津濱輕軌預應力連續箱梁快速施工技術
摘 要:詳細介紹津濱輕軌工程高架橋3 25 m 預應力連續箱梁支架法快速施工技術。通過試驗梁制定了一套標準化作業程序,內容涵蓋了地基處理、支架拼裝及預壓、模板制作安裝、預應力筋張拉等整個施工過程。關鍵詞:輕軌; 連續箱梁; 支架法; 施工1 工程概況
津濱輕軌工程一期全長45. 409 km , 全線高架橋總長近40 km , 基本梁型為現澆連續梁。其中,DK42 + 533～ DK42 + 758 段高架橋,是全線的試驗段,為全線的快速施工提供技術積累和支持。試驗段處于濱海地區,為軟土地基。該段橋梁均采用3 25 m 現澆預應力混凝土連續箱梁,為斜腹板單箱單室箱梁。頂板寬 8. 9 m , 底板寬4. 6 m , 高1. 5 m , 頂板厚25 cm , 底板厚20 cm , 跨中標準腹板厚40 cm 。
由于工期緊、任務重,為便于各聯同時施工,加快施工進度,設計上梁型分為A 型和B 型,兩種梁在梁序上間隔排列,先施工A 型梁。為給后施工B 型梁留出千斤頂的張拉空間,A 型梁端橫梁腹板之間的混凝土在B 型梁張拉完畢后再澆筑。為了保證A 型梁鋼束張拉時腹板的穩定和強度,設橫向聯系鋼筋或橫梁鋼筋部分不截斷; 在A 型梁鋼束張拉完畢后,為了滿足B 型梁千斤頂張拉的空間應切斷部分鋼筋,張拉完一束,再按施工規范要求把截斷的鋼筋焊接,然后再張拉另一束,依次張拉。B 型梁張拉完畢后再澆筑A 型梁未澆筑混凝土。A 型、B 型梁兩端張拉槽口見圖1 。
圖1 梁端預留張拉槽口
2 施工方案選擇根據該段所處地基情況,有2 種模板支撐方案可供選擇。
(1) 采用軍用梁等梁式支架。由于該段所處地基為軟土地基,采用此方案,把支墩支于承臺上,可避免對地基的處理。
(2) 采用滿堂支架。該段地表面有1. 5～2 m 的回填堿土,在適當處理后可采用此方案。但是, 由于A 型梁端部張拉槽口混凝土在B 型梁張拉前不能封閉, 因此支座不能完全受力,需要有支架承受荷載。
因此,若采用軍用梁,則兩邊跨的軍用梁便不能拆除直到梁端混凝土封閉;若采用滿堂支架,則每聯梁兩端要留6 m 的支架用來支撐梁體。由于整個工程絕大部分為高架橋,需要大量支架和模板來周轉,影響了施工進度。針對此問題,本工程采取了在A 型梁端加臨時支座的方案,即在支座外側設置臨時硫磺砂漿支座, 如圖2 所示。支座尺寸為300 mm ×600 mm ×250 mm , 支座里面預埋45 cm 長電阻絲,以便加熱熔化硫磺砂漿,拆除臨時支座。在梁底臨時支座頂面對應位置預埋330 mm ×610 mm ×20 mm 鋼板,為了保證梁體張拉時自由滑動,在梁底預埋鋼板和臨時支座之間墊聚氯乙烯四氟滑板。本試驗段采用碗扣式滿堂支架加臨時支座的施工方案。
圖2 A 型梁端部臨時支座示意(單位:mm)
3 施工方法 標準化作業程序3. 1 地基處理
搭立支架前將地面用推土機推平,用25 t 振動碾碾壓6 遍:先靜壓1 遍,再弱碾1 遍,強振2 遍,隨后弱振1 遍、靜壓1 遍。碾壓范圍為:縱向與同一聯梁長度相同,寬度為支架垂直投影范圍每邊加寬2 m。碾壓后進行靜載檢測,地基承載力達到216 kPa ,而全聯混凝土量為386 m3,重10 049 kN ,加上支架、模板、施工人員及機具等荷載共計12 059. 1 kN , 承壓面積150 m2 ,則地基平均壓應力為80. 3 kPa ,小于地基承載力。承載力富余較多,能有效地控制地基的彈性變形。碾壓時注意地面是否有反彈現象,有則換填灰土。地基平整時做成0. 5 %單面坡,在低的一側挖排水溝,以利下雨時排水,避免雨水浸泡地基。
3. 2 支架拼裝
如圖3 所示,采用碗扣式滿堂支架,支架豎桿的行距90 cm ,列距在梁腹肋范圍60 cm ,其他為90 cm ,橫桿按高度每120 cm 布置。地面每排支架豎桿下鋪設一層15 cm ×15 cm 方木,碗扣件頂面鋪設縱橫2 層15 cm ×15 cm 方木,方木之間用扒釘或螺桿連接成整體,調節頂部可調托支撐,以滿足設計高程的要求。即總荷載的60 %、100 %和125 % ,預壓前在支架下部方木和上部方木上分別設置沉降觀測點,用于加載和卸載過程的觀測。沉降穩定后進行逐級卸載。通過對預壓過程中的沉降觀測數據進行分析,得出支架跨中預抬高量,每跨按拋物線設置。
3. 4 模板的設計與安裝
模板由底模、側模、內膜和端模組成。底模采用硬質PVC 板,規格為240 cm ×120 cm × 1. 5 cm ,由于PVC 板在夏日易受高溫影響而變形,因此澆筑混凝土易在晚上進行。PVC 板的優點是周轉次數比竹膠板多,而且表面光潔度高。側模采用定型鋼模板,每節長3 m ,每跨加1 節1 m 的調節鋼模板。內模采用木板拼裝,表面覆以塑料膜。內模底面僅兩側1m 范圍內鋪設模板,每跨1/ 4 跨處設進人口,用于澆筑底板和張拉頂部預應力筋。安裝模板時先安裝底模,再安裝側模。綁扎完底板和腹板鋼筋后整體吊裝內模,內模用高強度等級混凝土支墩支撐于底模上。全部鋼筋綁完后安裝端模。
3. 5 鋼筋綁扎及波紋管固定
本段預應力箱梁具有鋼筋密、肋板薄、波紋管集中、管道并攏、作業難度大等特點,因此在施工中遵循“波紋管依靠鋼筋,鋼筋避讓波紋管的原則。操作要點如下:
①普通鋼筋綁扎成骨架后,根據預應力鋼束的座標和曲線要素,在箍筋上測量劃線,并點焊“井字形定位筋,穿入波紋管; ②波紋管應定位準確,線形順暢,與普通鋼筋有沖突的地方,可適當移動普通鋼筋的位置,波紋管與錨墊板應垂直; ③波紋管綁扎完后要加強保護, 防碰撞、擠壓變形,防電焊灼傷等; ④在各管道中間適當部位設置3 個排氣孔,排氣孔與波紋管的連接處用膠帶密封。
3. 6 混凝土的澆筑
混凝土澆筑一次進行,施工順序為先澆筑底板混凝土,再澆筑腹板和頂板混凝土。
圖3 碗扣式滿堂支架示意
3. 3 支架預壓、設置預拱度考慮梁體自重、地基下沉及支架的變形等因素影響,對相同地質條件的地段第一聯梁的支架進行預壓, 以取得梁體施工預拱度。預壓前先安裝底模,底模安裝完成后,檢查支架穩定和緊固情況,模板與下方墊木的貼緊情況和控制高程,符合要求后,可進行預壓。采用沙袋對支架以每單跨為一個作業面對稱加載預壓, 預壓荷載根據施工過程荷載增加規律分3 級進行施混凝土采用泵車澆筑,其中底板通過進人口注入混凝土人工攤鋪澆筑。采用斜向分段, 水平分層,由低位向高位進行的方法澆筑。振搗采用插入式振搗棒,在肋板下部波紋管和鋼筋較密的地方以及錨下部位,采用細棒密搗。
混凝土澆筑過程中分工明確,要有專人檢查、糾正預埋件的位置;要有專人檢查模板、固定螺栓和支撐, 如有異常情況,必須停止澆筑混凝土,抓緊處理。
3. 7 預應力筋的張拉當梁體混凝土強度大于設計強度90 % ,且彈性模量達到100 % 時可進行預應力筋的張拉。其工藝流程為:施工準備→設置張拉平臺→ 穿鋼絞線束→ 清理錨墊板及波紋管內雜物→安裝工具錨、千斤頂、工作錨→ 張拉、記錄測量數據→ 回油、張拉結束→ 檢查斷絲、滑絲情況。其工作要點如下。
(1) 鋼絞線切口必須平整,線頭不散。編束時必須使綱絞線相互平行,不得交叉,沿長度方向每隔2～3 m 用鐵絲捆扎一道,并給鋼絞線編號。
(2) 張拉順序為先張拉腹板鋼束, 再張拉頂板鋼束。腹板鋼束采用兩端張拉,頂板鋼束較短,采用一端張拉。
(3) 張拉時實行張拉力與伸長值雙控。錨下張拉控制應力為1 320 MPa , 以油表讀數為主。伸長值用于校核,實際伸長值與理論伸長值相差控制在±6 % 。
(4) 張拉時兩端應對稱同步進行,當到達張拉噸位后持荷5 min , 測量伸長值加以校核,在5 min 后如油壓有下降,須補油到設計噸位的油壓值。
3. 8 壓漿
張拉完畢后,宜在3 d 內進行管道壓漿,壓漿采用C45 水泥漿。孔道在壓漿前用壓力水沖冼,以排除孔內粉渣等雜物,保證孔道通暢。壓漿時的壓力為1. 5 MPa 左右。水泥漿從調制到壓入管道的間隔時間不得超過40 min 。壓漿應達到排氣孔排出與規定稠度相同的水泥漿時方可停止,此時要關閉注漿管閘閥,使孔道中的水泥漿在有壓狀態下凝結。
3. 9 拆模及落梁
為了加快模板的周轉,內模在混凝土強度達到設計強度的60 % , 側模在達到混凝土設計強度的50 % 時可拆除。支架、底模在混凝土張拉及壓漿完后,其強度能安全地承受其自重和外加施工荷載時拆除。拆除的順序:先拆除每跨中間部分,然后由中間向兩邊(支座處) 對稱拆除,使箱梁逐漸受力。 A 型梁在梁端預留槽口混凝土澆筑完并達到一定強度后,可通電拆除臨時支座。
4 結語
設計方案充分考慮快速施工的要求,是津濱輕軌高架橋梁能夠快速施工的前提。通過在實踐中的不斷摸索,總結經驗,培訓技術工人熟練掌握標準工法,采用側、底模分離,臨時支座等方法,大大加快了模板和支架的周轉速度,是加快施工速度的關鍵。另外,由于預應力連續箱梁的鋼筋較多,綁扎復雜,故合理的鋼筋綁扎順序、熟練的綁扎技巧、一次到位也加快了施工速度,這些都是在科學管理的基礎上達到的。
