大跨度连续刚构桥0号块施工工艺与质量控制

2012-12-28李兴全

中国新技术新产品 2012年21期

李兴全

（中铁二十二局哈尔滨铁路建设集团有限责任公司，黑龙江牡丹江 157021）

1 预应力连续刚构桥的发展概况

预应力砼连续刚构桥在体系上属于连续梁桥。但由于施工方法限制，50年前的连续梁跨径均在100 m以下，随着悬浇、悬拼等施工方法的出现，产生了T型刚构,既保持了连续梁无伸缩缝、行车平顺的特点，又有T型刚构桥不设支座、省料、梁体连续、梁墩固结，不转换体系的优点，施工方便、养护费用低的优点。连续刚构不仅在公路上较广泛地应用，而且在铁路上也开始采用，国外铁路连续刚构的最大跨径已达到250米。

2 本文研究的主要内容

本文结合工程实例，重点对大跨连续刚构桥0号块的施工过程中的问题进行了研究。

3 0号块的施工

以广珠铁路西江特大桥为例广珠铁路西江特大桥主要为跨越西江而设，桥中心里程为DK72+713.11m,全长为6709.53m。主桥采用（110＋2×230＋110）m连续刚构拱跨越主航道。主墩墩号分别为141#～143#，边墩墩号为140#、144#。142#墩为变截面空心墩，墩高为30.5m，141#和143#墩为变截面双柱式矩形板式墩，墩高为30.5m。主梁采用单箱双室截面，两边腹板为直腹板。吊杆索采用箱外牛腿锚固形式。箱梁中支点处梁高12.0m，端支点及中跨中处4.0m。主梁0号块采用墩顶托架法现浇施工。0号块设计长度为23m、墩顶处梁高为12m ，141#、143#砼量2652m3（含拱脚），142#砼量为2970 m3（含拱脚）。0号块施工考虑水平分层三次浇注施工方案。0号块完成两次浇注后在其上安装挂篮，然后利用挂篮逐块悬臂浇注主梁。待挂篮施工至4号节段时，再完成0号块第三次（即拱脚段第一期混凝土）混凝土的浇注。

3.1 0号块施工难点

在悬臂施工过程中，由于0号块的砼方量较大，且在高空施工，因此0号块的施工工时是悬浇梁施工所面临的首个难点。主要难点和易出现的问题是：①悬臂较薄且有波纹管，振捣捧插入困难，容易出现漏振现象。②托架和桥墩连接处，由于刚度不同，产生不均匀沉降，易出现裂缝现象。③腹板拐角较多，又有波纹管拐角处不易振捣密实，容易产生蜂窝和麻面现象。④因砼浇注体积较大，内外温差大，砼容易产生收缩裂缝。⑤砼方量较大，分层浇注时保证外观质量较难。针对以上施工难点及较易出现的问题，要认真搞好 0号块施工的每一道工序。

3.2 0号块施工工艺

（1）施工流程

安装墩顶托架平台及底模→安装0#段外侧模→安装卸落木楔或千斤顶→调整0#段外侧模就位→托架平台预压、卸载→调整模板位置及标高→绑扎底板钢筋和腹板的伸入钢筋→安装底板上的预应力筋管道和预应力筋→监理工程师验收→安装腹板纵、横、竖向预应力管道和预应力筋→安装腹板和横隔板模板→监理工程师验收→安装顶板底模→绑扎顶板底层钢筋及管道定位筋→安装顶板纵向预应力管道及横向预应力管道和预应力筋→安装顶板上层钢筋网→监理工程师验收→浇筑0#段混凝土→混凝土养护→拆除端模→两端混凝土连接面凿毛并用高压水冲洗干净→混凝土达到设计要求强度、弹性模量、龄期后张拉纵向、横向及竖向预应力筋→预应力管道压浆→拆除内模、侧模和底模→拆除墩顶托架平台。

（2）施工要点说明

墩身施工完成后，在矩形墩墩壁之间底托采用在δ=20mm厚的钢板，钢板横向间距1.0m，在钢板上安装横担工字钢后，纵向铺设工字钢，纵向工字钢上设横Ⅰ22，间距0.5m，在工字钢上安装木排架，在木排架上铺设0#段底模。矩形墩外侧预埋万能杆件节点板，拼装万能杆件托架、横担工字钢后，安设木排架形成0#段底模支承面，0#段底模采用组合钢模板。托架周围安装角钢围栏，挂防护网。

支架拼装好以后，采用砂袋法或水箱加水进行预压，预压荷载按0#段混凝土重量及其它相关施工荷载总重量的1.25倍考虑。

0 号块施工时，根据安装挂篮需求，预留好各种预留孔道及预埋筋，以便挂篮拼装时能准确就位。

0 号块管道密集，混凝土浇筑后采用高压水管冲洗管道。竖向预应力压浆孔设在箱梁腹板内侧面，在竖向波纹管上开孔设置注浆孔，并用密封胶带密封。

0 #段钢筋及管道密集，钢束管道位置采用定位钢筋网片固定，定位钢筋网片牢固地焊在钢筋骨架上，定位钢筋网片间距为0.5m，并且定位钢筋网片所焊的钢筋骨架与水平钢筋采用点焊，防止管道位置移动。当预应力管道位置与骨架钢筋发生冲突时，保持管道位置不变，适当移动普通钢筋位置。

0 #段腹板混凝土浇筑时，在内模处留设混凝土侧窗及捣固孔，以减少混凝土自由倾落高度，防止混凝土离析和对管道的过度冲击，并避免捣固棒与管道猛烈碰撞，浇筑至预留孔位置后，封闭并加固侧窗，继续向上施工。

（3）钢筋及预应力管道安装

钢筋及预应力管道、预埋件在加工场集中制作。钢筋制作成钢筋网片和钢筋骨架，汽车运至施工现场，塔吊提升，人工安装。钢筋及预应力管道、预埋件安装完毕后，布置好浇筑混凝土用的漏斗和串筒。对钢筋、预应力管道及有关预埋件位置等进行自检，检查无误后报监理工程师检查，确认合格后进行混凝土灌注。

混凝土灌注完后及时养护，当混凝土强度及相应的弹性模量达到设计要求后，按设计要求及对称同步原则张拉预应力筋，并进行压浆。用作挂篮后锚的竖向预应力筋暂不张拉，待挂篮前移后再张拉。

3.3 托架设计及安装

由于梁为刚性连接的 T 型刚构，结构本身具有一定的抗弯能力，根据设计和施工要求，故采用在墩旁临时托架的方法进行施工，托架经过预压( 预压的目的是为了消除非弹性变形) 。取得非弹性变形和弹性变形的经验值，同时结合梁体预应力产生的拱度，指导模板线形和高程的设置，以保证梁体线形和标高符合设计要求，并验证模板和支架的强度、刚度和稳定性。

（1）预压方法及措施

在托架搭建，焊接和底模铺设完成后，进行堆载预压。预压的荷载由尼龙袋装中砂提供，尼龙袋要求采用同一型号，以便于准确计量。尼龙袋装 2/3 体积的中砂，以便于堆码。通过称量取的每袋砂子的平均质量，每 10 袋砂子为 1 组，取 3 组称量。取得每袋砂子的平均质量，作为每袋砂子的标准质量。根据预压部位、单位面积的荷载标准，折算成砂子的堆码袋数。砂袋的堆码采用叠合堆码的方式，以保证堆码高度达到一定高度后砂袋子仍能够保持稳定。在铺设模板时，将模板的高程统一在设计值的基础上增大 2 cm，以抵消非弹性变形，提供部分弹性变形量，即所谓的模板抛高。

（2）测量观测及分析

在不同的预压部位，选比较有特征的位置设置观测点。观测点位要有代表性，用铁钉标识。预压的时间为 3 天，观测的时段按以下原则进行：砂袋前观测初始值；预压过程中，每天观测 1 次尽量在同一时间观测；拆除砂袋后观测终值。根据观测值，去除失，真值，分析数值的弹性和非弹性关系。经过数据处理后，预定出托架的沉降量，以指导梁体的施工。做到确保连续的线形，并防止梁体在砼浇筑过程中产生裂纹。预压荷载在箱梁砼浇筑前逐渐消除，之后进一步校核底模标高，再进入 0 号梁段的施工。

3.4 砼浇筑方案

由于0号梁段砼方量大，且在高空作业，所以本桥采用了分层浇筑的方法，即底板一次浇筑完成，腹板分层浇筑。在施工阶段应注意以下事项：

（1）砼的配制及拌和针对钢筋密又有波纹管，空隙较小的特点，优化配合比设计，选用小石子砼进行浇筑以满足现浇梁施工工艺。

（2）外加剂的选用选择缓凝型外加剂，延缓初凝时间，以利于分层浇筑。

（3）砼拌和质量。采用自动计量拌和机拌制，严格控制配合比。砼输送采用输送泵进行时，保证砼的和易性，严格控制其坍落度。

（4）振捣设备的选用。针对臂薄钢筋密的特点，准备 φ40，φ20 的插入式振动棒并准备振捣扁铲和平板振动器。

（5）严格振捣操作规范。砼分层浇筑厚度控制在30 cm 左右，特别是腹板下部一定要本着“ 少下料勤振捣”的原则，确保波纹管处振捣密实。浇筑上层砼时振动棒要插入下层砼中5 cm～6 cm，振动棒振捣时本着“ 快插慢拔”的原则，移动距离不超过作用半径1.5倍。振捣时间以表面泛浆，砼不再下沉并无气泡冒出为准。

（6）合理安排浇筑顺序。砼从中间逐步向两端推进的方法，对称浇筑。砼采用分层浇筑，浇筑顺序是底板→腹板下板肋→腹板→腹板上缘→顶板。根据砼初凝时间及速度，每层砼推进的距离为 3 m～4 m。方法是：①第 1层先浇底板，用插入式振动棒配合平板振动器振捣密实。第 1 层务必把腹板底口封住，防止浇筑腹板砼时水泥浆从腹板底口漏出，造成拐角处产生蜂窝、麻面。②第 2 层浇筑腹板下部。由于该处较深又有倒角和波纹管，最容易产生蜂窝、麻面，故是浇筑的重点和难点。为了保证该处砼浇筑质量，浇筑该处砼时，应严格控制砼浇筑厚度，坚持少下料、勤振捣的原则；在腹板底以上 30 cm 附近的模板上开工作孔，以利于下料、振捣和观察；用小半径振捣棒进行振捣，并配合人工用小扁铲进行插振，部分地方下料不足时，从工作孔上人工下料。③浇筑腹板中棒直接振波纹管，以防漏浆进入波纹管。注意保护预应力管道，棒直接振波纹管，浇筑后应及时对管道清孔。

（7）防止产生裂缝的措施。防止产生裂缝的措施有：①延缓砼初凝时间，加快浇筑速度。②浇筑完毕，及时养护，保持砼处于湿润状态，并将通气孔打开，以利于箱内砼水化热的散发，保持内外温差均衡，防止产生收缩、裂缝。