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碾北公路公鐵立交橋施工技術與質量控制

2006-05-19 中國路橋網 佚名 9570

齊鐵工程總公司路橋工程公司

[內容摘要]我公司2000年承建的碾北公路公鐵立交橋是一座大型橋梁&Types=News&Condition=title" target=_blank>橋梁。結構形式為裝配式預應力混凝土箱梁，最大跨徑為35米，全橋長101.54m。由于跨越濱洲鐵路及經濟造價上的原因，該橋設計&Types=News&Condition=title" target=_blank>設計較為復雜，堪稱黑龍江省公路建設史上的“尖、新、奇、特”。針對本橋設計上的箱梁、墩蓋梁上墊石、三角楔形塊并存、抗震錨栓設置、高墩柱等問題，本文對施工中采用的新工藝、新技術做了較全面的論述。可供有關橋梁施工人員參考。

主題詞：碾北公路公鐵立交橋……蓋梁無支架法……墊石及楔形塊……抗震錨栓……箱梁預制……施工質量控制。

1、工程概況
黑龍江省碾北公路k64+802公鐵立交橋，采用分離式立體立叉形式與濱洲鐵路交匯于k312+521m。交叉形式：與鐵路交角145度，與蓋梁交角125度。此橋座落在3000米半徑的公路平曲線上，全長101.54米。大橋采用主線上跨形式，結構形式：上部為裝配或預應力混凝土箱梁，共計三孔（30m+35m+30m）。下部為三柱式橋墩、肋板埋置式橋臺。基礎為鉆孔樁基礎。
其30m、35m兩種箱梁（本橋箱梁為斜角）的設計與施工，達到了90年代先進水平。而蓋梁上墊石、楔形塊、錨栓的設計，也對施工單位提出了新的課題。

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2、施工工藝
對在施工中經常采用的工藝，如鉆孔樁基礎施工工藝等，本文不再論述。僅就碾北公路，公鐵立交橋采用的新工藝、新技術做介紹。
2.1橋墩蓋（帽）梁無支架法施工
由于公鐵立交橋靠近鐵路限界，施工場地十分狹小，而橋墩又較高，給施工帶來一定困難。在蓋梁施工中如果采用常規的木排架或其它支托設備、費工費料，很不經濟，故在本橋施工中采用“無支架法”施工。施工用具由鋼軸、扣件、工字鋼組成。
（1）施工準備
①在澆筑墩柱混凝土前，設定預留孔位置、尺寸。鋼軸、扣件、工字鋼經計算驗證是否符合要求（主要是剪力計算）。
②計算高度。計算高度為墩柱頂面（即蓋梁底面）距預留孔的高度，即鋼軸直徑、
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　　　扣件高、工字鋼高、墊木、木楔、底模厚度之和。
③預留孔采用預埋薄壁鋼管成孔的方法，管徑以大于鋼軸直徑2cm為宜。預埋時在管兩端用編織袋塞住，以防澆筑墩柱混凝土時，混凝土進入管內。孔向為順橋向。
(2)安裝
①墩柱混凝土達到設計強度50%以后，即可鑿出預留孔。將鋼軸穿入預留孔，將扣件扣在鋼軸兩端，然后將同蓋梁等長的工字鋼兩片分別放置在鋼軸兩端扣件上，用倒鏈將工字鋼捆牢與墩柱密切。
②在工字鋼上橫鋪方木（枕木亦可）及蓋梁底模，抄側蓋梁底模標高及軸線，檢查幾何尺寸，合格后即可進行鋼筋綁
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扎、支立側模等工序，進行蓋梁混凝施工。
(3)拆除
①蓋梁混凝土強度達到設計強度70%以時后，即可拆除蓋梁底模、方木、工字鋼、扣件、鋼軸。
②用高標號混凝土將預留孔封死。
2.2蓋梁墊石、楔形塊、錨栓
（1）因箱梁不等高（30m箱梁高1.3m,35m箱梁高1.55米），故設計在蓋梁上分別設計了墊石、楔形塊（楔形塊是使所采用的板式支座處于水平狀態）。用墊石的高度來彌補30m箱梁的高度，使35m箱梁同30m箱梁得以結合成一體。在施工中墊石及楔形塊須在蓋梁混凝土澆筑完畢，混凝土達到初凝后再進行支模澆筑，采用此方法保證了墊石及楔形塊位置及幾何尺寸。
（2）錨栓施工采用“預埋鋼管法”，如不采
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用此法，箱梁無法架設（橫移），而且錨栓位置也無法保證。預埋鋼管直徑比錨栓略大，埋置位置等嚴格依照設計設置的錨栓位置，當蓋梁混凝土強度達到設計強度100％后，即可割除高出墊石、楔形塊的鋼管，待箱梁架設完畢后，即可將錨栓插入鋼管內，用電焊焊結牢固。
2.3箱梁預制
箱梁預制的工藝流程為：安裝底模→安裝鋼筋骨架→埋設波紋管→支模→穿鋼絲束→澆筑混凝土→養護拆模→張拉預應力鋼絲→孔道壓漿→封錨→移梁。
工藝原理與一般現場預制梁基本相似，不同處及改進處：采用組合鋼形式的側模、活動形式的鋼、木芯模、預應力孔道為鋼波紋管、采用后張鋼錐型錨張拉體系、孔道注漿采用壓漿帽、混凝土自然法養生、卷揚機移梁。本文僅就不同處和改進處做論述。余不再述。
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（1）模板體系。采用鋼模板、鋼支架，結構形式為拼裝式。模板由底模、側模和芯模三部分組成。
①底模由2mm厚鋼板和150mm木方及60mm厚木板構成（木材選用東北落葉松，材質一等）。用預埋螺栓置于臺座上，在梁吊起點處設置活動升降板，以便吊裝。考諜到箱梁混凝土強度達到設計強度100%后方可張拉，故底模不設反拱。
②側模。側模沿梁長分成10個節段（以梁橫隔板為界），每套側模由26塊單元模板組成，每次單元模板由面板、支承面板的肋條及鋼支架，頂拉桿、底拉桿及震動支架組成。單元模板由2.8厚鋼板模壓成型，與標準&Types=News&Condition=title" target=_blank>標準鋼模板形式結構相同。鋼支架采用75#角鋼，單件結構，布設采用60cm長度為段的自由組合式，然后用拉桿固定，使之與側模密貼。
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③芯模。芯模采用鋼、木模結合式，結構為鉸接式，以便于每次的拆裝組合，反復使用。
（2）孔道留設。孔道留設采用預埋波紋管法。預埋波紋管是采用鍍鋅雙波紋金屬軟管永久埋設在箱梁中而形成預留孔道。
①波紋管是由鍍鋅薄鋼帶經制管機壓波后卷成，具有重量輕、剛度好、彎折方便、連接容易、與混凝土粘結性好等優點，可以作成各種形狀的孔道。
②安裝時須先根據圖紙所給定的坐標及位置，用鋼筋做成支架（井字架）與梁體鋼筋固定好，然后穿入波紋管，波紋管長度不夠時，可用大一號的同型波紋管連接，接頭管長度為200mm，用密封膠帶將接處封好，以防止水泥漿漏入，阻塞管道。
③波紋管埋設完畢后，電、氣焊嚴禁靠近，以防灼管。
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(3)張拉鋼絲。預應力鋼材張拉時的控制應力，應以張拉時的伸長值進行校核。實際伸長值與理論伸長值相差應控制在6%以內，否則就暫停張拉，查明原因并采取措施加以調整后，再繼續張拉。理論伸長值的計算方法如下：
p·L100
Ay·Eg

ΔＬ＝

　　
p·［1-e-(kL+uθ)
KL+uθ

　P＝
　

式中：ΔＬ—預應力鋼材理論伸長值（cm）。
　　　　Ｐ—預應力鋼材的平均張拉力（Ｎ）
　Ｌ—從張拉端至計算截面孔道長度（m）。
　Ａy—預應力鋼材截面面積（mm2）；
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Eg—預應力鋼材的彈性模量Mpa(N/mm2)
P—預應力鋼材張拉端的張拉力（Ｎ）
θ—從張拉端至計算截面曲線孔道部分切線的夾角之和（rad）。
K—孔道理每m局部偏差對摩擦的影響系數；
u—預應力鋼材孔道壁的摩擦系數。
張拉順序按照圖紙規定，張拉程序為：
0→初應力→105%δk(持荷5分鐘)→δk。（錨固）
　　①張拉前對梁的幾何尺寸和外觀要進行檢查，張拉時混凝土強度不得低于設計規定的100%(C40)。
　　②張拉按設計要求的順序進行，用張拉力與伸長值雙控制，合格后即可錨固，張拉過程中要認真觀察梁端有無裂紋，反拱度及其發展速度。張拉中的情況和數據&Types=News&Condition=title" target=_blank>數據應及時做好記錄。
③張拉以張拉應力控制為主，以鋼絲伸長量
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進行校核，故張拉前要對鋼絲束的理論伸長進行計算，經便張拉時與實際伸長值進行比較。
　　④頂錨要逐端進行，一端頂完后，需觀測另一端，大缸油壓是否下降，如下降則需補至控制力后再施頂。兩端頂完后，即可退楔，張拉即告完成。經檢查合格后，方可割支超長部分鋼絲，鋼絲外露長度為自錨塞尾端起30mm長度。
(4)孔道注漿。孔道注漿采用比錨具直徑大2cm的鋼管（用鋼板卷制亦可）一端封住留一孔成帽子狀，罩在錨具上，用螺栓固定好，將壓漿咀插入即可壓漿。注漿一次注完，待壓漿后，即可將帽子摘下。相比其它方法省工。
①壓漿工作應在張拉工作結束后盡早進行，最多不超過24小時。壓漿順序自下而上逐孔進行，一片梁應連續壓完。
②水泥漿標號為40#采用525#水泥，水灰比宜在0.4以內，泌水率最大不超過4%，拌和3小
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時時泌水率控制在2%,24小時后泌水須能全部被吸收。水泥漿摻FDN—５高效減水劑，摻量為水泥用量的0.7%，摻入鋁粉（膨脹劑），摻量為水泥用量的0.01%。
　　③水泥漿稠度控制在14s~18s之間，水泥漿調制后應經常攪動，并應在30~40分鐘時間內用完，壓漿時灰漿泵的壓力取0.5~0.7Mpa。由于箱梁孔道較長，壓力可適當加大。
　　④打開兩端壓漿嘴閥門，由一端壓入水泥漿，當另一端冒出濃漿時，關閉其壓漿嘴，壓漿端繼續壓漿，壓力達到1Mpa時，保壓2分鐘左右，然后關閉閥門，水泥漿終凝后，方可拆除壓漿嘴。
3施工質量控制
質量控制嚴格按照《公路工程質量檢驗評定標準》進行分項工程檢驗評定，嚴格按照《公路橋涵施工規范》進行施工作業。
3.1軸線及標高控制
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(1)軸線控制。根據JD18-1、JD18-2、ZD1、ZD7,找出ZD18,測出其曲線轉角是否為24度25分13秒。以JD18為起點，用經緯儀，光電測距儀測出YZ點。在ZY點支經緯儀，測出0#臺、1#墩、2#墩、3#臺的位置，并設置控制樁。
(2)標高控制。根據設計水準點：BM31:218.145m、BM32:210.826m、BM33:190.156m,復核BM32是否準確，無誤后即用BM32控制全橋標高。
3.2預應力鋼絲張拉質量控制
(1)張拉時，混凝土強度不低于設計規定的40Mpa，且養生期不低于3天。
(2)張拉過程中，現場檢查，確保按設計及《公路橋涵施工技術規范》的有關規定進行。
初始應力張拉時應劃線作標記，以便記錄伸長量和滑絲情況，超應力張拉時應復查伸長量，頂塞退楔時，應認真檢查有無斷、滑絲現象，并
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做好鋼絲及錨塞回縮量記錄。在核對張拉力滿足設計要求后，方可壓漿、封錨。
3.3材料質量控制
(1)水泥出廠合格證、二次試驗報告必須齊全，出廠超過3個月要重新檢驗，合格后方可使用。
(2)砂、石各項性能指標必須符合有關《規范》規定。
(3)鋼筋、鋼絲必須符合國家現行標準，必須有出犬　合格證和二次試驗、化驗合格檢驗單。

通過對施工完成橋梁主體工程的檢驗，證明上述工藝方法可行，質量評定達到優良。碾北公路公鐵立交橋的建設，標志著我公司的建橋水平處省內領先地位。進一步提高了我公司在公路建設市場的競爭力，使我公司取得了良好的經濟效益和社會效益。

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