1、山区变截面箱梁支架现浇施工方案研讨桥隧工程有限公司京承项目 武幼波摘 要：交通部新理念京承项目中的应用关键词：新理念 京承项目 应用 京承高速公路(三期)1K91+337.48主线桥为变截面箱梁桥，跨径为50+70+50=170米，宽26米，墩高17.4米至27.9米；箱梁混凝土4400m3。1号墩与箱梁刚性固结，2号墩与箱梁活动支座联结。该桥处山区地形陡峭，地势复杂，无施工便道，便道必须从0#台或3#台修建便道至谷底，纵坡极大，特别是第一跨，水平距离50米，高程相差近30米，给排架施工地基处理和砼浇筑材料运输造成极度困难。（如下图）由于箱梁砼方量过大（单幅2200m3），受施工环境、便道的影2、响，单幅全断面一次浇筑的砼运输组织极度困难，管理人员、施工人员会因极度疲劳而无法保证施工质量。若采用全桥单幅整体分层（分层不分段）浇筑，受大方量砼的温度应力作用，势必产生腹板、底板、顶板的横向温度裂缝，且因桥体过长，在浇筑过程中势必不断移动砼输送泵车，影响时间过长，易产主较多的砼温度冷缝，影响桥梁外观。本桥采取“分段不分层”的施工方案，可有效解决上述问题。即整体施工方案以“对称、平衡”为原则考虑，在第二跨设置施工缝，先行全断面浇筑一个墩上的“T”构，再全断面浇筑另一个墩上的“T”构。施工缝处的钢筋及预应力钢束均不断开。1 地基处理根据地形条件和工程周转材料组织供应情况，选用材料组织容易、供应量3、大的成型碗扣支架作为基本类型。本桥梁跨越两山之间的沟谷，地势变化较大。为保证支架的整体稳定性，用台阶方式来消除陡坡，第一跨地基采用门式支架，即以碗扣支架为支撑，工字钢为过梁的门式支架形式设置，门式支架上搭设碗扣支架。第二、三跨采用开挖（回填）台阶的方式消除陡坡，在台阶上搭设碗扣支架。1.1陡峭山势地基处理由0#桥台开始，纵桥向（陡峭山势范围）为门式支架，门式支架基础为片石砼条形基础，砼条形基础上搭设碗扣支架，支架上搭方木及纵桥向工字钢，在工字钢上搭设整体碗扣支架，工字钢横向间距与碗扣支架横距相同。门式支架工字钢上方及两侧横向及水平方向均设加密剪刀撑，纵向水平杆将门洞立杆扣支架扣与两侧碗扣连接。4、1.2平缓地形地基处理现浇箱梁第二、第三跨地势较第一跨平缓，采用开挖（回填）台阶方式，在台阶上搭设碗扣支架。1.3地基防水台阶为回填形式的在其顶面浇筑砼，保证地基承载力，防止地基被雨水冲刷及浸泡。台阶两侧开挖排水沟，保证雨水能够顺利排入沟谷。1.4桥墩处地基处理对于墩柱周围由于施工承台时的开挖，降低了地基的承载力，而且这部分箱梁重量最大，地基处理时分层回填压路机无法靠近墩柱压实，采用小夯机夯实，填筑结束后上面浇筑砼，提高此范围内地基承载力，并防止雨水及养生水沿墩柱浸入地基。2 支架、模板设计2.1支架、模板总体设计：支架横距、纵距为0.6或0.9米，横杆采用0.6米、0.9米2种规格，立杆上配5、主龙骨方木及次龙骨，上满铺大板，面板为竹胶板。步距设计：由于墩柱上方纵向4米范围内箱梁高度最大，几乎为实心砼，特将墩柱周围支架6米范围的步距为0.6米，提高立杆的承载力及支架的稳定性。其余部分步距全部为1.2米。2.2剪刀撑设计由于桥墩较高，为保证高支架的稳定及消除变截面箱梁砼施工带来的水平推力，特采取设置纵向剪刀撑，横向剪刀撑，水平剪刀撑，墩柱加强管箍，梁底加强斜撑等五项措施。3 支架预压3.1预压目的为了检查基础承载力，检查支架刚度、强度以及整体稳定性是否符合要求，消除现浇支架不可恢复的变形并测量其弹性变形量，以便在箱梁立模时预留，保证施工质量，在浇筑箱梁前必须对现浇支架进行预压。3.2支6、架预压设计在大板上进行支架预压，预压结束后铺竹胶板。支架预压采用110-120%箱梁重量预压，以消除支架体系的非弹性变形、地基沉降等。若用相当于浇筑段箱梁重量的砂（土）袋。墩柱上方4米范围内由于箱梁高度为4.5米，砂（土）袋进行预压高度会达到6-7米，高度过高不安。所以采用钢筋+砂袋预压，可减小预压堆载高度。现场钢筋重量可用吊车称重或根据钢筋长度及规格计算出。待非弹性变形稳定后即撤除预压，并在卸除预压荷载时测出弹性变形值，绘出弹性变形曲线作为调整底模板标高的依据。3.3加载方式及顺序全桥共分为3次进行预压，首先预压第三孔,然后预压第二孔,最后预压第一孔，需要2000方砂（土），500吨钢筋。加7、载顺序与浇筑顺序一致，由墩柱顶部进行加载，在墩柱一侧5.9米范围内先放置2米高砂袋，再放置钢筋。腹板处砂袋适当加高，尽量模拟出与箱梁实际浇筑时相同的受力状态。3.4测点布置为确定支架及地基非弹性变形值，对沉降进行观测，测点布置在底模板上侧，纵桥向布置5排测点，分别在1/8L，1/4L，1/2L，3/4L，7/8L处设置，L为跨径，每排3个测点，见预压测点布置图。图1预压时分阶段进行沉降值测量，利用最后一次观测的数据和预压前观测数据对比得出支架及基础的沉降量。分阶段卸载时再对各点进行测量，得出支架卸载后的回弹量。两次测量值比较，得出弹性变形值。预压时每孔支架之间不要完全连接，待预压结束后连接相邻8、支架。3.5预压前预拱度设置根据梁的挠度和支架的变形所计算出来的预拱度之和，为预拱度的最高值，应设置在梁的跨中点。其它各点的预拱度，应以中间点为最高值，以梁的两端为零，按抛物线进行分配。预拱度主要考虑五部分：地基沉降；支架承受荷载的弹性变形；结构物重力引起梁的挠度；接缝处非弹性变形；由于混凝土收缩和所产生的竖向挠度。在预压前为底模安估算一个预拱度，预压后再根据实测值进行调整,预压期根据沉降观测而定。 在考虑弹性变形的情况下预拱度取以上值之和的预拱度。f拱XYyxL/2图2根据二次抛物线分配方程y=4f拱x(L-x)/L2进行分配。预压后根据实际测量数据调整支架标高。3.6预压过程观测开始预压后9、每隔6小时观测一次，数据记录详尽。支架预压的时间，要压至沉降基本稳定，当12h地基累计沉降量小于1mm后，卸载。3.7卸载顺序首先卸载钢筋，然后将砂袋用吊车转移到下一孔需要预压的支架上,全部三孔预压结束后将砂袋卸下。3.8预压后预拱度设置预压前标高为A，预压结束卸载前标高为B，预压卸载后标高为C，可推出弹性变形值为C-B=D，箱梁底板浇筑前标高为设计标高+D+现浇箱梁设计预拱度（50米跨径为3cm，70米跨径为5cm）。4 模板、拉杆制作及安装4.1芯模模板芯模采用竹胶板，竖向、横向背愣为木枋，腹板采用拉杆加钢管背楞，箱室内用钢管搭设小型排架，与模板撑紧，保证模板稳固。墩柱两侧米范围内为保证背10、楞能更有效的提供支撑，将钢管背楞换成H=12cm的槽钢。4.2腹板拉杆布设腹板选用直径16mm的拉杆，经计算，拉杆布置纵桥向间距不超过1米，横桥向间距不超过米。实际施工按间距1米设置。底板架立钢筋采用直径25mm的螺纹钢，底板垫水泥垫块后将架立钢筋放上，与底板钢筋焊接牢固。5 混凝土浇筑5.1施工缝设置考虑到此桥1#墩为固结，2#墩上有支座设置，因后浇“T”的温度应力大于先浇“T”构的温度应力，决定先浇筑2#墩处的“T”构，再浇筑1#墩的“T”构。以适应二次浇筑的砼温度应力影响。实际施工的方案为：施工缝设置在距2#墩23米处（约1/4位置）第一次浇筑东侧73米，第二次浇注剩余97米。第一次浇筑11、前在断开位置设置堵头模板，第二次浇注前采用人工将砼凿毛。第一次浇筑“”构，砼用量为950方左右；第二次浇筑“”构，砼用量为1250方左右。第一“T”构浇筑完成后24小时内浇筑第二个“T”构，全部浇筑完成后待砼强度达到设计要求立即进行钢绞线张拉，第一次浇筑到张拉钢绞线12天时间。堵头模板安装后，模板外侧用短钢筋横桥向焊接在纵桥向钢筋上固定模板，模板内侧用定位钢筋焊接支撑，堵头模板支撑牢固后用土工布将缝隙密封。如施工中水泥浆流出立即擦拭干净。为保证浇筑线形，在断开处通缝设置2CM木条。5.2钢绞线穿束 本桥预应力钢绞线外曲线腹板钢绞线全长175m，每道腹板16束，每束15根，采用内径为9cm的塑料12、波纹管。因波纹管道长度长，竖向高差大，并且在曲线处摩阻大，实际施工中以钢绞线作为牵引绳，用装载机牵引，钢绞线与牵引索用焊接整束一次穿束的方案，用此方案穿束，15根一束长175m的钢束，仅用9分半钟即可完成，大大缩短了穿束时间，节约了穿束成本。图35.3现场浇筑场地、泵车位置第一次浇筑2#墩T构，泵车在1、2、3浇筑点进行浇筑，第二次浇注1#墩T构，泵车在4、5、6浇筑点进行浇筑。浇筑过程如果因泵车泵管长度不够，可以适当调整泵车位置。如下图：图45.3混凝土质量要求箱梁砼采用商品混凝土，配比已经总监办审批合格，采取缓凝20小时，控制砼坍落度在202cm，控制砼扩展度在553cm的措施保证现浇箱梁13、砼施工的质量。5.4波纹管漏浆检查在浇筑过程中用空压机向波纹管内冲入空气，在波纹管另一端如果有空气吹出说明波纹管没有被堵塞。如果没有空气吹出，人工逐根抽动钢绞线，保证钢绞线可以顺利抽动。如果人工抽不动钢绞线可采用装载机配合钢丝绳拉动钢绞线。每2小时检查钢绞线检查一次。5.5浇筑过程中的支架检查浇筑过程中每2小时检查一次支架的沉降和垂直度，具体方法是用水平仪检查沉降值，用垂球检查垂直度。检查值不能大于预压值，检查人员将检查结果报总工。由总工提出解决方案。实际施工中检查值符合要求。5.6张拉控制及砼外观张拉工序严格按照设计要求进行，设计没有指明的，按照先纵后横、对称张拉的原则张拉，实际施工中,开始14、浇筑到主梁张拉时间间隔11天，主梁张拉起拱3.5CM，梁体张拉回缩5.5CM。桥梁线形符合设计要求，梁体底板、腹板、面板未出现温度裂缝，施工缝处无裂缝产生。6 施工总结 整个施工方案及砼浇筑过程中，应特别注意以下几点：消除陡峭山势的门式支架的设置，门式支架与普通支架的联接方式，门式支架基础处理，剪刀撑的设置，借助已完成的墩柱克服变截面施工产生的水平推力，地基防水处理，支架预压要完全模拟实际施工，腹板拉杆的设置，施工缝的设置位置，利用大型机械穿束超长钢束，有效的施工人员及机械设备组织，浇筑顺序，过程中砼振捣，波纹管漏浆检查，过程中沉降及位移观测，张拉时间控制，张拉起拱值观测，梁体回缩量测量，支架拆除步骤及安全控制。实践证明，山区现浇变截面满堂支架桥梁施工，采用门式支架消除陡峭地形；采取有效措施消除变截面施工中的水平推力；在不断开钢束及连接钢筋前提下，于1/4跨处设置施工缝；采取“分段不分层”全断面一次浇筑的施工方案是可行的。