鋼-混疊合梁半榀結(jié)構(gòu)施工技術(shù)

車(chē)青森，陳永華，逯 平

（北京市政二建設(shè)工程有限責(zé)任公司，北京 100071）

隨著我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的快速發(fā)展，上跨既有道路的高架橋日益增多。鋼筋混凝土梁施工工序多、周期長(zhǎng)，需要搭設(shè)支架系統(tǒng)，跨道路施工安全隱患大；而鋼-混疊合梁實(shí)現(xiàn)了構(gòu)件化施工，機(jī)械化施工水平高、施工周期短，不影響車(chē)輛通行，相對(duì)鋼筋混凝土梁有很大優(yōu)勢(shì)[1]。

傳統(tǒng)的鋼-混疊合梁施工方法是先吊裝鋼梁后澆筑橋面板。該方法較成熟，能夠滿(mǎn)足常規(guī)條件的施工；但在施工安全性、工期、橋面板混凝土養(yǎng)生方面略顯不足：

1）橋面板的模架、鋼筋、混凝土施工均需要高空作業(yè)，施工安全性相對(duì)較差，對(duì)跨越的既有線路正常通行影響較大；

2）橋面板在高處不方便養(yǎng)生，尤其是冬季養(yǎng)生，不方便搭設(shè)暖棚；

3）對(duì)于單孔鋼-混疊合梁來(lái)說(shuō)屬于順序施工，不利于節(jié)省工期。

本文以北京軌道交通新機(jī)場(chǎng)線一期工程為例，提出一種在現(xiàn)場(chǎng)先澆筑完橋面板再進(jìn)行半榀吊裝的施工方法。

1 工程概況

北京軌道交通新機(jī)場(chǎng)線一期工程N(yùn)25～N26軸需以鋼-混疊合梁結(jié)構(gòu)的方式跨越黃徐路，長(zhǎng)24.7 m。施工期間黃徐路不能斷交，道路西側(cè)為林地，東側(cè)為河道，施工場(chǎng)地狹窄。見(jiàn)圖1。

圖1 施工平面

施工時(shí)間為冬季，N25～N26軸鋼-混疊合梁需要N24～N25軸轉(zhuǎn)體橋合龍后方可施工，工期要求10 d內(nèi)完成，按常規(guī)方法施工無(wú)法在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成。

2 施工方案比選

方案一為傳統(tǒng)施工方法。下部結(jié)構(gòu)施工完畢后始吊裝鋼箱梁，兩榀鋼箱梁吊裝就位后，栓接兩榀之間橫梁，安裝翼板三角支架和橋面板支架，綁扎橋面板鋼筋，整體澆筑橋面板混凝土，保溫養(yǎng)生。

方案二為鋼-混疊合梁半榀結(jié)構(gòu)施工方法。現(xiàn)場(chǎng)澆筑鋼-混凝土疊合箱梁半榀橋面板，混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后吊裝，就位后兩個(gè)半榀疊合梁臨時(shí)連接，橫梁栓接，焊接兩個(gè)半榀梁之間連接鋼筋，吊模，澆筑接縫混凝土，保溫養(yǎng)生。

綜合分析各種因素對(duì)施工方案的影響，見(jiàn)表1。

表1 方案對(duì)比分析

方案二較方案一工期可節(jié)省19 d；費(fèi)用節(jié)約6.8萬(wàn)元，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件及工期要求方案二可行。

3 施工重點(diǎn)

1）N25～N26軸鋼-混疊合梁采用先澆筑橋面板后半榀吊裝的施工方法，改變了鋼蓋梁的重心，使得半榀疊合梁在施工過(guò)程中始終處于偏心狀態(tài)，需對(duì)吊點(diǎn)重新設(shè)置并采取抗傾覆措施。

2）N25～N26軸鋼-混疊合梁施工正處于冬季，需采取有效的橋面板保溫措施，保證施工質(zhì)量。

3）施工期間如何保證黃徐路正常通行。

4 施工工藝

4.1 施工流程

在現(xiàn)場(chǎng)澆筑橋面板，與下部結(jié)構(gòu)同時(shí)施工，待下部結(jié)構(gòu)施工完畢之后，直接進(jìn)行半榀疊合梁吊裝。見(jiàn)圖2。

圖2 工藝流程

4.2 橋面板澆筑時(shí)抗傾覆措施

1）鋼梁存放場(chǎng)地地基需處理，存放在C30混凝土條形基礎(chǔ)上，采用雙層巖棉被進(jìn)行包裹，內(nèi)放置2組電暖氣進(jìn)行保溫，確保強(qiáng)度達(dá)到100%方可承重。

2）外側(cè)翼緣板與半榀疊合梁橋面板同時(shí)澆筑，而兩個(gè)半榀疊合梁內(nèi)側(cè)翼緣板預(yù)留鋼筋，待吊裝之后澆筑混凝土連接，因此半榀疊合梁在澆筑橋面板和翼緣板后處于偏心狀態(tài)[2]。為防止橋面板施工過(guò)程中發(fā)生傾覆，在翼緣板模板根部用規(guī)格為?406 mm×10 mm鋼管柱支撐，疊合梁兩端的支撐鋼管柱布置在條形基礎(chǔ)上，其他支撐柱布置間距≮10 m。見(jiàn)圖3。

圖3 鋼-混疊合梁抗傾覆支撐

4.3 橋面板養(yǎng)生

橋面板混凝土采用泵送方式進(jìn)行澆筑，攪拌站根據(jù)工程特點(diǎn)事先進(jìn)行混凝土試配，保證出機(jī)溫度不低于10℃，入模溫度不低于5℃，確保運(yùn)輸工具數(shù)量滿(mǎn)足施工使用且有保溫措施，保證澆筑的連續(xù)性。選擇10：00—15：00氣溫較高的時(shí)間段[3]進(jìn)行澆筑，完成后上鋪一層節(jié)水保濕養(yǎng)護(hù)膜，防止水分流失，采用巖棉被覆蓋保溫并將四周用巖棉被封閉，在圍幕內(nèi)使用暖風(fēng)機(jī)進(jìn)行保溫，提高混凝土強(qiáng)度上升速度。

為保證保溫效果，需配備8個(gè)1 kW電暖器。鋼箱梁頂板混凝土澆筑之后采用測(cè)溫槍和溫度計(jì)對(duì)混凝土表面溫度、內(nèi)部溫度以及大氣溫度進(jìn)行24 h測(cè)溫監(jiān)控，頻率為6 h一次，連續(xù)測(cè)溫14 d。當(dāng)發(fā)現(xiàn)溫度異常時(shí)，及時(shí)分析，以便采取措施。地面上搭設(shè)暖棚，施工方便、安全，另外可以避免高空風(fēng)影響，導(dǎo)致溫度散失過(guò)快，保證施工質(zhì)量。

4.4 吊點(diǎn)設(shè)置

吊裝切記不能采用兜吊方式，因?yàn)槎档鯐r(shí)可能會(huì)將混凝土翼緣板破壞，導(dǎo)致吊裝傾覆。由于澆筑橋面板后改變了疊合梁的重心，經(jīng)計(jì)算吊點(diǎn)應(yīng)設(shè)置在其翼緣板的根部，每端對(duì)稱(chēng)設(shè)置4個(gè)吊點(diǎn)，吊點(diǎn)為厚度≮1 cm的鋼板，“Z”形，成45°設(shè)置，8個(gè)吊點(diǎn)均呈“外八字”設(shè)置。同側(cè)相鄰兩個(gè)吊點(diǎn)“外八字”尾部間距為1 m，吊點(diǎn)與疊合梁兩端距離應(yīng)根據(jù)梁長(zhǎng)及重量計(jì)算確定。見(jiàn)圖4。

圖4 鋼箱梁吊點(diǎn)

4.5 防傾覆支架系統(tǒng)安裝

由于施工過(guò)程中始終處于偏心狀態(tài)，為防止吊裝過(guò)程中傾覆，考慮在第一個(gè)半榀疊合梁翼板兩端設(shè)置臨時(shí)防傾覆支架系統(tǒng)[4]。

4.5.1 防傾覆支架系統(tǒng)模擬

1）模型的建立。有限元模型見(jiàn)圖5。

圖5 有限元模型

計(jì)算分析共分為2個(gè)工況：有支架和無(wú)支架狀況。見(jiàn)圖6。

圖6 防傾覆支架系統(tǒng)模型

每個(gè)工況的荷載和邊界見(jiàn)表1。

表1 分析工況

2）結(jié)果分析。在無(wú)支架情況下，橋面板位移在結(jié)構(gòu)的橫斷面方向上分布不均，外側(cè)位移大于內(nèi)側(cè)位移，說(shuō)明橋面板受到了偏載作用；而在有支架支撐的情況下，橋面板和疊合梁位移變化規(guī)律與無(wú)支架支撐相同，但其位移在結(jié)構(gòu)的橫斷面方向上變得更均勻一些。橋面板跨中豎向位移由12.7 mm減小至6.78 mm，減幅46.5%。疊合梁上截面懸臂端跨中位移由7.38 mm減小至6.41 mm，減幅13.1%；下截面懸臂端跨中位移由7.11 mm減小至6.27 mm，減幅11.8%。說(shuō)明臨時(shí)支架支撐的情況下，很好地改變結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)，減小疊合梁豎向位移，增大抗傾覆穩(wěn)定性，保證施工安全。。見(jiàn)圖7和圖8。

圖7 橋面板位移

圖8 疊合梁位移

4.5.2 防傾覆支架系統(tǒng)安裝

1）為保證跨越的既有線路正常通行，在第一個(gè)吊裝的半榀疊合梁翼板兩端設(shè)置支架系統(tǒng)，每端支架水平方向不少于5跨，通過(guò)鋼管與墩柱連接，連接點(diǎn)數(shù)量視墩柱高度而定，但不少于2個(gè)。頂部連接點(diǎn)通過(guò)在墩柱頂預(yù)埋的鋼管或其他可靠預(yù)埋件[5]與臨時(shí)支架系統(tǒng)連接。

2）在地面上澆筑好橋面板后，利用預(yù)留的吊裝孔吊起第一個(gè)半榀疊合梁，就位后不松鉤，人工將支架頂托調(diào)至翼板底標(biāo)高，垂直于翼緣板方向U形頂托內(nèi)墊木方，增大支架體系與翼緣板的接觸面積。調(diào)好后持續(xù)5 min再松勾，此時(shí)支架系統(tǒng)開(kāi)始受力支撐翼板，從而避免因偏心作用發(fā)生傾覆；隨后吊裝第二榀疊合梁，就位后，不松鉤，用長(zhǎng)條角鋼與兩片疊合梁體焊接，完成后持荷5 min，無(wú)安全隱患后再松鉤，從而將兩個(gè)半榀疊合梁連接成整體，避免第二榀疊合梁發(fā)生傾覆。

4.6 半榀疊合梁吊裝

采用雙機(jī)抬吊，一臺(tái)QAY350型汽車(chē)吊，桿長(zhǎng)35.2 m，回轉(zhuǎn)半徑10 m，額定吊裝質(zhì)量84.2 t；一臺(tái)QAY500汽車(chē)吊，桿長(zhǎng)52.5 m，回轉(zhuǎn)半徑14 m，額定吊裝質(zhì)量91 t。

吊裝東側(cè)半榀疊合梁時(shí)，吊車(chē)位于N26墩西側(cè)回轉(zhuǎn)半徑內(nèi)，實(shí)際吊裝質(zhì)量67.2 t；QAY350吊車(chē)位于N25墩西北側(cè)回轉(zhuǎn)半徑內(nèi)，實(shí)際吊裝質(zhì)量67.2 t。吊裝西側(cè)半榀疊合梁時(shí)，兩吊車(chē)需要向西挪一次位置，其余條件同東側(cè)；運(yùn)梁車(chē)就位于兩吊車(chē)之間，運(yùn)梁車(chē)就位并系好索具后，安放纜風(fēng)繩，收緊鋼絲繩后，將梁吊離運(yùn)梁車(chē)20 cm后停下，檢查索具是否牢固，觀察吊車(chē)吊鉤是否垂直。檢查無(wú)誤后，起吊鋼箱梁，待超過(guò)墩柱支座處，旋轉(zhuǎn)就位并緩緩放下。就位后檢查支座及砂箱是否有松動(dòng)，梁是否平穩(wěn)；如有不平，應(yīng)重新起吊校正，直到平穩(wěn)為止。

4.7 吊裝監(jiān)控量測(cè)

在第一個(gè)半榀疊合梁吊裝就位至與第二個(gè)半榀疊合梁臨時(shí)連接完成期間，需對(duì)抗傾覆支架進(jìn)行水平位移和沉降觀測(cè)。第一個(gè)半榀疊合梁吊裝就位后吊索卸力但不松勾，觀察5 min后對(duì)支架進(jìn)行水平位移和沉降進(jìn)行觀測(cè)，不超允許值方能松勾，開(kāi)始吊裝第二個(gè)半榀鋼混疊合梁，第二個(gè)半榀鋼混疊合梁從吊裝到就位并與第一個(gè)半榀疊合梁臨時(shí)連接所用時(shí)間預(yù)計(jì)1 h，在這段期間每間隔10～15 min觀測(cè)一次。在兩側(cè)墩柱處各設(shè)置1個(gè)臨時(shí)支架監(jiān)測(cè)剖面，每個(gè)監(jiān)測(cè)剖面布置2個(gè)水平位移觀測(cè)點(diǎn)和2個(gè)沉降觀測(cè)點(diǎn)。見(jiàn)圖9和表2。

圖9 抗傾覆支架監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置示

表2 抗傾覆支架監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

抗傾覆支架在疊合梁吊裝過(guò)程中確實(shí)承受水平和豎向的荷載，但位移和變形均在允許范圍內(nèi)，防止第一個(gè)半榀鋼混疊合梁傾覆效果很理想。

4.8 橋面板濕接縫施工

兩個(gè)半榀疊合梁吊裝完畢后栓接，最后進(jìn)行濕接縫施工，采取梁下吊模施工。濕接縫上下采用電熱毯覆蓋雙層阻燃巖棉被進(jìn)行保溫養(yǎng)生并按方案要求設(shè)置測(cè)溫孔，按冬季施工要求頻率進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè)，保證冬季施工質(zhì)量。

5 結(jié)語(yǔ)

鋼-混疊合梁半榀吊裝施工的方法既縮短了工期，又保證了施工的安全和質(zhì)量要求，特別適用于冬季施工項(xiàng)目及對(duì)工期要求嚴(yán)格的工程。