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【摘要】文章以常浒河拓浚续建—徐湾桥为案例,阐述了后张连续箱梁施工工艺,严格控制施工流程,为桥梁施工提供了质量保障。
【关键词】桥梁;后张连续箱梁;施工工艺
1.工程概况
常浒河拓浚续建—徐湾桥位于常熟市淼泉镇徐湾村境内,桥面净宽15米,总宽17米,全长150米,主跨上部结构采用现浇变高度预应力砼连续箱梁,跨径为30米+50米+30米。横断面采用单箱双室断面,箱底宽为11米,箱顶板设成1.5%的双向横坡,底板底面横向水平。箱梁纵向预应力钢束分顶板束、底板束、通长束,箱梁纵向预应力钢束均采用Фj15.24-7和Фj15.24-12钢绞线束,相应采用锚具OVM15-7和OVM15-12型,锚下张拉控制应力为1395KN;箱梁通长预应力束N4—N7、N8、N9为Фj15.24-12,其余的为Фj15.24-7。箱梁顶板横向采用普通钢筋砼;箱梁横隔板采用普通钢筋砼。
2.施工要点
徐湾桥主跨跨径大,为预应力变截面现浇结构,施工技术要求高,除了一般砼梁体的施工技术要求外,因其结构和施工条件的特殊性,还有以下几项工作应作为施工的技术关键:
支架基础要求基本无沉降,地基如何处理及处理后的保质措施;支架基础的选择和施工;支架的搭设及预压;砼的浇筑方法;预应力钢绞线的穿束及张拉。
3.施工技术措施
3.1施工流程。地基处理→支架搭设→模板铺设→支架预压→支架及模板调整→钢筋、预应力管道等安装定位→分层、分块现浇梁体→预应力施工→拆除支架
3.2地基处理。根据施工情况,边跨均在原状土地基上,主跨范围内地基土已有10米宽被开挖,底高程为∨-0.5米,需回填。为了保证回填土与原状土的结合稳定紧密,采用台阶状回填,待回填到∨2.5米时,上部采用灰土回填,石灰掺量为10%。其他原状土范围亦开挖到∨2.5米,采用灰土回填到∨4.0米,灰土厚度为150厘米,分五层回填,每层30厘米,采用16T压路机碾压,确保压实度达0.95以上。
土方回填及灰土施工完毕后,在现浇部位支架范围内浇10厘米混凝土垫层,并在主跨迎水面边坡上抹2厘米厚的砂浆。
3.3支架工程。本现浇箱梁采用满堂钢管脚手支架,采用48*3.5的碗扣脚手钢管进行搭设。箱梁的底模采用1.5厘米的竹胶板,模板下横向小方棱为10cm*10cm枋木,纵向方棱为10cm*15cm枋木,在箱梁横隔梁及腹板处,脚手架采用0.6米*0.6米的间距,其他处采用1.2米*1.2米的间距,横杆的步距为1.2米。
由于支架在箱梁横隔梁处荷载最大,故仅验算此处支架的强度。此处每根竖杆承受的最大荷载为:混凝土荷载:q1=0.6*0.6*3.3*2.5=2.97t;施工荷载:q2=0.6*0.6*0.3=0.108t;每根竖杆承受的最大荷载为:q=q1+q2=3.08t=30.8Kn<40Kn(单根竖杆允许承载力),脚手架强度满足施工需要。
3.4模板工程。为了保证箱梁外观的光洁和美观,现浇箱梁的底模、侧模和翼缘部位模板全部采用竹胶模板。用经纬仪、水准仪按4米一个断面进行平面位置的控制,测出每个断面上5个控制点的高程,逐点调整,然后用6米水平尺进行大面靠平,确保模板表面平顺;对不合缝的模板采用手提电刨进行精加工。
为防止模板(尤其是腹板模板)跑模、崩塌等质量事故,模板加固必须具有足够的强度、刚度和整体稳定性。侧模采用三层钢管围柃对模板的竖向加强肋进行加固,围柃采用钢管斜撑加固,与脚手支架联成整体,空箱内采用钢管对撑加固横向围柃。
每段箱梁施工段间的施工缝处模板线型控制:在箱梁的底模上用墨斗弹出箱梁分段线,用竹胶板裁成条状设置外模。对调整成型的模板进行冲洗、清理,在每跨的最低处的模板上留洞排水,浇筑前封洞。
3.5支架预压。用砂包进行等载预压,压重、卸重均采用吊车进行吊装施工。每跨预压时,按照箱梁混凝土分布的状况进行配重,同时在梁端1/2L、1/4L处设置观测断面,模板面与地基支承面均设置观测点,连续进行压重期的沉降观测和卸重后的回弹观测,待读数基本稳定后(24小时读数变化不超过2毫米)进行卸载、清理。
对观测的结果进行列表统计、分析,根据分析的结果进行基础再处理、支架加固调整、预拱度设置等工作。
3.6钢筋及预应力管道施工。钢筋的提供、储存、防护、制作、安装、修整、试验、质量控制等均严格按照《公路桥涵施工技术规范》和设计文件的要求进行操作,常规方法施工。
所有波纹管道沿长度方向每50厘米设一“U”型定位钢筋并点焊在在主筋上,不得用铁丝定位,确保管道在浇注混凝土时不上浮、不变位。管道顺直、定位准确,容许偏差平面不大于1厘米,竖向不大于0.5厘米。
预埋好锚垫板、出浆管等预埋件,出浆管采用强度和柔韧性较好的φ2厘米PVC管,避免局部硬弯,出浆口用胶带封裹;锚固端约束环处用胶泥或砂浆封堵严实。
3.7混凝土工程。箱梁C50砼采用现场拌和砼泵浇注的方案进行施工。底、腹板砼浇注时先浇注一段底板,再返回斜层浇注一段腹板,左、中、右腹板交替进行,匀速、小步推进。
砼先往底板下料,同时浇注各腹板的第一层砼,层厚控制在30厘米左右,振捣密实,可防止上层砼浇注时往空箱里流动。现场测试砼的初凝时间,上层砼宜接近初凝前浇注。施工过程中根据现场的实际情况及时调整。
底板采用平铺法施工,插入式振捣器配合平板式振动器振实;腹板采斜层滚坏法施工,每层厚不超过30厘米,插入式振捣器振捣。
3.8预应力施工。预应力钢绞线采用按ASTMA416—92a标准生产的低松弛270级钢绞线,运抵现场后,经过了严格的外观检查和拉伸试验,在确认完全合格后方可使用。钢绞线下料长度经过准确计算并做标记,在切割点两侧各2cm处用铁丝绑扎牢固,然后用砂轮锯切割,以免下料后接头散乱给穿束带来困难。穿束时钢绞线由一端向另一端单根依次穿束。
根据本工程的特点,选用2台250吨穿心式千斤顶。箱梁混凝土强度达到45Mpa后开始钢绞线的张拉(以现场制取的同条件养护试块的抗压强度为准)。
张拉采用张拉力和延伸量进行双控,以张拉力为主,延伸量校核,实际伸长值与理论伸长值差不超过±6%(考虑锚具的收缩量),张拉程序:0→初应力15%σK→100% σK持荷5分钟→σK(锚固)
张拉顺序:按设计要求的顺序张拉。
预应力管道在張拉后3天内压浆。压浆采用P.O42.5水泥,水泥浆的水灰比0.42,水泥浆的稠度控制在14—18S之间。为减少收缩,掺入0.0001倍水泥用量的铝粉作为膨胀剂。当一端压浆另一端冒出浓浆后,关闭旋塞阀门并保压0.5-0.7Mpa两分钟。压浆顺序自下而上逐孔进行,每孔压浆应缓慢均匀进行,不得中断。
对应埋置在梁体内的锚具压浆后应先将其周围冲洗干净并凿毛,然后设置钢筋网和浇注封锚混凝土。封锚混凝土的标号应符合设计要求。封锚时要严格控制梁体长度。
4.几点体会
4.1建立有力的组织指挥系统、加强现场调度、严格施工管理、规范操作程序,是后张连续梁施工成功的保证。
4.2为防止梁体在张拉后,锚垫板周围的混凝土出现裂纹,我们在锚垫板后边加设了两层设计外的钢筋网片(Φ8@10)以扩大承压面积。从张拉后的情况来看,效果比较理想。
4.3影响预应力孔道摩阻损失的因素复杂多样。但预应力束定位时严格控制,减少索位偏差,可以使管道偏差的影响系数k值得到降低;使用材质好的钢带精心卷制波纹管,可以使管壁光滑,施工过程中减少破损,避免混凝土浆进入孔道而形成碎碴,从而在一定程度上降低管道摩擦系数μ值。
【关键词】桥梁;后张连续箱梁;施工工艺
1.工程概况
常浒河拓浚续建—徐湾桥位于常熟市淼泉镇徐湾村境内,桥面净宽15米,总宽17米,全长150米,主跨上部结构采用现浇变高度预应力砼连续箱梁,跨径为30米+50米+30米。横断面采用单箱双室断面,箱底宽为11米,箱顶板设成1.5%的双向横坡,底板底面横向水平。箱梁纵向预应力钢束分顶板束、底板束、通长束,箱梁纵向预应力钢束均采用Фj15.24-7和Фj15.24-12钢绞线束,相应采用锚具OVM15-7和OVM15-12型,锚下张拉控制应力为1395KN;箱梁通长预应力束N4—N7、N8、N9为Фj15.24-12,其余的为Фj15.24-7。箱梁顶板横向采用普通钢筋砼;箱梁横隔板采用普通钢筋砼。
2.施工要点
徐湾桥主跨跨径大,为预应力变截面现浇结构,施工技术要求高,除了一般砼梁体的施工技术要求外,因其结构和施工条件的特殊性,还有以下几项工作应作为施工的技术关键:
支架基础要求基本无沉降,地基如何处理及处理后的保质措施;支架基础的选择和施工;支架的搭设及预压;砼的浇筑方法;预应力钢绞线的穿束及张拉。
3.施工技术措施
3.1施工流程。地基处理→支架搭设→模板铺设→支架预压→支架及模板调整→钢筋、预应力管道等安装定位→分层、分块现浇梁体→预应力施工→拆除支架
3.2地基处理。根据施工情况,边跨均在原状土地基上,主跨范围内地基土已有10米宽被开挖,底高程为∨-0.5米,需回填。为了保证回填土与原状土的结合稳定紧密,采用台阶状回填,待回填到∨2.5米时,上部采用灰土回填,石灰掺量为10%。其他原状土范围亦开挖到∨2.5米,采用灰土回填到∨4.0米,灰土厚度为150厘米,分五层回填,每层30厘米,采用16T压路机碾压,确保压实度达0.95以上。
土方回填及灰土施工完毕后,在现浇部位支架范围内浇10厘米混凝土垫层,并在主跨迎水面边坡上抹2厘米厚的砂浆。
3.3支架工程。本现浇箱梁采用满堂钢管脚手支架,采用48*3.5的碗扣脚手钢管进行搭设。箱梁的底模采用1.5厘米的竹胶板,模板下横向小方棱为10cm*10cm枋木,纵向方棱为10cm*15cm枋木,在箱梁横隔梁及腹板处,脚手架采用0.6米*0.6米的间距,其他处采用1.2米*1.2米的间距,横杆的步距为1.2米。
由于支架在箱梁横隔梁处荷载最大,故仅验算此处支架的强度。此处每根竖杆承受的最大荷载为:混凝土荷载:q1=0.6*0.6*3.3*2.5=2.97t;施工荷载:q2=0.6*0.6*0.3=0.108t;每根竖杆承受的最大荷载为:q=q1+q2=3.08t=30.8Kn<40Kn(单根竖杆允许承载力),脚手架强度满足施工需要。
3.4模板工程。为了保证箱梁外观的光洁和美观,现浇箱梁的底模、侧模和翼缘部位模板全部采用竹胶模板。用经纬仪、水准仪按4米一个断面进行平面位置的控制,测出每个断面上5个控制点的高程,逐点调整,然后用6米水平尺进行大面靠平,确保模板表面平顺;对不合缝的模板采用手提电刨进行精加工。
为防止模板(尤其是腹板模板)跑模、崩塌等质量事故,模板加固必须具有足够的强度、刚度和整体稳定性。侧模采用三层钢管围柃对模板的竖向加强肋进行加固,围柃采用钢管斜撑加固,与脚手支架联成整体,空箱内采用钢管对撑加固横向围柃。
每段箱梁施工段间的施工缝处模板线型控制:在箱梁的底模上用墨斗弹出箱梁分段线,用竹胶板裁成条状设置外模。对调整成型的模板进行冲洗、清理,在每跨的最低处的模板上留洞排水,浇筑前封洞。
3.5支架预压。用砂包进行等载预压,压重、卸重均采用吊车进行吊装施工。每跨预压时,按照箱梁混凝土分布的状况进行配重,同时在梁端1/2L、1/4L处设置观测断面,模板面与地基支承面均设置观测点,连续进行压重期的沉降观测和卸重后的回弹观测,待读数基本稳定后(24小时读数变化不超过2毫米)进行卸载、清理。
对观测的结果进行列表统计、分析,根据分析的结果进行基础再处理、支架加固调整、预拱度设置等工作。
3.6钢筋及预应力管道施工。钢筋的提供、储存、防护、制作、安装、修整、试验、质量控制等均严格按照《公路桥涵施工技术规范》和设计文件的要求进行操作,常规方法施工。
所有波纹管道沿长度方向每50厘米设一“U”型定位钢筋并点焊在在主筋上,不得用铁丝定位,确保管道在浇注混凝土时不上浮、不变位。管道顺直、定位准确,容许偏差平面不大于1厘米,竖向不大于0.5厘米。
预埋好锚垫板、出浆管等预埋件,出浆管采用强度和柔韧性较好的φ2厘米PVC管,避免局部硬弯,出浆口用胶带封裹;锚固端约束环处用胶泥或砂浆封堵严实。
3.7混凝土工程。箱梁C50砼采用现场拌和砼泵浇注的方案进行施工。底、腹板砼浇注时先浇注一段底板,再返回斜层浇注一段腹板,左、中、右腹板交替进行,匀速、小步推进。
砼先往底板下料,同时浇注各腹板的第一层砼,层厚控制在30厘米左右,振捣密实,可防止上层砼浇注时往空箱里流动。现场测试砼的初凝时间,上层砼宜接近初凝前浇注。施工过程中根据现场的实际情况及时调整。
底板采用平铺法施工,插入式振捣器配合平板式振动器振实;腹板采斜层滚坏法施工,每层厚不超过30厘米,插入式振捣器振捣。
3.8预应力施工。预应力钢绞线采用按ASTMA416—92a标准生产的低松弛270级钢绞线,运抵现场后,经过了严格的外观检查和拉伸试验,在确认完全合格后方可使用。钢绞线下料长度经过准确计算并做标记,在切割点两侧各2cm处用铁丝绑扎牢固,然后用砂轮锯切割,以免下料后接头散乱给穿束带来困难。穿束时钢绞线由一端向另一端单根依次穿束。
根据本工程的特点,选用2台250吨穿心式千斤顶。箱梁混凝土强度达到45Mpa后开始钢绞线的张拉(以现场制取的同条件养护试块的抗压强度为准)。
张拉采用张拉力和延伸量进行双控,以张拉力为主,延伸量校核,实际伸长值与理论伸长值差不超过±6%(考虑锚具的收缩量),张拉程序:0→初应力15%σK→100% σK持荷5分钟→σK(锚固)
张拉顺序:按设计要求的顺序张拉。
预应力管道在張拉后3天内压浆。压浆采用P.O42.5水泥,水泥浆的水灰比0.42,水泥浆的稠度控制在14—18S之间。为减少收缩,掺入0.0001倍水泥用量的铝粉作为膨胀剂。当一端压浆另一端冒出浓浆后,关闭旋塞阀门并保压0.5-0.7Mpa两分钟。压浆顺序自下而上逐孔进行,每孔压浆应缓慢均匀进行,不得中断。
对应埋置在梁体内的锚具压浆后应先将其周围冲洗干净并凿毛,然后设置钢筋网和浇注封锚混凝土。封锚混凝土的标号应符合设计要求。封锚时要严格控制梁体长度。
4.几点体会
4.1建立有力的组织指挥系统、加强现场调度、严格施工管理、规范操作程序,是后张连续梁施工成功的保证。
4.2为防止梁体在张拉后,锚垫板周围的混凝土出现裂纹,我们在锚垫板后边加设了两层设计外的钢筋网片(Φ8@10)以扩大承压面积。从张拉后的情况来看,效果比较理想。
4.3影响预应力孔道摩阻损失的因素复杂多样。但预应力束定位时严格控制,减少索位偏差,可以使管道偏差的影响系数k值得到降低;使用材质好的钢带精心卷制波纹管,可以使管壁光滑,施工过程中减少破损,避免混凝土浆进入孔道而形成碎碴,从而在一定程度上降低管道摩擦系数μ值。