張方
(中鐵二十局集團(tuán)有限公司,西安710016)
根據(jù)交通運(yùn)輸部(https://www.mot.gov.cn/)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),2021 年我國公路橋梁總數(shù)量超過96 萬座,同比增長5.30%,接近7 400 萬延米,同比增長11.34%。其中,特大橋梁數(shù)量超過7 400 座,擁有超過1 300 萬延米,大橋數(shù)量超過13 萬座,擁有超過3 700 萬延米。 橋梁道路作為交通運(yùn)輸系統(tǒng)的重要組成部分,需要重視其施工質(zhì)量,確保其可以達(dá)到應(yīng)用預(yù)期效果。
呼蘭河呼口大橋位于松北區(qū)與呼蘭區(qū)交界處的呼蘭河河口,其負(fù)責(zé)連接呼蘭區(qū)、松北區(qū),是濱江大道重要沿江過河通道。 該大橋總長度為1 887.12 m,主橋長度為240 m,引橋長度為1647.12 m。 布置雙向6 車道橫斷面,主橋?yàn)? 墩,上部采用單箱雙室預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁模式,跨徑組合為45 m+75 m×2+45 m;引橋?yàn)?8 墩2 臺(tái),上部采用40 m 預(yù)應(yīng)力混凝土簡支轉(zhuǎn)連續(xù)箱梁。 該大橋位于呼蘭河區(qū)域,地勢條件為東北略高、西南略低,海拔高度處于114~120 m。 該地區(qū)屬于北溫帶大陸性季風(fēng)氣候,年平均氣溫為3.3 ℃。 7 月份為當(dāng)?shù)刈顭釙r(shí)期,月平均溫度為23.1 ℃,1 月份為當(dāng)?shù)刈罾鋾r(shí)期,月平均氣溫為-19.4 ℃。 凍土深度可以達(dá)到197 cm,年平均降水量為505.4 mm。 該大橋處于地質(zhì)條件為濕地,不會(huì)對(duì)路基、橋臺(tái)造成過多影響。
在本橋梁工程中,施工順序整理如下:通過反循環(huán)鉆機(jī)對(duì)鉆孔灌注樁進(jìn)行鉆孔處理,現(xiàn)澆承臺(tái)、輕型臺(tái)使用定型鋼模支撐與鋼支撐。 在拌和站對(duì)橋梁工程使用的結(jié)構(gòu)混凝土做集中拌和處理,并使用混凝土輸送泵進(jìn)行混凝土灌注作業(yè)。 如果施工區(qū)域地勢較為平坦, 可以直接通過吊車提升完成混凝土入模作業(yè)。 對(duì)于本橋梁工程所需的各類預(yù)應(yīng)力混凝土梁,需要在預(yù)制廠完成預(yù)制處理, 并使用運(yùn)梁車從預(yù)制廠將預(yù)應(yīng)力混凝土梁運(yùn)輸?shù)绞┕^(qū)域,使用架橋機(jī)進(jìn)行架梁操作。
本橋梁工程涉及大量施工技術(shù), 為讓本文內(nèi)容更具有參考價(jià)值,僅以預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁預(yù)制、梁體架設(shè)、預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁掛籃施工等幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)作為研究對(duì)象, 對(duì)這些內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)分析。
4.1.1 基底處理
為提升梁場基底承載力,需要對(duì)其做充分處理。 本橋梁工程中采用片石換填方式,經(jīng)檢驗(yàn)梁場基地符合施工標(biāo)準(zhǔn),開展后續(xù)的梁臺(tái)座施工作業(yè)。
4.1.2 制梁臺(tái)座施工
向地基澆筑20 cm 的混凝土墊層, 等到混凝土墊層凝固后,再澆筑25 cm 的底座混凝土。 等到底座混凝土凝固后,在其表面鋪設(shè)8 mm 的鋼板, 當(dāng)作底模使用。 通過焊接操作,讓底模構(gòu)成一個(gè)整體,確保其和預(yù)埋角鋼牢固焊接,形成制梁臺(tái)座。 根據(jù)橋梁工程設(shè)計(jì)方案,預(yù)留一定的拱度,并在兜底吊梁位置設(shè)置相應(yīng)的活動(dòng)斷口。 考慮到箱梁在承受預(yù)應(yīng)力時(shí),會(huì)產(chǎn)生一定的上拱度, 形成簡支梁。 需要對(duì)底座兩端的2 m 距離內(nèi),做好相應(yīng)的加厚工作,將原本的25 cm 底座厚度逐步增加到50 cm, 并額外設(shè)置兩層φ10 mm 的10 cm×10 cm 鋼筋網(wǎng)片。 在對(duì)臺(tái)座混凝土進(jìn)行澆筑作業(yè)時(shí),需要對(duì)側(cè)模下拉桿管道的位置進(jìn)行預(yù)留處理。
4.1.3 混凝土澆筑與養(yǎng)護(hù)
箱梁混凝土采用一次連續(xù)澆筑成型工藝, 從梁體一端開始,到另一端結(jié)束。 在完成底板澆筑任務(wù)后,對(duì)混凝土搗固處理,保持其表面平整后,及時(shí)安裝內(nèi)模,綁扎頂板鋼筋,并從兩肋下料,以對(duì)稱方式對(duì)腹板做分層澆筑處理,每層厚度控制在25 cm 以內(nèi),通過插入式振動(dòng)器對(duì)混凝土做搗固處理。 其端部通過附著式振動(dòng)器復(fù)振,頂板通過平板振動(dòng)器復(fù)振,對(duì)頂板做找平處理。 等到混凝土澆筑高度達(dá)到梁體末端3 m 處,從梁體末端到中間做下料處理, 保證混凝土在距離端部的3 m 位置收口。
預(yù)制邊梁作業(yè)時(shí), 需要?jiǎng)澐殖鲋髁旱?/3 跨徑外側(cè)位置,將懸臂板橫向80 cm、縱向50 cm 區(qū)域,納入暫緩澆筑混凝土范圍中,并對(duì)這個(gè)范圍中的縱向鋼筋做剪斷處理。 等到完成預(yù)應(yīng)力鋼束張拉作業(yè)后,再將縱向鋼筋進(jìn)行焊接,完成該區(qū)域的補(bǔ)澆作業(yè)。
預(yù)制箱梁作業(yè)時(shí), 需要在箱梁頂板負(fù)彎矩預(yù)應(yīng)力筋錨固位置預(yù)留足夠大小的張拉槽。 邊梁混凝土澆筑作業(yè)時(shí),需要預(yù)留泄水管的安裝位置。 箱梁澆筑頂板時(shí),需要在頂板的上方,通過插進(jìn)2~3 個(gè)硬塑料管,對(duì)頂板的澆筑厚度進(jìn)行檢查。
完成梁體混凝土澆筑工作后, 需要向混凝土表面覆蓋麻袋片,通過灑水進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。 即便是拆模處理后,也需要繼續(xù)養(yǎng)護(hù)混凝土,保證混凝土符合本橋梁工程設(shè)計(jì)方案標(biāo)準(zhǔn)。 如果當(dāng)?shù)貧鉁叵陆抵? ℃,僅通過覆蓋麻袋片覆蓋,進(jìn)行混凝土保溫處理即可,不允許灑水養(yǎng)護(hù)[1]。
4.1.4 預(yù)應(yīng)力施工
在施工現(xiàn)場建設(shè)預(yù)應(yīng)力鋼絞線下料場, 根據(jù)下料單內(nèi)容進(jìn)行下料、編束等操作。 對(duì)預(yù)應(yīng)力孔道進(jìn)行充分檢查,利用通孔器做初步清孔處理,再通過高壓水對(duì)孔道仔細(xì)沖洗,最后利用高壓風(fēng)將孔道殘存的水全部吹出, 保證孔徑、 孔道內(nèi)部清潔。 使用鋼絞線主要使用人工穿束,可以使用卷揚(yáng)機(jī)進(jìn)行輔助作業(yè)。等到梁體混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的90%強(qiáng)度后,著手鋼絞線張拉作業(yè)。 利用兩端對(duì)稱同步張拉技術(shù),同時(shí)控制張拉力、鋼絞線伸長量。 將初應(yīng)力施加到鋼絞線上, 達(dá)到1.02σcon后(σcon為張拉控制應(yīng)力),保持2 min 的持荷處理后,做錨固操作。 在做孔道壓漿操作時(shí),根據(jù)本橋梁工程建設(shè)需求,選擇普硅525#水泥,并將具有減水、微膨脹功能的外加劑添加到水泥漿中,水灰比要保持在0.4~0.45,水泥漿強(qiáng)度超過40 MPa。
在本橋梁工程中,梁體通過運(yùn)梁車進(jìn)行運(yùn)輸,使用架橋機(jī)進(jìn)行架設(shè)。 在開展梁體架設(shè)作業(yè)前,需要做好以下準(zhǔn)備工作:確定各個(gè)片梁的拱度值、梁頂板厚度、墩頂支承墊石高度等數(shù)據(jù),孔梁的配置活動(dòng)。 根據(jù)預(yù)先設(shè)置的梁體序號(hào),逐步完成架設(shè)工作。 對(duì)于臺(tái)頂蓋梁,需要根據(jù)施工標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置橋的中心線、邊線、每個(gè)片梁端線、邊線,保障架梁獲得預(yù)期的施工質(zhì)量。 需要在臺(tái)后路基上,架設(shè)架橋機(jī)。 使用吊車拼裝架橋機(jī),并在拼裝后對(duì)架橋機(jī)使用功能進(jìn)行調(diào)試。 在確認(rèn)架橋機(jī)的基礎(chǔ)功能使用正常后, 將施工現(xiàn)場的梁體移動(dòng)到具體位置。 遵循先邊梁、后中梁的順序,完成梁體的架設(shè)工作。 對(duì)于邊梁安裝工作,可以細(xì)分為兩個(gè)環(huán)節(jié), 先將邊梁放置在距離最近的片中梁位置,再使用邊梁掛架起吊,將邊梁整體移動(dòng)到架設(shè)具體位置。等到所有梁體完成架設(shè)作業(yè)后, 架橋機(jī)再次移動(dòng)到最開始的安裝位置,通過吊車對(duì)架橋機(jī)進(jìn)行拆機(jī)處理。
4.3.1 掛籃制作與拼裝
根據(jù)本橋梁工程需求,選擇自錨平衡式菱形掛籃。 針對(duì)底模前后橫梁上的吊帶、菱形桁架等位置,需要進(jìn)行嚴(yán)格的焊接處理, 并對(duì)焊接位置做探傷檢查, 通過加載試驗(yàn)達(dá)到應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn),才允許投入使用。 本橋梁工程的0#段長度為15 m,需要通過搭設(shè)滿堂支架進(jìn)行施工、預(yù)壓處理,進(jìn)行相應(yīng)的澆筑操作。使用橋墩側(cè)的塔吊做掛籃吊裝作業(yè)。 在掛籃安裝時(shí),需要做到橋墩兩側(cè)掛籃保持對(duì)稱同步安裝,科學(xué)控制不均衡荷載。
4.3.2 混凝土懸灌施工
在已灌梁段混凝土的強(qiáng)度、 彈性模量符合本橋梁工程的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)后,對(duì)張拉縱向預(yù)應(yīng)力筋,做壓漿處理,對(duì)于墊梁、軌道進(jìn)行鋪設(shè)作業(yè)。 完成軌道的錨固操作后,對(duì)于底模架的前后吊帶進(jìn)行放松處理, 使用2 個(gè)10 t 倒鏈把底模架后橫梁進(jìn)行懸掛,并將其移動(dòng)到外模走行梁上[2]。 先后放松后吊桿、前吊帶,使用2 臺(tái)5 t 倒鏈,對(duì)前支座進(jìn)行牽引,讓菱形桁架聯(lián)動(dòng)底模側(cè)模,向前移動(dòng)到指定位置后,對(duì)底模后吊帶進(jìn)行安裝,并起吊底模。 解除外模后,將走行梁吊帶移動(dòng)到預(yù)留孔上,對(duì)立模標(biāo)高度進(jìn)行調(diào)整。本橋懸灌作業(yè)使用泵送混凝土模式??紤]到混凝土泵送期間可能會(huì)出現(xiàn)堵管現(xiàn)象, 擁有較大的能源需求,在選擇混凝土生產(chǎn)原材料時(shí),需要對(duì)骨料級(jí)配、含砂率等進(jìn)行充分考量,適當(dāng)添加外加劑,確?;炷翐碛辛己玫牧鲃?dòng)性,提升其和易性。一段梁體以7 d 作為一個(gè)施工周期,并將混凝土配合比坍落度保持在12~16 cm。
對(duì)于本橋梁工程的梁體縱向、橫向預(yù)應(yīng)力筋,需要在開展穿束作業(yè)之前,通過通孔器對(duì)預(yù)應(yīng)力管道進(jìn)行疏通[3]。 對(duì)于豎向預(yù)應(yīng)力筋,需要根據(jù)施工設(shè)計(jì)需求進(jìn)行下料,直接開展加工成型作業(yè)即可,并在梁段混凝土灌注之前,將豎向預(yù)應(yīng)力筋預(yù)埋到指定的梁體中。 在結(jié)束預(yù)應(yīng)力張拉、 前移掛籃之前的期間, 開展相應(yīng)的孔道壓漿作業(yè)。 使用真空吸漿法進(jìn)行壓漿處理,選擇525#普通硅酸鹽水泥,將水灰比控制在0.4~0.45。 可以向水泥漿中添加0.6%的FDN-5 高效減水劑, 但是要將水灰比調(diào)整到0.35。
開展變截面預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁施工技術(shù), 需要落實(shí)各項(xiàng)質(zhì)量控制措施,保證橋梁工程的施工質(zhì)量。
第一,在安裝現(xiàn)澆混凝土支架后、混凝土澆筑前的這段時(shí)間內(nèi),需要對(duì)現(xiàn)澆混凝土支架做充分檢查,例如,支架扣件、螺栓連接是否緊固,并對(duì)支架做預(yù)壓處理,科學(xué)消除支架的非彈性變形。 設(shè)置模板高程,保證梁體線形和設(shè)計(jì)線形保持一致。
第二,在混凝土澆筑期間,需要對(duì)支架、模板系統(tǒng)等充分檢查。 在檢查過程中發(fā)現(xiàn)支架沉陷、模板跑位等異常情況,需要根據(jù)具體情況采用合適措施進(jìn)行處理, 繼續(xù)進(jìn)行混凝土澆筑作業(yè)。
第三,考慮到混凝土外觀質(zhì)量,在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)外露面時(shí),需要使用大塊整體鋼模, 有效處理模板接縫問題, 預(yù)防漏漿情況。 將模板與支架緊密連接,避免混凝土澆筑期間,模板出現(xiàn)變形、跑模情況。
第四,如果鋼筋和預(yù)應(yīng)力管道出現(xiàn)位置沖突,需要對(duì)鋼筋位置進(jìn)行移動(dòng)。 既要保障預(yù)應(yīng)力管道符合橋梁工程設(shè)計(jì)需求,也要確保鋼筋擁有足夠數(shù)量,避免鋼筋截?cái)唷?同時(shí),預(yù)應(yīng)力管道定位鋼筋還需要和其他構(gòu)造鋼筋進(jìn)行可靠焊接, 不能對(duì)焊接點(diǎn)踩踏、擠壓,避免出現(xiàn)脫焊現(xiàn)象,造成預(yù)應(yīng)力管道走位。 在鋼筋焊接過程中,需要做好保護(hù)措施,避免焊渣燒傷預(yù)應(yīng)力管道。
第五,保證混凝土拌和時(shí)間足夠,避免在混凝土運(yùn)輸期間出現(xiàn)離析情況,適當(dāng)添加泵送劑,預(yù)防出現(xiàn)堵管情況。 落實(shí)混凝土振搗處理,額外注意應(yīng)力錨墊板下方、箱梁倒角等位置,避免出現(xiàn)漏搗、蜂窩等情況。 在振搗過程中,不能對(duì)應(yīng)力管道直接振搗,預(yù)防預(yù)應(yīng)力管道漏漿、變形。
第六,預(yù)應(yīng)力張拉遵循“對(duì)稱、同步”兩個(gè)原則,并且在張拉過程中,千斤頂前方不允許有人。 在使用張拉千斤頂之前,還需要做好校定工作,以油表工作標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行匹配使用。 完成鋼紋線張拉處理后,需要盡快開展壓漿作業(yè)。 對(duì)壓漿水泥進(jìn)行過濾操作,預(yù)防較大規(guī)格粒料堵塞管道,影響壓漿質(zhì)量。
本文僅對(duì)變截面預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁施工中幾項(xiàng)重要內(nèi)容進(jìn)行分析,在具體應(yīng)用時(shí),仍需要以實(shí)際施工條件為準(zhǔn),合理選擇施工技術(shù),設(shè)計(jì)一套更完整的施工方案,提升橋梁工程的建設(shè)質(zhì)量。