磴口黃河特大橋T構0#塊施工技術分析

林玲燕

(中鐵十八局集團 第一工程有限公司,河北 涿州 072750)

大型跨河橋梁的下部環境復雜、施工難度大,因此此類工程高空作業存在較高的安全風險[1],這也是當前路橋工程領域比較關心的問題。T構0#塊也就是T構橋梁最先澆筑的單元,在橋墩正上方。大型跨河橋梁T構0#塊施工作業時,常常需要將混凝土從地面遠距離運送到高空中,再進行澆筑,這就會形成較大的混凝土高度落差,在混凝土下落時容易碰撞到鋼筋網而出現離析問題。所謂離析就是因混凝土內部結構不均勻而引起裂縫,會影響日后橋梁的使用壽命?；诖?為保障跨河特大橋梁的施工安全,以及提升此類橋梁0#塊的混凝土澆筑質量,以下就以磴口黃河特大橋為例,在T構0#塊施工時著重從施工方案和施工要點等方面對施工細節進行把控,并取得了理想的施工效果。

1 工程概況

磴口黃河特大橋DK291+437.36—DK291+769.966、DK292+686.56—DK292+852.86,采用2×83 m 長的 T構跨越黃河主河槽及邊灘,墩位為51#—56#、62#—64#墩,主梁計算跨度為(82.2+82.2) m,支座中心線至梁端0.8 m,梁全長166 m,中支點截面中心處梁高9.8 m;邊跨21.5 m等高段,截面中心處梁高5.2 m。梁部共分43個節段,其中2個邊墩支架現澆段和1個0#現澆段,其余為掛籃懸澆節段。中墩墩頂0#節段長12 m,懸澆節段長依次為3.0 ,3.5 ,4.0,4.7 m,邊墩支架現澆段長6.05 m。案例工程為55#墩(2×83 m)T構0#塊施工,橋址位于黃河沖積平原,地形平坦開闊,局部地形略有起伏,橋梁橫跨黃河,水面寬約700 m,小里程一側為河漫灘地段,洪水季節水流上漲,淹沒該地段,水深約1.428～5.000 m,水位受季節影響變化較大。該工程橋下為黃河,施工難度大,因此,在施工時需要結合當地情況兼顧施工安全與施工質量。磴口黃河特大橋2×83 m的T構示意圖見圖1。

圖1 磴口黃河特大橋83 m的T構示意圖(單位:mm)

2 總體施工方案

本T構橋梁0#塊長度12 m,梁高9.8 m,0#塊采用支架法施工,支架坐落于承臺上方的預埋鋼板上。0#塊模板采用定型鋼模,先在地面拼裝主體部分,再進行整體吊裝,以減少高空作業。在澆筑混凝土時,考慮到工程特殊的地理環境,采用天吊泵遠距離由地面向高空運輸混凝土。為避免出現混凝土澆筑的高度差問題,在澆筑混凝土時設置下料管,保證澆筑質量,總體施工流程如圖2所示。

圖2 0#塊施工流程示意圖

3 T構0#塊施工技術要點

3.1 支架施工

0#塊支架采用鋼管支架施工,順橋方向上安裝兩列鋼管立樁,每列有3個橫向的鋼管支柱(圖3),鋼管的直徑為630 mm,每根鋼管長為10 m;之后在鋼管上安裝2排2I40a大橫梁,并在其上橫向布置6片I28a調節墊梁;接著在調節墊梁上,安裝10根的I20a橫向工字鋼;再于其上鋪設長×寬為10 cm×10 cm的方木,最后安裝1.5 cm厚的竹膠板用作底板。各桁架桿的接頭均為全焊縫。

圖3 0#塊支架立面圖(單位:mm)

在進行支架預壓時,先對梁段載荷作用下所產生的彈性變形值進行量測,并將其彈性變形值與在施工控制中需考慮的其他因素的預拱度相加,計算得出在施工時可使用的預拱度,并以此預拱度調節底模標高。按0#塊的線型進行放樣,并對底模進行標高調節。該項目采用大體積混凝土澆筑的方法對0#砌體進行預壓,0#塊長度12 m,其中有5.1 m位于橋墩頂部,一側懸掛的長度為3.45 m,質量為325.8 t,模板質量為15 t,機械和人力負荷為8 t,按照系數1.2計算,一側懸掛質量為(325.8+15+8)×1.2=418.56 t。預壓使用的是長2 m(局部采用1 m)、寬1 m、高0.5 m的混凝土塊,單體質量為2.5 t。觀察預壓結果,確保沒有問題后再進行后續施工。

3.2 模板安裝

模板安裝前需先搭設好施工平臺及安全防護網,核查底模桁架標高是否正確。底模標高為設計標高與線型控制調整量之和。模板安裝及預壓均要對稱進行,防止支架傾覆。安裝外側模時,先將外側模架豎向拼成大塊,兩側的外側模采用通長橫向拉筋連接保持穩定。綁扎完腹板鋼筋后安裝內模,由于內模支撐在底板鋼筋網片上,為提升其穩定性,須確保底板底層網片混凝土墊塊數量至少6個/m2。采用膩子對全部模板嵌縫,為減少模板間錯臺,模板成型后再用膩子嵌補縫隙。為防止出現漏漿問題,可在模板拼接縫處設置密封條,先安裝外側模板,然后是內模、端模。

3.3 鋼筋的捆綁和預應力管道安裝

3.3.1 0#塊鋼筋捆扎

3.3.2 預應力管道安裝

預應力管道用定位筋進行定位固定,將定位鋼筋與鋼管框架緊密地焊接在一起。當管道的位置和鋼管的框架發生碰撞時,要稍微挪動鋼管的位置,使預應力管道的位置保持不變。在進行綁扎和澆灌時,不能踐踏到波紋管。焊接時,要做好保護工作,避免出現溫度過高而波紋管燒壞的情況。

3.2.3 壓漿管道安裝

對于腹板束和頂板束,在0#塊管道的中間部位、合攏段橫隔板的位置、邊跨底板束和支座相距大約10 m的位置各設置1個三通管。如果鋼束長度在60 m以上,則按照每20 m間距設置一個三通管,這些三通管的設置有利于改善排氣,提高壓漿效果。

3.3.4 非預應力鋼筋

每一梁段的縱向和橫向均為非預應力鋼筋疊合焊接。為了達到施工規范的要求,在進行施工時,應該對其進行調整,同一斷面的接頭數量不能大于接頭總數的50%[3]?？紤]到鋼筋、管道比較密集,當預應力鋼束管道和普通鋼筋發生碰撞時,可在保證縱向預應力管道不變的前提下進行適當調整普通鋼筋。

3.3.5 錨墊板安裝

設置的錨墊板應與鋼筋軸線互相垂直,錨墊的孔心應與管線的中心相吻合。將波紋管插入錨墊的內側,在錨墊的開口處用海綿布將其封閉,并在外面纏上一層膠布,防止泥漿滲漏堵塞孔道。

3.3.6 堵孔措施

為防止在澆筑時出現滲漏,在澆筑之前,將直徑小于孔道直徑10 mm的硬質塑膠管子插入各孔道中,混凝土初凝前可抽動,在終凝后將其從孔道中抽出來。

3.4 澆筑混凝土

0#塊長12.0 m,高9.8 m,混凝土體積628.3 m3,全部采用一次澆筑方式。在進行混凝土澆筑施工之前,一定要對模板、鋼筋間距、鋼筋保護層、預埋件以及構件的輪廓幾何尺寸等進行仔細檢驗,驗收合格后才能進行混凝土的施工,0#塊的澆筑次序如圖4所示。

圖4 0#塊地混凝土澆筑順序

圖5 0#塊下料管布置

澆筑時,使用1臺吊頂(臂架泵)將混凝土進行遠程泵送。在對底板部分混凝土進行施工時,在腹板與底板結合的位置,需要進行充分振搗。此處鋼筋較密集,在振搗的時候,不能碰到預應力管道,還要防止出現過振、漏振的現象。底部澆筑完后,立即澆筑腹部的混凝土。振搗時,應避免振動棒與鋼模接觸振動模板而造成腹板上的翻漿問題[5]。在澆筑完成后,要及時進行混凝土養護,尤其是夏季,要對梁體內外進行灑水養護。養護完成拆模后,為防止混凝土表面開裂,用土工布覆蓋箱梁頂面,使混凝土表面和土工布始終保持潮濕,暴露表面涂刷養護液。為防止混凝土澆筑過程中及養護用水銹蝕預應力鋼筋,先在混凝土澆筑前堵住管道,并用防水膠布綁扎處理預應力筋端頭[6]。冬季采用防火棉被及塑料布覆蓋進行養護,箱內采用蒸汽進行養護,箱外則采用養護劑進行養護。為防止梁體表面產生早期開裂,將梁體表面與環境溫度差控制在15 ℃以內。

養護結束后,設計強度必須達到設計值的100%才能拆除模板;0#塊的側模、內模使用塔式起重機進行手動拆卸,拆卸過程中,應保持梁身上的棱角完好,拆卸完成后,應立即上覆土工布并噴灑清水進行養護。在拆除側模時,要確?；炷帘砻婧透鹘遣槐黄茐?當其強度達到20%～30%時,對混凝土表層進行鑿毛,并確保裸露出的部位是新鮮的粗集料,以便與下一階段的混凝土更好地結合。

3.5 孔道壓漿與張拉

3.5.1 預應力筋下料

下料長度為設計長度與2倍工作長度之和。在鋼絞線下料之前,必須把它綁在固定好的支架上,避免抽絲時整孔脫落,并將其整理順直,然后根據下料的長短,用切割器進行切割,不能用電氣焊切割。在下料之后,每隔1.0～1.5 m捆綁一道22#鐵絲,以確保預應力筋束順直不扭曲、不松散。

3.5.2 預應力筋穿束

在進行穿束之前,首先要對預應力管道進行檢查確認,確保其通暢,之后再利用空氣壓縮機吹除通道內的灰塵和雜物,鋼絞線的穿束采取的是手工與機器相結合的方式。手工方式需要從穿束末端將單根鋼絲繩送入孔中,直至從另外一個孔出來,再用鋼絲繩將鋼圈固定好。啟動吊車,拉動鋼絲繩,使鋼絞線束從穿束口孔端拉至另一端。在穿束過程中,應盡量使鋼絲繩處于水平狀態[7]。

3.5.3 管道摩阻試驗

摩阻試驗的管道依據設計圖進行選取,進行試驗時,以試驗得到的阻力為依據,對張拉力進行調整。摩阻試驗通過千斤頂進行。為減小檢測誤差,檢測時將張拉端與固定端進行交叉張拉。一頭張拉后再對另外一頭進行張拉檢測,并反復3次,對每個受力鋼筋分別進行6次檢測,求出其平均值。在測試和試驗中,為了避免因張拉索收縮產生的偏差,必須在張拉索的整個過程中保持一致和持續,并且在張拉索的過程中不能中斷。要保證傳感器和千斤頂的中心軸和預應力鋼筋的中心軸一致,具體見圖6。

圖6 管道摩阻測試示意圖

3.5.4 預應力張拉

每一梁節段的張拉應在其梁節段的混凝土強度為設計的95%、彈性模量為100%的情況下進行,并確保張拉時梁的混凝土的齡期不少于5 d。按張拉順序,先腹板、頂板,最后底板,由外而內對稱進行。張拉時,兩個端部的延伸值均維持在同一值。張拉量依次以20%,60%,100%,120%進行逐級加載[8]。拉伸量計算公式為

L=ΔL1+ΔL2-ΔL3-ΔL4

(1)

式(1)中:ΔL1為從初始拉伸到最大拉伸之間測量到的活塞實際拉伸長度,cm;ΔL2為初始張力之下的延伸量,可參考相鄰級的延伸量,cm;ΔL3為兩端錨夾片的回縮值實測結果,cm;ΔL4為其他要減除的回縮值,cm。

3.5.5 壓 漿

壓漿要在鋼絲束張拉完成后48 h內完成,需要注意注漿時梁體和周圍的溫度應保持在5～30 ℃,在注漿期間和注漿后3 d,周圍的溫度都不能低于5 ℃。在當日最高溫超過35 ℃的情況下,必須定在當日溫度最低的時間段進行壓漿。

4 結 語

針對大型跨河橋梁在0#塊施工,應從減少高空作業的角度入手制作模板,并考慮混凝土高空澆筑的高度落差問題,在不影響預應力筋和受力主筋的前提下設置PVC管,并做到對各工序的嚴格把控及高效銜接,才能有效保障0#塊的施工安全和施工質量。本工程通過上述施工在規定工期內按時完工,驗收質量合格,且施工期間未出現安全事故。0#塊的鋼筋、預應力管道安裝誤差均控制在允許的范圍內,且結構美觀、未出現存在裂縫等質量缺陷的構件,0#塊驗收達到了合格標準,這也為后續的掛籃懸澆施工打下了良好的基礎。