现浇连续箱梁桥梁的施工技术研究

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现浇连续箱梁桥梁的施工技术研究

摘要:现浇连续箱梁桥梁工程具有施工技术复杂、施工环节和工艺繁多的特点,对施工中的重点、难点进行研究,总结支架、模板、钢筋、预应力、混凝土、支座各个环节的施工工艺和技术细节,解决了现浇连续箱梁施工难点,并取得了较好的施工效果。

关键词:现浇;连续箱梁;施工技术

箱型桥梁,尤其是现浇连续箱型桥梁,具有跨度大、外形美观、刚度较大、抗震性能较好等优点。因此,现浇连续箱梁桥梁获得了日益广泛的应用。但是,现浇箱梁桥梁的施工较复杂,且施工环节和工艺繁多,尤其是城市里的现浇箱梁桥施工受限较多,其施工技术和工程案例值得进一步研究和分析。本文结合具体的工程案例,分析现浇混凝土预应力连续箱梁桥工程的特点,研究施工的重点、难点,阐述现浇连续箱梁的施工工艺,并对需要注意的施工技术细节加以总结。

1工程案例基本情况

本工程案例是现场浇筑的预应力连续箱梁桥,全部为高架桥,桥梁的主线长度为6.522km。该桥梁属于立交桥,共有3段与主线桥平行的匝道,以及1处立交匝道。工程由主线等宽的混凝土连续箱梁、主线变宽的混凝土连续箱梁、匝道桥的混凝土连续箱梁3个部分组成。变宽的混凝土连续梁主要设置在主线与匝道的连接部分。

每个现场生产部的平行匝道段均需要等该段的主线桥完成且完成交通改道后,再施工平行匝道段。该工程规模较大、施工难度较大、工期较长,桥梁跨越现有道路比较多,因此,主线桥梁设置了8个施工工作面,平行匝道桥设置了3个施工工作面,立交匝道设置了2个施工作业面,具体情况如下。

1.1主线等宽的连续箱梁 该工程案例的桥跨结构有:等跨的2×29m、3×28m、3×29m、3×30m、3×31m、4×29m、4×30m、4×31m等几种形式,不等跨的(22+27+26)m、(28+29+28)m、(30+31+30)m、(29+40+29)m、(30+40+30)m等几种形式。等宽的单箱五室的现浇混凝土预应力连续箱梁的桥面宽度为25.5m。连续箱梁桥截面比较复杂,对模板工程、混凝土浇筑和养护提出了较高的要求。箱梁的尺寸:顶板的厚度23cm,底板的厚度23~40cm或40~70cm,纵向腹板的厚度40~70cm。

1.2主线变宽的连续箱梁

本工程中变宽的预应力现浇混凝土连续箱梁主要布置在主线与匝道的连接部分,桥面的设计宽度为25.5~46.5m,箱梁的高度为22.3m。

1.3匝道桥的连续箱梁

匝道桥上部结构采用单箱单室的预应力混凝土连续箱梁,标准段的梁宽8m,孔跨布置为二跨、三跨或四跨一联。

2工程案例的特点

本工程具有如下几项特点,其也是现浇预应力混凝土连续箱梁桥梁的施工的重点、难点。

1)工程路线比较长,规模比较大。本工程案例全部为高架桥、立交桥,桥梁的主线长度6.522km,线路比较长,施工的规模比较大。

2)施工工期长,安全风险比较高。预应力混凝土现浇箱梁采用满堂支架法,现场浇筑施工,且工程量比较大。这意味该工程的工期较长,这也是现浇连续箱梁桥施工的常见问题。本工程高架桥主要采用支架现场浇筑,桥梁跨越现有道路比较多,而且位于市区,车流量大,因此,施工难度较大,安全风险比较高。

3)施工现场位于市区,施工场地比较狭窄。本工程现浇箱梁桥位于闹市区,且在主干道上修建,因此施工场地比较有限,且临时设施布置比较困难,这也是现浇连续箱梁桥普遍存在的问题。 4)本工程位于主干道上,施工期间的交通压力比较大,需确保交通畅通。现代居民对交通中断、施工噪音等方面的要求越来越高,要密切关注施工带来的不良影响,做好交通组织和分流。

本工程案例的施工方案针对施工的重点和难点,采取了有针对性、切实有效的技术措施,重点研究现浇预应力混凝土连续箱梁桥梁的主线部分施工的总体方案、施工工艺及技术措施。

3施工的总体方案

本工程主要采用满堂支架法完成混凝土的现场浇筑,在跨越路口或重要的公共设施处选用梁柱式支架法完成混凝土的现场浇筑。现场浇筑的箱梁模型选用木模型;侧模选用熊猫板模型,骨架用型钢;底模选用熊猫板模型,骨架用方木;内模选用普通的木模板,骨架用方木。

在加工场生产钢筋,然后吊装至桥梁的各个工作面,完成钢筋的安装。在箱梁的梁宽标准段选用龙门吊完成箱梁的吊装,箱梁的梁宽加宽段选用汽车吊完成箱梁的吊装。混凝土用搅拌罐车运输,汽车泵输送入模。

4施工工艺及技术措施

本工程的箱梁是连续梁,需要根据不同的梁宽、梁高对支架进行设计。因此,需要详细研究现浇连续箱梁施工工艺,采取切实有效的措施,精心组织连续箱梁的施工。本文主要研究现场浇筑连续箱梁桥梁的支架、模板、钢筋、预应力、混凝土、支座的施工工艺,具体阐述各个施工环节中有效的技术措施,罗列施工时需要注意的技术细节。

4.1支架工程的施工工艺

本工程中,由于每联连续梁具有不同的地形和支架高度,在施工前,需要提供每联梁支架的施工图,并做好技术交底。

1)支架搭设。支架搭设选用碗扣式的脚手架。支架搭设的第一步是完成立杆的放样,测量后完成梁体的中心线、 支架搭设边线的放线,再用钢尺完成底座十字线的放线,并标示清楚。第二步是铺设底方木,先安放底座,扣紧碗扣,安装第一层的立杆和横杆后,持续同样步骤搭设支架,直至支架的最顶层。最后,安放上顶托。

2)设置剪刀撑。支架四周连续设置竖向剪刀撑,支架中间纵向和横向均需要连续设置竖向剪刀撑,支架底部和顶部设水平剪刀撑,该技术细节是需要保证每步与立杆扣接。剪刀撑的斜杆接长采用搭接的方式,搭接的长度要>1m,技术细节是采用3个旋转扣件来完成固定。

4.2模板工程的施工工艺

模板工程主要有模板安装和拆除等环节,现场浇筑的连续箱梁桥工程的纵向各截面尺寸不同,施工难度相对较大,需要高度重视模板工程。

1)安装模板。安装底模:依次铺设纵向截面12cm×12cm的枋木、横向截面10cm×10cm的枋木、18mm厚的胶合板,底模要设计配板。安装侧模:根据箱梁翼缘板的结构尺寸设计型钢的桁架,以确保箱梁的翼缘板符合结构的设计尺寸。在桁架上铺设枋木,间距≤40cm,在枋木上铺设1.8cm厚胶合板。安装内箱模型:选用截面10cm×10cm的枋木条为骨架,外钉厚1.8cm的木板,支撑采用水平和竖向的Φ48的钢管,技术细节是用扣件锁死水平向和竖直向的支撑。安装端头模:选用木模,用截面10cm×10cm的枋木条作为背杆,背杆的横向间距40cm,竖向间距50cm;技术细节是采取Φ16钢筋对拉的方式。

2)拆除模板。本工程的梁部外腹板选用较大的角度,侧模也属于承重模板。因此,技术细节是务必要保证混凝土的强度达到了100%的设计强度后再拆除模板,否则可能出现工程事故。

4.3钢筋工程的施工工艺

1)钢筋加工。首先要确保钢筋具备出厂合格证,然后按规范对钢筋取样,开展试验,最后绘制钢筋的施工图,编制钢筋的下料表。要求严格按照钢筋施工图下料、配制钢筋。 2)钢筋绑扎。钢筋应整体绑扎,为确保钢筋骨架整体的稳定性,需要保证部分腹板的钢筋与其他骨架钢筋进行点焊连接。特别需要注意的是在安装前要考虑钢筋穿插就位的顺序:底板钢筋、横隔板和腹板交接处的箍筋、纵向钢筋、腹板和横隔板构造钢筋、顶板钢筋,还要考虑钢筋与模板、钢绞线的配合,以避免造成钢筋安装困难。

3)钢筋连接。直径≥22mm和≥16mm的钢筋分别选用机械连接和CO2气体保护焊。钢筋连接的技术细节是要加焊骨架钢筋弯折处,在钢筋骨架中间部位要适当增加短焊缝,焊缝的长度为2.5d。

4.4预应力工程的施工工艺

1)材料进场。预应力筋、锚具和夹片都要使用检验合格的材料。预应力筋进场后,要检查预应力筋表面的质量、直径的偏差,开展力学性能的试验。检查锚具的外观质量、精度、出厂证明、硬度、锚固性能。妥善保管预应力筋,避免预应力筋出现生锈、污染和损伤。预应力管道选用塑料波纹管,确保密闭良好。

2)钢绞线下料。在加工场进行钢绞线下料,也可以在已施工完的桥面下料,此环节的技术细节是必须用砂轮切割机切割。在切割、运输、安装预应力筋过程中,要避免出现预应力筋损伤、扭曲变形。

3)编束及穿束。本工程的现浇箱梁施工难点是有部分预应力筋是单端张拉的,而且预应力筋较长,不方便采取后穿束,在加工场穿好波纹管后,应用吊装就位安装。

4)安装预应力束。顶板和底板的预应力筋齿板内的竖弯段、腹板钢束的平弯外崩段,要重点设防崩钢筋。在钢束曲线中心两侧1m范围内布置间隔15cm的防崩钢筋;在腹板钢束曲线段布置间隔30cm的防崩钢筋。对预应力筋管道的坐标放样,穿波纹管。在波纹管连接处,用大一级的波纹管套筒旋紧,注意保证波纹管至少有30cm的搭接长度。需要特别注意的技术细节是应用胶带纸将波纹管缝隙缠牢,避免浇筑时水泥浆渗入波纹管。 5)安装锚具。安装张拉端锚具:按施工图安装群锚体系,主要锚具型号是BM15-4、M15-4、M15-7、M15-7P、M15-9、M15-9P、M15-12、M15-12P、M15-15和M15-15P。技术细节是保持锚垫板与钢绞线垂直,应临时封堵排气孔。安装固定端锚垫板:严格按施工图安装和固定锚垫板,以避免在混凝土浇筑时,锚垫板出现移动。技术细节是需要安装出浆管,密封波纹管端头,以确保浆液不会流进波纹管。

6)压浆管及排气孔设置。由于预应力筋沿桥面纵向和横向布置,因此,预应力筋的布置为空间曲线,所以每根管道都要确保在最高点处的锚垫板预留排气孔,同时在张拉端设压浆管。

7)预应力张拉。预应力筋的张拉采用整束张拉与单根张拉相结合的方式完成。张拉应力筋的条件为:①混凝土强度已经达到100%的设计强度;②日平均的气温>20℃的情况下,混凝土的龄期不小于7d,或者通过相同条件的试验取得了可靠的数据,保证混凝土达到100%的设计强度,95%以上的弹性模量;③混凝土的龄期不少5d。

张拉准备:校验张拉千斤顶与压力表是否配套,计算预应力钢绞线张拉的伸长量,清理锚垫板表面,解除支座的固定装置。千斤顶安装顺序:预应力钢绞线束装上锚具,夹片嵌入锚环后,用钢管轻击夹片,套上限位板,然后用工具锚固定预应力钢绞线。技术细节是锚具的中心应对准孔道的中心,保证锚板对正、夹片已经打紧、片位均匀。需要特别注意在打紧夹片时,不得过重敲打夹片,避免将其敲坏,装上张拉的千斤顶与油泵相连,要保证千斤顶应与油压表配套使用。

8)压浆、封锚。在张拉预应力筋完成的24h内,向张拉的孔道内压浆。准备工作为:确认浆体的配合比无误;检查材料、设备、辅件的型号、规格以及数量符合要求;切割预应力筋;按照设备的布置图做好各单元体的密封连接。技术细节是必须用砂轮切割机来切割钢绞线。拌浆技术的细节是应按照灌浆剂的配合比掺量,共称取3kg的水泥和灌浆剂,放入搅拌锅中干拌,持续1min,再将80%的拌合水倒入,慢速搅拌,持续2min,搅拌均匀后,再快速搅拌,持续1min,最后倒入剩余的拌合水慢速搅拌,持续1min。安装锚垫板盖帽时要做好密封连接,重视压浆的密封工作。 4.5混凝土工程的施工工艺

连续箱梁的混凝土工程主要有配合比试验、混凝土灌注施工、混凝土的养护。选用C50商品混凝土,首先要完成配合比的试验。

1)浇筑施工:浇筑施工的顺序为:一次成形、纵向分段、水平分层。单段箱梁内浇筑顺序依次为:底板、腹板、顶板。浇筑的技术细节是横桥向应对称浇筑,而顺桥向则按照从低向高的顺序浇筑。