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浅议钢箱梁T构转体桥中墩施工技术

2020-05-08焦鹏

建筑与装饰 2020年5期
关键词:分阶段注浆

焦鹏

摘 要 本文以太原市卧虎山快速路建设工程2*100m钢箱梁T构转体中墩施工中遇到的钢筋、预应力筋以及外包钢板相互交叉影响施工的难题为课题进行研究,总结出一套成熟的钢箱梁T构转体中墩施工技术,具体为中墩分段施工,降低施工难度;预埋钢板与法兰整体安装方式解决了高精度安装的问题;采用中墩箍筋与外包钢板一起分节段吊装的方法,解决了外包钢板剪力钉与中墩墩身箍筋冲突的问题;外包钢板分节段拼装,并在钢板内侧面设置横、纵向钢支撑、倒链拉鎖,对钢板内侧面进行定形,钢板外侧四个面设置斜拉钢丝、U型20槽钢加固,对钢板外侧面进行定形,精确对位,有效地控制了钢板安装和焊接过程中的变形问题;采用连通器原理进行竖向预应力筋注浆技术。整体方案可操作性强,具有一定的推广意义。

关键词 中墩;分阶段;外包钢板;预应力筋;注浆

引言

随着我国桥梁建设的发展,越来越多的桥梁需要跨越公路和铁路,而转体施工具有工期短、保证营业线安全运营、占用空间小等特点,为了减小跨线桥梁施工对运营线路的影响,转体施工在公路、铁路桥梁施工中得到了广泛的应用。

本工法依托太原市卧虎山快速路建设工程,以2*100m钢箱梁T构转体中墩施工中遇到的钢筋、预应力筋以及外包钢板相互交叉影响施工的难题,逐一克服,形成一套成熟的钢箱梁T构转体桥中墩施工技术,确保了施工的进度和质量,经济效益和社会效益显著。

1工程概况

1.1 桥梁概况

卧虎山2*100m钢箱梁T构转体桥全长200m,桥面宽28.5~31.39m渐变。桥梁总重8750t,转体60°就位。上部结构采用单箱五室截面钢箱梁,下部结构主墩采用空心薄壁墩,截面尺寸为6×10m,横桥向壁厚1.5m,顺桥向壁厚1.2m。墩柱下接转动系统、承台,钻孔灌注桩基础,桩径1.5m,共29根。边墩采用双柱墩,预应力盖梁,群桩基础。

1.2 中墩简介

中墩是连接上承台和钢箱梁的重要支承结构。截面尺寸6×10m,墩高12m,横桥向壁厚1.5m,顺桥向壁厚1.2m。

中墩内设696根Φ32mm精轧螺纹钢,外套Φ50mm钢波纹管与上承台和钢箱梁完成固结。精轧螺纹钢下部通过固定锚具与上承台固定,中间设定位筋固定在中墩骨架内,上部伸入钢箱梁底2层钢板。

中墩外设钢板,厚度为2cm,重量达到60t。钢板下部通过法兰盘与上承台固定,中间通过剪力钉伸入中墩主筋骨架内。与墩身连接,上部与钢箱梁焊接[1]。

2施工难点分析

2.1 竖向预应力筋安装难,定位精度要求高

中墩竖向预应力筋起到上承台、墩身、钢箱梁三部分锚固的作用。竖向预应力筋采用696根Φ32mm精轧螺纹钢,外套Φ50mm钢波纹管,与上承台横、纵向预应力钢束、以及墩身主筋及分布钢筋均有交叉,同时又要与钢箱梁中间节段预留孔洞连接,故竖向预应力精轧螺纹钢安装定位精度要求极高,连接困难,是本项目实施的一个施工难点。

2.2 外包钢板安装难

(1)与上承台连接难:转体桥中墩预埋与法兰钢板采用M45螺栓对孔连接,对孔精度高难控制。先预埋钢板,再进行上承台钢筋和预应力筋波纹管施工,最后安装螺栓无法保证精确对孔。

(2)与墩身连接难:外包钢板内侧设剪力钉,剪力钉每排间距为30cm,箍筋间距为10cm,不管先施工外包钢板还是箍筋,都会导致剪力钉与箍筋安装时位置出现冲突。

(3)涉及高大模板及大体积砼浇筑,安装固定难:转体中墩截面尺寸6×10m,墩高12m,外包钢板重量达60t,且内模为木模支撑,无法直接与钢板固定。外包钢板整面整块吊装时钢板容易变形,混凝土体量大浇筑过程中容易发生变形,施工过程中无法保证外包钢板的平整度和安装要求[2]。

3总体施工方案

3.1 中墩分段施工

中墩施工需先安装墩身外包板,再绑扎钢筋,然后安装竖向预应力筋。为施工方便外包板底部设门洞,待钢筋及竖向预应力筋施工完成后封闭。墩身内模采用胶合板制作。墩身高11m,混凝土分四次浇筑,第一次浇筑墩身底实体段1m高,空心段7.5m高分两次浇筑,墩梁锚固段在安装钢箱梁底层后一次浇筑。

3.2 预埋钢板与法兰整体安装

转体桥中墩外包钢板预埋钢板与法兰钢板采用M45高强度螺栓采用整体安装方式精确对孔连接,精确对孔后与转体上承台同步施工,上承台第一层预应力筋及波纹管施工后,安装预埋钢板定位骨架,钢板整体吊装精确就位。

3.3 外包钢板分段分节、箍筋分节段同步施工

中墩箍筋与外包钢板等节段吊装,箍筋做成L形,保证钢筋搭接长度满足规范要求的情况下,钢筋绑扎在外包钢板内侧剪力钉上,每排剪力钉内绑扎3排箍筋,分节段钢板与分节段钢筋同时吊装,解决外包钢板剪力钉与中墩墩身箍筋冲突的问题。

3.4 钢板加固

钢板内设支撑、岛链拉锁,外侧四面设斜拉钢丝、U型20槽钢加固,混凝土分四次浇筑,有效控制了钢板变形。

3.5 竖向预应力压浆

结合竖向预应力分布和管道形式,将竖向预应力管道两两分组,采用Φ30mm钢管横向联通,压浆管顶部预留出气孔,底部引出压浆管,待主墩混凝土浇筑完成后,从压浆管底部引出的小压浆管进行压浆,出气孔冒出浓密水泥浆即表示压浆密实,立即对压浆孔和出气孔进行封闭[3]。

4施工工艺流程

4.1 外包钢板法兰整体安装

中墩外包钢板施工时,将M45螺栓和预埋法兰钢板上下层钢板在基坑外侧进行整体拼装,并采用水准仪进行平面调整,达到每3m/5mm平整度要求,精确对孔后整体安装。

4.2 上承台施工及预埋件固定

上承台底层钢筋、预应力筋与外包钢板法兰拼装同步施工。转体上承台采用木模法施工,底层钢筋、立筋绑扎完成后,安装横向纵向预应力钢绞线、管道各一层。预埋钢板T5与钢板法兰T1-4采用M45高强螺栓对孔连接,整体拼装过程与上承台底层筋同步施工,整个拼装过程在中墩基坑外完成,对孔全程采用水准仪进行控制、调节。

在上承台内安装预埋件定位骨架,定位骨架采用U型30槽钢焊制,外包钢板法兰整体采用100吨汽车吊吊装,全站仪定位、调平后与定位骨架进行焊接。

上承台设计为八角形,上层钢筋绑扎需注意预应力槽口位置预留,预应力设计为梅花形对称、分层、不等距布置,预应力穿束时需注意预应力管道顺直,最后预埋墩柱钢筋,保证预埋深度2.1m。为保证预埋件位置准确,应对预埋件采取固定措施,以免振捣混凝土时发生移动;预埋件下面及附近的混凝土应注意振捣密实;预埋件在墩上的外露部分要有明显标识,浇至顶层混凝土时,要注意外露部分尺寸准确;在已埋入墩、台帽内的预埋件上施焊时,应尽量采用细焊条、小电流,分层施焊,以免烧伤混凝土。在混凝土浇注过程中,应随时观察设置的预埋件、预留孔、预埋支座的位置是否移动,若发现移位应及时校正,浇筑过程中还应注意模板情况,如有变形应立即校对并加固。认真填写混凝土浇筑施工原始记录。

4.3 墩身主筋、预应力筋分段施工

中墩采用永久定型外包钢板做模板施工,墩身采用空心薄壁墩。外包钢板采用分节分段吊装焊接,墩身混凝土分四次浇筑,墩身钢筋分段与墩身浇筑相同。

预应力钢筋、压浆管长度为12m左右,采用分两节段施工,分段预应力筋采用连接器进行连接,预应力筋接头错开布置,由技术人员严格把控连接质量,保证预应力筋连接长度及竖向垂直度。预应力钢筋、压浆管竖向方向每2.5m设置一层井型定位筋进行固定,共设计五层预应力体系定位筋,满足预应力体系1cm精确定位要求,最终与墩梁固结预留孔精准对接。

竖向预应力材料进场后,由质检人员、技术人员和试验人员对预应力固结材料进场规格、尺寸性能等进行严格把关验收,对墩梁固结预应力钢筋、压浆管、锚具安装过程中水平位置及平整度进行盯控和检查,确定预应力定位后采用井字形定位筋将其固定,并用水平尺检验,保证其处于同一水平面。通过以上措施,保证预应力体系横向3m范围高差不超过5mm的平整度要求。

4.4 墩身箍筋、外包钢板分段施工

中墩外包钢板内侧设置φ22*130mm剪力钉,剪力钉每排间距30cm,墩身箍筋间距10cm布置。中墩箍筋与外包钢板分节段吊装,箍筋做成L形,保证钢筋搭接长度满足规范要求的情况下,钢筋绑扎在外包钢板内侧剪力钉上,钢筋绑扎前对钢板内侧进行除锈处理,每排剪力钉内绑扎3排箍筋,分節段钢板与分节段钢筋同时吊装,接口处错开满足施工及规范要求,全站仪精确就位,钢板就位后再将箍筋散开与主筋连接,不影响预应力精轧螺纹钢施工。

4.5 外包钢板加固

中墩外包钢板外包钢板厚度为2cm,钢板内设间距30cm剪力钉,为进一步保证外包钢板浇筑混凝土时不发生变形,钢板内设支撑、岛链拉锁,外侧四面设斜拉钢丝、U型20槽钢加固,有效控制钢板变形,满足规范及工期要求。

4.6 支设木质内模

中墩外模直接利用墩外包裹钢板,施工时先支设好外模,外模四周预留1.5*2.0m施工门洞,后补齐。外模设置好后绑扎钢筋,最后支设内模,内模板采用木模。模板支立前精确放出结构外轮廓线并将基底精确找平,找平误差控制在2mm内,保证模板拼装后的垂直度符合规范要求。采用人工配合履带吊吊装钢筋、拼装模板。在模板设计时要考虑到机械吊装,并为吊装需用设计吊点,以防吊装时模板变形。每吊装一节模板要检查一次模板的垂直度及几何形状,无误后才能继续拼上层。模板支立完成后紧固每个加固螺栓。

4.7 墩身浇筑

墩身混凝土分四次浇筑,第一次浇筑墩身底实体段1m高,空心段9m高分两次浇筑,墩梁锚固段在安装钢箱梁底层后一次浇筑。

4.8 模板拆除

带模养护不少于3天,待全墩浇筑完毕达到15Mpa后方可拆除内模,顺序自上向下。外模钢板起永久保护作用,不拆除。

4.9 竖向预应力张拉

墩梁固结预应力精准对位后,由5台穿心千斤顶同步进行预应力张拉,由于固结预应力筋位于钢箱梁内,操作空间较小,张拉过程中由技术员全程盯控,保证696根精轧螺纹钢全部张拉完成,并在24小时之内进行注浆。

4.10 转台封固

转体精确就位后,立即进行封盘混凝土浇筑施工,以最短的时间完成转台结构固结。清洗底盘上表面,焊接预留钢筋,立模浇注封固混凝土,使上承台与下承台连成一体。控制混凝土塌落度,以方便振捣和增强封固效果。

5结束语

钢箱梁T构转体桥施工工艺已经广泛应用,技术也十分成熟,但是转体中墩作为连接下承台与钢箱梁的主要结构,其复杂程度不言而喻。在施工中经常会遇到钢筋、预应力筋以及外包钢板相互交叉影响的难题。本文针对这一难题总结出一整套完整的钢箱梁T构转体中墩施工技术,具体为中墩分段施工、预埋钢板与法兰整体安装、中墩箍筋与外包钢板分节段同步安装、外包钢板分节段拼装、固定,连通器原理注浆技术等,具有一定的推广意义。

参考文献

[1] JTGD62-2004.公路钢筋混凝土及预应力钢筋混凝土桥涵设计规范[S].北京:中国标准出版社,2004.

[2] JTG60-2004.公路桥涵设计通用规范[S].北京:中国标准出版社,2004.

[3] JTGTF50-2011-1.公路桥涵施工技术规范[S].北京:中国标准出版社,2011.

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