新建鐵路巴準(zhǔn)線公涅爾蓋溝大橋60m+100m+60m連續(xù)梁施工技術(shù)
2017-05-15
1 工程概況
新建鐵路巴準(zhǔn)線地處內(nèi)蒙古自治區(qū)西南部鄂爾多斯市伊金霍洛旗和準(zhǔn)格爾旗境內(nèi)，線路自包神鐵路巴圖塔站引出，沿公涅爾蓋溝，經(jīng)準(zhǔn)格爾召、輝吞溝、哈拉慶川、四道柳、暖水、納林、西五色浪溝、十里長(zhǎng)川、黑岱溝，修建新線接入大準(zhǔn)鐵路點(diǎn)岱溝站，正線長(zhǎng)度為128.102km（巴圖塔至海勒斯壕線路所為單線，長(zhǎng)10.046km，海勒斯壕線路所至點(diǎn)岱溝段為雙線，長(zhǎng)118.056km），巴準(zhǔn)疏解線長(zhǎng)6.395km。其中伊金霍洛旗境內(nèi)正線長(zhǎng)度15.559km，準(zhǔn)格爾旗境內(nèi)正線長(zhǎng)度112.543km。
巴準(zhǔn)鐵路在正線DK8+560.5-DK8+940.225之間設(shè)公涅爾蓋溝大橋，為跨越寶勒高水庫(kù)而設(shè)。橋址位于峽谷河段，為V型河槽，線路與河流正交，兩岸坡度較陡，溝底有水，常水位高程為1227.62m，橋址下游約1.3km為神東寶勒高水庫(kù)大壩，鄂爾多斯市環(huán)保局?jǐn)M把此區(qū)域劃歸為水源保護(hù)區(qū)。
公涅爾蓋溝大橋?yàn)閱尉€橋，位于直線上，中心里程為DK8+749.663，全橋8跨共379.725m其中大橋的2#～5#墩跨包勒高水庫(kù)正上方，設(shè)置60m+100m+60m連續(xù)梁。連續(xù)梁共分55個(gè)梁段，中支點(diǎn)0號(hào)梁段長(zhǎng)度12m，一般梁段分成3.0m，3.5m和4.0m，合龍段長(zhǎng)2.0m，邊跨直線段長(zhǎng)9.75m。端支座處及邊跨直線段和中跨處梁高為4.2m，中支點(diǎn)處梁高7.2m，梁底下緣按圓曲線變化。
2 連續(xù)梁總體施工方案
大橋60m+100m+60m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁，采用掛籃懸臂對(duì)稱澆筑法施工，掛籃為定制的三角掛籃；在3#、4#墩的0#段采用托架支撐施工平臺(tái)，0#段外模采用定型模板，內(nèi)膜采用組合模板；現(xiàn)澆段為采用基地?fù)Q填搭設(shè)滿堂支架作為現(xiàn)澆平臺(tái)，模板采用組合鋼模板；合攏段為邊跨、中跨合攏段利用掛籃模板吊架施工。
3 施工工藝
3.1 0#段施工
由于0#段結(jié)構(gòu)復(fù)雜、砼量大、鋼筋多、內(nèi)模施工復(fù)雜，造成整個(gè)0#塊的施工周期較長(zhǎng)，其施工的成功與否將直接影響后期節(jié)段的施工。所以為了保證梁體質(zhì)量、外觀，采取一次成型的施工模式。
3.1.1 0#段施工平臺(tái)
1）托架與模板設(shè)置
在施工墩柱時(shí)，提前預(yù)埋托架支撐件，托架支撐水平桿采用5排雙拼I40b槽鋼。斜桿、豎桿采用雙拼I32b槽鋼，托架上橫向鋪設(shè)6排雙拼I28b工字鋼，托架頂部采用桁架結(jié)構(gòu)，連接采用Φ90銷子。
2）托架加載試驗(yàn)
試驗(yàn)方法采取堆載砂袋預(yù)壓的方法。通過(guò)計(jì)算確定加載位置、荷載標(biāo)準(zhǔn)使托架受力狀態(tài)與實(shí)際相符。荷載分應(yīng)分5級(jí)施加，每級(jí)荷載為實(shí)際內(nèi)力的25%，即總荷載為實(shí)際內(nèi)力的1.25倍，每施加一級(jí)荷載均測(cè)量托架的變形值，實(shí)測(cè)值與理論值偏差較大時(shí)，應(yīng)先查明原因再加下級(jí)荷載。試驗(yàn)可消除托架的非彈性變形，實(shí)測(cè)托架彈性變形，檢驗(yàn)托架安全儲(chǔ)能。托架實(shí)測(cè)彈性變形應(yīng)計(jì)入0#塊預(yù)拱度值之內(nèi)，確保0#塊標(biāo)高滿足設(shè)計(jì)。
3.1.2 模板、鋼筋施工
0#段的模板可利用部分掛籃模板。支座處的底模應(yīng)特殊加工，側(cè)模利用掛籃鋼模板，梁段采用組合鋼模板。立模應(yīng)以托架為支撐體系，先立外模、綁扎底板、腹板、橫隔板、底板的鋼筋，同時(shí)放置豎向預(yù)應(yīng)力筋、縱向預(yù)應(yīng)力波紋管。立內(nèi)模板時(shí)，首先應(yīng)安裝頂模架、頂板模板、預(yù)應(yīng)力管道，最后綁扎頂板鋼筋。由于橋面的頂板預(yù)埋件、鋼筋較多，如擋砟墻、電纜槽、人行道欄桿的預(yù)埋筋，通風(fēng)孔、排水孔、泄水孔預(yù)埋件等。所以應(yīng)注意預(yù)埋件位置的準(zhǔn)確性，并進(jìn)行渡鋅或鋅鉻涂層處理，泄水管及梁端封錨應(yīng)進(jìn)行防水處理。
3.1.3波紋管安裝
縱向預(yù)應(yīng)力鋼束采用鍍鋅鐵皮波紋管成孔，波紋鐵皮壁厚不小于0.3mm，強(qiáng)度應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求，在搬運(yùn)和澆筑混凝土過(guò)程中不能損壞、變形、漏漿；豎向預(yù)應(yīng)力筋采用鐵管成孔。
鋼束管道采用定位鋼筋焊接在鋼筋骨架上，定位筋基本間距為0.5m，底板鋼束彎起前與箱梁底板平行，按直線、拋物線變化。錨具墊板及喇叭管尺寸要正確并垂直，喇叭管和波紋管的銜接應(yīng)平順、不得漏漿、杜絕堵孔道。
波紋管對(duì)接應(yīng)牢固，縱向波紋管道隨梁段的推進(jìn)，逐段安裝。為防止接頭漏漿，管內(nèi)必須預(yù)穿比波紋管小一號(hào)的抽拔管，采用接頭套接安裝，套管一般露出端頭混凝土10cm～20cm左右。下一梁段施工時(shí)，應(yīng)確保波紋管接頭碰癟、損壞的情況發(fā)生。接頭一般先采用30cm長(zhǎng)的套管套住兩端，然后在接縫處左右各10cm范圍內(nèi)纏繞透明膠帶，以防漏漿。
3.1.4 砼澆筑
1）優(yōu)化配合比，增加砼的流動(dòng)性、和易性，以提高砼的可灌注性；減少水泥用量，運(yùn)用高效緩凝減水劑，以延長(zhǎng)砼的凝固時(shí)間、減少砼發(fā)熱量；
2）在澆筑砼前，應(yīng)在內(nèi)腹板位置設(shè)置觀察孔，以便澆注砼時(shí)觀察砼的振搗情況；在砼澆筑置觀察孔前，用小鋼模封閉；
3）在砼澆筑時(shí)，采用三通管以確保澆筑的對(duì)稱性；澆筑底板部分的砼時(shí)，注意腹板與底板結(jié)合部，振搗時(shí)不要碰觸豎向預(yù)應(yīng)力筋、注漿管，且要防止過(guò)振、漏振的現(xiàn)象。腹板部分的砼的澆筑應(yīng)從腹板頂口澆入，用插入式振搗器振搗。由于砼具有流動(dòng)性，會(huì)有部分砼從腹板底口流入至底板，所以振搗腹板上部砼時(shí)，應(yīng)控制插入深度和振搗時(shí)間，適當(dāng)?shù)淖尣糠指拱屙帕魅氲装鍍?nèi)，流入底板的砼應(yīng)由人工攤平、振搗器加以振搗，補(bǔ)充至設(shè)計(jì)厚度完畢。腹板砼高出底板砼1.5m～2m后，再振搗時(shí)砼不會(huì)再流入底板。振搗砼時(shí)注意不要碰觸鋼模板，避免震動(dòng)模板引起腹板砼過(guò)多的流入底板。
由于頂板、腹板處預(yù)應(yīng)力波紋管密集，振搗時(shí)要防止漏振、欠振的情況，波紋管密集區(qū)應(yīng)采用小型振搗棒振搗。通常采用波紋管內(nèi)插入PVC管的方式（外徑比波紋管內(nèi)徑稍小），以確保預(yù)應(yīng)力管道的通順。 3.1.5混凝土養(yǎng)護(hù)
混凝土養(yǎng)護(hù)采用自然養(yǎng)護(hù)和必要的降（保）溫措施相結(jié)合。
1）自然養(yǎng)護(hù)：在外部環(huán)境不超過(guò)30℃以上，或混凝土內(nèi)部溫度不超過(guò)60℃時(shí)采取自然養(yǎng)護(hù)法。養(yǎng)護(hù)期間主要是以土工布覆蓋混凝土表面并不斷灑水，使土工布和混凝土表面始終處于潮濕狀態(tài)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于14天；
2）降溫養(yǎng)護(hù)：在炎熱天氣，外部氣溫超過(guò)30℃以上，或混凝土內(nèi)部溫度達(dá)到60℃以上時(shí)，要采取降溫措施，進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。派專人定時(shí)定點(diǎn)測(cè)定混凝土內(nèi)、外和環(huán)境溫度，混凝土內(nèi)與外表、外表與環(huán)境溫度超過(guò)15℃時(shí)，及時(shí)調(diào)整養(yǎng)護(hù)方法；拆模前用編織布覆蓋遮陽(yáng)，并繼續(xù)灑水降溫養(yǎng)護(hù)；拆模后及時(shí)用雙層塑料布包裹混凝土表面，并使包裹物完好無(wú)損，彼此搭接完整，內(nèi)表面呈現(xiàn)出凝結(jié)水珠；箱梁室內(nèi)通入高壓水管并安裝噴灑龍頭，以高壓水泵不斷向箱室內(nèi)噴灑水降溫養(yǎng)護(hù)。
3.1.6 拆模
拆模時(shí)混凝土強(qiáng)度應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75%以上，拆除側(cè)模；當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的100%時(shí)且縱向預(yù)應(yīng)力張拉完成后可拆除底模；內(nèi)膜和預(yù)留孔洞的模板在混凝土強(qiáng)度能保證構(gòu)件和孔洞表面不發(fā)生掉塊和裂縫時(shí)拆除。但在混凝土水化熱過(guò)高，或混凝土內(nèi)部與表層、表層與環(huán)境溫度大于15℃，或氣溫劇變時(shí)均不宜拆模。拆模要按立模順序逆向進(jìn)行，并應(yīng)保證梁體完整，不準(zhǔn)碰壞模板，拆模后對(duì)混凝土繼續(xù)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。
3.2 懸臂段施工
本橋懸臂施工節(jié)段共48節(jié)，對(duì)稱懸臂澆筑12段，為確保施工安全及施工進(jìn)度，選取三角掛籃為懸臂對(duì)稱施工。
懸臂灌注法的主要施工設(shè)備掛籃是一個(gè)能夠沿軌道行走的活動(dòng)作業(yè)臺(tái)車，它支承在已完成的懸臂梁段上，用以進(jìn)行下一梁段的施工。待新灌梁段施加預(yù)應(yīng)力及管道壓漿后，掛籃前移，進(jìn)行下一個(gè)梁段的施工，如此逐段循環(huán)直至完成全部梁段。
3.2.1 三角掛籃主要構(gòu)造
三角形掛籃的菱形桁片由2I36普通熱軋槽鋼組成的格構(gòu)式構(gòu)件，前橫梁由2I40普通熱軋工字鋼組成焊接箱型截面，底托系統(tǒng)前后橫梁由2I36普通熱軋槽鋼組成焊接箱型截面，底模底板下加強(qiáng)縱梁為I32普通熱軋工字鋼，腹板位置采用I32普通熱軋工字鋼，吊桿采用雙根φ32精軋螺紋鋼。
3.2.2 掛籃進(jìn)場(chǎng)預(yù)壓
三角掛籃應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)施工圖，提前設(shè)計(jì)提前加工，為確定掛籃的彈性變形，同時(shí)消除其非彈性變形，明確掛籃標(biāo)高修正值，需在使用前進(jìn)行預(yù)壓，預(yù)壓采用兩個(gè)三角主桁架對(duì)拉，對(duì)拉加壓利用液壓千斤頂。加壓重量依據(jù)懸臂最大重量，分級(jí)進(jìn)行加壓，最高加壓至梁重的1.25倍。
3.2.3 掛籃安裝
在0#段施工完后，混凝土強(qiáng)度達(dá)90%以上，利用塔吊或吊車進(jìn)行安裝掛籃施工，安裝順序?yàn)椋簰旎@走行梁→三角桁架→吊桿→底模托架→翼板縱橫梁→模板安裝。調(diào)整立模標(biāo)高時(shí)，根據(jù)掛籃測(cè)試的自身彈性變形值，加上線性控制撓度值，確定梁段的立模標(biāo)高。
3.2.4 鋼筋、混凝土、預(yù)應(yīng)力施工
鋼筋、混凝土、預(yù)應(yīng)力施工與0#段施工類似。
3.2.5 施工工藝
公涅爾蓋溝大橋連續(xù)梁三角掛籃施工工藝流程：掛籃組裝、預(yù)壓、安裝外模→安裝底、腹板鋼筋、預(yù)應(yīng)力筋→安裝內(nèi)模→安裝頂板鋼筋、預(yù)應(yīng)力筋、預(yù)埋件→混凝土澆筑→養(yǎng)護(hù)→張拉相應(yīng)束及壓漿→脫模前移掛籃進(jìn)行下一節(jié)施工。
3.3 邊跨段施工
公涅爾蓋溝大橋2#、5#墩邊跨現(xiàn)澆段采用滿堂支架法施工。現(xiàn)澆段端模根據(jù)梁端尺寸加工成整體鋼模，外模亦根據(jù)梁體尺寸加工成大塊鋼模，內(nèi)模用小塊鋼模拼制，內(nèi)模與外模間設(shè)置拉桿加固牢固，現(xiàn)澆段施工時(shí)均一次澆筑成型。
3.3.1 滿堂支架法施工工藝流程
場(chǎng)地硬化→滿堂支架搭設(shè)→底模安裝→托架預(yù)壓及預(yù)拱度設(shè)置→安裝側(cè)模→綁扎底板和腹板鋼筋及安裝底腹板預(yù)應(yīng)力波紋管→安裝內(nèi)模→綁扎頂板鋼筋及安裝頂板預(yù)應(yīng)力波紋管→各部位檢查測(cè)量→現(xiàn)澆段砼灌注一次成型→砼養(yǎng)護(hù)→張拉預(yù)應(yīng)力筋→拆除模板、托架（梁段合攏后拆除）。
3.3.2腳手架的搭設(shè)
1）現(xiàn)澆支架搭設(shè)之前，首先清除地面雜物，采用換填1米的夾砂泥巖對(duì)地基進(jìn)行處理，根據(jù)地基檢算情況，在換填地基上澆筑0.2米厚度的C20混凝土。待基礎(chǔ)砼強(qiáng)度達(dá)到70%后搭設(shè)托架，支架上設(shè)U形托座，沿頂托方向橫向鋪一層I20工字鋼，將支架連接成一個(gè)整體，然后再鋪設(shè)底模。支架結(jié)構(gòu)應(yīng)具有足夠的承載力和整體穩(wěn)定性，為此應(yīng)進(jìn)行支架預(yù)壓。支架預(yù)壓應(yīng)考慮梁體、模板、托架的重量、施工荷載、風(fēng)荷載等，支架桿件應(yīng)力安全系數(shù)大于1.3；
2）為避免在箱梁砼施工時(shí)，支架在受力后不均勻沉降及消除支架的非彈性變形，同時(shí)測(cè)量其彈性變形，在底模安裝后對(duì)支架進(jìn)行預(yù)壓。預(yù)壓時(shí)按梁的重量分布情況進(jìn)行布載，加載重量按設(shè)計(jì)和有關(guān)規(guī)范執(zhí)行；
3）加載前要布設(shè)觀測(cè)點(diǎn)，以便觀測(cè)沉降量，根據(jù)觀測(cè)結(jié)果確定預(yù)壓時(shí)間，沉降觀測(cè)做好記錄，以便計(jì)算支架的彈性變形和非彈性變形，通過(guò)U形頂托調(diào)整底模標(biāo)高。
3.4 合攏段施工
連續(xù)梁懸灌合攏是梁體質(zhì)量的關(guān)鍵，由于期間內(nèi)梁體的內(nèi)力、變位均會(huì)發(fā)生變化，所以控制好合攏段的施工，對(duì)于控制橋梁線型也具有重要的意義。合攏段施工前需將各梁段上的掛籃退至相應(yīng)位置，改用吊架施工。吊架內(nèi)模、外模、底?？刹捎脪旎@模板，用吊桿吊于兩端的梁段上，吊架長(zhǎng)度根據(jù)合攏段確定。主梁合攏的順序按先邊跨后中跨的順序進(jìn)行。
3.4.1 合攏段施工工藝
安裝吊架、模板→綁扎鋼筋、安裝預(yù)應(yīng)力管道→安裝骨架并張拉臨時(shí)束，邊跨將直線段與懸臂端間鎖定，中跨將兩梁段懸臂端間鎖定→梁段臂端壓配重→澆筑合攏段砼（選擇一天中溫度最低的時(shí)間進(jìn)行）同時(shí)逐級(jí)解除配重→砼養(yǎng)生→按設(shè)計(jì)要求張拉預(yù)應(yīng)力束→解除吊架拆除模板→按設(shè)計(jì)要求解除鎖定→張拉剩余合攏束并壓漿。
3.4.2 體系轉(zhuǎn)換
在連續(xù)梁合攏前，永久支座處于非受力狀態(tài)，連續(xù)梁體部分與墩身為固結(jié)剛構(gòu)體系。因此合攏前必須在墩頂布置臨時(shí)支座，承擔(dān)連續(xù)梁本身及施工附加的荷載，同時(shí)梁體與墩身固結(jié)形成一個(gè)T形剛構(gòu)架以抵抗扭轉(zhuǎn)力矩。臨時(shí)支座設(shè)置為鋼筋砼支撐墊塊，對(duì)稱布置在墩頂順橋向兩側(cè)。臨時(shí)支座的砼強(qiáng)度等級(jí)為C50，中間夾一層20cm厚硫磺砂漿，硫磺砂漿內(nèi)預(yù)埋電阻絲，以便拆除臨時(shí)支座時(shí)融化硫磺砂漿，使得永久支座對(duì)稱均勻下沉，梁體下落，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換。
體系轉(zhuǎn)換順序?yàn)檫吙绾蠑n后，張拉備用束，拆除中墩臨時(shí)固結(jié)措施，啟動(dòng)中墩永久支座，并將中墩縱向活動(dòng)支座縱向臨時(shí)鎖定，完成第一次體系轉(zhuǎn)換?？缰泻蠑n后，張拉臨時(shí)束，釋放中墩縱向活動(dòng)支座縱向臨時(shí)鎖定，完成第二次體系轉(zhuǎn)換。
4 結(jié)論
實(shí)踐證明，高凈空大跨度連續(xù)現(xiàn)澆梁施工一般采用掛籃施工，該技術(shù)具有強(qiáng)度高、跨度大、施工快捷、經(jīng)濟(jì)合理等優(yōu)點(diǎn)。公涅爾蓋溝大橋連續(xù)梁采用的方案，懸臂段最快達(dá)7天節(jié)/天，各質(zhì)量檢測(cè)均滿足規(guī)定要求，表明該施工方法是成功的，為高凈空大跨度連續(xù)梁施工積累了新的技術(shù)資料。
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