刘 彬,张海燕,肖子旺
(1.中交一公局第五工程有限公司;2.北京市顺政市政设计所;3.东北林业大学土木工程学院)
窟野河特大桥位于神木县县城西北角,斜跨窟野河,半干旱大陆季风性气候显著。桥面平均高度约75m,全长3455.1m。大桥主桥为6孔和7孔连续梁连续钢构组合梁,结构形式为左线(69+4×130+79.5+39.5+76+4×140+76)m,右线(69+4×130+69+76+4×140+76)m,主墩采用单薄壁空心墩。窟野河大桥跨窟野河部分采用多跨刚构悬浇施工,由于0#块的构造布置及应力分布复杂,易开裂,且部分墩梁施工过程中存在着体系转换,因此0#块施工技术是施工阶段的重难点。
窟野河大桥主墩平均高度在70m左右,故采用墩身预埋托架作为承重结构施工较为合理,托架通过牛腿预埋在墩身上。将0#块施工过程产生的竖向荷载由墩身承担。为降低托架的变形量,混凝土采用两次分层浇筑,第一次浇筑底板、腹板及横隔板,第二次浇筑顶板及翼缘板。三向预应力的张拉采用伸长量和锚下应力双控进行实时监控。
(1)第一级悬臂段支架系统
悬臂段支架从下至上按预应力筋锚固牛腿、分配梁Ⅰ、砂筒、分配梁Ⅱ、三角架、贝雷梁、小支架布置。根据贝雷片的理论变形情况,悬臂段三角架采用2排布置,排间距530cm,三角架按400cm×400cm直角三角形加工制作,除用于0#块施工外,尚可用于挂篮加载。贝雷梁采用3排布置,根据现有连接花架情况,排间距取45cm+120cm。贝雷梁安设过程中注意墩侧第一片贝雷片与三角架立杆轴线对齐,以确保三角架立杆弯矩降到最低限度。
(2)顶板支架系统
翼缘板支架从下至上按预应力筋锚固牛腿、分配梁Ⅲ、砂筒、三角架、2道2[22b纵梁、[14b型钢支架、4道2[14b纵梁、翼板倒角支架布置。2[22b纵梁下按4等跨布设5道支撑,中间3道支撑采用3片280cm×280cm三角架,两边支撑由悬臂端贝雷梁加强弦杆构成。[14b型钢支架立杆按横桥向2排、顺桥向5排等跨布置,根据钢结构对杆件自由长度的要求及现场施工需要,横杆间距按150cm每道布置。
箱室内的支架采用满堂脚手架,间距按60×60cm布置,同时与墙壁连接以确保稳固。横隔墙外顶板支架采用在预埋件上焊三角托架,其上搭设脚手架作为支撑。为防止支架整体倾斜,各构件间应相互连接,并与已浇混凝土墙壁连接,支架施工中的焊接,应严格按钢结构规范执行,以减小成局部焊接应力的影响。
(3)牛腿施工
根据主墩墩身分级情况,0#块支架预埋件分别在墩身封顶段进行预埋。
在第22级墩身处预埋牛腿预埋盒12个,在第23级墩身处预埋牛腿预埋盒12个及Ф32精轧螺纹钢筋8根,在墩身封顶段预埋Ф48钢管6根。预埋盒采用3mm钢板焊制,盒内填塞泡沫板,以防压扁。预埋件的标高、位置要求精确,误差不得大于±10mm,并靠紧墩身模板。
待墩身施工完毕后,进行牛腿安装,牛腿安装完毕后进行顶面水平测量,并用不同厚度的薄钢板将牛腿顶面标高调至设计标高误差不得大于1mm。
悬臂段在牛腿标高调好后安装组合分配梁Ⅰ,安装砂筒并将砂筒与分配梁点焊固定(砂筒需等填砂并在试验加压到60t后用卡具卡紧),安装分配梁Ⅱ后,进行标高检查,调整后安装三角架。三角架加固完毕后安装贝雷梁,贝雷梁采用3排12片贝雷片,贝雷片在地面上组拼,贝雷片安装位置要求准确,以保证片与片间水平联系及安装。贝雷梁两端分别加2排8层加强弦杆供翼板施工使用。
混凝土
由测量人员测出支架标高,放置底模板,用U型顶托调整支模标高,底模依据自重荷载、支架下沉及混凝土收缩徐变对标高修正。标高调整完成后,架设经纬仪调整模板中线,偏差过大时用千斤顶调整,调整完以后临时固定底模位置。
在底模系统安装调整完后,在侧支架上吊装0#段侧模板,模板安装前进行平整度和几何尺寸检测,拉杆设置的间距为1.2m,除翼板上部和底板部位用拉杆拉紧外,在梁高范围内设两道拉杆进行固定侧模。侧模安装好后对模板接缝位置进行检查,确保模板密实不留孔洞,保证混凝土的浇筑质量。利用全占仪对侧模位置进行检测,如果模板的位置和标高不符合要求,要利用千斤顶和倒链进行调整。对0#段的侧模要根据0#段的底板和横隔梁内预应力钢筋锚具位置进行打孔,保证预应力钢筋的位置。
因0#块分两次浇筑,且顶板钢筋和管道密布,钢筋也分两次施工。第一次包括底板、腹板、横隔板及Ф32粗钢筋;第二次包括顶板钢筋、纵横向预应力管道及部分锚具。钢筋的垂直运输采用塔吊。
(1)浇筑次数的确定
考虑0#段梁身高、体积大,混凝土运输条件困难,经反复研究,0#块分两次浇筑。第一次浇筑底板、腹板及横隔板,荷载由支架全部承担;第二次浇筑顶板及翼缘板,悬板部分由外模将荷载传给工字钢横梁再传给支架,顶板部分则由第一次浇筑的混凝土承担。
(2)混凝土浇筑工艺
混凝土采用强制式搅拌机集中拌和,搅拌运输车运输。混凝土的现场振捣严格按照规范进行,要求表面泛浆,不再冒气泡,混凝土不再下沉。施工人员一定边振捣,边观察,防止漏振或过振,技术人员跟班作业。因波纹管较密集,现场要准备三条30振动棒,配合大振动棒的施工,顶板混凝土浇完后,表面及时进行整平、压实、二次收浆及养护处理。
混凝土浇筑要求平衡对称施工,现场实际控制中,偏载不允许超过10m3混凝土。在浇筑过程中应一次连续浇筑完毕,中间不得中断,混凝土分层浇筑,每层宜30~40cm厚。
(3)施工缝的处理
施工缝处理:第一次浇筑注完后,混凝土表面及时进行凿毛处理,凿除浮浆和浮碴至新鲜面。在第二次浇筑前,表面洒适量水和砂浆进行湿润,防止混凝土接合面出现干缩裂缝。
(1)竖向预应力筋的布置
主桥竖向预应力钢筋采用Ф32的精扎螺纹钢,设计张拉吨位为540kN,在近支点24.5m范围内每侧腹板按双肢配置,以50cm等间距布置,其余梁段按单肢配置,以50cm等间距布置。0#和1#块内共有竖向预应力钢筋40根和横隔墙内预应力精轧螺纹钢筋30根。竖向预应力钢筋的锚固端按设计焊制定位架,并在混凝土顶面固定定位以保证竖向预应力钢筋的准确。竖向预应力钢筋锚固端和墩身埋入筋有矛盾时,墩身筋应适当移动以保证竖向预应力弹簧筋和锚固板的位置。
(2)纵向预应力筋的布置
主桥纵向预应力钢筋采用15Фj5.24,17Фj15.24钢束,OVM锚固系统,设计张拉吨位分别为2929.5kN,3320.1kN。纵向预应力筋在箱梁根部梁段布设腹板下弯钢束,其余梁段布设顶板束和底板束。其管道采用设计的定位筋定位,管道中穿入小于波纹管内径5mm左右的塑料管来保持管道的顺直,在混凝土浇筑完毕初凝后抽出。
(3)横向预应力筋的布置
主桥横向预应力筋采用4Фj15.24钢绞线,15-4型扁锚,以75cm和70cm的间距布设,一端张拉,交替锚固。单根张拉吨位为195.3kN,其管道在竖向和纵向预应力管道安放完毕后实施。
0#块是大跨度连续刚构桥梁悬浇施工的基础和起步段,其结构受力复杂,施工技术要求严格。设计安全可靠的支撑结构,选用先进的施工工艺加强0#块质量控制,对桥梁整体质量意义重大。窟野河大桥0#块施工方案的成功实施,为今后类似工程的施工起到一定的借鉴作用。
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