高速鐵路橋連續(xù)梁合攏段施工方案探討

摘 要:本文介紹了某高速鐵路橋60+100+60m連續(xù)梁合攏段施工順序及其關(guān)鍵技術(shù)，闡述了如何保證合攏段施工質(zhì)量，確保連續(xù)梁施工線型，為今后同類型橋梁施工提供借鑒。

關(guān)鍵詞:高速鐵路 連續(xù)梁 合攏段 施工控制

中圖分類號(hào):U445.5文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1674-098X(2012)04(b)-0103-02

1 工程概況

某高速鐵路橋60+100+60m連續(xù)梁橫跨高速公路，整個(gè)施工作業(yè)面均處于高速互通立交范圍內(nèi)，安全風(fēng)險(xiǎn)高，作業(yè)難度大，機(jī)械材料出入困難。該連續(xù)梁位于34#～37#墩，中跨和邊跨均分為13個(gè)號(hào)塊和2m合攏段澆;連續(xù)梁梁體為單箱單室，變高度、變截面結(jié)構(gòu)。箱梁頂寬12.2m，箱梁底寬6.4m。連續(xù)梁采用懸澆掛籃施工，掛籃結(jié)構(gòu)型式為三角斜拉架式，適應(yīng)最大懸澆節(jié)段重量160t，適應(yīng)最大懸澆節(jié)段長度4m，掛籃結(jié)構(gòu)自重69.202t。邊跨合攏段砼方量25m3，節(jié)段重量65t，中跨合攏段砼方量40.3m3，節(jié)段重量104.8t。

2 合攏段施工

合攏段施工中，由于晝夜溫度變化，新澆砼的收縮，以及結(jié)構(gòu)砼的收縮、徐變，新澆砼的水化熱影響，結(jié)構(gòu)體系的變化以及施工荷載等因素，對(duì)尚未達(dá)到強(qiáng)度的合攏段砼的質(zhì)量均有直接的影響。因此，必須嚴(yán)格控制合攏段施工工藝。

(1)合攏段施工前準(zhǔn)備。合攏施工前，將橋面多余物件及機(jī)械設(shè)備等全部清除或移至0#塊頂部，并精確測量橋軸線偏位情況、合攏口在氣溫變化下的長度和懸臂現(xiàn)澆梁及直線段上的所有觀測點(diǎn)高程，若合攏口高差超過15mm，則進(jìn)行標(biāo)高調(diào)整。(2)合攏段施工順序。根據(jù)掛籃號(hào)塊施工進(jìn)度，合理調(diào)整直線段施工時(shí)間，直線段砼澆注完成時(shí)間宜控制在掛籃懸澆施工結(jié)束前20天完成。合攏段施工順序安排先進(jìn)行邊跨合攏，再進(jìn)行中跨合攏。邊跨及中跨合攏段均采用掛籃作吊架施工，合攏梁段混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí)及時(shí)進(jìn)行預(yù)應(yīng)力筋張拉。邊跨合攏段施工流程為:現(xiàn)澆直線段施工→邊跨合攏掛籃吊架前移到位→邊跨合攏段鋼筋、模板、預(yù)應(yīng)力安裝→邊跨合攏段臨時(shí)撐架鎖定→邊墩支座水平固接解除→邊跨合攏段模板固定→邊跨砼澆注→張拉邊跨首批合攏束→拆除臨時(shí)固結(jié)、落梁→張拉邊跨剩余合攏束→邊跨直線段支架及掛籃拆除。中跨合攏段施工流程為中跨合攏段托架掛籃前移到位→中跨合攏段鋼筋模板預(yù)應(yīng)力安裝→中跨合攏段臨時(shí)撐架鎖定(邊跨直線段托架拆除完成)→中跨合攏段臨時(shí)張拉束B7’、T18張拉→主墩縱向滑動(dòng)支座水平約束解除→合攏段模板固定→合攏段砼澆注→合攏段預(yù)應(yīng)力張拉→合攏段托架及臨時(shí)張拉束T18拆除→橋面系施工。(3)合攏段施工關(guān)鍵技術(shù)。①合攏段吊架及配重分析。邊跨合攏段直接采用掛籃作吊架進(jìn)行砼澆注施工，13#塊張拉完成后，將現(xiàn)澆直線段懸臂部分底部托架割除，合擾托架掛籃前移到位，并與現(xiàn)澆直線段進(jìn)行重力方向鎖定，同時(shí)確保合攏段在未臨時(shí)鎖定前，能夠自由伸縮。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，應(yīng)控制兩端不平衡重不超過20t，以13#塊為參考，允許承受的彎矩應(yīng)力為20×37.5=750t*m，本套掛籃總重為69.2t，移動(dòng)掛籃1.3m產(chǎn)生的的不平衡彎矩應(yīng)力為69.2×1.3=89.7t*m＜750t*m，因此，掛籃移時(shí)，不需要進(jìn)行壓重來調(diào)整彎矩應(yīng)力平衡。中跨合攏托架掛籃應(yīng)根據(jù)大小里程側(cè)施工進(jìn)度合理選擇，托架移動(dòng)前，將梁面上的雜物清理干凈，并將合攏段兩側(cè)梁體高程精確測量，采用配重方式，調(diào)整合攏段兩側(cè)號(hào)塊高程，使其達(dá)到要求。中跨合攏段掛籃前移作為托架時(shí)，邊跨合攏段已澆注或臨時(shí)鎖定，掛籃前移2m對(duì)兩端彎矩平衡影響不大，即69.2×3.3=228.4t*m＜750t*m，因此托架前移時(shí)，不需要進(jìn)行配重處理。②合攏段臨時(shí)鎖定。邊跨合攏時(shí)，因溫度降低產(chǎn)生的拉應(yīng)力相對(duì)較小，設(shè)計(jì)采用型鋼勁性骨架支撐及抗拉，不考慮進(jìn)行臨時(shí)張拉束張拉約束。邊跨合攏段剛性支撐長4m，采用2I32a組合成一組，頂?shù)装甯鲀山M共計(jì)四組。在合攏段兩側(cè)連接段砼澆注前，提前將預(yù)埋鋼板按要求準(zhǔn)確預(yù)埋，預(yù)埋鋼板下設(shè)置有8根錨固角鋼∠100×10mm。邊跨抵抗力主要由現(xiàn)澆段砼與模板的摩擦力，模板與砼摩擦系數(shù)取μ=0.15，則邊跨合攏段鋼支撐所受軸力為:F=μG=0.15×3474=521.1kN，式中，G為邊跨現(xiàn)澆段梁體重量。因?yàn)閮H有521.1kN的力，故邊跨不再進(jìn)行臨時(shí)預(yù)應(yīng)力束張拉，僅用勁性骨架焊接來抵消溫度降低時(shí)兩端梁體對(duì)新澆砼的拉應(yīng)力。設(shè)計(jì)采用2I32a作為支撐勁性骨架，每個(gè)合攏段設(shè)置4組，則每組剛性支撐架所受應(yīng)力:σ=F/A=521.1×1000/4×2×6712=9.7MPa＜210 MPa，能夠滿足要求。錨固角鋼∠100×10mm承載力驗(yàn)算:τ=F/A=521.1×1000/4×8×1926=8.46MPa＜210 MPa，能夠滿足要求。中跨合攏臨時(shí)鎖定采用“既拉又撐還抗剪”的原則，將梁體連接為整體。中跨合攏段剛性支撐參照邊跨合攏段，同時(shí)增設(shè)4束臨時(shí)張拉束，臨時(shí)張拉平直預(yù)應(yīng)力束可以減小梁體撓度變形，張拉較短長度的預(yù)應(yīng)力束可能起到對(duì)合攏段更好的約束作用，臨時(shí)張拉束選擇2B7’、2T18對(duì)稱4根，每束張拉力為700kN，約為設(shè)計(jì)張拉力20%，合計(jì)2800kN，4束臨時(shí)張拉束合力略大于由于相應(yīng)梁體伸縮受到的支座磨擦阻力。合攏口鋼支撐鎖定后，接著按設(shè)計(jì)要求迅速張拉四束臨時(shí)鎖定束，然后立即解除支座及臨時(shí)支墩水平約束，使梁體能在鎖定情況下自由伸縮。中跨合攏段臨時(shí)剛支撐主要抵抗由36#墩、37#墩墩頂活動(dòng)支座與梁體的摩擦力(35#墩頂為固定支座，現(xiàn)澆直線段底模已脫開)，摩擦系數(shù)取0.05，則中跨合攏段鋼支撐所受軸力為F=μG=0.05×53240=2662kN，式中，G為整個(gè)連續(xù)梁重量的一半扣掉中跨合攏段部分。臨時(shí)張拉束第束張拉力為700kN，4束合計(jì)2800KN＞2662kN，滿足要求。采用2I32a焊成支撐骨架，每個(gè)合攏段4個(gè)，則每個(gè)剛性支撐架所受應(yīng)力:σ=F/A=(2662+2800)×1000/4×2×6712=101.7MPa＜210 MPa，能夠滿足要求。錨固角鋼∠100×10mm承載力驗(yàn)算:τ=F/A=(2662+2800)×1000/4×8×1926=88.62MPa＜210 MPa，能夠滿足要求。③型鋼支撐架焊縫強(qiáng)度驗(yàn)算。型鋼骨架所承受的最大平均力為F=(2662+2800)/4=1365.5KN，單個(gè)骨架上的焊縫長度按1600mm計(jì)算，采用焊腳尺寸hf=10mm的角焊縫連接，保證焊縫質(zhì)量。τf=1365.5kN/1600mm×0.7×10mm=122MPa＜160 MPa，滿足施工要求。預(yù)埋鋼板下錨固角鋼同樣采用焊腳尺寸hf=10mm的角焊縫連接，保證焊縫質(zhì)量。總焊縫長度為1600mm，滿足施工要求。④臨時(shí)鎖定時(shí)間選擇。確定臨時(shí)鎖定時(shí)間的原則:砼主梁的溫度盡量低，從而使合攏段砼始終處于受壓狀態(tài)，有利于保證合攏段砼的質(zhì)量。合攏段鎖定后，必須立即按要求解除相應(yīng)部位水平約束，使梁體在鎖定情況下，整體自由伸縮。為了減少鎖定時(shí)間，在鎖定之前，應(yīng)提前將型鋼撐架一端按要求焊接到位，同時(shí)做好臨時(shí)合攏束張拉的準(zhǔn)備工作，勁性骨架焊接完成后，臨時(shí)合攏束應(yīng)快速張拉至設(shè)計(jì)噸位。(4)合攏段混凝土澆注。合攏段臨時(shí)鎖定后，即可將模板體系完全固定牢靠，確保砼澆注安全。合攏段砼早期受力比較復(fù)雜，故合攏段砼強(qiáng)度應(yīng)比梁體提高一個(gè)等級(jí)，并應(yīng)早強(qiáng)，同時(shí)摻加膨脹劑。砼澆筑時(shí)間選擇一天中氣溫最低時(shí)進(jìn)行，一般為凌晨0～2點(diǎn)左右，澆筑時(shí)間在4h內(nèi)完成，砼澆筑前用水將全梁表面、箱內(nèi)灑水保濕進(jìn)行降溫。并且收聽天氣預(yù)報(bào)，3d內(nèi)有大風(fēng)降溫時(shí)，不進(jìn)行合攏段砼澆筑。因合攏段采取了鋼性支撐體系，合攏段砼澆注過程中，兩側(cè)重量變化產(chǎn)生的撓度變形對(duì)新澆砼的影響較小。若合龍段施工壓重，梁體產(chǎn)生較大彎矩，對(duì)主梁受力不利，同時(shí)臨時(shí)固結(jié)不平衡反力增大，在中跨合攏時(shí)最大，并且現(xiàn)場壓重施工繁瑣，由于不能準(zhǔn)確確定已澆砼方量，同步除去合攏段配重有一定盲目性，多卸或少卸對(duì)結(jié)構(gòu)反而不利?；谝陨显蛘J(rèn)為合攏時(shí)可不進(jìn)行壓重，只需加強(qiáng)合攏撐架剛度。(5)合攏段質(zhì)量控制措施及注意事項(xiàng)。對(duì)稱懸澆時(shí)必須嚴(yán)格控制箱梁前端澆筑標(biāo)高，合攏前應(yīng)對(duì)梁體加強(qiáng)觀測，對(duì)控制梁段埋設(shè)的應(yīng)力傳感器測設(shè)的應(yīng)力數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，同時(shí)對(duì)懸臂端箱梁頂面標(biāo)高進(jìn)行聯(lián)測，并連續(xù)觀察氣溫變化對(duì)梁體相對(duì)標(biāo)高、合攏口長度及軸線偏移量的影響;由于合攏段和橫隔板鋼筋密集，加上受縱橫豎三向預(yù)應(yīng)力及合攏撐架影響，鋼筋安裝難度較大，合理調(diào)整安裝順序是鋼筋安裝的關(guān)鍵，同時(shí)注意縱向鋼筋先全部采用綁扎，在合攏撐架焊接完成后再對(duì)部分搭接長度不足的部位進(jìn)行焊接;合攏口臨時(shí)鎖定完成后應(yīng)立即按要求進(jìn)行水平約束的解除，首先解除正式支座的水平約束，即將支座上下擺鋼板間的連接螺栓切斷，其次是解除臨時(shí)墩水平約束，即將箱梁底預(yù)埋鋼組件與鋼管樁樁帽間的水平固接擋板，使梁另一端在合攏口臨時(shí)鎖定后溫度變化情況下能自由伸縮，在全橋合攏段施工過程中，每個(gè)合攏口臨時(shí)鎖定后均連續(xù)觀測24小時(shí)，每2小時(shí)測量一次，合攏口長度、兩端相對(duì)高差無變化，標(biāo)高最大變化僅為2mm，支座水平位移同理論計(jì)算值誤差2mm，以上數(shù)據(jù)說明臨時(shí)鎖定后合攏口非常穩(wěn)定，可以保證合攏段施工質(zhì)量;合攏段砼澆筑完成后，為避免日照引起的溫升加劇，造成合攏段砼產(chǎn)生收縮裂紋，應(yīng)在砼表面覆蓋草袋，由專人不停的灑水養(yǎng)護(hù)，使合攏段砼及其前后1米范圍內(nèi)保持適溫狀態(tài);合攏段底板管道安裝時(shí)必須按設(shè)計(jì)要求施工，管道應(yīng)順直，相鄰管道間距符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，張拉前施工千斤頂統(tǒng)一重新標(biāo)定，要重視防崩鋼筋的安裝，對(duì)合攏束按圖紙要求進(jìn)行編號(hào)，對(duì)張拉人員進(jìn)行技術(shù)交底，保證人人都熟悉合攏段施工張拉順序及合攏束編號(hào)，嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求的張拉順序進(jìn)行張拉，張拉下批預(yù)應(yīng)力束時(shí)，上批預(yù)應(yīng)力管道必須壓漿且漿體強(qiáng)度達(dá)到85%以上。張拉時(shí)嚴(yán)格遵循操作規(guī)范，同時(shí)持續(xù)緩慢進(jìn)行，并設(shè)專人觀察梁體反應(yīng)，出現(xiàn)異常情況立即停止張拉，查明原因后再進(jìn)行。

3 結(jié)語

合攏段施工過程實(shí)際為連續(xù)梁的體系轉(zhuǎn)換過程，也是連續(xù)梁掛籃懸澆施工中最為關(guān)鍵的一道工序，如何優(yōu)化施工方案、合理安排工序是加快合攏施工進(jìn)度、保證合攏段施工質(zhì)量、確保連續(xù)梁線型符合設(shè)計(jì)要求的關(guān)鍵。某高速鐵路連續(xù)梁合攏段按按照上述方案施工，梁體表面混凝土未產(chǎn)生任何裂紋，經(jīng)應(yīng)力檢測，合攏后結(jié)構(gòu)受力良好，滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。

參考文獻(xiàn)

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