刚构连续梁满布支架现浇法施工技术探讨

于维飞 北京城建集团有限责任公司 北京 100088

1 概述

该座大桥全长118.2m,主体设计为20+3×24+20m刚构连续梁,采用斜交板式活动墩、刚壁墩、一字形桥台,桥台顶及梁全部斜置,位于直线和i=-8‰的坡道上。桥上采用Ⅱ型板式无碴轨道。本桥设计为钻孔灌注桩基础(桩径为1.0m 和1.25m,钻孔桩60根,共计1092延米),大桥上部结构采用满布支架现浇法进行混凝土浇筑。

主要工程量:基础土方开挖及运输14927.91m;土方回填8346.56m;桩基桥台回填级配碎石1816.18m;混凝土浇筑4276.95m;钢筋制安247.93t。

2 满布支架法施工工艺流程

此施工方法从地基处理到支架安装、堆载预压、模板安装、钢筋绑扎、混凝土浇筑、拆模养护等工序,本文均有详细阐述。工艺流程详见(图2—1)

3 施工工艺步序

刚构连续梁施工是在基础灌注桩、桥台、桥墩施工完成且验收合格的条件下进行。各工序具体施工要点如下:

3.1 地基处理

根据支架承载负荷检算,要求钢管砼基础下地基承载力达到150Kpa以上,对桥梁投影下的场地(每侧加宽1.0m)进行地基处理,钢壁墩基坑部位分层回填三七灰土,分层碾压密实,边角部位采用蛙式夯机压实(铺料分层厚度不大于15cm),换填铺料厚度不大于30cm,分层碾压及密实度检验。最后在基础表层浇筑厚10cmC20砼。

基地达到支架底座设计标高后,采用动力触探法进行基地承载力检测,满足承载力要求后,进行测量放样确定砼支柱底座位置,支模进行砼底座浇筑。处理完成后,在场地周围设置50cm×50cm 排水沟,并用砂浆进行抹面,防止地表水渗入。

3.2 支架安装

1)支架设计:根据本桥最大跨24米进行支架受力验算,支架及模板设计为:支架立柱采用D=159mm、壁厚为t=6mm 钢管,支柱下设梯形砼底座。钢管立柱间设横撑及剪刀撑,钢管立柱上顶端置螺旋顶托可调节标高,顶托上横向安设32B型工字钢,工字钢上纵向铺设断面为15*15cm、间距15cm 方木。方木上铺设厚15mm 竹胶板。两侧翼缘采用定型钢模板,梁两侧钢模将竹胶板外包压,之间贴双面胶带,两侧翼形侧模置于工字钢上,翼形侧模穿对拉筋,翼板下采用碗扣脚手架支承。支架检算详见《24m 中跨支架检算书》。

2)支架安装:依据设计间排距分别用20t吊车配合人工安装支柱,按布设画线安设钢管立柱于砼底座上,支柱间设剪刀撑。剪刀撑必须扣紧牢固,且保证钢管的垂直度。在钢管顶安装顶托,抄平挂线调整标高。在可调支座顶托上铺设32B型工字钢,排距同立柱排距。工字钢上铺设截面为15×15cm 的横向方木,间距15cm,方木搭接于工字钢横梁中部,用小抓钉从侧面和底面三面定位连接。完成后对横向木方标高进行复核,低处用垫板在下端找平,高处用手电刨刨平。方木标高达到设计要求后,在其上铺设竹胶板。本桥跨中预拱度设计建议值为9mm,预压结束后,根据分析结果做少量调整。

3)底模、侧模组装:底模采用15mm 厚光面竹胶板,在组装前检查竹胶板的板面和边,如板面不光滑或边部有挠曲的不得使用,竹胶板接缝要严密,必要时采用木工刨刨边拼接严实,接缝处用胶带贴粘以确保不漏浆,拼好后用靠尺检查平整度。不足处可在竹胶板与方木之间加设薄木片进行调整。

侧模加工成3m 长的定型钢模。组装侧模前对钢模板进行打磨,钢模板间设双面胶条,模面涂刷优质脱模剂。侧模外设作业平台及防护栏杆,搭设上桥人行通道以确保施工安全。侧模组装完成后,进行堆载预压,模板安装质量严格执行质量检查控制标准。

3.3 支架预压及卸载

预压方法:支架预压采用等载预压,用尼龙袋装砂土分层堆载。通过钢筋混凝土的比重和对应位置的梁高换算相应位置的砂袋堆载高度及堆载重量。堆载重量=混凝土重量×1.2(安全系数)。堆载过程详细进行数据观测和记录,可根据堆载过程观测的数据,计算出底模支架应设置的预拱度来调整模板支架。

预压加载分两级进行,依次为60%、100%,加载次序为先两端后中间。预压堆载采用编织袋人工装砂土(每袋重约1.3t),20t吊车吊装,吊钩挂电子秤,每压一袋施工员以电子秤的读数登记记录,记录要求认真准确。卸料应排列整齐紧密,由中排向两边分别堆载,分层进行。吊装时严禁下方站人,支架上严禁站立闲散人员,以防发生不安全事故。

图2-1 钢构连续梁满布支架现浇法施工工艺流程

堆载前布置预压沉降观测点,预压时应特别关注并测量地基及支架的沉降量,测量、记录地基和支架标高,每级加载完毕后静待3小时,开始重新测量地基和支架的沉降量以及支架变形量,每3小时一次,做好详细记录并分析其沉降变化是否稳定。当连续三次读数相同,可认为地基及支架沉降到位,则可进行卸载。

移除堆载物应按照堆载加压时的相反流程进行,但每级卸完毕需静载1小时,分别测定地基和支架的恢复量,并进行详细记录。以此类推直至完成全部堆载物的移除。

3.4 数据整理

为了准确计算施工前梁面底模预拱度,以便于明确后续其余各跨支架预拱度的设置,在预压及卸载前后,应对实际测量的地基和支架的总变形量、支架的弹性变形量和非弹性变形量。进行详细记录、分析和整理。所需成果数据如下:

1)总变形量=加载前的初始读数-满载稳定后的最终读数

2)非弹性变形量=加载前的初始读数-空载稳定后的最终读数

3)弹性变形量=总变形量-非弹性变形量

4)预拱度调整:经过预压,已经消除了地基和支架系统的非弹性变形量,所以预压完成后二次调整底模高程时只考虑支架的弹性变形和成型砼支架拆除后梁体的徐变,把底模调整到设计标高加支架的弹性变形量和预拱度即可。

3.5 支座安装

施工前清除墩柱垫石表面的浮浆及锚栓预留孔中的杂物,利用精准测量仪器在垫石顶面标出支座的高程和中心控制点。

根据设计要求将支座安放在相应的支承垫石上,高度误差不得大于±2mm。支座中心位置的确定按当地气象资料和施工时的温度计算,并严格按照设计资料进行安装施工。

支座安装前,先对连接状态进行详细检查,检查过程不得随意松动上、下连接螺栓,一切正常方可进行安装。

用4台5t的千斤顶稳定支座吊架,将支座接触面调整到设计的中心及标高,测量人员要对支座的定位尺寸进行复测,在支座底四周安装灌浆专用模板,并将支承垫石表面洒水湿润。用无收缩强度灌注材料进行灌浆(重力灌浆)。

对支座与垫石之间及锚栓孔的空隙处,采用重力灌浆方式进行灌注,灌浆顺序从支座中心部位向四周注浆,直至从钢模与支座底板周边间隙观察到灌浆材料全部溢出为止。

灌注前,对所需注浆体积进行计算,灌注实用浆体数量宁多勿少,防止注浆不够出现不密实或者空洞情况。

待灌注浆体达到终凝后,开始拆除模板并检查是否有漏浆,若有空洞或者漏浆,需对漏浆空洞处进行补灌,同时复测支座的高程及中心位置,符合验标要求后,拧紧下支座板锚栓。

3.6 钢筋制安及预埋件安装

1)钢筋制安:根据图纸尺寸在钢筋加工场统一制作,且过程应符合图纸设计及规范要求。

在刚壁墩顶梗肋范围以内的顶层钢筋、跨中6m 范围以内的底层钢筋,不允许出现钢筋接头。对钢筋骨架进行焊接时,应考虑桥面纵坡及线路竖曲线的影响,在施工现场焊接钢筋时,底模应采取衬垫隔离等措施,防止模板损坏或失火,完工后及时清除焊渣,并严格检查焊接质量,加工过程执行钢筋制安质量检查标准要求。

2)梁体预埋件安装:

a.综合接地钢筋依设计通图布设,梁体接地钢筋可单独设置,也可利用梁体结构钢筋,钢筋直径不小于φ16mm。纵向接地钢筋距砼表面的距离为35mm。钢筋间连接采用搭接工艺,焊接长度双面焊时不小于55mm;单面焊时不小于100mm。钢筋间十字交叉时按照通桥(2008)1301A-Ⅰ-Ⅲ-039要求焊接。

b.支座板、预埋套筒、伸缩缝预埋钢板位置准确。

c.挡墙、接触网立柱、人行道挡板、梁端伸缩缝等,依照图纸设计,在相应位置一同进行预埋钢筋、预埋件、梁体钢筋的绑扎及安装,以保证预埋筋及梁体钢筋的整体稳定。安装时前后均需进行尺寸复核,确保位置的准确性

d.桥面泄水孔:在梁面板沿纵向位于防撞墙内侧,依照图纸设计间距预埋PVC 管设置泄水孔,PVC 管四周使用钢筋固定,防止浇筑时发生偏位。

e.底板泄水孔:符合设计位置及尺寸。

3.7 梁体混凝土浇筑

a.混凝土的拌制:①进行混凝土拌合时,水、水泥、掺合料、外加剂的称量偏差小于±1%,粗、细骨料的重量偏差小于±2%。②梁体浇筑过程需严格控制混凝土拌制速度,每盘拌制时间应符合规范要求。拌制混凝土时还应考虑到现场泵送速度、混凝土初凝时间、工作度等因素,泵送砼拌和物坍落度应控制在14cm 以内,以保证入仓顺利,禁止在仓面随意加水。

b.混凝土浇筑:①分两作业组,分别由桥两头以基本相同的浇筑速度向中部推进,最后在中跨跨中合拢。砼浇筑采用两台混凝土泵车泵送入模(一组一台),泵送过程严格执行泵车安全操作规定及浇筑要领。入仓时卸料口距浇筑面距离不大于2m,以防止砼离析。②采用软轴插入式振捣器振捣浇筑。灌注时采用水平分层法,水平分层厚度不大于30cm,先后两层混凝土的间隔时间不超过混凝土初凝时间。浇筑过程有序振捣,无漏振,台阶搭接向前推进,搭接范围内必须二次振捣,当表面充分泛浆无明显下沉、无气泡时则认为已振捣密实,此时可换点以相同的要求连续浇筑振捣。

c.混凝土收面:随着混凝土浇筑的推进,适时进行人工收面,收面步骤分三次进行,即:刮杠刮平、第一次收面、初凝前再次用钢抹压光收面。特别要加强桥面六面坡平整度的质量控制,按照其样筋控制,以保证桥面六面坡的平整度符合轨道板下桥面加台的平整度应满足3mm/4m及2mm/1m 的要求。随着混凝土的推进适时采用毛布覆盖及保湿养护。

3.8 混凝土养护及拆模

a.拆模:砼强度达到设计强度的90%以上才能拆除承重部分模板。脱模顺序先中跨后边跨,先跨中处后支座处,先侧模,后底模。待整跨模板全部拆除后,需对梁体的挠度变化进行测量(脱模前要先测量一次),并做好记录。

拆除翼缘模及侧模时,先将顶托下拧松动将分配梁降下,依靠模板自重观察是否松动脱落。若无法松动脱落时,可用撬棍从边缘进行轻微辅助,切不可强行撬、砸,暴力拆除。

进行承重底模拆除时,施工人员必须系好安全带。先将可调节顶托旋转下调10cm 左右使其松动,依次从跨中向两端支座处由上向下拆除,一般底模会自然松动脱落,然后将模板抽出整理即可。底模拆完后,依次拆除木方。操作时现场须由专人指挥,确保安全。

b.混凝土养护:浇筑完成的梁体需即使洒水养护,且养护用水应与梁体混凝土拌制用水相同。养护次数以混凝土表面始终保持湿润为宜。一般当外界环境相对湿度小于60%时,持续养护时间应不少于28天,当外界环境相对湿度大于60%时,则养护时间不少于14天。当混凝土养护时间足够且强度达到设计要求,便可转入桥面工序的施工。

4 资源配置

4.1 人力资源配置

施工人力资源配置:施工管理人员4人,机械操作手6人,技工10人,普工30人,共计50人。

4.2 机械设备配置

连续梁施工机械配置:推土机、挖掘机、20t震动碾各一台,制作钢筋的电焊机、调置机、切割机、弯曲机及模具等,运输及水罐车各一台,振捣器10台,混凝土运输罐车6台,模板一套,混凝土拌和站、质量检测、备用发电机等设施。

5 质量保证措施

1)对照图纸检查模板、钢筋及预埋件的位置和保护层厚度,确保对应位置无偏差。

2)采用大块钢模,模板表面光洁、接缝严密,不漏浆。

3)钢筋绑扎及焊接均要牢固,确保在灌注混凝土及振捣过程中不会松动和移位。

4)施工前必须做好砂石骨料等物资的充分储备及停水、停电的应急措施(备用发电机组),避免砼浇筑过程出现冷缝。

5)选择良好浇筑时段,以确保砼浇筑质量。

6) 砼浇筑过程中,达到初凝的砼面及时覆盖,防风、防晒、防冻、防雨,浇筑完成后按要求养护。

7)从人、机、料进行全方位全过程质量控制,确保砼的实体质量和桥面六面坡平整度及外观质量。

6 安全环保措施

施工场地设置工点标识牌、质量安全责任牌。人员进行岗前培训,特别要加强吊装和高空作业安全培训,做到按章操作规范作业,确保施工安全。

施工过程中和完工后,要注意保护环境,及时清除废料,清理场地。选用噪音和污染达标的先进的机械设备,确保环境保护和文明施工。

7 结论

支架法现浇梁施工技术相对简单,造价较低,因此应用较为普遍。施工前要结合实际需要及专业规范进行支架布置图的设计,对可操作性进行严格验算论证,在实际操作中,要依照图纸,严格控制支架搭设的精确性,保证连接牢固,确保安全、保证质量。