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[摘 要]宁安铁路青弋江特大桥(72.7+136+72.7)m四线连续梁0#块施工具有施工高度高、横向宽度宽、预应力数量多、钢筋密集、混凝土一次浇筑方量大等特点,本文介绍了该0#块施工过程中采用的施工技术及工艺,为今后施工同类型0#块提供经验和方法。
[关键词]四线连续梁 0号块 支架 施工技术及工艺
中图分类号:U445.4 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2013)10-0121-02
1 工程概况
宁安铁路青弋江特大桥全桥长6038.95m,位于安徽省芜湖市境内,主要跨越青弋江,考虑防洪及通航要求,结合河道断面情况,主桥采用(72.7+136+72.7)m四线预应力混凝土连续梁跨越青弋江(与皖赣线青弋江特大桥合建)。箱梁横截面为单箱三室直腹板,采用三向预应力体系。
2 施工方案
0#块长28m,墩顶处高度为11m,端部梁高9.148m,顶宽22.8m,底宽16.5m,墩身外挑段长11.5m。0#块砼采用C55纤维砼(聚丙烯腈纤维1kg/m3),普通钢筋334T。砼体积2271方,重达5905吨,其体积之大、结构之重为国内同类型桥梁之最。
0#块采用钢管桩支架现浇施工。支架采用钢管桩、型钢施工,侧模采用大块钢模板,混凝土采用泵送入模。内模采用木模,以碗扣、方木为内支架。由于0#块砼方量大、预应力管道及钢筋密集、高度高,为了保证浇筑质量,0号块分两次浇筑施工,第一次浇筑高度8.5m,第二次浇筑剩余的2.5m梁高。支架按照0号块整体一次浇筑完成的混凝土重量控制进行设计,施工中第二次浇筑砼前,张拉第一次已浇筑梁体内的腹板纵向F0-3预应力束至500MPa,使第二次施工的梁体重量由支架和第一次已浇筑的砼共同承担,减少支架体系承重,避免二次浇筑造成支架不均匀沉降使梁体产生裂纹。
3 主要施工技术
3.1 施工支架
0号块支架采用钢管桩、型钢搭设支架施工,0#块宽度小于承台宽度,长度超出承台6.7m,超出部分支架底部采用钢管桩打入土层做基础,靠近基坑的一排在基础施工完毕夯实回填后打入。钢管桩采用φ630×10mm钢管,钢管桩采用激振力大于90t的振动桩锤插打到无明显下沉为止,布置于承台上的钢管桩在承台施工时预埋钢板及锚固钢筋。钢管桩桩顶铺设73×73×1.6cm钢板做桩帽,桩帽上布置型钢纵横分配梁,纵向分配梁腹板下钢管桩顶采用三拼28b工字钢,其余部位桩顶采用双拼28b工字钢,墩身单侧共9排纵梁,22根28b工字钢。横向分配梁采用20b工钢,沿纵梁45cm等间距布置,墩身单侧共26根横梁。0号块支架布置图见图1、图2。
在承台施工时,注意预埋0#块支架的锚固钢筋和临时固结钢管桩承重立柱的预埋锚固连接钢筋。预埋时,按图纸要求准确预埋锚固钢筋的预埋位置和数量。钢管桩承重立柱的底封板与承台预埋钢筋焊接牢固。
支架施工注意事项:
(1)支架及临时固结预埋件位置要准确,且保证焊接质量;
(2)钢管与承台预埋钢筋连接时,需确保连接质量;
(3)钢管立柱横向连接杆及剪刀撑安装时与钢管的连接采用焊接连接,焊接时不得烧伤钢管。
3.2 支架预压
由于在支架安装过程中,各部位之间存在一定的间隙,且支架在砼自重及其它施工荷载作用下将发生变形,因此在混凝土浇注前应消除这种影响。支架预压的目的主要是消除支架的非弹性变形、实测支架的弹性变形,为计算立模标高提供依据并掌握确保支架的安全性及稳定性,确保施工安全。
3.3 模板拼装
0号块箱梁的底模及外模采用钢模,内模采用竹胶板。考虑混凝土分两次浇筑,模板安装同样分两次进行安装。外侧模第一次安装至11m高,内模安装至8.5m高,待第一次混凝土浇筑完成后安装剩余内模。钢模安装时清洁干净,涂刷脱模剂。模板采用塔吊提升安装,拼装接头用螺栓联结,拼缝平齐,缝隙嵌双面胶棉条。内外侧模用φ25精轧螺纹钢对拉杆固定,确保砼浇筑时不变形、跑模和漏浆。
由于腹板高度高,为便于混凝土灌注、振捣、观察,在内模中间每隔一定高度预留振捣窗口,以便于砼的灌注、振捣及观察。
3.4 钢筋、预应力管道布置及预埋件安装
钢筋绑扎顺序为:先布置绑扎底板、部分腹板、隔板钢筋,并预埋波纹管,同时安装竖向预应力钢筋,最后绑扎剩余腹板、隔板及顶板钢筋。检查合格后,安装箱室内模。钢筋均在钢筋加工场加工制作,然后利用塔吊进行吊装安装,安装前搭设钢管支架进行定位及安装平台操作。
由于在0号块上设置测量控制点及预埋预留各种预埋件,施工中应密切注意各种预埋件的安设及预留孔洞的准确性,避免遗漏及错位。为了测试混凝土浇筑后内外温差变化情况,在混凝土内埋设测温管。混凝土浇筑时,要求所有振捣人员对所负责区域的预埋件及预应力管道十分清楚,注意保护。
3.5 混凝土施工
0号块砼在拌合站集中拌制,采用砼罐车运输,汽车泵直接入模,采用两次浇筑成型。
3.5.1 混凝土灌注和振捣
0号块砼浇筑采用4台汽车泵,第一次浇筑8.5m梁高位置,第二次浇筑剩余2.5m高腹板及顶板。0#块混凝土浇筑应坚持“对称、平衡、同步进行”的原则进行施工,以免模板及支架因偏压产生变形。
0号块砼浇筑施工注意事项:
(1)在底板浇注完毕开始浇筑腹板时,布料速度应当放缓,注意检查底板以防内模混凝土翻浆及内模上浮。在内模底板上焊接标示钢筋以控制混凝土厚度,同时观察内模上浮情况。
(2)混凝土浇注过程中要派专人用小锤敲击内模,检查混凝土是否密实尤其是倒角处加强检查。
(3)混凝土浇筑至波纹管位置时安排专人来回抽动波纹管内衬管和钢绞线,避免因漏浆而造成波纹管堵塞或钢绞线的锚死。 3.5.2 施工缝处理
由于0#块采用二次浇筑,第二次浇筑前对施工缝做以下处理:
(1)对第一次浇筑的砼顶面进行凿毛处理,清除水泥薄膜和松动石子以及松弱混凝土层, 凿毛后露出的新鲜混凝土面积不得低于总面积的75%,并冲洗干净, 且不得有积水。要做到: 去掉乳皮, 微露粗砂, 表面粗糙。
(2)二次浇筑前, 水平施工缝宜先铺上10 mm~15 mm 厚的水泥砂浆一层, 其水胶比略低于混凝土、胶砂比为1:2。
(3)在二次浇筑前用水湿润旧砼表面且混凝土应细致振捣密实, 以保证新旧混凝土的紧密结合。
3.5.3 混凝土降温及养护
由于底板及中隔板混凝土体积较大,采用在底板及中隔板混凝土内部设置冷却管,以降低大体积混凝土的水化热、控制内外温差,改善应力的分布,从而控制裂缝产生,凝土浇筑完成后,按要求对混凝土表面和内部温度进行测量,并及时通水降温。循环冷却水管底板布置2层,中隔板布置8层,混凝土浇筑前对冷却管进行试水试验。
根据施工现场自然条件,混凝土的养护采用浇水养护。混凝土浇筑完成并收面后,立即在混凝土表面覆盖一层塑料薄膜,然后用土工布覆盖并洒水养护,底板处应在底板混凝土收面后立即覆盖保湿养护,并按要求洒水保湿。梁面和箱内同时进行覆盖和洒水养护,洒水次数已能保证混凝土表面充分潮湿为宜,养护时间按照规范要求进行,不得少于28天,安排专人负责。
3.5.4 混凝土拆模
混凝土强度达到2.5MPa后且表面及棱角不因拆模而受损时方可拆除侧模;当混凝土强度达到设计强度的100%且张拉完成后拆除底模;内模和预留孔洞的模板在混凝土强度能够保证构件和孔洞表面不发生掉块和裂缝时拆除。拆模时混凝土的温度不能过高,混凝土内部开始降温之前以及芯部混凝土与表面混凝土之间的温差、表面混凝土与环境之间的温差大于15℃时不得拆模,尽量延迟混凝土拆模时间。
拆模要按混凝土立模顺序逆向进行,且不得损伤混凝土,不准碰坏模板,拆模后对混凝土继续进行养护。
4 施工质量保证措施及施工要点
近年来由于混凝土连续梁跨度的增加,0号块因其结构负责、受力复杂、施工难度大、在底板、腹板及横隔板处产生裂纹是现阶段悬灌梁的通病。由于0号块一次浇筑的混凝土方量大、断面尺寸大等特征,故温度应力复杂,在混凝土强度、弹性模量等指标还处于增长阶段,容易出现裂纹,为减小混凝土内外温差、避免混凝土开裂,施工中采取以下措施:
(1)选择优质原材料,优化高性能C55混凝土配合比,添加聚丙烯腈纤维预防混凝土早期塑性收缩开裂,根据实际工程的特点和纤维对混凝土工作性能的影响,选择的纤维掺量为1kg/m3。
(2)在混凝土中掺用高效缓凝减水剂,延长混凝土初凝时间,满足混凝土设计强度,延缓水泥水化热峰值出现的时间。
(3)延长混凝土拌合时间,严格控制混凝土坍落度,保证混凝土和易性好、不泌水,便于泵送。
(4)在混凝土施工过程中,气温正好处于芜湖高温期,施工时采取细骨料覆盖,粗骨料洒水降温,拌合水加冰,罐车、泵管、钢侧模覆盖洒水降温等措施,将混凝土的入模温度控制在25℃左右,为混凝土的浇筑创造了必要条件。
(5)混凝土内埋设测温管,加强混凝土内外温差的监控,指导混凝土的养护工作。
(6)砼收面完成初凝后及时覆盖薄膜及土工布保湿养护,养护时间不少于28天。
(7)张拉F0-3临时束,分担第二次浇筑砼的重量,并加大第一次已浇筑砼的抗弯承载能力,避免考虑不到的支架变形产生裂纹。
(8)在第一次浇筑混凝土顶面增加防裂加强钢筋网,避免腹板交界处产生裂纹。
(9)在施工中加强支架变形监控工作,观测管桩沉降量,监控管桩及型钢纵横梁内应力,观测支架焊缝情况,确保支架体系安全。
(10)0号块混凝土浇筑过程中,要分工明确,统一指挥,严禁随意操作,对各种可能发生的事故均有对应的应急措施。
5 结语
宁安铁路青弋江特大桥0号块施工过程中,先后解决了C55高性能混凝土的优化、大方量超重砼的支撑体系、多箱室结构线性控制、高密度钢筋及波纹管条件混凝土振捣、大体积砼高温条件下养护及混凝土分层浇筑间隙时间掌控等难题,克服了底板、腹板及中隔板开裂的通病,保证了设计要求的精度,加快了施工进度,节约了施工成本,确保了工程的顺利实施。
从目前检查情况看,混凝土强度合格,外观颜色一致,结构棱角分明,表面无裂纹,总体效果良好,为今后的悬灌梁施工奠定了良好的基础,并为同类型0号块施工提供了经验和方法。
参考文献
[1] 中华人民共和国铁道部.高速铁路桥涵工程施工技术指南[S].北京:中国铁道出版社,2011.
[2] 中华人民共和国铁道部.铁路混凝土工程施工技术指南[S].北京:中国铁道出版社,2011.
[3] 冯乃谦.实用混凝土大全[M].北京:科学出版社,2001.
[4] 张继尧.悬臂浇筑预应力混凝土连续梁桥[M].北京:人民交通出版社,2004.
[关键词]四线连续梁 0号块 支架 施工技术及工艺
中图分类号:U445.4 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2013)10-0121-02
1 工程概况
宁安铁路青弋江特大桥全桥长6038.95m,位于安徽省芜湖市境内,主要跨越青弋江,考虑防洪及通航要求,结合河道断面情况,主桥采用(72.7+136+72.7)m四线预应力混凝土连续梁跨越青弋江(与皖赣线青弋江特大桥合建)。箱梁横截面为单箱三室直腹板,采用三向预应力体系。
2 施工方案
0#块长28m,墩顶处高度为11m,端部梁高9.148m,顶宽22.8m,底宽16.5m,墩身外挑段长11.5m。0#块砼采用C55纤维砼(聚丙烯腈纤维1kg/m3),普通钢筋334T。砼体积2271方,重达5905吨,其体积之大、结构之重为国内同类型桥梁之最。
0#块采用钢管桩支架现浇施工。支架采用钢管桩、型钢施工,侧模采用大块钢模板,混凝土采用泵送入模。内模采用木模,以碗扣、方木为内支架。由于0#块砼方量大、预应力管道及钢筋密集、高度高,为了保证浇筑质量,0号块分两次浇筑施工,第一次浇筑高度8.5m,第二次浇筑剩余的2.5m梁高。支架按照0号块整体一次浇筑完成的混凝土重量控制进行设计,施工中第二次浇筑砼前,张拉第一次已浇筑梁体内的腹板纵向F0-3预应力束至500MPa,使第二次施工的梁体重量由支架和第一次已浇筑的砼共同承担,减少支架体系承重,避免二次浇筑造成支架不均匀沉降使梁体产生裂纹。
3 主要施工技术
3.1 施工支架
0号块支架采用钢管桩、型钢搭设支架施工,0#块宽度小于承台宽度,长度超出承台6.7m,超出部分支架底部采用钢管桩打入土层做基础,靠近基坑的一排在基础施工完毕夯实回填后打入。钢管桩采用φ630×10mm钢管,钢管桩采用激振力大于90t的振动桩锤插打到无明显下沉为止,布置于承台上的钢管桩在承台施工时预埋钢板及锚固钢筋。钢管桩桩顶铺设73×73×1.6cm钢板做桩帽,桩帽上布置型钢纵横分配梁,纵向分配梁腹板下钢管桩顶采用三拼28b工字钢,其余部位桩顶采用双拼28b工字钢,墩身单侧共9排纵梁,22根28b工字钢。横向分配梁采用20b工钢,沿纵梁45cm等间距布置,墩身单侧共26根横梁。0号块支架布置图见图1、图2。
在承台施工时,注意预埋0#块支架的锚固钢筋和临时固结钢管桩承重立柱的预埋锚固连接钢筋。预埋时,按图纸要求准确预埋锚固钢筋的预埋位置和数量。钢管桩承重立柱的底封板与承台预埋钢筋焊接牢固。
支架施工注意事项:
(1)支架及临时固结预埋件位置要准确,且保证焊接质量;
(2)钢管与承台预埋钢筋连接时,需确保连接质量;
(3)钢管立柱横向连接杆及剪刀撑安装时与钢管的连接采用焊接连接,焊接时不得烧伤钢管。
3.2 支架预压
由于在支架安装过程中,各部位之间存在一定的间隙,且支架在砼自重及其它施工荷载作用下将发生变形,因此在混凝土浇注前应消除这种影响。支架预压的目的主要是消除支架的非弹性变形、实测支架的弹性变形,为计算立模标高提供依据并掌握确保支架的安全性及稳定性,确保施工安全。
3.3 模板拼装
0号块箱梁的底模及外模采用钢模,内模采用竹胶板。考虑混凝土分两次浇筑,模板安装同样分两次进行安装。外侧模第一次安装至11m高,内模安装至8.5m高,待第一次混凝土浇筑完成后安装剩余内模。钢模安装时清洁干净,涂刷脱模剂。模板采用塔吊提升安装,拼装接头用螺栓联结,拼缝平齐,缝隙嵌双面胶棉条。内外侧模用φ25精轧螺纹钢对拉杆固定,确保砼浇筑时不变形、跑模和漏浆。
由于腹板高度高,为便于混凝土灌注、振捣、观察,在内模中间每隔一定高度预留振捣窗口,以便于砼的灌注、振捣及观察。
3.4 钢筋、预应力管道布置及预埋件安装
钢筋绑扎顺序为:先布置绑扎底板、部分腹板、隔板钢筋,并预埋波纹管,同时安装竖向预应力钢筋,最后绑扎剩余腹板、隔板及顶板钢筋。检查合格后,安装箱室内模。钢筋均在钢筋加工场加工制作,然后利用塔吊进行吊装安装,安装前搭设钢管支架进行定位及安装平台操作。
由于在0号块上设置测量控制点及预埋预留各种预埋件,施工中应密切注意各种预埋件的安设及预留孔洞的准确性,避免遗漏及错位。为了测试混凝土浇筑后内外温差变化情况,在混凝土内埋设测温管。混凝土浇筑时,要求所有振捣人员对所负责区域的预埋件及预应力管道十分清楚,注意保护。
3.5 混凝土施工
0号块砼在拌合站集中拌制,采用砼罐车运输,汽车泵直接入模,采用两次浇筑成型。
3.5.1 混凝土灌注和振捣
0号块砼浇筑采用4台汽车泵,第一次浇筑8.5m梁高位置,第二次浇筑剩余2.5m高腹板及顶板。0#块混凝土浇筑应坚持“对称、平衡、同步进行”的原则进行施工,以免模板及支架因偏压产生变形。
0号块砼浇筑施工注意事项:
(1)在底板浇注完毕开始浇筑腹板时,布料速度应当放缓,注意检查底板以防内模混凝土翻浆及内模上浮。在内模底板上焊接标示钢筋以控制混凝土厚度,同时观察内模上浮情况。
(2)混凝土浇注过程中要派专人用小锤敲击内模,检查混凝土是否密实尤其是倒角处加强检查。
(3)混凝土浇筑至波纹管位置时安排专人来回抽动波纹管内衬管和钢绞线,避免因漏浆而造成波纹管堵塞或钢绞线的锚死。 3.5.2 施工缝处理
由于0#块采用二次浇筑,第二次浇筑前对施工缝做以下处理:
(1)对第一次浇筑的砼顶面进行凿毛处理,清除水泥薄膜和松动石子以及松弱混凝土层, 凿毛后露出的新鲜混凝土面积不得低于总面积的75%,并冲洗干净, 且不得有积水。要做到: 去掉乳皮, 微露粗砂, 表面粗糙。
(2)二次浇筑前, 水平施工缝宜先铺上10 mm~15 mm 厚的水泥砂浆一层, 其水胶比略低于混凝土、胶砂比为1:2。
(3)在二次浇筑前用水湿润旧砼表面且混凝土应细致振捣密实, 以保证新旧混凝土的紧密结合。
3.5.3 混凝土降温及养护
由于底板及中隔板混凝土体积较大,采用在底板及中隔板混凝土内部设置冷却管,以降低大体积混凝土的水化热、控制内外温差,改善应力的分布,从而控制裂缝产生,凝土浇筑完成后,按要求对混凝土表面和内部温度进行测量,并及时通水降温。循环冷却水管底板布置2层,中隔板布置8层,混凝土浇筑前对冷却管进行试水试验。
根据施工现场自然条件,混凝土的养护采用浇水养护。混凝土浇筑完成并收面后,立即在混凝土表面覆盖一层塑料薄膜,然后用土工布覆盖并洒水养护,底板处应在底板混凝土收面后立即覆盖保湿养护,并按要求洒水保湿。梁面和箱内同时进行覆盖和洒水养护,洒水次数已能保证混凝土表面充分潮湿为宜,养护时间按照规范要求进行,不得少于28天,安排专人负责。
3.5.4 混凝土拆模
混凝土强度达到2.5MPa后且表面及棱角不因拆模而受损时方可拆除侧模;当混凝土强度达到设计强度的100%且张拉完成后拆除底模;内模和预留孔洞的模板在混凝土强度能够保证构件和孔洞表面不发生掉块和裂缝时拆除。拆模时混凝土的温度不能过高,混凝土内部开始降温之前以及芯部混凝土与表面混凝土之间的温差、表面混凝土与环境之间的温差大于15℃时不得拆模,尽量延迟混凝土拆模时间。
拆模要按混凝土立模顺序逆向进行,且不得损伤混凝土,不准碰坏模板,拆模后对混凝土继续进行养护。
4 施工质量保证措施及施工要点
近年来由于混凝土连续梁跨度的增加,0号块因其结构负责、受力复杂、施工难度大、在底板、腹板及横隔板处产生裂纹是现阶段悬灌梁的通病。由于0号块一次浇筑的混凝土方量大、断面尺寸大等特征,故温度应力复杂,在混凝土强度、弹性模量等指标还处于增长阶段,容易出现裂纹,为减小混凝土内外温差、避免混凝土开裂,施工中采取以下措施:
(1)选择优质原材料,优化高性能C55混凝土配合比,添加聚丙烯腈纤维预防混凝土早期塑性收缩开裂,根据实际工程的特点和纤维对混凝土工作性能的影响,选择的纤维掺量为1kg/m3。
(2)在混凝土中掺用高效缓凝减水剂,延长混凝土初凝时间,满足混凝土设计强度,延缓水泥水化热峰值出现的时间。
(3)延长混凝土拌合时间,严格控制混凝土坍落度,保证混凝土和易性好、不泌水,便于泵送。
(4)在混凝土施工过程中,气温正好处于芜湖高温期,施工时采取细骨料覆盖,粗骨料洒水降温,拌合水加冰,罐车、泵管、钢侧模覆盖洒水降温等措施,将混凝土的入模温度控制在25℃左右,为混凝土的浇筑创造了必要条件。
(5)混凝土内埋设测温管,加强混凝土内外温差的监控,指导混凝土的养护工作。
(6)砼收面完成初凝后及时覆盖薄膜及土工布保湿养护,养护时间不少于28天。
(7)张拉F0-3临时束,分担第二次浇筑砼的重量,并加大第一次已浇筑砼的抗弯承载能力,避免考虑不到的支架变形产生裂纹。
(8)在第一次浇筑混凝土顶面增加防裂加强钢筋网,避免腹板交界处产生裂纹。
(9)在施工中加强支架变形监控工作,观测管桩沉降量,监控管桩及型钢纵横梁内应力,观测支架焊缝情况,确保支架体系安全。
(10)0号块混凝土浇筑过程中,要分工明确,统一指挥,严禁随意操作,对各种可能发生的事故均有对应的应急措施。
5 结语
宁安铁路青弋江特大桥0号块施工过程中,先后解决了C55高性能混凝土的优化、大方量超重砼的支撑体系、多箱室结构线性控制、高密度钢筋及波纹管条件混凝土振捣、大体积砼高温条件下养护及混凝土分层浇筑间隙时间掌控等难题,克服了底板、腹板及中隔板开裂的通病,保证了设计要求的精度,加快了施工进度,节约了施工成本,确保了工程的顺利实施。
从目前检查情况看,混凝土强度合格,外观颜色一致,结构棱角分明,表面无裂纹,总体效果良好,为今后的悬灌梁施工奠定了良好的基础,并为同类型0号块施工提供了经验和方法。
参考文献
[1] 中华人民共和国铁道部.高速铁路桥涵工程施工技术指南[S].北京:中国铁道出版社,2011.
[2] 中华人民共和国铁道部.铁路混凝土工程施工技术指南[S].北京:中国铁道出版社,2011.
[3] 冯乃谦.实用混凝土大全[M].北京:科学出版社,2001.
[4] 张继尧.悬臂浇筑预应力混凝土连续梁桥[M].北京:人民交通出版社,2004.