何榮堅(jiān)

（港珠澳大橋管理局，廣東 珠海 519000）

1 工程概況

本工程位于港珠澳大橋西人工島與橋梁主體CB03段的交接處，樁號(hào)范圍 K13+159．5～K13+413，橋梁全長(zhǎng)250．25 m（含橋臺(tái)），全橋?yàn)橐宦?lián)，跨徑布置為5×49．8 m，全橋平面處于直線上，由于上下島加減速需要，主梁為變寬，左右幅對(duì)稱；11號(hào)墩至14號(hào)墩之間主梁梁寬為20．3 m，14號(hào)墩至16號(hào)墩之間主梁梁寬由20．3 m線性變化為16．3 m。主梁分兩幅設(shè)計(jì)，為預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁。本橋起點(diǎn)和西人工島相接，終點(diǎn)通過16號(hào)界面過渡墩和深水區(qū)非通航孔橋相接。平面布置見圖1。

圖1 平面布置圖Fig.1 Layout plan

箱梁為單箱雙室斷面，梁高3 m，跨中斷面頂板厚 0．32 m，底板厚 0．30 m，邊腹板厚 0．6 m，中間腹板厚0．5 m，支點(diǎn)斷面頂板厚0．6 m，底板厚 0．70 m，邊腹板厚 1．0 m，中間腹板厚 0．8 m。主梁頂板不設(shè)置橫向預(yù)應(yīng)力，橋面橫坡2．5%，由箱梁整體旋轉(zhuǎn)形成[1]。箱梁標(biāo)準(zhǔn)斷面如圖2。

圖2 箱梁標(biāo)準(zhǔn)斷面及現(xiàn)澆支架布置圖Fig.2 Layout of standard section and cast-in-situ support of box girder

箱梁縱向按全預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，預(yù)應(yīng)力鋼束設(shè)計(jì)張拉控制應(yīng)力為0．75，預(yù)應(yīng)力鋼束采用張拉噸位與引伸量雙控，以張拉力控制為主。斷面上預(yù)應(yīng)力鋼絞線布置如圖2。

2 施工工藝

2.1 施工流程

本工程箱梁雙幅共計(jì)10跨，采用逐跨現(xiàn)澆方案施工，先施工左幅、后施工右幅，從西人工島向深水區(qū)非通航孔橋方向進(jìn)行，施工縫位置距離墩中心線8 m，施工流程及支架拆除嚴(yán)格按設(shè)計(jì)圖紙施工。每跨箱梁混凝土澆筑一次性完成[2]。詳細(xì)施工工藝流程如圖3所示。

2.2 支架工程

2.2.1 支架設(shè)計(jì)

標(biāo)準(zhǔn)49．8 m跨縱向布置5排鋼管樁支架，每排橫橋向設(shè)鋼管立柱5根；鋼管立柱采用φ800×14鋼管樁，鋼管立柱縱橫向設(shè)有連接，采用φ426×6 mm鋼管；鋼管立柱樁頂設(shè)樁帽，橫向主橫梁采用雙拼HN800型鋼；縱向主梁采用組合貝雷梁；橫向分配梁采用I12．6型鋼，75 cm間距布置[3]，現(xiàn)澆支架布置圖如圖2所示。

圖3 現(xiàn)澆箱梁施工工藝流程圖Fig.3 Construction technology flow chart of cast-in-situ box girder

由于橋臺(tái)處的主梁采用的型鋼而支架處采用的貝雷梁，為消除兩種結(jié)構(gòu)主梁之間在受載后產(chǎn)生的撓度差異，在箱梁預(yù)壓時(shí)實(shí)測(cè)預(yù)壓彈性變形，以便在反拱設(shè)置時(shí)調(diào)節(jié)此種差異。保證箱梁底板成橋線形與設(shè)計(jì)線形一致。

2.2.2 支架預(yù)壓

支架與模板安裝完成后，為了檢驗(yàn)支架及基礎(chǔ)是否滿足受力要求，消除支架非彈性變形及地基變形以及實(shí)測(cè)支架各處撓度變形量，為設(shè)置施工預(yù)拱度提供依據(jù)，需對(duì)支架進(jìn)行逐跨壓載試驗(yàn)。壓載試驗(yàn)取箱梁自重與施工荷載之和的1．1倍分級(jí)加載，壓載時(shí)在支架上設(shè)置若干沉降、變位觀測(cè)點(diǎn)以便對(duì)沉降、變位進(jìn)行觀測(cè)。每跨均以墩臺(tái)中心線由香港側(cè)至珠海側(cè)每5 m、15 m、25 m、35 m、45 m處縱向布置1個(gè)監(jiān)測(cè)斷面；每個(gè)監(jiān)測(cè)斷面上布置5個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，其中箱梁中心線1個(gè)，箱梁底模邊緣2個(gè)，箱梁翼緣2個(gè)，進(jìn)行左右對(duì)稱布置。

預(yù)壓荷載采用袋裝沙袋進(jìn)行加載，因?yàn)橄淞簲嗝鏅M橋向荷載分布不均（腹板位置最大，底板次之，翼緣板最?。?，壓載荷載盡量模擬箱梁荷載分布。預(yù)壓施工時(shí)按照0→50%→80%→100%→110%加載，按照100%→80%→50%→0%卸載。各級(jí)荷載加載完成，測(cè)量觀測(cè)數(shù)據(jù)無異常情況方可進(jìn)行下一級(jí)荷載的施加。全部加載完成后進(jìn)行連續(xù)觀測(cè)，若連續(xù)2 d觀測(cè)支架沉降、位移均小于3 mm則可認(rèn)為地基沉降基本穩(wěn)定。

2.3 模板工程

2.3.1 模板施工

現(xiàn)澆箱梁模板分為外模和內(nèi)模：外模采用鋼模板；內(nèi)模及頂板底模采用木模板，頂板采用鋼管腳手架支撐[4]。

1）底模施工

底模為分塊鋼模板，用螺栓連接，直接鋪設(shè)在分配梁上。按邊線及里程位置安裝，測(cè)量復(fù)核軸線、邊線及高程。拼接過程中保證螺栓緊固，拼縫嚴(yán)密不漏漿。

墩頂位置設(shè)型鋼墊梁，支座與底?？障队媚灸Ｆ唇?，安裝縫用玻璃膠密封。

2）側(cè)模施工

側(cè)模和翼緣模板采用整體定型支架鋼模板，側(cè)模間、側(cè)模與底模間均用螺栓連接，拼縫間設(shè)止?jié){條。模板安裝到位后，測(cè)量復(fù)測(cè)變形、標(biāo)高及腹板傾角。腹板傾角及標(biāo)高可通過模板支架調(diào)節(jié)螺栓進(jìn)行調(diào)節(jié)。

3）內(nèi)模施工

內(nèi)模板采用竹膠板和方木組合的形式，在后場(chǎng)按照?qǐng)D紙?jiān)O(shè)計(jì)尺寸進(jìn)行下料、加工。內(nèi)模支架采用30 cm長(zhǎng)的方形墊塊作為支撐，作用于底模上，每個(gè)箱室每斷面設(shè)置5個(gè)。方形墊塊用φ12的短鋼筋固定在箱梁主筋上，防止墊塊在施工過程中傾倒失穩(wěn)。支架下方采用10 cm×10 cm的條形方木作分配梁，作用于倒角模板及方形墊塊上。條形分配方木與方形墊塊之間用楔形方木支墊牢固[5]。

4）模板對(duì)拉螺桿設(shè)置

腹板采用直徑φ20對(duì)拉螺桿進(jìn)行模板固定，豎向設(shè)2道，縱向間距1．2 m，拉桿受力梁采用2[10槽鋼，對(duì)拉螺桿通過安裝時(shí)套設(shè)φ25的PVC管，在模板拆除時(shí)將對(duì)拉螺桿取出，將PVC管道用同標(biāo)號(hào)的水泥砂漿封閉。

2.3.2 模板拆除

模板拆除順序遵循先裝后拆原則，即先拆內(nèi)模，再拆側(cè)模，最后拆底模。內(nèi)模待混凝土強(qiáng)度達(dá)到10 MPa方可拆除，側(cè)模、底模等預(yù)應(yīng)力張拉完成后才能拆除。為了防止箱梁施工縫處新老混凝土接縫錯(cuò)臺(tái)，箱梁張拉完成后，箱梁懸臂8 m底模與側(cè)模不卸載拆除，待后一跨施工完成后懸臂8 m模板一起拆除。

2.4 鋼筋工程

鋼筋制作依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)鋼筋實(shí)際標(biāo)長(zhǎng)和余料配料，由鋼筋加工場(chǎng)制作。鋼筋安裝遵循從下至上進(jìn)行的原則，先綁扎底板鋼筋，同時(shí)安裝底板預(yù)應(yīng)力管道，再綁扎腹板及橫隔梁鋼筋，同時(shí)安裝腹板預(yù)應(yīng)力管道，最后綁扎頂板（含翼板）鋼筋，同時(shí)安裝預(yù)應(yīng)力管道。

1）箱梁底、腹板鋼筋綁扎

在底模上梅花布置混凝土墊塊，焊設(shè)“井”字架立鋼筋或板凳架立筋定位，布置間距不得大于2 m。在綁扎腹板筋時(shí)，反算控制骨架主筋高度。

2）箱梁頂板鋼筋綁扎

底板、腹板鋼筋、預(yù)應(yīng)力管道安裝完成后，進(jìn)行頂板支架及模板安裝，頂板模板安裝并校準(zhǔn)后，進(jìn)行頂板鋼筋綁扎。頂板鋼筋安裝時(shí)注意人孔邊緣的搭接長(zhǎng)度滿足規(guī)范要求，同時(shí)注意梁體鋼筋與各種預(yù)埋鋼筋的連接。

2.5 支座安裝

在支座安裝前，首先對(duì)支座墊石進(jìn)行測(cè)量復(fù)核，對(duì)于低于設(shè)計(jì)標(biāo)高的墊石，應(yīng)先用環(huán)氧砂漿找平，高出的部分用磨光機(jī)打磨。支座安裝采用環(huán)氧樹脂砂漿找平，利用水平尺檢查；安裝完成后，必須固定牢固，防止在混凝土澆筑過程中由于受力不均，支座上鋼板出現(xiàn)翹曲或脫空現(xiàn)象。

2.6 混凝土工程

1）混凝土澆筑

混凝土一次澆筑成型，單次澆筑最大方量約1 100 m3，由汽車泵泵送入倉(cāng)。從低端開始采用階梯式布料向前推進(jìn)，布料以10 m為控制長(zhǎng)度。采取多點(diǎn)分層對(duì)稱布料，每層厚度為30～40 cm。橫梁、腹板及腹板倒角直接設(shè)在正上方布料。梁底從預(yù)留的布料孔布料，間距約為5 m。

箱梁混凝土澆筑按截面部位分4個(gè)區(qū)，按照腹板下倒角—底板—腹板—翼板頂板的澆筑順序（A—B—C—D）布料[6]，見圖4所示。

圖4 箱梁橫斷面澆筑分區(qū)示意圖Fig.4 Partition diagram of pouring cross section of box girder

采用50型振動(dòng)棒，垂直點(diǎn)振，振搗點(diǎn)按平面50 cm×50 cm布設(shè)。分層振搗插入下層5～10 cm；每點(diǎn)振搗時(shí)長(zhǎng)20～30 s。

2）混凝土養(yǎng)護(hù)

箱梁頂板采用覆蓋土工布澆水養(yǎng)護(hù)，箱梁室內(nèi)采用自高點(diǎn)噴淋養(yǎng)護(hù)，使混凝土表面始終保持濕潤(rùn)。模板未拆前向模板表面灑水降溫，拆除后及時(shí)灑水養(yǎng)護(hù)。養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于7 d[2]。

2.7 預(yù)應(yīng)力工程

箱梁為縱向預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，采用φ15．20 mm的高強(qiáng)度低松弛鋼絞線，抗拉強(qiáng)度為1 860 MPa，計(jì)算彈性模量為1．95×105 MPa，縱向預(yù)應(yīng)力主要有15-22型、15-16型、15-12型及15-4型。預(yù)應(yīng)力管道采用高密度聚乙烯波紋管。

預(yù)應(yīng)力束采用單端張拉后聯(lián)接器接長(zhǎng)法施工，壓漿采用真空輔助壓漿法[7]。

1）鋼絞線下料穿束

下料采用切割機(jī)切割，下方鋪設(shè)彩條布，防止鋼絞線受污染。采用機(jī)械穿束：用穿束機(jī)牽引向孔內(nèi)穿束，拖拉方向和鋼束穿入方向要與錨具墊板垂直。

2）預(yù)應(yīng)力束張拉

穿束完成并安裝好錨墊板及夾片等，混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90%且滿足養(yǎng)護(hù)齡期后，張拉預(yù)應(yīng)力束。

張拉順序如下：

0→0．1σk（測(cè)伸長(zhǎng)值，測(cè)工具錨夾片外露）→0．2σk（測(cè)伸長(zhǎng)值，測(cè)工具錨夾片外露）→σk（穩(wěn)壓5 min、測(cè)伸長(zhǎng)值，測(cè)工具錨夾片外露）→回油錨固（測(cè)總回縮量、測(cè)工作錨夾片外露）→畫線作鋼絞線滑絲觀察標(biāo)記。其中σk為指張拉控制應(yīng)力。

張拉嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙的張拉順序：先腹板束后底板束，兩側(cè)同時(shí)對(duì)稱張拉，即至少2臺(tái)張拉千斤頂同時(shí)工作。

預(yù)應(yīng)力張拉時(shí)，以張拉力為控制，以伸長(zhǎng)值為校核。

3）預(yù)應(yīng)力管道壓漿及封錨

終張拉完成后，鋼束切除后用高標(biāo)號(hào)水泥漿封錨，在48 h內(nèi)進(jìn)行管道壓漿，采用真空壓漿法壓漿，真空度控制在-0．06～-0．1 MPa 并保持穩(wěn)定，灌入漿液直至漿液從出漿口溢出，關(guān)閉出漿口閥門，保持壓力不小于0．5 MPa，時(shí)間3～5 min。關(guān)閉灌漿泵及灌漿端閥門，完成灌漿。

孔道最后壓漿完畢，經(jīng)檢查及時(shí)進(jìn)行梁體封錨。封錨采用C50干硬性補(bǔ)償收縮混凝土，強(qiáng)度與梁體同級(jí)。

3 施工工藝特點(diǎn)分析

港珠澳大橋西人工島非通航孔橋現(xiàn)澆箱梁施工部分施工工藝與國(guó)內(nèi)現(xiàn)澆箱梁施工常見工藝相似，如支架施工、鋼筋施工、支座安裝、預(yù)應(yīng)力施工。但國(guó)內(nèi)支架法現(xiàn)澆箱梁通常采用兩次澆筑工藝，即先澆筑底板及腹板，再澆筑頂板及翼板；而本項(xiàng)目采用的箱室內(nèi)滿堂支架法全斷面一次性澆筑施工工藝，即在模板施工、混凝土澆筑方面有別于常規(guī)施工工藝，由此帶來了施工難度，同時(shí)也有優(yōu)于常規(guī)工藝的方面。

3.1 難點(diǎn)分析

1）由于采用全斷面一次性澆筑箱梁混凝土，所以支架、模板需一次性安裝完成，如何確保箱室內(nèi)支架在澆筑時(shí)的穩(wěn)定性是最大的施工難點(diǎn)。

應(yīng)對(duì)措施：積極參考國(guó)內(nèi)已有項(xiàng)目施工經(jīng)驗(yàn)，精心編制具有可實(shí)施性的施工方案；應(yīng)用短鋼筋等措施重點(diǎn)固定好墊塊，嚴(yán)禁墊塊失穩(wěn)；制定嚴(yán)格的檢查措施，做好施工人員交底、培訓(xùn)工作。

2）采用全斷面一次性澆筑箱梁混凝土，增加了混凝土振搗的難度，如質(zhì)量控制不嚴(yán)，容易出現(xiàn)空洞、蜂窩、麻面等質(zhì)量問題。

應(yīng)對(duì)措施：通過工藝試驗(yàn)選擇最優(yōu)的混凝土配合比；澆筑時(shí)嚴(yán)格控制底板、腹板混凝土的入灰量，避免底板入灰過多增加清理工作量而導(dǎo)致腹板出現(xiàn)冷縫；加強(qiáng)底板倒角及下腹板振搗質(zhì)量控制、控制好腹板澆筑的時(shí)間間隔。

3）采用全斷面一次性澆筑箱梁混凝土，必須做好平衡澆筑工作，防止出現(xiàn)橫向力過大導(dǎo)致箱室內(nèi)支架、模板失穩(wěn)。

應(yīng)對(duì)措施：嚴(yán)格按照澆筑方案縱橫向同步澆筑，安排專人做好檢查監(jiān)督工作；同時(shí)安排有經(jīng)驗(yàn)的木工工人做好澆筑檢查工作，發(fā)現(xiàn)模板問題及時(shí)暫停澆筑，待加固完成后再行澆筑。

4）西人工島非通航孔橋現(xiàn)澆箱梁屬于高標(biāo)號(hào)的外海大體積混凝土結(jié)構(gòu)，施工采用全斷面一次性澆筑，單次澆筑方量大、澆筑時(shí)間長(zhǎng)，施工過程中必須作好溫控措施，預(yù)防混凝土因溫度應(yīng)力過大而產(chǎn)生裂縫。

應(yīng)對(duì)措施：通過降低混凝土原材料溫度、增設(shè)冷卻水裝置確?；炷脸鰝}(cāng)溫度符合設(shè)計(jì)要求；在運(yùn)輸過程中采取運(yùn)輸車包裹保溫布，并在拌和站下料口附近設(shè)置水管噴頭溫度控制等手段確?；炷寥肽囟确显O(shè)計(jì)要求；在養(yǎng)護(hù)過程嚴(yán)格做好養(yǎng)護(hù)措施，避免出現(xiàn)收縮裂縫。

3.2 優(yōu)點(diǎn)分析

1）兩次澆筑的施工工藝，在首次澆筑后需先行拆除腹板內(nèi)側(cè)模板，此時(shí)松開對(duì)拉螺桿容易造成外側(cè)模板松動(dòng)而產(chǎn)生位移，二次收緊仍難以確保不漏漿而導(dǎo)致錯(cuò)臺(tái)或污染下層混凝土。全斷面一次性澆筑箱梁混凝土，則避免了箱梁腹板設(shè)置施工縫而出現(xiàn)的漏漿、錯(cuò)臺(tái)、色差等問題，提高了箱梁外觀質(zhì)量[8]。

2）兩次澆筑的施工工藝，在澆筑頂板時(shí)容易導(dǎo)致底板混凝土出現(xiàn)裂紋，同時(shí)因前后澆筑的混凝土存在齡期差（約15 d），容易導(dǎo)致頂板混凝土產(chǎn)生橫向裂縫。全斷面一次性澆筑箱梁混凝土，克服了上層澆筑壓力造成的底板混凝土裂紋現(xiàn)象，避免了因混凝土齡期差產(chǎn)生頂板裂縫，提高了箱梁混凝土耐久性。

3）通過與本項(xiàng)目東人工島非通航孔橋箱梁施工兩次澆筑工藝對(duì)比，全斷面一次性澆筑省去了下層混凝土鑿毛、休整鋼筋等工序，縮短了工序間銜接時(shí)間，因此單跨施工時(shí)間縮短了7 d[4]，大大提高了施工功效，節(jié)約了成本。

4）兩次澆筑的施工工藝，在施工縫位置因有預(yù)埋的波紋管，給鑿毛帶來很大困難，如施工管理不到位，導(dǎo)致鑿毛質(zhì)量不滿足規(guī)范要求，將對(duì)箱梁整體質(zhì)量造成很大影響。全斷面一次性澆筑箱梁混凝土，避免了施工縫，增強(qiáng)了箱梁的整體剛度，延長(zhǎng)了箱梁的使用壽命。

4 結(jié)語

港珠澳大橋港珠澳大橋西人工島非通航孔橋現(xiàn)澆箱梁施工采用科學(xué)合理的全斷面一次性澆筑施工工藝，施工過程中嚴(yán)格做好支架工程、模板工程、鋼筋制安、箱梁混凝土澆筑、預(yù)應(yīng)力施工等質(zhì)量控制要點(diǎn)，確保了箱梁整體質(zhì)量，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。