掛藍(lán)法變截面箱梁施工在碼頭引橋中的應(yīng)用

陳春政 楊 建

[摘要]預(yù)應(yīng)力交截面連續(xù)箱型梁橋采用懸臂澆筑施工法，利用掛籃在墩兩側(cè)對(duì)稱平衡地澆筑梁段混凝_土，每澆筑完一段，待達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度后就張拉預(yù)應(yīng)力筋并錨固，然后向前移動(dòng)掛籃，進(jìn)行下一段的施工，直到懸臂端為止。掛藍(lán)法預(yù)應(yīng)力變截面箱梁施工在水工工程中比較少見，本文以青島益佳集團(tuán)燃料油碼頭工程中的56＋5×85＋56m沉箱墩基礎(chǔ)引橋施工為例，講述掛籃施工的工藝。

[關(guān)鍵詞]預(yù)應(yīng)力：連續(xù)箱梁：掛籃施工

1、概述

益佳燃料油碼頭引橋全長(zhǎng)537米，全橋位于直線度，橋?qū)?9.45米，橋跨布置為56＋5×85＋56m預(yù)應(yīng)力混凝土變截面單箱單室連續(xù)箱梁，中支點(diǎn)梁高5米，端部梁高2.5米，梁底線形按二次拋物線變化。邊跨采用滿堂支架現(xiàn)澆段長(zhǎng)12.5米，每跨合攏段長(zhǎng)2米。墩上支點(diǎn)長(zhǎng)2.5米，梁高5米。每個(gè)墩共分成11個(gè)梁段進(jìn)行懸臂現(xiàn)澆，0號(hào)塊長(zhǎng)度為9米，1－6號(hào)塊各長(zhǎng)3.5米，7－10號(hào)塊各長(zhǎng)4米。箱梁頂板寬度為9.45米。底板寬5.05米，兩側(cè)懸臂板長(zhǎng)2.2米，懸臂板端部厚0.2米，根部厚0.53米。箱梁頂板厚度為0.28米，底板厚度為0.28－0.8米，中墩處局部加厚到1.4米。中支點(diǎn)處設(shè)置橫隔板，板厚2.5米，并留置1.2×1.0m過人孔。

梁體采用縱向預(yù)應(yīng)力體系。預(yù)應(yīng)力采用頂板、底板及腹板布束方式且盡量靠近腹板布置?？v向預(yù)應(yīng)力束采用φs15.24mm高強(qiáng)度低松弛鋼絞線，標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度ｆ_pk=1860MPa，錨下張拉控制應(yīng)力為0.72ｆ_pk=1339，2MPa，彈性模量E。=1.95×10³MPa。

下部為重力式沉箱基礎(chǔ)，沉箱安裝完成后現(xiàn)澆封倉蓋板及墩頂混凝土，形成橋墩。

箱梁斷面形式及塊件劃分如圖1所示。

2、整體施工工藝簡(jiǎn)述橋墩施工時(shí)預(yù)埋垂直方向精扎螺紋鋼，待箱梁O號(hào)塊澆筑完成后對(duì)精扎螺紋鋼進(jìn)行張拉，錨固于箱梁頂面，作為臨時(shí)固結(jié)措施。

每個(gè)墩從中間0號(hào)塊開始至兩邊對(duì)稱依次澆筑，在中墩0號(hào)塊和邊跨靠近梁端的梁段采用滿堂支架現(xiàn)澆，墩兩側(cè)采用掛籃對(duì)稱懸澆。各段澆筑完成后拆除掛籃，按照先邊跨后中跨的順序澆筑合攏段，每澆筑完成一個(gè)合攏段，解除一個(gè)臨時(shí)固結(jié)，轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)體系，直至全橋合攏，成為連續(xù)梁。

箱梁施工流程如圖2所示：

3、臨時(shí)固結(jié)和支座施工

3.1臨時(shí)固結(jié)：為防止施工過程中兩端出現(xiàn)不均勻荷載，在墩臺(tái)上設(shè)置的用來穩(wěn)定懸臂體系的臨時(shí)錨固措施；

3.2臨時(shí)固結(jié)的方案：在澆筑墩臺(tái)混凝土前預(yù)埋垂直方向精扎螺紋鋼，包含在箱梁O號(hào)塊混凝土中的精扎螺紋鋼外安置金屬螺旋管套筒，在混凝土中形成孔道，在0號(hào)塊砼澆筑完成且強(qiáng)度及彈性模量達(dá)到90％以上后，在O號(hào)塊頂面對(duì)精扎螺紋鋼進(jìn)行張拉，然后采用螺旋套筒進(jìn)行錨固；

3.3墩臺(tái)砼澆筑完畢后進(jìn)行定位測(cè)量，分別進(jìn)行臨時(shí)支墩和支座中心線定位，然后進(jìn)行支座安裝和臨時(shí)支墩砼澆筑(臨時(shí)支墩中間采用預(yù)埋電阻絲的硫磺砂漿夾層，在體系轉(zhuǎn)換時(shí)導(dǎo)電拆除)。

4、現(xiàn)澆段施工

4.10號(hào)塊支架搭設(shè)。箱梁0號(hào)段施工采用滿堂式碗口腳手架支架澆筑施工。支架采用φ8×3.5mm無縫鋼管組合成扣件式鋼管架，立桿下方支立于墩臺(tái)上，立桿上方設(shè)可調(diào)頂托，底板支架采用頂托上方鋪設(shè)10om×10cm縱向方木，內(nèi)模支架采用組合腳手架。支架安裝時(shí)先確定起始安裝位置，并根據(jù)底部支撐面標(biāo)高確定立桿高度，利用可調(diào)頂托將箱梁模板標(biāo)高調(diào)平，避免局部不平導(dǎo)致立桿懸空或受力不均。

4.20號(hào)塊支架預(yù)壓。為檢驗(yàn)支架的強(qiáng)度及穩(wěn)定性，消除整個(gè)支架的塑性變形并計(jì)算出支架的彈性變形撓度，為調(diào)整底模標(biāo)高提供依據(jù)，0號(hào)段支架在使用前還要采用堆放砂袋及混凝土預(yù)制塊對(duì)支架進(jìn)行堆載預(yù)壓。預(yù)壓荷載取模板單位面積壓力的1.2倍。(預(yù)壓示意圖如圖3)

4.30號(hào)塊混凝土澆筑。

4.3.10號(hào)塊混凝土澆筑一次完成，采用階梯式澆筑工藝，從低到高、從中間到兩端對(duì)稱均勻分層下灰振搗，每層澆筑厚度控制在40cm左右，澆筑底板時(shí)在頂板對(duì)稱設(shè)兩個(gè)下灰溜槽；

4.3.20號(hào)梁段是連續(xù)箱梁的中心，是懸澆的關(guān)鍵梁段，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、施工難度大。按支架設(shè)計(jì)的承載能力及施工操作性，0號(hào)段必須一次澆筑成型。0號(hào)塊施工完畢，在0號(hào)段完工以后，將墩的中心點(diǎn)恢復(fù)至0號(hào)段頂上并埋設(shè)固定的標(biāo)志。該點(diǎn)同時(shí)與橋梁的軸線進(jìn)行貫通測(cè)量復(fù)核。梁體往前延伸時(shí)，每一節(jié)梁體，均在其端點(diǎn)埋設(shè)左、中、右3條平行線與里程線交點(diǎn)的標(biāo)志，作為分節(jié)灌注立模的控制點(diǎn)；

4.3.3澆筑過程中設(shè)專人觀測(cè)檢查鋼筋、模板的穩(wěn)定性，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理；

4.3.4澆筑過程中要及時(shí)清理粘附在頂層鋼筋及翼板上的松散混凝土；

4.4張拉臨時(shí)固結(jié)鋼筋及縱向鋼絞線。

4.4.1張拉設(shè)備：YGM-350型液壓千斤頂；

4.4.2張拉順序：先張拉臨時(shí)固結(jié)鋼筋，然后雙向?qū)ΨQ張拉縱向鋼絞線；

4.4.3分級(jí)張拉：0→初應(yīng)力，測(cè)值→100％σCON，測(cè)值，錨固；

4.4.4孔道灌漿：孔道長(zhǎng)度小于20m時(shí)采用一端壓漿，孔道長(zhǎng)于20m時(shí)采用三通式真空壓漿；

4.5邊跨現(xiàn)澆段和0號(hào)塊施工基本相同。

5、掛籃施工

5.1掛籃的構(gòu)造及特點(diǎn)。常用的掛籃結(jié)構(gòu)形式有組合桁架型、三角型、菱型。本文選擇菱形掛籃為例。掛籃由主桁系，后錨及行走系、懸吊系、模板系及工作平臺(tái)等五大部分組成。連同所有模板及施工機(jī)具荷載不超過33t。

掛籃具有以下特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)重量輕，整體鋼度大、變型小、受力明確，拼裝快，掛籃下有足夠行走作業(yè)空間。掛籃同模板整體前移，加工容易，操作方便。

5.2掛籃的設(shè)計(jì)要求。掛籃質(zhì)量與梁段砼質(zhì)量比值宜控制在0.3－0.5之間，特殊情況下也不應(yīng)超過0.7；掛籃總重控制在設(shè)計(jì)限重之內(nèi)；允許最大變形(包括吊帶變形的總和)為20mm；施工時(shí)、行走時(shí)的抗傾覆安全系數(shù)為2；自錨固系統(tǒng)的安全系數(shù)為2；斜拉水平限位系統(tǒng)安全系數(shù)為2；上水平限位安全系數(shù)為2；

掛籃結(jié)構(gòu)如圖4所示：

5.3掛籃安裝定位。

5.3.1掛籃在0號(hào)梁段混凝土澆筑完畢并張拉、灌漿后開始定位安裝。

5.3.1.1掛籃的定位主要靠對(duì)掛籃前移的滑道精密放樣定位進(jìn)行監(jiān)控，使其既相互平行于橋的軸線，且坡度的變化與設(shè)計(jì)梁體的坡度變化相吻合，使在行走時(shí)既可監(jiān)控掛籃的同步行走，同時(shí)又可觀測(cè)滑道平面及高程在施工過程有無變化，并檢查掛籃前、中、后與橋軸線的關(guān)系。掛籃就位后，隨即對(duì)掛籃行走及提升進(jìn)行定位，控制每節(jié)段的里程及高程。每一節(jié)懸灌的梁體定位監(jiān)控測(cè)量都要與全橋的控制網(wǎng)進(jìn)行貫通核測(cè)；

5.3.1.2掛籃安裝順序?yàn)椋簩⒒婪旁谝讯ㄎ恢蒙?，并用壓緊器將其固定，以防傾覆一用塔吊安裝主

梁、立柱(菱形桁架底梁錨固在滑道上)及立柱平聯(lián)一主梁端頭安裝前上橫梁，并安裝平聯(lián)與主梁連接一先后吊裝前下橫梁、后下橫梁、底板腹板下縱梁，并安裝吊桿一安裝縱梁，側(cè)模及支架。

5.3.2掛籃拼裝過程注意事項(xiàng)：

5.3.2.1 0＃梁段施工完畢、模板拆除后開始拼裝掛籃；

5.3.2.2安裝時(shí)在T構(gòu)兩端的0＃梁段上同時(shí)對(duì)稱拼裝兩臺(tái)掛籃，以保證T構(gòu)兩端受力平衡；

5.3.2.3掛籃拼裝是高空作業(yè)，每道工序務(wù)必經(jīng)過認(rèn)真的檢查無誤后方可進(jìn)行下一道工序，確保施工安全；

5.4掛籃預(yù)壓。為檢驗(yàn)掛籃的承載能力和實(shí)際變形量，以便準(zhǔn)確預(yù)留掛籃撓度值、掛籃安裝完畢后，要對(duì)掛籃進(jìn)行加載預(yù)壓。預(yù)壓方法為：

5.4.1掛籃的最大預(yù)壓荷載為混凝土及施工荷載總重量的1.2倍；

5.4.2預(yù)壓的荷載采用砂袋和混凝土預(yù)制塊(1.2×1 ×0.5m，每塊重1.5t)，布載位置與0號(hào)塊相同；

5.4.3分級(jí)加載順序?yàn)椋?％→30％→50％→100％→4120％→100％→50％→0％，壓載時(shí)間自壓載結(jié)束到開始卸載為48小時(shí)。

5.5掛籃變形觀測(cè)。

5.5.1在掛籃橫梁、后錨、菱形組合梁后部共設(shè)置30個(gè)觀測(cè)點(diǎn)；

5.5.2在每級(jí)加載或卸載的時(shí)候及時(shí)進(jìn)行觀測(cè)；

5.5.3在加載過程中應(yīng)注意檢查掛籃各個(gè)部位，如發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象應(yīng)立即停止加載，進(jìn)行處理；

5.5.4根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得出掛籃施工撓度。

5.6掛籃懸澆。掛籃預(yù)壓完成后，對(duì)1號(hào)－10號(hào)梁段進(jìn)行懸澆施工，施工方法為常規(guī)施工方法。

懸澆施工時(shí)應(yīng)注意經(jīng)常對(duì)已澆注各梁段進(jìn)行變形觀測(cè)，將觀測(cè)結(jié)果及時(shí)反饋施工監(jiān)控組，施工監(jiān)控組據(jù)此提供立模標(biāo)高，以指導(dǎo)懸澆施工的有序進(jìn)行。

5.6.1混凝土澆注工藝。掛籃懸臂施工箱梁，混凝土澆注量大，且需對(duì)稱澆注。由于混凝土澆注要求兩側(cè)對(duì)稱進(jìn)行，其偏載量不得大于一個(gè)底板混凝土量，通常是通過輸送泵來回調(diào)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)向兩端泵送混凝土。如梁段混凝土放量太大，此種方法操作麻煩，時(shí)間長(zhǎng)，易因混凝土停止時(shí)間過長(zhǎng)造成堵管，降低澆混凝土速度，影響混凝土實(shí)體質(zhì)量。為了滿足對(duì)稱澆注要求，提高澆注速度，當(dāng)混凝土方量較大時(shí)易采用三通管，即可單向泵送混凝土，又可雙向同時(shí)泵送，從而避免由于混凝土澆注過慢可能出現(xiàn)的冷縫和新老混凝土接茬斷面的裂縫。

5.6.2預(yù)應(yīng)力管道的保護(hù)。預(yù)應(yīng)力管道通常采用金屬波紋管管或者塑料波紋管管，波紋管厚度薄，剛度小，若施工不慎或方法不當(dāng)，混凝土澆注過程中很容易碰破波紋管而造成管道堵塞。打開堵塞處處理會(huì)對(duì)梁體結(jié)構(gòu)造成損害，既影響質(zhì)量又影響進(jìn)度。所以既處理好波紋管的接頭，保證管道的順暢，是預(yù)應(yīng)力施工的關(guān)鍵控制點(diǎn)。為保證波紋管的圓順，管道所有接頭采用長(zhǎng)為5倍直徑的大一號(hào)波紋管套接，對(duì)稱旋緊，并用膠帶紙纏好接頭以防止水泥漿滲入。澆筑混凝土前在孔道內(nèi)插入小一號(hào)橡膠管作為襯管，防止波紋管碰破滲入水泥漿。

5.7掛籃的移動(dòng)。在每一梁段混凝土澆筑及預(yù)應(yīng)力張拉完畢后，掛籃將移至下一梁段位置進(jìn)行施工，直到懸臂澆筑梁段施工完畢。掛籃行走時(shí)，內(nèi)外?；罕仨氃陧敯孱A(yù)留孔處及時(shí)安裝滑梁吊點(diǎn)扣架，保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定；移動(dòng)必須勻速、平移、同步，采取劃線吊垂球或經(jīng)緯儀定線的方法，隨時(shí)掌握行走過程中掛藍(lán)中線與箱梁軸線的偏差，如有偏差，應(yīng)使用千斤頂逐漸糾正。

5.8掛籃拆除。箱梁懸臂澆筑梁段施工完畢后，進(jìn)行掛籃結(jié)構(gòu)拆除。拆除時(shí)，應(yīng)先在最后澆筑梁段的位置按拼裝時(shí)的相反順序拆除掛籃的側(cè)模及底板系統(tǒng)，然后將掛籃主桁后退，按拼裝時(shí)的相反順序拆除掛籃主桁桿件。掛籃的拆除應(yīng)在T構(gòu)的兩懸臂端對(duì)稱地進(jìn)行，使T構(gòu)平衡受力，保證施工安全。

6、合攏段施工

現(xiàn)澆段及懸臂箱梁施工完成后，即進(jìn)行合攏段施工，即體系轉(zhuǎn)換。箱梁合攏是控制全橋受力狀態(tài)和線形的關(guān)鍵工序，合攏順序、溫度和工藝都必須嚴(yán)格控制。

6.1合攏順序。合攏順序要求，先邊跨合攏，再逐漸向中跨方向合攏，橋頭兩端要對(duì)稱進(jìn)行。詳細(xì)步驟如下：

邊跨合攏一張拉邊跨合攏束一解除墩底臨時(shí)團(tuán)結(jié)一張拉邊跨正彎矩束一次中跨合攏一張拉次中跨合攏束→解除墩底臨時(shí)團(tuán)結(jié)→張拉部分次中跨正彎矩束→中跨合攏→張拉中跨合攏束→張拉中跨正彎矩束及剩余的次中跨正彎矩束→合攏結(jié)束

次中跨鋼束在次中跨合攏后分次張拉，能夠改善梁體受力條件，同時(shí)調(diào)整梁體懸臂端的實(shí)際高程，為中跨合攏提供便利條件。

6.2合攏段施工注意事項(xiàng)：

6.2.1焊接勁性骨架前需要在合攏段兩端加平衡重，平衡重等于合攏段混凝土的重量澆注混凝土?xí)r卸除配重；

6.2.2采用必要措施將合攏高差控制在設(shè)計(jì)允許范圍內(nèi)；

6.2.3焊接勁性骨架及澆注合攏段混凝土?xí)r，選擇在當(dāng)天溫度最低及低于20℃時(shí)進(jìn)行，溫度過高時(shí)需在梁頂澆水降溫；

6.2.4合龍段混凝土宜采用微膨脹混凝土，以防止收縮裂縫。

7、全橋施工控制要點(diǎn)

7.1臨時(shí)固結(jié)主要用來承受施工時(shí)兩側(cè)梁段的不平衡力矩，對(duì)于掛籃施工的結(jié)構(gòu)安全至關(guān)重要，所以，臨時(shí)固結(jié)措施必須安全可靠。

7.2因?yàn)楦鞫张_(tái)同步掛籃施工，獨(dú)立澆筑，為保證全橋最終能夠順利合攏，在施工過程中必須嚴(yán)格控制關(guān)鍵部位的標(biāo)高和橋梁中軸線，并且在施工過程中要隨時(shí)測(cè)量，隨時(shí)調(diào)整。

7.3預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)體系是連續(xù)箱梁的主要承重結(jié)構(gòu)，施工過程中必須采用“雙控”張拉和真空壓漿的施工工藝。

7.40＃塊支架和掛籃在安裝完成后必須進(jìn)行預(yù)壓，一方面為了消除彈性變形，另一方面要根據(jù)預(yù)壓結(jié)果確定箱梁底板的立模標(biāo)高。

7.5為保證掛籃施工安全，在混凝土懸臂澆注過程中，要注意兩端同步澆筑，減少不均勻荷載，保持兩端平衡。

7.6全橋合攏必須按照先邊跨后次中跨，再中跨的順序合攏。

8、結(jié)束語懸壁澆筑施工法不需要占用很大的預(yù)制場(chǎng)地，逐段澆筑易于在施工中不斷調(diào)整和控制梁段的位置，且整體性好，使用機(jī)具設(shè)備少，避免搭設(shè)大量支架，便于在水深、流量大的河道和海上施工。而且施工跨度大，經(jīng)濟(jì)效益高，主要作業(yè)在掛籃中進(jìn)行，各段施工屬于重復(fù)作業(yè)，技術(shù)熟練快，工作效率高，有利于保證施工質(zhì)量，提高施工精度。