大跨径现浇连续箱梁施工技术

夏中杰

(广东交通实业投资有限公司,广东 广州 510623)

0 引 言

公路桥梁建设是我国基建项目的关键组成部分,对社会经济发展做出了不可磨灭的贡献,随着桥梁建设加速,连续箱梁施工技术不断优化,桥梁项目对连续桥梁构造、样式、美观度、技术层次等要求不断提高。目前,大跨度混凝土连续箱梁结构在公路桥梁项目建设中广泛应用,该文对影响箱梁施工速度、施工质量的因素进行详细探索,并从技术层面进行了高墩大跨现浇连续箱梁施工创新。

1 工程概况

某公路工程大桥项目,桥梁上部结构为典型的高墩大跨、现浇连续箱梁结构,由60 m+90 m+60 m三跨预应力混凝土变截面连续箱梁组成。箱梁宽7.0 m,高度从1 m渐变为2.3 m,距离主墩中心1.5 m处、高度为5.2 m,高度变化符合二次抛物线演变规律,两侧悬臂长3.5 m。

2 工艺原理

预压方案选用“水荷载预压”和“预应力等效荷载预压”的组合措施,预压前做好箱梁支架地基处置工作,以满足承载力需求。提前测试支架弹性变形指标,并采取有关措施消除地基、支架与模板存在的非弹性变形力,防止其影响预压效果。

传统钢筋绑扎施工直接在预制梁台座上施工,该文优化方案中支架上绑定定型模架为钢筋绑扎施工工艺提供便捷操作平台,减少了对预制台座的占用,节约了施工时间。施工工艺、钢筋绑扎效率得到提高,施工效率得以提升。

按照底板→腹板→翼板→顶板顺序进行浇筑施工,箱梁混凝土浇筑一次成型,确保施工流畅性,成品混凝土无接缝且观感佳,如图1所示。

图1 钢管立柱贝需梁支架横断面布置

3 施工工艺流程

施工工艺流程图如图2所示。

图2 施工工艺流程

4 施工技术操作要点

4.1 支架搭设

搭设基础支架:勘测现场,根据实际地质情况确定基础类型,合理选择桩基基础或扩大基础方案;混凝土浇筑前,底钢板安装在预埋螺栓做好定位,确保预埋螺栓位置准确。

搭设支架结构:采用单层贝雷桁架短跨布置模式搭设支架,确保每跨立柱横向对应6根钢管;钢管焊接选用螺旋焊接工艺,立柱顶横梁与柱间纵横支撑分别选用I45b与I16工字钢,纵梁为贝雷桁架上设I12.6工字钢。

综上,以实地考察结果与地质情况合理选择支架方案,根据承载力要求选择是否扩大基础面。

4.2 支架预压

预压方案选用“水荷载预压”和“预应力等效荷载预压”组合措施。完成梁部模板与支架安装后,提前测试支架弹性变形指标,并采取有关措施消除地基、支架与模板存在的非弹性变形力,防止其影响预压效果。

支架节点位置设置两根钢绞线连接,千斤顶置于桁梁下两侧合适位置,提前预压并牵拉钢绞线,施工中避免桁梁偏载,合理控制千斤顶数量与位置,分节点加载控制预压效果。

钢绞线预压布置中考虑底板混凝土、腹板混凝土、顶板混凝土荷载分布,钢绞线预压布置情况如图3所示。

图3 钢绞线预压布置立面

完成支架搭设后进行箱梁底模铺设,提前测量预设高度,放置支架顶托并使箱梁底模与箱梁底面高度持平,围挡边线位置选合理区间设置观测点,为数据观测提供便利,并于箱梁底层门架脚底增设观测点、进行地基沉降的观测。

4.3 模板支立

内模与外模支立模式有异,内模选用“钢木组合式内模”支立,外模选用分离式钢模支立。

以三维LAD建模方案模拟复杂的箱梁内箱结构,并进行不同内膜结构肢解,按照顶板、侧模、上梗肋、下梗肋顺序下料加工并处置模板,提高模板整体性,减少拼接以提高系统性能,提高项目质量。

考虑模板结构与支持系统安全性,运用midas Civi12011软件进行悬挑形模板支架混凝土浇筑工序的力情况分析,并计算其结构变形性。

模拟实际工况,分析不同施工阶段中人员、机具、混凝土状态,重点突出模板结构的合理设计与施工结构控制,确保箱梁浇筑中模板结构安全性。

计算不同工况条件下支架受力情况,明确支持体系内力及变形性,确保混凝土浇筑流程中支撑体系稳定性,保障系统安全,使混凝土结构满足承载力需求,了解系统薄弱处,及时采取措施加固,增强系统应力与承载水平。

采用三维CAD技术,对箱梁结构进行建模分析,根据结构特点,优化结构组成模块,以减少接缝,方便加工组装、拆除。

搭设支撑式模板支架,严格遵循施工要点及操作规范,使钢管数量及放置位置符合方案要求,确保钢管支持体系主龙骨传力点作用于钢丝托上。

安装模板:内箱模板支架顶托,合理位置放置1 m×1 m型号主肋方木,以纵桥方向布置;精准定位并进行内箱模板安装;侧模、下梗肋模板安装;上梗肋、顶板安装;模板接缝组装,以2寸钢钉加固连接处,增强内箱模板稳固性;完成各模板构件安装,并合理控制安装精度,确保内向结构尺寸差小于5 mm。

4.4 钢筋绑扎

利用支架上固定的定型模架进行箱梁腹板与顶板处钢筋绑扎,取代传统直接于预制梁台座绑扎钢筋的工艺,减少了对预制台座的占用,节约施工时间,提高施工效率。

定型模架安装:提前测量箱梁尺寸,确定台座位置并进行预埋件安装;遵循方案设计要求,对坐横向、纵向对称安装斜杆和立杆;箱梁底腹板、钢筋绑扎模架构建,由斜杆与立杆共同组成。

安装可移动模架安装:根据梁腹板和顶板钢筋绑扎距离,合理设置可移动模架纵杆,焊接立杆以U型设计进行钢筋限位,通过螺栓与模架杆进行可移动模架固定,模架下底部安装滑轮,立杆位置安装钢管起支撑作用。

4.5 混凝土浇筑

按照水平层整体推进的方式,进行混凝土的浇筑,施工顺序按照纵向低端横梁向高端横梁方向,横向由两侧向中间的顺序进行,横向施工与纵向施工交叉进行,水平分层并整体推进。混凝土浇筑时,从两侧向中间浇筑,沿着纵向低端横梁找到与腹板交叉处下料,并浇筑混凝土,横向浇筑与纵向浇筑交叉进行。箱梁横断面混凝土浇筑顺序如图4所示。

图4 箱梁横断面混凝土浇筑顺序示意

5 质量控制措施

在材料进场之前,要查验出厂合格证,将材料规格与设计要求做好比对,待最后抽样检查结束后,不合格的材料进行及时处理,禁止直接用于施工。建立健全质量控制体系。设置项目经理为质量控制小组的主要负责人,组建包括总工程师、技术员、现场施工员、施工班组负责人等人员的专业技术团队,合理分工强化职责,及时发现并解决问题,进一步提高技术交底工作的效率。

培养专业质检人员的责任心。质检人员作为施工现场的监测员,应当具备充分的责任意识,按照规范要求进行质量巡检。对于重要的施工工序,需要尽好全程旁站的职责,用自身的专业技术素养指导工作,保障施工质量。钢管材料需符合国家标准,焊接材料规格、性能、力学特征等应有明确说明书,并遵循操作规范,以保障支架承载力。现场焊接施工人员应具备焊接资格证,并拥有上岗证,施工所用焊接钢材为特种焊条,对施工工艺效果进行现场评测确保质量。

拧紧连接钢管立柱法兰上螺栓,核查钢管立柱垂直度,若未达到要求则于连接法兰处插入薄层钢板,调节垂直度使其符合要求。贝雷桁架需符合施工需求,进场零部件需提供产品合格证,应用合适粗细钢丝绳,选择合理吊装点起吊贝雷桁架。控制横梁位置,使其作用支点低于贝雷桁架立杆,确保受力均衡,提高结构稳定性。分阶段完成支架搭设,并加强施工工艺检测与综合验收。混凝土浇筑中各工种协调作业,模板工、钢筋工、架子工检查作业情况,并严密控制施工指标,观察浇筑变化情况。及时处置故障,由技术能力强的机修人员维护混凝土输送泵,确保工序顺畅。

6 结 论

该文以某高墩大跨现浇连续箱梁应用“梁柱式组合支架”施工,工艺效果可观,相比于传统立柱式满堂支架,该工艺主要优势如下:该方案中,钢筋绑扎采用支架上绑定定型模架工艺,代替传统预制梁台座上进行钢筋绑扎的操作,预制台座占用时间明显减少,项目进度显著增加,施工工艺得以优化,钢筋绑扎效率有所提高,施工设备与人工支出得以精简。内模选用“钢木组合式内模”支立,外模选用分离式钢模支立,以三维LAD建模方案模拟复杂的箱梁内箱结构,并在此基础上进行内膜结构肢解,提高了定型模型加工精细度,降低对周围环境的影响,制作效率提升,施工质量明显改善,经济效益显著。

采用一次性混凝土浇筑工艺,相比于分层次混凝土浇筑的工效更高,人工费用大幅降低。随着桥梁工艺更新尤其是箱梁施工技术进步,高墩大跨现浇预应力混凝土连续箱梁施工技术逐渐成熟,在桥梁施工中的应用前景越来越广阔。