要点,以其为市政桥梁建设提出若干建议。
关键词:市政桥梁;施工;技术
近年来,随着我国城市化进程正在急速前进,市政基础建设飞速扩大,市政桥梁的数量不断增加与种类不断多样化,另外新技术、新材料与新设备等等越来越广泛地运用于桥梁施工技术。而且因人们审美需求不断变化与提高,桥梁不仅是城市交通的必要组成部分,而且是城市的一个地理标志,具有人文景观的功能。市政桥梁是服务城市的基础设施,应当与周边建筑功能匹配。所以市政桥梁施工时,合理选择施工技术是提高市政桥梁工程质量的关键一步。将探讨市政桥梁的主要施工技术及其施工要点,以其为市政桥梁建设提出一些指导。
1、先简支后连续桥梁施工技术
(1)施工工艺我国国内出现的先简支后结构连续梁桥,是一种新型梁桥结构,其施工技术注意事项如下:先必须合理预制好主梁,如果混凝土强度达到设计强度标准时,张拉正弯矩区预应力钢束与进行压浆,与此同时要使主梁底板通气孔保持干凈。第二要注意临时支座问题,必须注意临时支座的刚度与强度情况,还要考虑为落梁的均匀处理与拆装提供一定方便。等到预应力张拉完后,且压浆强度达到了35MPa时,就能拆除临时支座。卸下临时支座时必须做到平稳、同步,以及进行逐孔对称。要做到临时支座拆除后,永久支座让然能够与梁底与墩顶牢固的结合。第三是锚固区齿板问题,必须时锚固齿板符合设计的具体要求,只有齿板锚固面与预应力钢束要保持垂直状态,才能使二次张拉时锚固齿板整体受力与张拉时而不会破坏锚具夹片。同时永久性支座与底模的厚度情况要严格把握好,先把支座置于墩顶支座垫石上,最后在支座的外围仔细安装底模。还要求密封支座与底模的缝隙,避免漏浆问题带来的施工麻烦。目前底模多用聚苯板,这是鉴于聚苯板被混凝土的重力作用时不至于受很大影响,所以应该使聚苯板厚度大于支座厚度的2 mm。然后考虑湿接缝和现浇接头技术问题,现浇接头与湿接缝施工的施工时间必须从预制主梁开始,一直到完成了横向湿接缝浇筑,整个施工的时间不宜超过3个月。湿接缝混凝土浇筑可以加入微膨胀水泥或者一些微膨胀剂。一般浇筑使用吊模进行施工,而使用钢模板就可以保证足够强度。装好模板后,凿毛的混凝土表面需要进行适当的冲洗。另外浇筑第二层混凝土之前,施工缝必须用水泥净浆粉刷。振捣混凝土与浇筑要求同第一步预制主梁顶板的要求一致,要结合使用平板振捣器与振捣棒,同时注意厚度。此外,应当选择在低温条件下进行浇筑工作,完成浇筑后还要进行仔细养护,防止出现裂缝。在二次张拉工作中,施工时必须采用圆钢筋或剩余钢绞线等,作为预埋支撑材料而把其插人波纹管,当预制梁混凝土初凝后再抽束,以此防止堵塞波纹管现象。而且抽柬时应该来回进行拉动,方便二次张拉时进行钢绞线穿束工作。再者是进行桥面铺装工作,施工过程中必须依据梁体张拉所产生的拱值与生产性试制梁14d强度的张拉状况,再按抛物线的形式在预制梁底板台座设置反拱,要求梁体存梁时间控制在2个月内。并且保证在设计与规范要求内,尽量把支座垫石的标高降低,增加桥面铺装的厚度,以此解决桥面铺装层施工技术与梁体拱度之间产生的矛盾。最后控制预应力的施加,为了保证配套使用设备,所以张拉前必须彻底检验设备,张拉过程中要按规定作业,如超张拉到1.05?k,则再持荷5 min。可以超张拉提高构件截面的应力,可以弥补钢筋收缩、锚具走形与徐变引起的应力损失。在进行张拉过程中,要使其强度符合设计要求,以防止因为混凝土徐变加大而导致加大预应力损失,特别是造成锚下混凝土出现裂纹。进行张拉时要检测油压表指针是否存在振动与回针等情况,如有这些问题必须重新进行校验。此外在张拉完成后还要对夹片锚固情况进行检查,若有裂纹与掉角等情况,应当及时采取解决措施。
(2)技术优势随着我国市政桥梁工程飞速发展,我国国内出现的先简支后结构连续梁桥,是一种新型梁桥结构,不仅兼备连续梁桥和简支梁桥的优点,同时又可克服两者缺点。先简支后连续桥梁的施工技术的优点如下:首先是较大的刚度、较小的变形与较少的伸缩缝,利于安全行车;其次由于吊装设备起吊主梁,可以减少施工设备数量,还能减少现场张拉预应力钢束导致的很多地面障碍;最后是预制梁能用标准构件,预制梁可在工厂内标准化生产,极大的方便了技术操作,一方面节约桥梁施工工期,另一方面降低工程成本与提高投资效益。
2 后张法预应力技术施工工艺
(1)施工方法如果一些市政桥梁位于水库旁边且地势高低不平时,会影响整个桥梁的地基承载能力。此时必须选择先砌浆砌块石条基后搭置落地钢管支架的施工技术。施工前,必须精确计算整个支架方案,再经监理审批,若合格方可进行施工。搭置好支架搭且验收合格后,在装设箱梁底模板,注意模板应该选择厚度为2 cm的竹胶板。安装箱梁底模板时,底模首先进行施工,侧模施工次之,最后才是进行顶模施工。在整个施工过程中设计必须可以保证预留预拱度。在绑扎好箱底板与腹板钢筋部位以后,即可以着手安装地板与副班侧膜板。安装地板与副班侧膜板时,必须保证施工时的垂直度与平整度可以达到验收的规范与要求,同时必须在支架下设立沉降观测点按时进行观测并记录真实数据。绑扎普通钢筋与预应力钢绞线安装箱梁钢筋必须分两次。前一次为安装完毕底模后再把底板及腹板的钢筋。
2.1钻孔施工顺序
根据设计要求和基于钻孔安全考虑,严格遵循相邻两根桩基不得同时成孔或灌注混凝土的原则,在相邻桩位灌注混凝土后,强度达到5MPa以上才能继续开孔,避免扰动孔壁,发生串孔。同时考虑到桅杆吊和浮吊作业半径,共计采用五个轮次完成了桩基的钻孔和灌注。
2.2泥浆制备与循环
护壁泥浆在钻孔中非常重要,尤其是对本工程大直径深孔、土层造浆性能较差的情况下,泥浆控制就更加重要。在正式开钻之前,选用优质钙基膨润土和不同比例的水、膨润土、碱等进行了试配和验证,选择各项指标最优的泥浆配合比。 泥浆循环系统主要由造浆池、存浆池、泥浆净化器及沉渣池组成。
单台钻机现场配备1个泥浆箱作为造浆池,存浆池利用附近的钢护筒代替,每个护筒容量约50 m3。泥浆经泥浆净化器处理后,使直径在0.074mm以上的土颗粒分离出来,处理后的泥浆通过泥浆管泵流入钻孔桩钢护筒内进行循环,详见图2
2.3 钻机安装、调试
钻机进场后,先依照辅助定位点通过桅杆吊安装钻机底座,底座经检查满足要求后,将钻机与施工平台进行焊接固定,保证钻机在钻进过程中不产生移动,再立钻架并调整和安设起吊系统,利用桅杆吊将钻头、风包钻杆及配重拼装在一起,在钻机就位后使钻塔倾斜或移动上层底盘,将所需组件吊入孔内固定。检查钻杆,清洗密封圈,并接长钻杆,同時通过观察钻杆中心与钢护筒中心是否重合来进行校核钻机安装位置。
2.4钻进成孔
(1)护筒内钻进阶段。在护筒底口2 m以上,属于护筒内钻进阶段,护筒内以砂层及中密卵石层为主。开始用刮刀式钻头,当钻入密实卵石层,刮刀钻头效率低时,换成牙轮钻头。
(2)护筒外钻进阶段。在护筒底口2m附近开始,钻进采用反循环减压慢速钻进,待泥浆形成稳定孔壁,钻头出护筒3m后恢复正常钻进。
(3)第一次清孔阶段。当钻深达到设计标高后,将钻头提离孔底30-50cm连续清孔2-3 h,缓慢旋转钻具,补充优质泥浆,进行反循环清孔保证泥浆质量,当桩底沉渣厚度不大于5 cm,同时泥浆的性能指标达到要求时,向孔底泵人10m深新造泥浆后,拆钻杆、移钻机,进行成桩作业。
2.5检孔
成孔后对成孔质量进行检测,满足平面位置±5 cm,孔径不小于2.5m,倾斜度不大于1%。孔的平面位置用全站仪检测,孔深用测绳检测,孔径及倾斜度用检孔仪检测。
3钢筋笼制作和下放
主墩桩基钢筋笼主筋为HRB400φ36,桩基钢筋笼全长41.7 m,重约42.2 t。钢筋笼采取在后场钢筋加工场内分节制作,通过车辆运输至施工平台处,用桅杆吊分段吊入桩孔接长下放、就位。所有主筋均采用连接套筒进行接长,下放时采取有效措施保证钢筋笼的竖直和保护层。
4 混凝土浇注施工
主塔桩基设计为C 水下混凝土,每根桩混凝土方量为192.3 m3,考虑扩孔系数等因素,每根桩混凝土按217m3混凝土准备。采用普通硅酸盐水泥,经过试配,混凝土性能满足初凝时间15 h以上、7 d强度达到28 d强度的80%以上,现场灌注时混凝土拌和时间150 s,坍落度控制在18-22 cm。钢筋笼下放到位并固定后,立即下放导管,导管采用25 x 10 mm无缝钢管制成,接头为快速螺纹接头。导管安装到位后,进行二次清孔,二次清孔采用导管内下风管反循环清孔,二次清孔后静置一段时问再进行沉渣厚度检测,当孔底沉渣厚度且泥浆指标满足清孔要求后,立即进行水下混凝土灌注。首批混凝土浇注量为9.0 m,采用拔塞法进行首批混凝土的灌注。首批混凝土灌注成功后,混凝土经泵送,不断地通过大集料斗、小料斗及导管灌注至水下,直至完成整根桩的浇筑。当混凝土灌注临近结束时,核对混凝土的灌人数量,以确定所测混凝土的高度是否准确,当确定混凝土的顶面标高到位后,停止灌注,及时拆除导管。
5 结语
某公路大桥主塔采用回旋钻机、气举反循环工艺,历时三个半月,顺利完成了40根主塔桩基的灌注。依靠完善的施工工艺和精心的施工组织,主塔桩基的施工质量优异,经检测,桩基合格率100%。同时证明,回旋钻机在卵石层、灰岩以及砂岩等地质条件下均有很好的适用性。
参考文献
[1] 公路桥梁施工技术规范(JTJ 041—2000)[S].
[2] 辽宁省交通规划设计院,中朝鸭绿江界河公路大桥施工图设计[z].2011.
[3] 交通部第一公路总公司.公路施工手册·桥涵[M].北京:人民交通出版社,2000.
关键词:市政桥梁;施工;技术
近年来,随着我国城市化进程正在急速前进,市政基础建设飞速扩大,市政桥梁的数量不断增加与种类不断多样化,另外新技术、新材料与新设备等等越来越广泛地运用于桥梁施工技术。而且因人们审美需求不断变化与提高,桥梁不仅是城市交通的必要组成部分,而且是城市的一个地理标志,具有人文景观的功能。市政桥梁是服务城市的基础设施,应当与周边建筑功能匹配。所以市政桥梁施工时,合理选择施工技术是提高市政桥梁工程质量的关键一步。将探讨市政桥梁的主要施工技术及其施工要点,以其为市政桥梁建设提出一些指导。
1、先简支后连续桥梁施工技术
(1)施工工艺我国国内出现的先简支后结构连续梁桥,是一种新型梁桥结构,其施工技术注意事项如下:先必须合理预制好主梁,如果混凝土强度达到设计强度标准时,张拉正弯矩区预应力钢束与进行压浆,与此同时要使主梁底板通气孔保持干凈。第二要注意临时支座问题,必须注意临时支座的刚度与强度情况,还要考虑为落梁的均匀处理与拆装提供一定方便。等到预应力张拉完后,且压浆强度达到了35MPa时,就能拆除临时支座。卸下临时支座时必须做到平稳、同步,以及进行逐孔对称。要做到临时支座拆除后,永久支座让然能够与梁底与墩顶牢固的结合。第三是锚固区齿板问题,必须时锚固齿板符合设计的具体要求,只有齿板锚固面与预应力钢束要保持垂直状态,才能使二次张拉时锚固齿板整体受力与张拉时而不会破坏锚具夹片。同时永久性支座与底模的厚度情况要严格把握好,先把支座置于墩顶支座垫石上,最后在支座的外围仔细安装底模。还要求密封支座与底模的缝隙,避免漏浆问题带来的施工麻烦。目前底模多用聚苯板,这是鉴于聚苯板被混凝土的重力作用时不至于受很大影响,所以应该使聚苯板厚度大于支座厚度的2 mm。然后考虑湿接缝和现浇接头技术问题,现浇接头与湿接缝施工的施工时间必须从预制主梁开始,一直到完成了横向湿接缝浇筑,整个施工的时间不宜超过3个月。湿接缝混凝土浇筑可以加入微膨胀水泥或者一些微膨胀剂。一般浇筑使用吊模进行施工,而使用钢模板就可以保证足够强度。装好模板后,凿毛的混凝土表面需要进行适当的冲洗。另外浇筑第二层混凝土之前,施工缝必须用水泥净浆粉刷。振捣混凝土与浇筑要求同第一步预制主梁顶板的要求一致,要结合使用平板振捣器与振捣棒,同时注意厚度。此外,应当选择在低温条件下进行浇筑工作,完成浇筑后还要进行仔细养护,防止出现裂缝。在二次张拉工作中,施工时必须采用圆钢筋或剩余钢绞线等,作为预埋支撑材料而把其插人波纹管,当预制梁混凝土初凝后再抽束,以此防止堵塞波纹管现象。而且抽柬时应该来回进行拉动,方便二次张拉时进行钢绞线穿束工作。再者是进行桥面铺装工作,施工过程中必须依据梁体张拉所产生的拱值与生产性试制梁14d强度的张拉状况,再按抛物线的形式在预制梁底板台座设置反拱,要求梁体存梁时间控制在2个月内。并且保证在设计与规范要求内,尽量把支座垫石的标高降低,增加桥面铺装的厚度,以此解决桥面铺装层施工技术与梁体拱度之间产生的矛盾。最后控制预应力的施加,为了保证配套使用设备,所以张拉前必须彻底检验设备,张拉过程中要按规定作业,如超张拉到1.05?k,则再持荷5 min。可以超张拉提高构件截面的应力,可以弥补钢筋收缩、锚具走形与徐变引起的应力损失。在进行张拉过程中,要使其强度符合设计要求,以防止因为混凝土徐变加大而导致加大预应力损失,特别是造成锚下混凝土出现裂纹。进行张拉时要检测油压表指针是否存在振动与回针等情况,如有这些问题必须重新进行校验。此外在张拉完成后还要对夹片锚固情况进行检查,若有裂纹与掉角等情况,应当及时采取解决措施。
(2)技术优势随着我国市政桥梁工程飞速发展,我国国内出现的先简支后结构连续梁桥,是一种新型梁桥结构,不仅兼备连续梁桥和简支梁桥的优点,同时又可克服两者缺点。先简支后连续桥梁的施工技术的优点如下:首先是较大的刚度、较小的变形与较少的伸缩缝,利于安全行车;其次由于吊装设备起吊主梁,可以减少施工设备数量,还能减少现场张拉预应力钢束导致的很多地面障碍;最后是预制梁能用标准构件,预制梁可在工厂内标准化生产,极大的方便了技术操作,一方面节约桥梁施工工期,另一方面降低工程成本与提高投资效益。
2 后张法预应力技术施工工艺
(1)施工方法如果一些市政桥梁位于水库旁边且地势高低不平时,会影响整个桥梁的地基承载能力。此时必须选择先砌浆砌块石条基后搭置落地钢管支架的施工技术。施工前,必须精确计算整个支架方案,再经监理审批,若合格方可进行施工。搭置好支架搭且验收合格后,在装设箱梁底模板,注意模板应该选择厚度为2 cm的竹胶板。安装箱梁底模板时,底模首先进行施工,侧模施工次之,最后才是进行顶模施工。在整个施工过程中设计必须可以保证预留预拱度。在绑扎好箱底板与腹板钢筋部位以后,即可以着手安装地板与副班侧膜板。安装地板与副班侧膜板时,必须保证施工时的垂直度与平整度可以达到验收的规范与要求,同时必须在支架下设立沉降观测点按时进行观测并记录真实数据。绑扎普通钢筋与预应力钢绞线安装箱梁钢筋必须分两次。前一次为安装完毕底模后再把底板及腹板的钢筋。
2.1钻孔施工顺序
根据设计要求和基于钻孔安全考虑,严格遵循相邻两根桩基不得同时成孔或灌注混凝土的原则,在相邻桩位灌注混凝土后,强度达到5MPa以上才能继续开孔,避免扰动孔壁,发生串孔。同时考虑到桅杆吊和浮吊作业半径,共计采用五个轮次完成了桩基的钻孔和灌注。
2.2泥浆制备与循环
护壁泥浆在钻孔中非常重要,尤其是对本工程大直径深孔、土层造浆性能较差的情况下,泥浆控制就更加重要。在正式开钻之前,选用优质钙基膨润土和不同比例的水、膨润土、碱等进行了试配和验证,选择各项指标最优的泥浆配合比。 泥浆循环系统主要由造浆池、存浆池、泥浆净化器及沉渣池组成。
单台钻机现场配备1个泥浆箱作为造浆池,存浆池利用附近的钢护筒代替,每个护筒容量约50 m3。泥浆经泥浆净化器处理后,使直径在0.074mm以上的土颗粒分离出来,处理后的泥浆通过泥浆管泵流入钻孔桩钢护筒内进行循环,详见图2
2.3 钻机安装、调试
钻机进场后,先依照辅助定位点通过桅杆吊安装钻机底座,底座经检查满足要求后,将钻机与施工平台进行焊接固定,保证钻机在钻进过程中不产生移动,再立钻架并调整和安设起吊系统,利用桅杆吊将钻头、风包钻杆及配重拼装在一起,在钻机就位后使钻塔倾斜或移动上层底盘,将所需组件吊入孔内固定。检查钻杆,清洗密封圈,并接长钻杆,同時通过观察钻杆中心与钢护筒中心是否重合来进行校核钻机安装位置。
2.4钻进成孔
(1)护筒内钻进阶段。在护筒底口2 m以上,属于护筒内钻进阶段,护筒内以砂层及中密卵石层为主。开始用刮刀式钻头,当钻入密实卵石层,刮刀钻头效率低时,换成牙轮钻头。
(2)护筒外钻进阶段。在护筒底口2m附近开始,钻进采用反循环减压慢速钻进,待泥浆形成稳定孔壁,钻头出护筒3m后恢复正常钻进。
(3)第一次清孔阶段。当钻深达到设计标高后,将钻头提离孔底30-50cm连续清孔2-3 h,缓慢旋转钻具,补充优质泥浆,进行反循环清孔保证泥浆质量,当桩底沉渣厚度不大于5 cm,同时泥浆的性能指标达到要求时,向孔底泵人10m深新造泥浆后,拆钻杆、移钻机,进行成桩作业。
2.5检孔
成孔后对成孔质量进行检测,满足平面位置±5 cm,孔径不小于2.5m,倾斜度不大于1%。孔的平面位置用全站仪检测,孔深用测绳检测,孔径及倾斜度用检孔仪检测。
3钢筋笼制作和下放
主墩桩基钢筋笼主筋为HRB400φ36,桩基钢筋笼全长41.7 m,重约42.2 t。钢筋笼采取在后场钢筋加工场内分节制作,通过车辆运输至施工平台处,用桅杆吊分段吊入桩孔接长下放、就位。所有主筋均采用连接套筒进行接长,下放时采取有效措施保证钢筋笼的竖直和保护层。
4 混凝土浇注施工
主塔桩基设计为C 水下混凝土,每根桩混凝土方量为192.3 m3,考虑扩孔系数等因素,每根桩混凝土按217m3混凝土准备。采用普通硅酸盐水泥,经过试配,混凝土性能满足初凝时间15 h以上、7 d强度达到28 d强度的80%以上,现场灌注时混凝土拌和时间150 s,坍落度控制在18-22 cm。钢筋笼下放到位并固定后,立即下放导管,导管采用25 x 10 mm无缝钢管制成,接头为快速螺纹接头。导管安装到位后,进行二次清孔,二次清孔采用导管内下风管反循环清孔,二次清孔后静置一段时问再进行沉渣厚度检测,当孔底沉渣厚度且泥浆指标满足清孔要求后,立即进行水下混凝土灌注。首批混凝土浇注量为9.0 m,采用拔塞法进行首批混凝土的灌注。首批混凝土灌注成功后,混凝土经泵送,不断地通过大集料斗、小料斗及导管灌注至水下,直至完成整根桩的浇筑。当混凝土灌注临近结束时,核对混凝土的灌人数量,以确定所测混凝土的高度是否准确,当确定混凝土的顶面标高到位后,停止灌注,及时拆除导管。
5 结语
某公路大桥主塔采用回旋钻机、气举反循环工艺,历时三个半月,顺利完成了40根主塔桩基的灌注。依靠完善的施工工艺和精心的施工组织,主塔桩基的施工质量优异,经检测,桩基合格率100%。同时证明,回旋钻机在卵石层、灰岩以及砂岩等地质条件下均有很好的适用性。
参考文献
[1] 公路桥梁施工技术规范(JTJ 041—2000)[S].
[2] 辽宁省交通规划设计院,中朝鸭绿江界河公路大桥施工图设计[z].2011.
[3] 交通部第一公路总公司.公路施工手册·桥涵[M].北京:人民交通出版社,2000.