大橋工程掛籃施工技術(shù)及質(zhì)量控制
2017-07-31
一、工程概況
某大橋工程，主橋?yàn)?跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋，跨徑組合為：
65m+100m+65m，對稱布置分離式上、下行兩座橋，采用后張法施工。
二、懸澆箱梁施工方法、懸臂施工工藝流程
大橋立面圖（見圖1）
1、懸澆箱梁施工方法
懸澆箱梁采用掛籃懸臂對稱施工，掛籃懸臂施工是在墩頂段的0 號塊、1號塊采用墩旁托架施工，然后在1號塊兩側(cè)拼裝移動式掛籃，并固定好，接著在掛籃懸吊著的模板上布置普通鋼筋與預(yù)應(yīng)力管道，澆注混凝土，當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定的強(qiáng)度后布置預(yù)應(yīng)力鋼筋并施加預(yù)應(yīng)力，預(yù)應(yīng)力達(dá)到設(shè)計(jì)值時(shí)方可進(jìn)行預(yù)應(yīng)力管道壓漿，再將掛籃移至下一節(jié)段，這樣不斷重復(fù)同一作業(yè)，直至合龍。
2、懸澆箱梁施工工藝流程
懸澆為一次澆筑，先澆底板、后澆腹板和頂板，其施工工藝流程見圖2所示。
圖2：懸澆箱梁施工工藝流程
三、掛籃設(shè)計(jì)、制作及安裝
本工程采用無壓重式掛籃。掛籃后部分與橋體錨固，解決傾覆問題。本掛籃由主桁系、底模系、外模內(nèi)模系、前吊系、底錨系、走行系和施工平臺組成。
1、主桁系
主桁系位于橋面豎向預(yù)應(yīng)力筋位置，是掛籃主要受力構(gòu)件，在懸澆施工中主要承受底模系傳來的豎向拉力。主桁系由5個(gè)桿件鉸接構(gòu)成，外形呈菱形或三角形。各桿件由型鋼和鋼板焊成，通過銷子鉸接在各節(jié)點(diǎn)塊上。兩片主桁通過前橫梁和主桁橫連構(gòu)成整體。主桁片通過活動滑座坐在滑軌上，后端通過反扣裝置扣在滑軌后端，灌注時(shí)用豎向預(yù)應(yīng)力筋和錨板把主平桿錨固在橋面上，以平衡前部底模的豎向拉力。
2、底模系
底模系位于懸澆箱梁底部，是掛籃主要受力構(gòu)件，承受箱梁懸澆施工荷載。底模系由前后托梁及各縱梁、工作梁組成。底模系前吊帶懸掛在前橫梁上，后托梁由兩個(gè)底錨錨固在已成梁段上。后托梁兩端由兩根吊桿懸掛在已成梁段翼板上，另有兩根吊桿吊在外滑梁上，再有兩根吊桿吊在主桁懸出的平桿上承吊底模，以便走行。
3、外模系
外模系主要承受腹板混凝土產(chǎn)生的側(cè)壓力及翼板混凝土荷載。外側(cè)模由翼模板和方模板用螺栓相連接，可隨梁高變化適時(shí)拆除多余部分。外模系主要靠滑梁承吊。側(cè)模開有對拉筋孔，以連接兩片側(cè)模和內(nèi)模，可抵抗腹板混凝土的側(cè)壓力，又保證側(cè)模與已成梁段的密合。
內(nèi)模系主要承受頂板混凝土荷載，通過兩根內(nèi)滑梁懸吊在前橫梁和已成梁段上。內(nèi)模分兩塊，可隨腹板厚度變化進(jìn)行調(diào)節(jié)。
4、前吊系
前吊系為16Mn鋼制板帶，承受底模前部拉力。吊帶分單吊帶和雙吊帶，用銷子連接。上部承吊在前橫梁上，下部鉸接在前托梁上，隨梁高變化用千斤頂提升底模，變換孔距，以調(diào)整底模高度。高距調(diào)整主要靠吊帶上的銷孔，微調(diào)可用千斤頂調(diào)節(jié)。
5、底錨系
底錨系位于底模后托梁和已成梁段底板上，主要承受底模系后部拉力。底錨桿通過預(yù)留孔把后托梁錨固在已成梁段上。中錨采用￠32精軋螺紋鋼錨固，其主要作用是保險(xiǎn)和密封底模和已成梁段。
6、走行系
走行系橋面部分主要由滑軌、活動滑座、反扣裝置、懸吊平斜桿和千斤頂頂座構(gòu)成。走行時(shí)活動滑座坐在滑軌上，后部由反扣輪掛在滑軌上。在滑軌上固定千斤頂頂座，通過千斤頂頂推活動滑座使整個(gè)掛籃順滑軌前行。
走行系橋面以下部分為4根滑梁和滑梁后吊輪。后吊輪懸掛在已成梁段和滑梁上。掛籃走行時(shí)內(nèi)模、外模、底模和主桁同步前行，滑梁通過后吊輪向前滑動。
7、施工平臺
施工平臺分前施工平臺、底施工平臺和側(cè)模工作平臺。前施工平臺主要方便施工人員張拉、調(diào)整底模高度用。底施工平臺主要用于底錨的拆裝及箱梁底面的混凝土表面處理。側(cè)模工作平臺主要用于處理側(cè)面混凝土和滑梁吊輪的拆卸。
四、節(jié)段澆筑
本大橋連續(xù)梁澆筑全采用掛籃對稱澆筑，施工流程為：搭設(shè)支架澆筑0號塊、1號塊→加工并安裝掛籃→懸臂澆筑2號～13號塊→搭設(shè)支架澆筑邊跨現(xiàn)澆塊（15號塊）→澆筑邊跨合龍段（14號塊）→拆除鎖定裝置進(jìn)行體系轉(zhuǎn)換→澆筑中跨合龍段（14號塊）。
1、0號、1號塊施工
根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，懸臂施工的重心是平衡灌注，但由于施工的復(fù)雜性導(dǎo)致實(shí)際施工往往會超出理論的重力，以致兩懸臂產(chǎn)生不平衡重力，為了防止T構(gòu)傾覆，大橋主墩采用順橋向布置雙柱固結(jié)減少不平衡重力，副墩采用在墩頂順橋向兩側(cè)布置臨時(shí)固結(jié)支座減少不平衡重力。
在上部結(jié)構(gòu)懸臂施工當(dāng)中，副墩支座是承受部分荷載的，為了保證在全橋合龍前支座不受偏心荷載，在主墩頂部設(shè)置臨時(shí)支座固結(jié)，并將永久支座鎖定，這樣能保證支座平衡均勻受力，且不平衡重力由臨時(shí)固結(jié)支座承受。次中跨合龍后，再解除永久支座的鎖定，完成體系轉(zhuǎn)換。
由于以后的懸臂梁采用掛籃施工，因此，0號、1號塊施工時(shí)應(yīng)注意掛籃的后錨方式，注意預(yù)留孔洞、預(yù)埋件等的施工。
2、連續(xù)梁懸臂澆筑（2號塊至13號塊）
掛籃在拼裝好后先進(jìn)行預(yù)壓，并選擇所有節(jié)段中最重的節(jié)段（即4號塊）作為預(yù)壓荷載，其質(zhì)量為112.5t，測得其彈性變形和非彈性變形數(shù)值。以后每澆注一個(gè)節(jié)段，不再進(jìn)行預(yù)壓，就以此數(shù)據(jù)為依據(jù)，結(jié)合設(shè)計(jì)單位提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行模板標(biāo)高的微量調(diào)整。
3、合龍段澆筑
本大橋共有6個(gè)合龍塊，4個(gè)邊跨合龍塊、2個(gè)中跨合龍塊。
?。?）、合龍鎖定
合龍前將懸臂端與邊跨現(xiàn)澆段臨時(shí)連接，盡可能保持相對固定，以防止合龍段混凝土在澆注及早期硬化過程中發(fā)生明顯的體積改變。合龍前除T構(gòu)懸臂端按平衡要求設(shè)置平衡重外，如施工控制有要求時(shí)，還將對合龍段處采取調(diào)整措施。鎖定時(shí)間按合龍段鎖定設(shè)計(jì)執(zhí)行。 臨時(shí)“鎖定”是合龍的關(guān)鍵，合龍“鎖定”遵循“又拉又撐”的原則，即“鎖定”包括焊接勁性骨架和張拉部分預(yù)應(yīng)力束。支撐勁性鋼骨架采用“預(yù)埋錨固桿+鋼接桿+預(yù)埋錨固桿”3段式結(jié)構(gòu)，其斷面面積及位置按設(shè)計(jì)圖確定。合龍時(shí)，在預(yù)埋錨固桿之間設(shè)置鋼連桿，并由連接鋼板將連接桿與預(yù)埋接桿焊接成整體，同時(shí)注意焊縫應(yīng)設(shè)在不同截面處。
?。?）、澆注合龍段混凝土
合龍段混凝土選擇在一天中氣溫較低時(shí)進(jìn)行澆注，可保證合龍段新澆的混凝土處于氣溫上升的環(huán)境中，在受壓的狀態(tài)下達(dá)到終凝，以防混凝土開裂。混凝土澆注時(shí)的其他事項(xiàng)與箱梁懸臂澆注梁段施工相同。
?。?）、預(yù)應(yīng)力施工
合龍段永久鋼束張拉前，采取覆蓋箱梁懸臂并灑水降溫的方法，以減小箱梁懸臂的日照溫差。底板預(yù)應(yīng)力束管道安裝時(shí)要采取措施保證管道暢通，待合龍段混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定強(qiáng)度和相應(yīng)齡期后，底板預(yù)應(yīng)力束按照設(shè)計(jì)要求的張拉噸位及順序，對稱張拉。豎向及頂板縱向預(yù)應(yīng)力施工同箱梁懸臂澆注梁段施工。
?。?）、預(yù)應(yīng)力張拉
對于用掛籃施工的節(jié)段箱梁，預(yù)應(yīng)力施工的質(zhì)量對工程結(jié)構(gòu)的安全性和可靠性顯得尤為重要。本工程主體結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁采用三向預(yù)應(yīng)力體系。由于橫向預(yù)應(yīng)力筋僅布置于0號塊，0號塊施工完畢就張拉橫向預(yù)應(yīng)力筋，縱、豎向預(yù)應(yīng)力鋼束的張拉順序?yàn)閺埨璶節(jié)段縱向預(yù)應(yīng)力鋼束→張拉（n-1）節(jié)段豎向預(yù)應(yīng)力鋼束。
1）、縱向預(yù)應(yīng)力張拉作業(yè)
按照兩端同時(shí)對稱張拉并錨固的方法進(jìn)行，以“左右對稱、兩端同時(shí)”為原則。鋼絞線束張拉采用張拉力與伸長值雙控法。
2）、豎向預(yù)應(yīng)力張拉
豎向預(yù)應(yīng)力采用二次張拉工藝，第一次張拉后，間隔3d進(jìn)行第二次張拉，第二次張拉為檢查張拉，張拉噸位與第一次相同。兩側(cè)張拉分不同的班組分別進(jìn)行，并對張拉后的精軋螺紋鋼筋用不同顏色的油漆作標(biāo)記。
3）、橫向預(yù)應(yīng)力張拉
預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉采用張拉力與伸長值雙控法，以控制張拉力為主，控制伸長值為輔。
五、掛籃施工質(zhì)量控制措施
掛籃的穩(wěn)定性對于連續(xù)梁澆筑施工十分重要。本工程抓住了以下施工關(guān)鍵技術(shù)，確保了工程質(zhì)量。
1、檢查掛籃上千斤頂?shù)仍O(shè)備的狀況，如完好無損時(shí)，放松吊帶，先松后吊帶，再松前吊帶。前后吊帶放松時(shí)注意均衡同步。
2、掛籃后錨固解除時(shí)，兩根主桁架后錨注意同步均衡進(jìn)行。
3、掛籃移動時(shí)，注意同步前進(jìn)，每前進(jìn)50cm作一次觀測，防止掛籃有轉(zhuǎn)角，引起誤差，同時(shí)也防止掛籃受扭變形。
4、掛籃移動就位后收緊吊帶，吊帶收緊時(shí)，先觀察橫梁上4根吊帶是否均衡同步收緊。掛籃前橫梁吊帶的收緊工作和測量工作同步進(jìn)行。
5、混凝土澆筑前，復(fù)測標(biāo)高。混凝土澆筑后，作標(biāo)高觀測，每澆筑一次箱梁塊件，應(yīng)作4次標(biāo)高觀測。注意混凝土應(yīng)從懸端向根端進(jìn)行澆筑，以避免箱梁根部新老混凝土之間產(chǎn)生裂縫。箱梁混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90%后，進(jìn)行預(yù)應(yīng)力的張拉工作。
六、施工體會
現(xiàn)在大橋主橋已修完，工程實(shí)踐表明，掛藍(lán)設(shè)計(jì)合理，滿足工程的要求，以下為本人的幾點(diǎn)工程經(jīng)驗(yàn)體會：
1、掛籃行走要慢行同步，防止發(fā)生掛籃扭轉(zhuǎn)。
2、要嚴(yán)格控制掛籃變形的觀測，大橋懸澆段掛籃彈性變形量均控制在設(shè)計(jì)范圍。線形順直、混凝土外美內(nèi)實(shí)，無錯臺、麻面現(xiàn)象。很好的保證了工程質(zhì)量。
3、掛籃的底籃要有足夠的剛度。防止發(fā)生大的變形而影響質(zhì)量。
4、掛籃定位要反復(fù)調(diào)整吊帶，確保定位準(zhǔn)確，防止發(fā)生扭轉(zhuǎn)。
5、混凝土初凝時(shí)間控制在8h以上，以防混凝土澆注過程中開裂。模板與老混凝土的接縫處應(yīng)用拉桿拉緊，以防新老混凝土產(chǎn)生錯臺。
6、預(yù)留孔應(yīng)做到不漏埋，不歪不斜。吊點(diǎn)受力均勻。
7、加強(qiáng)安全教育及管理，注意施工安全。
參考文獻(xiàn)：
[1]王武勤，大跨度橋梁施工技術(shù)，人民交通出版社 ，2007
[2]李世華，羅桂連，橋梁工程，中國建筑工業(yè)出版社，2007
