公路桥梁工程中现浇箱梁施工技术

孙相雨

（中交路桥南方工程有限公司，北京）

前言

现浇箱梁施作是公路桥梁工程中出现频率较高的内容。近几年，各地快速公路桥梁数量持续增加，受区域建筑物高密度分布、周边环境高度复杂等因素干扰，部分公路桥梁工程无法给现浇箱梁施作提供足够的空间，常规箱梁二次浇注方法面临重重困境，现浇箱梁施作周期显著增加。因此，从箱梁现浇着手，探究空间受限情况下公路桥梁现浇作业技术具有非常突出的现实意义。

1 公路桥梁工程

一公路桥梁工程为双层现浇箱梁结构，站台梁为高2.5 m 的等截面混凝土。工程布置见图1、图2。

图1 公路桥梁工程纵断面

图2 公路桥梁工程横断面

图1 中，1 为高架桥梁现浇箱梁/地面桥现浇箱梁；2 为高架桥梁钢箱梁/地面桥钢箱梁；3 为高架桥梁现浇箱梁/地面桥现浇箱梁。如图1 所示，地面桥现浇箱梁共10 联。

图2 中，1 为高架桥梁钢箱梁，宽度为32.5 m；2、3、4 分别为地面桥现浇箱梁，宽度分别为17.5 m、11.3 m、6.8 m，为钢筋混凝土预应力结构。由图2 可知上部高架桥梁为现浇钢筋混凝土预应力结构，与地面桥现浇箱梁净空距离9.5 m±0.5 m，箱梁投影边线、红线之间距离小于等于3.8 m，现场可利用空间较小。

2 公路桥梁工程中现浇箱梁设置方案

2.1 支架大楞验算

根据公路桥梁工程现场可利用场地面积小以及箱梁布置密度高的特点，选择一次性整体浇筑方式[1]。浇筑前根据方木、工字钢均具有大自重、部件连接冗杂、进场约束因素多且操作复杂的特点，选择抱箍贝雷支架法，将抱箍安装到桥梁墩柱上，借助2 个抱箍之间高强螺栓预先紧固力向抱箍、墩柱间压力转化，获得承重必需摩擦力。在抱箍贝雷支架法应用前，对箱梁结构受力进行计算，确定满足箱梁结构荷载的支架主楞。在桥梁端下大楞选择抱箍贝雷时，支架大楞作用荷载为：

式中：q0为支架大楞作用荷载kN/m；L 为支架立杆纵向间距，1.2 m；G 为作用于支架的现浇箱梁重力，顶板位置、腹板位置、底板位置、翼缘板位置的重力分别为10.95 kN/m2、65.0 kN/m2、26.50 kN/m2、11.00 kN/m2；G0为包含防护附加构件在内的支架结构自重，kN/m2；L0为竹胶板宽度，1.4 m；G1为施工者、施工机械工具、施工材料的荷载，kN/m2；G2为振捣混凝土荷载，kN/m2；G3为浇筑混凝土冲击荷载；Gm为支架大楞自重，kN/m2。将已有数值代入式（1），得出支架大楞最大弯曲应力小于支架抗弯强度设计值，最大剪切应力小于支架抗剪强度设计值，满足规范要求，可根据图3布置抱箍贝雷支架。

图3 公路桥梁现浇箱梁工字钢主楞支架

图3 中，1 为箱梁；2 为边跨位置钢管立柱；3 为碗口支架；4 为贝雷纵梁；5 为承重梁；6 为上下抱箍；7为墩柱[2]。整体受力由抱箍间经支撑杆连接形成，单一上抱箍承受全部荷载，下抱箍则作为安全储备，降低高空作业量，提高安装拆卸效率，突破进场材料限制。抱箍贝雷支架主要参数见表1。

表1 抱箍贝雷支架主要参数

2.2 模板强度验算

根据公路桥梁中简支混凝土、站台梁高度一致的特点，在支撑架间距无差异时，选择较大载荷。根据《混凝土模板用胶合板》（GB/T17656）关于15 mm 厚竹胶板的参数，得出竹胶板参数见表2。

根据表2 参数，计算模板强度，计算公式如下：

表2 现浇箱梁用模板参数

式中：q 为模板强度，kN/m。代入以上数据后，得出q小于设计强度，无法满足现浇箱梁作业要求。基于此，选择菲林板与不锈钢复合模板（静曲强度顺纹方向45 MPa，横纹方向52 MPa，密度0.9 g/cm3），在脱离安装机械的情况下，人工便捷控制混凝土外观质量。

3 公路桥梁工程中现浇箱梁施工技术

3.1 抱箍贝雷支架施作

因公路桥梁工程中抱箍贝雷支架各部位焊接缝隙承受较大荷载，初期加工可选择双面坡口对称焊接处理板件间T 型接头，进而利用偏向侧板的单面坡口焊接法处理角接头。处理后，将300 mm×500 mm 钢筋混凝土柱、300 mm×800 mm 钢筋混凝土梁分别设置到圆筒结构外侧桁架部位、上弦杆部位，规避钢结构支撑桁架无锚固段导致的截面尺寸偏大、附加荷载威胁原公路桥梁箱梁结构问题[3]。

在钢结构支撑桁架锚固的基础上，以桁架结构安装精度为重点，先将2 榀桁架设置到原定位置，再开展等荷载堆载试验，实验结果见表3。确定桁架变形小于设计标准后，按照表2 参数，规范施作抱箍贝雷支架。

表3 荷载下桁架变形

3.2 支架预先压载

因公路桥梁下净空变化高度小、不同高度调整要求高，传统履带吊装成捆钢筋逐跨预先压载的方式受2 侧高压线干扰，作业过程易间断。基于此，借鉴桩基静载小沙袋预先压载经验，利用40 kg/袋小沙袋预先压载支架，并利用彩条布均匀包裹，确保预先压载重量与设计重量一致。在堆载预压次日，进行沉降效率计算，确定支架预先压载前期、支架预先压载至总重量60%、支架预先压载至总重量80%、支架预先压载至总重量100%、加载稳定（支架预先压载至总重量100%持续24 h 后）几个阶段支架结构沉降值[4]。沉降观测期间，需要顺着公路桥梁线路布置控制点，相邻控制点之间距离为5.0 m，逐点观测，确定每天支架沉降值小于1.5 m 且维持3 天后，卸除支架荷载，反之则继续预压。

3.3 基于BIM的模板拼装

因公路桥梁工程中现浇箱梁模板为菲林板与不锈钢复合模板，表面高度光滑，选择BIM+公路桥梁工程道路中线测量技术，先确定现浇箱梁控制桩号，再经平面图中轴圆曲线测量中桩坐标，最终经箱梁截面图进行顶板坐标、边桩坐标、底板坐标的测量计算。得出结果后，输入Rhioceros7 软件内，根据规范指引完成建模，得出三维模型见图4。

图4 公路桥梁模板三维模型

图4 中，侧模、底模均选择菲林板，在已安装底模上钉设防滑木（长50 cm×宽20 cm×厚2 cm），相邻防滑木之间距离大于25 cm 但小于35 cm，为箱梁边模安装提供足够空间。箱梁底板边界设置木条（厚18 mm×宽10 mm）。木条设置完毕后，再次放出底板标高，准备进行侧模安装；在侧模背部安装方木（长10 cm×宽10 cm），相邻方木之间距离为15 cm，并根据侧模背部方木顶固要求，增设加固用方木，加固用方木之间距离为60 cm。对于圆弧位置，先将模板钉设到上部高度超出设计高12.5 cm±2.5 cm，再利用宽10 cm、2 mm 厚不锈钢板处理圆弧；侧模安装完毕后，利用局部具备延展性能双壁波纹管配合φ16 mm 钢筋、φ10 mm 螺纹钢，有效焊接内模[5]。进而将对拉螺杆距离底部27.5 cm±2.5 cm、距离顶部27.5 cm±2.5 cm，配合同侧φ14 mm 螺杆加固箱梁。箱梁加固后，将2 根φ12 mm 钢筋安装到底部，配合最外侧箍筋，完成箱梁钢筋安装。

3.4 一次性整体浇筑

面对常规公路桥梁现浇箱梁二次操作存在的工期滞后、作业难度大、大规模设备布置难等问题，应用一次性整体浇筑思路进行作业优化，优化后作业流程见图5。

图5 一次性整体浇筑作业

如图5 所示，公路桥梁工程箱梁分二次浇筑时以腹板与翼板折角位置为分界线，首次施作底板、腹板，待两者强度与设计要求相符后凿毛腹板进行顶板施作[6]。而公路桥梁工程箱梁一次性整体浇筑是一次性完成底板、腹板、顶板浇筑，减少1 次混凝土泵车与汽车吊进场、禁烧混凝土接缝凿毛环节，无施工缝，在缩短工期、减少设备投入的同时，获得更加优良的外观条件。

3.5 预应力张拉

根据作业要求，在狭小空间内应用后张法预应力张拉技术。技术应用时，先将张拉槽预先设置到简支箱梁端部，再利用挤压锚方法张拉梁端部，扩大作业空间，解决狭小空间现浇箱梁预应力张拉问题[7]。

具体操作时，预先安装张拉槽、端头模，提前准备穿束孔位，规避钢绞线穿束、张拉槽安装矛盾问题。若张拉槽模板、钢筋仍然存在冲突，则适当错开截断钢筋，并将钢筋延伸到张拉槽模板内部。同时，预先在跨左侧、右侧张拉槽顶部设置天窗，为张拉工具进出提供渠道。狭窄空间内公路桥梁现浇箱梁张拉工具为250 t 及以上穿心式千斤顶（含配套油泵）。

在张拉槽模板施作完毕后，经内径90 mm 金属波纹管穿束纵向预应力筋。为确定波纹管位置与设计方案相符，需在借用φ12 mm 定位网的基础上，经U形卡完成重要部位划定，加密操作，形成顺直线性，进而从已架设剪支梁端部出发，经2 孔相邻现浇箱梁端部穿入，从系杆拱连续梁端部穿出。最终，选取相邻空间，直接利用挤压锚锚固，锚固后进行预应力筋张拉。

4 结论

综上所述，现浇箱梁施作现场可利用场地不够宽广，加之箱梁结构高密度分布，对浇筑、吊装作业提出了较大的难题。一次性整体浇筑方法可在满足狭小空间内箱梁现浇作业要求的同时，尽可能减少大规模设备应用频次与现场干扰因素，规避箱梁模板、混凝土与钢筋二次进场、吊装矛盾，配合菲林板与不锈钢复合模板系统，为现浇箱梁的高质量、高效率施作提供充足保障。