超大跨度连续箱梁支架法现浇施工技术

[12-11 17:00:56] 来源：http://www.tmgc8.com 桥梁工程 阅读：3741次

摘　要　杭州湾跨海大桥南引桥陆地50m+80m+50m和4×50m预应力混凝土连续箱梁,采用支架法原位现浇施工,针对其跨度大、一次浇筑混凝土数量多、海工耐久混凝土工艺要求高、真空压浆工艺新等特点,介绍了支架、模板、钢筋、混凝土、预应力、真空辅助压浆等施工
   技术,供同类工程借鉴。
   关键词　超大跨度　连续箱梁　支架　模板　海工耐久混凝土　预应力　施工技术
   1　工程概况
   杭州湾跨海大桥全长36 km,桥面全宽33 m,双向六车道,是目前世界上最长的跨海大桥。其中南引桥滩涂区和陆地相接地段, G01~G08墩间上部为预应力混凝土连续箱梁,包括跨十塘大堤50m+80 m+50 m联和大堤内4×50 m等高联。
   50 m+80 m+50 m联为三跨变高度预应力混凝土连续梁,单幅桥为单箱单室斜腹板箱形截面,中支点梁高4.500~4.816 m,跨中及边支点梁高3.200~3.516 m,主梁采用圆曲线变高,变高范围为中支点附近左右各36 m。主梁顶宽15.8 m,横坡2%;主梁直线段底宽6.625 m,变高范围底宽由6.625 m变为5.999 m。腹板厚0.55 m~0.70m,底板厚0.25 m~0.70 m。
   4×50 m联为等高预应力混凝土连续梁,单幅桥为单箱单室斜腹板箱形截面,梁高3.200 ~3.516 m,桥面顶宽15.8 m,横坡2%。主梁底宽6.625 m,腹板厚0.60 m,底板厚0.30 m。
   主梁为纵横双向体内预应力体系,均采用钢绞线束,横向预应力体系顺桥向间距60 cm一束4Φj15.24,扁锚锚固,两端交错张拉,横梁处为9Φj15.24;纵向体内预应力体系采用19Φj15.24、15Φj15.24、12Φj15.24和9Φj15.24四种,均采用塑料波纹管成孔。
   2　施工技术
   2.1　支架工程
   2.1.1　支架设计
   2.1.1.1　设计方案
   箱梁支架采用重型门架,单榀门架重25 kg,高1.9 m,宽1.0 m,立杆外径57 mm,壁厚2.5mm。支架顶部安装可调节顶托,其上安装模板系统;支架与混凝土基础接触处安装底座,截面14cm×14 cm。通过门架、调节杆和顶托不同组合,可实现不同高度要求的支架。门架之间通过拉杆和普通钢管、扣件进行整体加固,并利用普通钢管设置足够数量的剪刀撑,确保支架的整体稳定性。根据箱梁现浇施工时支架的荷载分析,将箱梁支架按翼缘板、腹板和底板三个区域分别设计,见图1。

   (2)支架检算。把支架当成对模板的外部约束,采用ANSYS软件对模板受力进行计算,要求门架单根立杆荷载应小于其容许承载力值。
   2.1.2　地基处理
   针对工程场地地基承载力低的特点,支架搭设前,先清除表层软土及淤泥,换填80~100 cm厚石碴;分层碾压密实,按二级以上公路填石路基标准进行控制,并在填至设计标高后检测弯沉值,确保施工期间地基总沉降和不均匀沉降满足规范要求。考虑场地在箱梁施工后将作为预制箱梁运架设备的拼装地,故在石碴顶面浇筑了厚15 cm的C15混凝土面层。通过处理,其地基容许承载力满足大于150 kPa的要求。
   2.1.3　支架搭设
   支架加固采用48 mm、壁厚3.5 mm钢管作为横杆和斜撑。施工顺序为:根据图纸放样→安装底座→拼装门架及交叉拉杆→安装水平加固钢管→逐层向上搭设→安装剪力撑加固钢管→安装调节杆及顶托。
   2.1.4　支架预压
   为消除地基和支架系统非弹性变形和检测其弹性变形值,应在支架搭设完成后对支架进行预压。
   即将成捆钢筋照梁体荷载分布情况堆码整齐,按120%的设计荷载进行超载预压7天。预压前,在支墩附近、1/4跨、1/2跨、3/4跨以及悬臂段端部等位置的支架顶面(模板上)和地面上设置沉降观测点。经实测,支架顶总变形量约为10 mm,其中,地基沉降、支架变形各5 mm,与理论分析值基本一致。
   2.1.5　支架拆除
   箱梁翼缘板下的支架在不影响底模支架的情况下可在外侧模拆除后即可进行,箱梁底板下的支架必须待纵向预应力束张拉压浆完毕后方可拆除。拆除顺序:纵向从跨中向两端,横向左右对称,先上层后下层,并照“先装后拆,后装先拆”的原则进行。
   2.2　模板工程www.tmgc8.com
   2.2.1　底模系统
   2.2.1.1　结构设计
   4×50 m联箱梁直接采用大块钢底模板预制、标准段尺寸为6.625 m×4.0 m;底模系统由横向主梁、纵向分配次梁和面板组成。横向主梁为2根16槽钢支撑在支架顶托上,纵向间距1.0 m;纵向分配次梁为14槽钢,支撑在横向主梁上,间距0.35~0.55 m;面板采用10 mm厚的冷轧钢板分节加工而成。为固定外模桁架,在横向主梁上设置挡板,通过铁楔将外模紧靠底模。底模在墩顶区域采用木模。
   50 m+80 m+50 m联箱梁梁底宽度和箱梁高度均有变化,为便于调节和加工,其底模板采用木结构。顶托上铺纵向14 cm×16 cm枋木,纵向上铺横向8 cm×12 cm枋木。面板采用122 cm×244cm×1.5 cm竹胶板,板与板接缝用双面胶夹紧,防止漏浆。
   模板设计按公路桥梁施工规范的荷载标准组合进行计算分析,其强度和刚度均应满足要求。
   2.2.1.2　安装及拆除
   底模安装工作在支架搭设完成并经检查验收合格后进行。对于4×50 m联箱梁,先安装横向分配梁,然后将已焊接成整体的纵向分配梁和面板吊装就位,再按照预留拱度和沉落量调节标高,最后将底模固定。50 m+80 m+50 m联箱梁采用木底模,先安装完纵、横向枋木,调整好标高后再铺面板(竹胶板)。底模拆除工作在箱梁纵向预应力张拉和管道压浆后进行,拆除顺序与安装相反。
   2.2.2　外侧模系统
   2.2.2.1　结构设计
   由于箱梁高度大,外侧模系统必须采用桁架结构,由桁架、面板和纵移滑道组成。其面板采用8mm厚的A3钢板,纵向加劲肋在腹板和翼缘板分别采用I12和I10工字钢,桁架采用I16工字钢和14槽钢组合而成。4×50m联箱梁直接利用预制梁模板,桁架靠腹板侧直接支撑于底模横向主梁上,用楔子固定;底横梁直接支撑在纵向钢轨上,其下为横向枋木直接支撑在顶托上,用顶托调整外模板标高。50 m+80 m+50 m联箱梁需对预制梁模板加高处理后使用,采用外模包底模方式。在底模面板下穿32精轧螺纹钢筋对拉固定外模位置,外模底横梁直接支撑在纵移滑道上,用顶托调整外模板标高。
   模板设计按公路桥梁施工规范的荷载标准组合,采用ANSYN程序计算分析,各杆件的强度和刚度均应满足要求。
   2.2.2.2　安装及拆除
   在支架搭设完成并验收合格后,安装外模下的横向枋木和纵向滑移钢轨,用顶托调整其标高至理论位置。然后将分节加工成型的外侧模用平板车运至现场,利用吊车吊装到位。单块侧模安装完,用螺栓连接成整体,并上好全部拉杆,调整紧固件。
   箱梁外侧模拆除应在梁体混凝土强度达到设计值的75%后进行,拆模时梁体混凝土表面温度与环境温度之差不得大于15℃。箱梁外模拆除按纵移方案考虑,连接螺栓解除后,松掉锁紧侧模和底模的铁楔子(或拉杆),然后调节支架顶托,使侧模脱离底模和梁体。采用卷扬机作牵引,沿滑道(钢轨)分节纵向将侧模滑移至指定位置。模板拆下后,应及时清除模板表面和接缝处的残余灰浆并均匀涂刷脱模剂,整修后备用。
   2.2.3　内模系统
   2.2.3.1　结构设计
   箱梁内模采用木模结构,内模桁架采用8 cm×12 cm枋木,转角处用夹板和螺栓连接;桁架与面板之间的纵向加劲肋采用8 cm×12 cm枋木;面板用122 cm×244 cm×1.5 cm高强竹胶板,接缝处夹双面胶并粘贴胶布防止漏浆。内模桁架和纵向加劲肋间距根据计算结果确定,保证板面刚度。内箱采用枋木和48普通钢管加固。
   2.2.3.2　安装及拆除
   箱梁内模安排在加工场按4 m一节分节制作,采用普通钢管脚手架支撑加固形成整体,用平板汽车运至现场,再用50 t吊车吊装入模,拼装就位。
   各接缝处用宽胶带粘贴,以防止漏浆。
   内模拆除工作在梁体混凝土强度达到设计值的75%后进行。首先,拆除钢管脚手架,然后自上而下拆除模板,搬运至加工场整修合格后用于下一节段。
   2.3　钢筋工程
   钢筋在加工场集中加工,汽车运至施工现场。按“放样→底板钢筋→箍筋和蹬筋→腹板钢筋→安装波纹管→端部加强钢筋→安装内模→顶板钢筋→安装波纹管”的顺序安装。www.tmgc8.com
   2.4　混凝土工程
   箱梁采用C50海工耐久混凝土,单节段长40~80 m,其混凝土数量为450~1 020 m³。
   2.4.1　拌制和运输
   (1)实行工厂化生产混凝土,集中在大型拌和站进行。共配置了4台60 m³/h和1台90 m³/h拌和机,理论生产能力为330 m³/h,考虑一台设备作为备用,实际生产能力为理论的1/3,即90m³/h。因此,灌筑一节箱梁要5~11 h,加上开始和结束的非正常时间,实际灌筑需7~13 h,满足施工规范要求。
   (2)混凝土的运输包括从拌和站至现场的运输、地面至模内的垂直运输,分别采用6~8 m³的混凝土罐车、4台HBT80泵送,并配置4台移动式布料机进行布料。
   2.4.2　混凝土浇筑
   箱梁混凝土施工按照“底板与腹板倒角处→腹板→底板→顶板,从两端向中间”的原则,采用4台布料机从箱梁的两端向中间对称布料、连续灌筑,以水平分层(灌筑厚度不大于300 mm)、斜向分段(工艺斜度为1∶4 ~1∶5 )的施工工艺进行。由于箱梁为斜腹板结构,加上其高度大,使得腹板的混凝土捣固工艺成为技术难点。为此,经反复试验和攻关,决定采用引导器引导捣固棒、改善混凝土工作性能、控制混凝土捣固时间等技术措施,使混凝土质量得到了有效控制。

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