阜朝高速公路工程2007年度参评论文
编号：现浇连续箱梁的施工技术
单位：中交第一航务工程局第三工程公司
作者：丁兵汤海军刘鹏飞刘素强
单位地址：辽宁省大连市中山区天津街80号
单位电话：0411—82820339
邮编：116001
2007年9 月1 日
现浇连续箱梁的施工技术
中交第一航务工程局三公司
丁兵汤海军刘鹏飞刘素强
摘要本篇结合现浇连续箱梁的施工过程，对现浇连续箱梁的施工工艺、关键技术及施工组织要点进行阐述。
关键词现浇连续箱梁关键技术施工组织
现浇连续箱梁具有整体性好、耐久性强等优点，在许多公路立交桥工程中愈来愈多的被采用，而这种结构型式要求的整体现浇施工工艺对施工技术提出了更高的要求。下面结合阜朝高速公路十四合同段k393+380天桥的施工过程对现浇连续箱梁的施工工艺、关键技术及施工组织要点阐述如下：
一、工程概况：
K393+380天桥与阜朝高速公路的交角为105度（天桥前进方向与主线的右交角）。桥梁中心桩号K0+346.391=K393+380.000（阜朝高速公路），桥梁跨径为20+32+20m，天桥为预应力混凝土变截面连续箱梁，桥面净宽4.5m，设计角度90度，桥梁长度75m。下部结构微柱式墩、浅基础，简易台。桥位区地貌为剥蚀丘陵，地势略有起伏。该桥揭露的地层主要为侏罗纪兴隆沟组安山岩。
二、支架方案选择：
鉴于该桥跨所处地形条件，为了节省支架费用并保证主线正常通车，综合比较确定支架方案如下：
1、全桥采用DWJ型多功能碗扣式脚手架搭设满堂支架。
2、在主线中间设置4.5m宽、4.5m高单向通道，保证主线正常通车。
三、施工工艺：
为了缩短现浇箱梁施工工期，减少支架、模板占用时间，降低周转性材料的使用费用，根据现浇箱梁施工特点及各工序间的制约因素，施工中，我们在支架进场之前，提前安排了钢筋的加工与制作及地基处理工作。具体施工工艺流程如下：
四、施工技术及施工组织：
下面，针对各工序在施工中所涉及的关键技术及组织安排说明如下：
1.地基处理：
施工过程中各种荷载通过支架直接作用于地基，因此地基处理直接影响现浇施工的成败，施工中必须予以重视。由于天然地基承载力不能满足施工要求，在施工中需做如下工作：
a、计算地基承受的垂直荷载G（包括恒载、施工活载）；
b、根据垫木与地面接触面积A，计算单位面积上地基受力σ＝ G/A。
c、实测地基承载力（采用动力触探法,实测[σ]=800KPa）；
d、留出安全储备（一般安全系数取2.0），采用掺灰、换填砂砾土或浇筑砼垫层等方法对地基进行加固处理，提高地基承载力。本工程采用石碴换填碾压。
2.支架搭设
120
工作平台
1)、首先对施工场地进行找平压实，地基压实度达到93%以上，对支撑架底座的地基进行承载力检测，要求承载力达到520Kpa（附录一地基承载力验算）。然后在压实后的土基上铺设枕木或大木方，为了使枕木和大木方受力均匀，应在枕木或大木方下用水泥砂浆做局部调平处理，使枕木或大木方平整稳定，受力均衡。
2)、支撑架安装人员必须是经过培训的专业施工人员进行组合搭设，纵横向间距按施工图进行搭设。（附录二支撑架验算）
3)、杆件搭设顺序：
在已处理好的地基或基垫上按设计位置安放立杆垫座或可调座，其上交错安装3．0m和1．8m长立杆，调整立杆可调座，使同一层立杆接头处于同一水平面内，以便装横杆。搭设顺序是：立杆底座→立杆一→横杆一→斜杆一→接头锁紧→脚手板→上层立杆→立杆连接销→横杆。脚手架搭设以3～4人为一小组，其中1～2人递料，另外两人共同配合搭设，每人负责一端。搭设时，要求至多二层向同一方向，或中间向两边推进，不得从两边向中间合拢搭设。最后在顺桥向支撑架侧面应增加斜力支撑杆固定，增加桁架的整体稳定性，斜支撑用钢制脚手杆。
4)、支撑架以32米主跨中心为轴线向两侧对称布置至0#台和3#台台帽墙身处，共设置支撑架118排，其中支撑高度1m的双侧46排，斜坡段双侧6排，全高支撑段66排（5.6m-6.5m），自然地面标高按路面标高找平（392米）。
5)、按支撑架顺桥向0.6m步距计算箱梁底面高程，支撑杆高度按梁底标高与自然地面标高的差值设置，但要考虑枕木和梁底垫木方及铺板的高
度影响约33cm。
6)、在支撑架组合过程中于该桥32米主跨中心部位置设置临时通车洞口一个，设计洞口宽4米，高4.5米，支撑底座采用砼基础梁，Φ159壁厚10mm钢管为支撑杆，32aI字钢为纵向、横向横杆，砼支撑地梁长8米，宽和高各为0.4米，座落在符合承载力的路基上，地梁与Φ159钢管位置对称处下预埋钢板并与之焊接，钢管横桥向间隔1.5米设置上铺I字钢焊接，并于I字钢顶部顺桥向铺设32aI字钢点焊组合，间距同碗扣架布置间距，上边架设碗扣架及箱梁底模板。钢架均用斜支撑稳定加固。
7)、在墩柱处及主线路边坡处加密纵向和横向的水平杆和斜支撑，使支架共同受力，砼施工时对斜坡处和通道支架进行巡回检查。
8)、搭设注意事项：
A、所有构件都应按质量标准进行检查，不合格构件禁止使用。
B、在搭设过程中，应注意调整整架的垂直度，要求整架垂直度小于10mm。
C、在搭设、拆除或改变作业程序时，禁止人员进入危险区域。
D、接头是立杆同横杆、斜杆的连接装置，应确保接头锁紧。搭设时，先将上碗扣搁置在限位销上，将横杆、斜杆等接头插人下碗扣，使接头弧面与立杆密贴，待全部接头插入后，将上碗扣套下，并用榔头顺时针沿切线敲击上碗扣凸头，直至上碗扣被限位销卡紧不再转动为止。
E、如发现上碗扣扣不紧，或限位销不能进入上碗扣螺旋面，应检查立杆与横杆是否垂直，相邻的两个碗扣是否在同一水平面上(即横杆水平度是否符合要求)；下碗扣与立杆的同轴度是否符合要求；下碗扣的水平面同
立杆轴线的垂直度是否符合要求；横杆接头与横杆是否变形；横杆接头的弧面中心线同横杆轴线是否垂直；下碗扣内有无砂浆等杂物充填等；如是装配原因，则因调整后锁紧；如是杆件本身原因，则应拆除，并送去整修。
3、铺设底模：
1)、通过计算算出横向横杆的高程，由测量在现场通过支架顶端调节器逐一调平横杆标高。
2)、梁底承重木方12cm*12cm*400cm（附录三大横杆验算）按高于设计标高2cm进行铺设，顺桥向步距60cm，坐落在支撑架支撑托架上，上铺4.5cm原松木板（附录四小横杆验算）和1mm钢板做箱梁底面板。
4、支架预压:
为了消除地基沉降及支架与方木、方木与方木以及模板与方木之间的缝隙等塑性变形，同时观测支架本身弹性变形，从而对支架设置予拱度提供数据依据。必须对支架进行100%等载预压，具体作法如下：（1）设置预留沉落量
根据接缝个数计算接缝压缩量，根据支架高度计算支架弹性变形值，并根据地基情况计算地基沉降量，以上各值之和作为支架预留沉落量，并根据其值设置预压前底模高度，即预压前底模高度＝设计梁底标高＋地基沉降量＋接缝压缩值＋支架弹性变形值
一般地，
a.接缝压缩量取下值：木木接点------2.0mm
钢木接点------1.5mm
钢钢接点------1.0mm
b.支架弹性变形值：
N----单根杆件压力；
L-----杆件长度；
E-----杆件弹性模量；
A-----杆件实际受力面积。
c.地基变形可按分层总和法计算：
采用分层总和法计算地基变形需了解下卧层地基各土层的物理力学性质，如无地质资料可在施工过程中依据经验取值，并以观测结果为依据修正。
(2)布设荷载：
按梁体截面型式计算箱体、端横梁及悬臂板部分的梁体自重荷载分布值，并按计算结果分部位布设预压砂袋。
(3)预压过程中的观测：
A.在预压开始前沿梁跨分不同部位，设置水准观测点：
a.地基沉降观测点（设于卧木顶面）；
b.支架沉降观测点（设于底模顶面）。
B.观测点布设原则为：
a.横向：分箱体及悬臂侧横向布点；
b.纵向：在端横梁、跨、跨、跨处纵向布点;
c.地面观测点必须按不同下卧层分别设置观测点;
观测点的布设直接影响观测结果，故必须认真进行。沿梁跨方向每2m 设一排观测点以取得更多的数据。
C.沉降观测：
从预压加载开始直至预压完成分阶段进行，具体可分以下几个阶段：
a.弹、塑性观测阶段：
从预压加载开始直至加载完成的过程中，支架塑性变形（包括接缝压缩值、方木本身塑性压缩值）及支架弹性变形(杆件本身的弹性变形）就基本完成。这个阶段按布设的观测点实测加载后标高以求得弹塑性变形之和。
b.地基沉降观测阶段：
地基在外部荷载作用下由于地基压缩特性的影响沉降变形不可能瞬时完成，一般需经一段时间才能稳定（一般为1个月）。因此，观测应每天进行，并根据每天观测差值分析地基沉降进程，以连续5天无明显沉降作为地基沉降完成的标志。
c.卸载阶段的观测：
地基沉降稳定后，即可卸除预压荷载，卸载从跨中至两边对称进行，卸载完成后实测各观测点的弹性反弹值。
D.预压结果分析：
采用统计法分析各阶段观测值，剔除个别值，找出观测值的规律性。计算支架弹塑性压缩值：
支架塑性变形
（地基沉降值已考虑在内）
支架弹性变形
其中塑性变形包括地基沉降值、接缝压缩值及方木塑性压缩值，该值在预压完成后认为已消除，调整底模标高时不再予以考虑。
E、预留拱度及沉降量，调整底模标高：
a.DWJ碗扣式多功能脚手架部分底模标高：
各点标高H=设计标高＋支架弹性回弹值＋结构本身挠度值
b.以上各值计算说明如下：
Ⅰ.设计标高：
根据设计纵坡及横坡，计算各点设计高程。纵向沿设计线每2m布置一排，横向沿法向方向设置7点（设计线、箱底两侧、两侧侧模顶、两侧悬臂端）。
法向的定向可采用下图型式进行：
Ⅱ.弹性变形：
根据预压过程中的各点弹性回弹值计列。
Ⅲ结构本身挠度计算：
梁体结构在设计计算过程中，对梁体本身线型要求相当严格。根据设计原则，结构本身在自重作用下其梁底不应产生向下挠度。因此，在支架上铺设底模时必须将该值考虑进去。等跨同截面型式连续梁在自重荷载作
用下其挠度计算可简化为简支梁型式乘以0.6。(其挠度值 )。
c.各点对应数值计算完成后，将计算结果作为对应点标高调整底模标高。在调整过程中必须使支架与方木、方木与模板紧密接触（可采用木楔塞紧）。
5、钢筋、波纹管制做与安装：
箍筋在纵向布置时，相邻两根箍筋的弯钩应交错布置。钢筋骨架要挂线绑扎，确保骨架顺直，并用塑料垫块保证保护层厚度。
波纹管安置前应对其外观、尺寸、集中荷载下的径向刚度、荷载作用后的抗渗漏及抗弯曲渗漏等进行检验。按设计坐标位置安装。预应力孔道如与普通钢筋有干扰时，调整普通钢筋的位置。当钢束与其他钢筋相碰时，应保证钢束的设计位置，将钢筋适当挪动。波纹管钢束定位钢筋用U型钢筋焊接固定，沿预应力钢束纵向每0.5米设一道，平弯及竖弯段采用30厘米，使其牢固的置于模板内的设计位置，保证在混凝土浇筑期间不产生位移。波纹管两根接头用直径大一号的波纹管套接，长度30cm，用胶带封头，采用坐标样板逐段检查位置。在预应力筋附近进行点焊作业时对其进行保护，防止溅上焊渣或造成其他损坏。浇筑前检查并修复管道上非有意留口、破损处。波纹管安装时要控制其曲线变线点位置、锚具位置，严格控制波纹管上下位置。
6、内模制作与安装：
箱梁内模采用木质结构，骨架采用5×5方木钉制，并用斜撑及钯钉固定节点保证其整体稳定性。骨架外侧采用木板皮钉制，形成模芯。内模加工完成后认真检查其各部位尺寸，合格后按设计位置放入箱体，其位置可
采用垫块固定。如内模需拆除，则可在跨中顶部设天窗，待砼强度达到设计强度80%后予以拆除。
7、安装顶板钢筋：
按设计要求加工制作顶板及悬臂端钢筋，待内模安装完成后再进行安装绑扎工作。
8、浇筑砼：
1.混凝土拌和：
为减小水化热及混凝土收缩徐变，混凝土拌和时，按每立方米秦皇岛产浅野水泥497kg、北票龙潭产细度模数2.92中砂615kg、长宝产5-20mm碎石1194kg、大连产天华TH-2高效减水剂5.47kg拌和。拌和时间2.5分钟，拌和后检查混凝土拌和物应拌和均匀，颜色一致，不得有离析和泌水现象。混凝土的坍落度，在搅拌站和浇筑地点分别取样检测，浇注开始和浇注中不少于两次。评定时应以浇筑地点的测值为准。在检测坍落度时，还应观察混凝土拌和物的粘聚性和保水性。
2.混凝土运输：
混凝土浇注由5台罐车进行混凝土运输，由于受施工条件制约，5台罐车能保证混凝土的运输能力适应混凝土凝结速度和浇筑速度的需要，使浇筑工作不间断并使混凝土运到浇筑地点时仍保持均匀性和规定的坍落度。用罐车运输已拌成的混凝土时，途中以2～4r/min的慢速进行搅动，混凝土的装载量约为搅拌筒几何容量的2／3。混凝土运至浇筑地点后发生离析、严重泌水或坍落度不符合要求时，则不得使用。
3.混凝土浇注
箱梁的混凝土浇筑控制在8～10小时，5台罐车每小时运输混凝土30立
方米，由一台泵车进行混凝土输送。施工时箱梁顶底面应顺应路线纵坡变化，箱梁经计算不需要设置预拱度。箱梁混凝土的浇筑应按先底板后侧墙，每段15m从小桩号向大桩号的顺序进行。混凝土根据钢筋的间距不同，由50振捣棒和30振捣棒进行振捣，按振捣间距30cm振捣均匀，防止漏振或过振。振捣过程中应防止预留孔道的波纹管变位，尤其应避免管道上浮。混泥土浇筑完成后应注意养生，特别要注意混凝土的湿润养护及箱梁内外通风，施工时应严格控制箱梁内外温差不超过8℃，必要时箱内可设置通风设备。根据砼施工应连续作业，不能间歇过长的特点，计划使用平行流水的作业方法，从0#下坡向3#台上坡方向按30cm一层，分层浇注。
小结：
现浇梁施工成败的关键在于支架的搭设、预压、各项沉降量的观测以及支架弹性回弹值及反拱的设置。同时必须认真组织梁体砼的浇筑工作。只有这样才能保证现浇梁施工的顺利进行。
以上是我们在进行现浇梁施工时各项工序的控制过程。现作一总结，有不足之处恳请专家、领导提出宝贵批评指正使之完善。
【参考文献】
[1]姚玲森.桥梁工程[M].北京：人民交通出版社，2002.
[2]龙驭球.弹性地基梁的计算[M].北京：高等教育出版社.
附录
根据《建筑施工扣件钢管脚手架安全技术规范》的5．1 基本设计规定：5．1．1 脚手架的承载能力应按概率极限状态设计法的要求，采用分项系数设计表达式进行设计。可只进行下列设计计算：
（1）纵向、横向水平杆等受弯构件的强度计算；
（2）立杆的稳定性计算；
（3）立杆地基承载力计算。
5．1．2 计算构件的强度、稳定性与连接强度时，应采用荷载效应基本组合的设计值。永久荷载分项系数应取1.2，可变荷载分项系数应取1.4。
附录一、立杆地基承载力验算
1.计算草图
2.荷载计算：
钢筋砼自重荷载：因连续箱梁钢筋含量为8％>2％，所以容重按26KN/m3计算，钢筋砼荷载：高×系数×容重＝1.9×1.2×26＝59.28 KN/m2，
人员施工荷载：系数×1KN/m2＝1.4×1＝1.4 KN/m2
倾倒砼荷载：系数×4KN/m2＝1.4×4＝5.6 KN/m2，
振捣砼荷载：系数×2KN/m2＝1.4×2＝2.8 KN/m2，
风荷载：因支架高度小于6m，因此风荷载不予考虑。
3．立杆地基承载力计算：
p=N/A；
式中 p——立杆基础底面的平均压力，
N——上部结构传至基础顶面的轴向力；
A——立杆基础底面积；
p =N/A＝（钢筋砼荷载+人员施工荷载+倾倒砼荷载+振捣砼荷载）×长×宽/立杆基础底面积
＝（59.28+1.4+5.6+2.8）×0.6×0.6/（0.2×0.6）
＝207.24 Kpa
p≤f
g =k
c
·f
gk
k
c
—脚手架地基承载力调整系数，应按《建筑施工扣件钢管脚手架安全技术规范》第5.5.3条的规定对碎石土、砂土、回填土应取0.4；
f
gk
—地基承载力
f gk = p/ k
c
=207.24 Kpa/0.4=518.1 Kpa
通过计算要求立杆地基承载力为520 Kpa。
1. 荷载计算：
钢筋砼自重荷载：因连续箱梁钢筋含量为8％>2％，所以容重按26KN/m 3计算，
钢筋砼荷载：高×系数×容重＝1.9×1.2×26＝59.28 KN/m 2，
人员施工荷载：系数×1KN/m 2＝1.4×1＝1.4 N/m 2
倾倒砼荷载：系数×4KN/m 2＝1.4×4＝5.6 KN/m 2，
振捣砼荷载：系数×2KN/m 2＝1.4×2＝2.8 KN/m 2，
风荷载：因支架高度小于6m ，因此风荷载不予考虑。
2.立杆计算：
立杆荷载：
N ＝（钢筋砼荷载+人员施工荷载+倾倒砼荷载+振捣砼荷载）×长×宽
＝（59.28+1.4+5.6+2.8）×0.6×0.6
＝24.869KN
横杆步距h=1.2m ，立杆外径48mm ，壁厚3mm ，回转半径i ＝15.95mm
7595.1512000===i l λ 75
.0=φ
［N ］＝φA ［σ］
=0.75×4.24×102×10-6×205MPa
26262m /10205m 101024.475.0N ?????=-
=65.19kN
上式中N ——上部结构传至立杆的轴向力
λ ——长细比
ι0 ——横杆步距
［N ］——计算立杆轴向力设计值
i ——钢管截面回转半径
φ ——轴心受压构件的稳定系数
A ——立杆截面面积
［σ］——钢材抗压强度极限值
根据验算N<［N ］，因此立杆满足要求。
根据计算草图，大横杆为h＝120mm厚，b＝120mm宽木方，立杆间距L
1
＝0.6m。
1. 荷载计算：
钢筋砼自重荷载：因连续箱梁钢筋含量为8％>2％，所以容重按26KN/m3计算，钢筋砼荷载：高×系数×容重＝1.9×1.2×26＝59.28 KN/m2，
人员施工荷载：系数×1KN/m2＝1.4×1＝1.4 KN/m2
倾倒砼荷载：系数×4KN/m2＝1.4×4＝5.6 KN/m2，
振捣砼荷载：系数×2KN/m2＝1.4×2＝2.8 KN/m2，
风荷载：因支架高度小于6m，因此风荷载不予考虑。
2.大横杆验算：
大横杆上每米均布荷载q＝（钢筋砼荷载+人员施工荷载+倾倒砼荷载+振捣砼荷载）×0.6m
＝（59.28+1.4+5.6+2.8）×0.6
＝41.448 KN/m
大横杆截面惯性距I＝bh3/12＝0.12×0.123/12＝17.28×10-6m4
跨中弯距Mmax＝q×L
1
2/10=41.448×0.62/10=1.492 KNm
大横杆截面模量：
ω＝h2×b/6＝0.122×0.12/6＝2.880×10-4m3
弯曲强度：
σ
ω＝Mmax/ω＝1.492 KNm/2.880×10-4m3 =5.18MPa<［σ
ω］=13 MPa
［σ
ω］--东北落叶林顺纹弯应力
抗弯刚度：
f＝5×q×L
1
4/384/EI＝5×41.448 KN/m×0.64m4/384/11×106 Kpa/17.28×10-6m4
＝0.37mm< L
1
/400=1.5mm
经过验算大横杆为h＝120mm厚，b＝120mm宽木方，立杆间距L
1
＝0.6m。弯曲强度和抗弯刚度均满足规范要求。
根据计算草图，小横杆为h＝32mm厚，b＝200mm宽木板，大横杆间距L
1
＝0.6m。
1. 荷载计算：
钢筋砼自重荷载：因连续箱梁钢筋含量为8％>2％，所以容重按26KN/m3计算，钢筋砼荷载：高×系数×容重＝1.9×1.2×26＝59.28 KN/m2，
人员施工荷载：系数×1KN/m2＝1.4×1＝1.4 KN/m2
倾倒砼荷载：系数×4KN/m2＝1.4×4＝5.6 KN/m2，
振捣砼荷载：系数×2KN/m2＝1.4×2＝2.8 KN/m2，
风荷载：因支架高度小于6m，因此风荷载不予考虑。
2.小横杆验算：
小横杆上每米均布荷载q＝（钢筋砼荷载+人员施工荷载+倾倒砼荷载+振捣砼荷载）×宽
＝（59.28+1.4+5.6+2.8）×0.2
＝13.816 KN/m
小横杆截面惯性距I＝bh3/12＝0.2×0.0453/12＝1.519×10-6m4
跨中弯距Mmax＝q×L
1
2/10=13.816×0.62/10=0.497 KNm
小横杆截面模量：
ω＝h2×b/6＝0.0452×0.2/6＝0.675×10-4m3
弯曲强度：
σ
ω＝Mmax/ω＝0.497 KNm/0.675×10-4m3 =7.363MPa<［σ
ω］=13 MPa
［σ
ω］--东北落叶林顺纹弯应力
抗弯刚度：
f＝5×q×L
1
4/384/EI＝5×13.816 KN/m×0.64m4/384/11×106 Kpa/1.519×10-6m4
＝1.4mm< L
1
/400=1.5mm
经过验算小横杆为h＝45mm厚，b＝200mm宽木板，大横杆间距L
1
＝0.6m。弯曲强度和抗弯刚度均满足规范要求。
附录五、侧片模板对拉螺栓验算
1.侧压力计算：
根据侧片模板图，模板拉杆横向间距a＝1.2m，模板拉杆纵向间距b＝1m。
拉杆承载的侧向面积A＝a×b＝1.2m×1m＝1.2m2
砼入模温度10℃以上，按《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）用泵送砼时模板侧压力采用Pm＝4.6V1/4
式中：V—砼的浇注速度，m/h
Pm＝4.6V1/4＝4.6×1＝4.6 Kpa
P＝Pm+振捣砼对侧面模板的压力＝4.6+4＝8.6 Kpa
2.侧片模板对拉螺栓验算:
模板拉杆承受的拉力 f＝P×A＝8.6×1.2＝10.32 KN
根据模板拉杆承受的拉力，选用φ16对拉螺栓其容许拉力24.5 KN > f＝10.3 KN