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連續(xù)梁掛籃懸灌法在蓮花崗大橋施工中的應(yīng)用(一)
連續(xù)梁掛籃懸灌法在蓮花崗大橋施工中的應(yīng)用 曹 剛
【摘 要】 本文講述了連續(xù)梁掛藍(lán)懸灌法在蓮花崗大橋中的應(yīng)用
【關(guān)鍵詞】 蓮花崗大橋 連續(xù)梁掛藍(lán)懸灌法施工 、
一 、工程概況
蓮花崗大橋位于福建省福鼎市，屬山丘區(qū)，為跨越一山谷和一水泥路而設(shè),河道在橋址處較順直，設(shè)計(jì)流量884.6m3/h，設(shè)計(jì)水位21.75m。該橋位于線路的曲線段，起止里程為DK96+666.27～DK96+389.72，全橋長為224.45m，為國家Ⅰ級(jí)雙線電氣化干線鐵路橋�？孜徊贾�:1-32m簡支箱梁+(40+64+40)m連續(xù)梁+1-32m簡支箱梁，下部采用鉆孔樁基礎(chǔ)，溫州臺(tái)及福州臺(tái)樁徑為1.25m，1#、2#、3#、4#墩樁徑為1.5m，溫州臺(tái)及福州臺(tái)承臺(tái)厚2.0 m，1#、2#、3#、4#墩承臺(tái)厚3.0 m，橋墩采用雙線圓端形橋墩，標(biāo)準(zhǔn)斷面為8.0×3.2米，橋面鋪裝道渣層。由于最大跨度達(dá)到64米，所以本橋在施工中采用連續(xù)梁掛藍(lán)懸灌法施工。
二、懸臂灌注施工方案
1、懸灌施工概況
蓮花崗大橋（40+64+40）m連續(xù)梁采用懸臂灌注法施工，墩頂0號(hào)塊支架現(xiàn)澆，墩身與0號(hào)塊做臨時(shí)支墩固結(jié)后進(jìn)行懸灌施工，懸臂節(jié)段使用菱形掛籃懸灌，邊跨直線段支架現(xiàn)澆，兩主墩旁設(shè)立塔吊進(jìn)行掛籃拼裝和拆除并解決材料機(jī)具的提升運(yùn)輸，墩側(cè)搭設(shè)人員上下平臺(tái)通道，鋼筋現(xiàn)場綁扎，混凝土采用自動(dòng)計(jì)量集中拌合站拌合，攪拌運(yùn)輸車運(yùn)輸，混凝土輸送泵泵送入模。
2、現(xiàn)場組織機(jī)構(gòu)及總體策劃
懸灌施工由橋梁隊(duì)負(fù)責(zé)實(shí)施，兩個(gè)T構(gòu)安排兩個(gè)作業(yè)組分別施工。用于梁部懸灌的主要機(jī)械設(shè)備見“懸灌施工主要機(jī)械設(shè)備配備表”，每班組配置約60人。
懸灌施工主要機(jī)械設(shè)備配備表
序號(hào) 設(shè)備名稱 型 號(hào) 產(chǎn) 地 數(shù) 量
1 懸灌施工掛籃 單個(gè)80t 4套
2 塔式起重機(jī) GT80 成都建機(jī) 2臺(tái)
3 張拉千斤頂 YCW350 柳州工程機(jī)械廠 4臺(tái)
4 電動(dòng)油泵 ZB4-500 柳州工程機(jī)械廠 4臺(tái)
5 混凝土攪拌站 BCM60 鎮(zhèn)江 1套
6 混凝土輸送泵 HBT60 湖南三一重工 1臺(tái)
7 混凝土攪拌運(yùn)輸車 CWB520HML 日本尼桑 3臺(tái)
8 變壓器 500KVA 洛陽 1臺(tái)
9 鋼筋加工設(shè)備 1套
施工順序：橋梁下部結(jié)構(gòu)完成后，先設(shè)置臨時(shí)支墩進(jìn)行墩頂0號(hào)節(jié)段施工，然后用掛籃進(jìn)行懸灌節(jié)段施工，根據(jù)計(jì)劃適時(shí)進(jìn)行邊跨直線段的施工，最后進(jìn)行邊跨和中跨合攏段施工，拆除臨時(shí)支墩完成體系轉(zhuǎn)換。施工速度：0號(hào)段支架搭設(shè)和澆注60天，掛籃拼裝就位試壓60天，正常節(jié)段施工按10天/1節(jié)段，邊跨直線段60天，合攏段及掛籃拆除60天。
三、 懸灌施工主要方法及工藝要點(diǎn)
懸灌施工主要方法：
1、變截面連續(xù)箱梁的工藝流程示意圖：
2、主墩及0號(hào)塊的施工要點(diǎn)與工藝
1)施工測量
a.除各個(gè)墩臺(tái)身的工程測量應(yīng)符合設(shè)計(jì)整橋的縱橫軸線外，另在兩橋臺(tái)外側(cè)各20～30m以外搭設(shè)測量縱軸的測量高臺(tái)或高架，其高程應(yīng)考慮橋梁的拱度，懸澆掛籃的高度不能影響儀器的視線（需能直接照準(zhǔn)橋面的測點(diǎn)或特制的觀測架，測量儀器最好用全站測量儀）。
b.高程測量方面應(yīng)在橋梁兩端（河兩岸）及橋梁兩側(cè)設(shè)4個(gè)半永久性水準(zhǔn)點(diǎn)，水準(zhǔn)點(diǎn)的位置需能照顧到全橋，每周與現(xiàn)場的保護(hù)很好的臨時(shí)工地水準(zhǔn)基點(diǎn)作一次閉啟較正。
c.墩帽開始澆筑起，對墩身、墩頂、梁身支座墊石及0號(hào)塊上、下高程均須逐步仔細(xì)觀測，各點(diǎn)誤差應(yīng)在5mm以內(nèi)，不得有累積差；支座墊石的高差應(yīng)不超出1mm，同墩上的支座墊石相對誤差應(yīng)小于0.5mm，不能達(dá)此要求須仔細(xì)加工處理。
d.在施工過程中，對已懸澆的節(jié)段，在天氣溫度變化不大同時(shí)又無日照影響的期間（最好在早晨太陽未出來前一短段時(shí)間內(nèi)）作一次已完成的懸澆節(jié)段的檢測，以此結(jié)果與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，檢查已澆塊件有無誤差，以便更正。
e.0號(hào)塊件的軸線點(diǎn)與四角點(diǎn)的方位與高程，是后期懸澆進(jìn)程的準(zhǔn)繩，因此要求各相應(yīng)點(diǎn)的誤差應(yīng)在2～3mm以內(nèi)，以防后期出現(xiàn)問題不便糾正。
2)懸臂澆筑的施工要點(diǎn)及工藝
a.支座墊石與設(shè)計(jì)的支座，在墩頂澆筑并達(dá)到預(yù)期強(qiáng)度，墩頂部位的支座墊石，為了支座能靈活的起到其應(yīng)有的作用，支座墊石的混凝土強(qiáng)度比墩身混凝土強(qiáng)度要高，預(yù)留有支座上平高程要用精密水準(zhǔn)儀觀測，支座平面，四角高差應(yīng)不大于0.5mm，如有超出的誤差，應(yīng)用磨石機(jī)加工使之達(dá)到要求。
b.墩頂0號(hào)塊件臨時(shí)墊塊，墊塊與墩頂及0號(hào)塊該處 底板須用塑料薄膜隔開，以便拆除。其厚度應(yīng)與0號(hào)塊件底板相平。為了便于拆除，可在墊塊中部加一層硫磺膠泥墊塊內(nèi)埋電阻絲以便拆除時(shí)通電熔化。以便拆除臨時(shí)墊塊。
c.根據(jù)施工需要，在吊裝塊件需要與墩身結(jié)在一起，一般均用預(yù)應(yīng)力方法在0號(hào)塊前后兩端用預(yù)應(yīng)力張拉力方法使之達(dá)到上述目的。預(yù)應(yīng)力鋼筋或群錨鋼絞線均在末端作錨頭埋于承臺(tái)中。其上部用埋設(shè)管道方法直到0號(hào)塊頂部，再通過千斤頂按計(jì)算壓力張拉鋼絲束，以使0號(hào)塊與墩身連成整體，保證懸拼施工安全。鋼絲束的數(shù)量根據(jù)施工階段可能產(chǎn)生最大不平衡彎矩計(jì)算，待整橋轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)體系后再放開上錨頭拆除。
d.0號(hào)塊件在支模及澆筑混凝土過程中，對塊件的縱橫軸應(yīng)嚴(yán)格校對，前后邊線位置及四角高程均應(yīng)反復(fù)測量，以免發(fā)生失誤造成嚴(yán)重的質(zhì)量事故。
3)施工方法：
a.菱形型鋼掛籃，是在平行桁架式掛籃的基礎(chǔ)上簡化而來，其上部結(jié)構(gòu)為菱形，前后伸出兩伸臂小梁作為底模掛籃平臺(tái)和側(cè)模的滑道，在菱形結(jié)構(gòu)后端錨結(jié)固于已澆的箱梁頂板上以代替平衡重，前端伸出部分作為張拉平臺(tái)的懸吊設(shè)施，如此其結(jié)構(gòu)簡單，自重減輕。
b.懸澆法掛籃施工工藝流程：按滑動(dòng)斜拉式掛籃的施工工藝順序。
3、1號(hào)塊件施工
1) 0號(hào)箱梁段施工完成后，兩端1號(hào)箱梁段位置同時(shí)開始組裝掛籃。首先吊裝主導(dǎo)梁并錨固，隨即安裝前后橫梁、斜拉梁及聯(lián)結(jié)系統(tǒng)。
2) 通過前后橫梁利用吊鏈起吊前后底橫梁，并懸掛固定于前后上橫梁上。用吊車和吊鏈配合安裝底縱梁及模板。
3) 吊裝外側(cè)模板。
4) 安裝固定剪力銷。
5) 安裝內(nèi)外側(cè)斜拉帶。
6) 調(diào)整方位，對稱張拉帶使之受力均勻。
7) 綁鋼筋，立內(nèi)模。
8) 兩側(cè)1號(hào)箱梁段同時(shí)澆筑混凝土并養(yǎng)護(hù)。
9) 張拉預(yù)應(yīng)力鋼絲束、灌漿。
4、2號(hào)塊件施工
1) 拆除斜拉帶。
2) 拆除底后橫梁在0號(hào)箱梁底板上的后錨固點(diǎn)及剪力銷。
3) 拆除內(nèi)側(cè)模板，放松外模板。
4) 放松前后橫梁吊帶，使底側(cè)模板整體下落脫模。
5) 主墩兩端分別同時(shí)用千斤頂頂推掛籃整體移至2號(hào)箱梁段位置就位。
6) 掛籃前移就位后，立外模板。
7) 拉緊前后吊帶，固定底后橫梁并安裝剪力銷。
8) 安裝斜拉帶，并按計(jì)算好的施工高程對稱拉緊。
9) 綁鋼筋、支內(nèi)模板，澆筑混凝土。
10) 張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋束、灌漿。
下拉式掛籃示意圖
5、梁塊件如此往復(fù)循環(huán)施工直至跨中。
6、施工工藝要求及注意事項(xiàng)：
1) 端跨的施工工藝：端跨為就地現(xiàn)澆梁段，施工采用滿常紅支架法，由于它與懸掛澆筑法相連，故對支架的牢固及可能發(fā)生的下沉量應(yīng)特別注意，對普通基礎(chǔ)在支架完成后應(yīng)以混凝土箱梁重量1.2倍進(jìn)行預(yù)壓，預(yù)壓時(shí)間應(yīng)不少于3天，以保證就地澆筑的箱梁段高程與設(shè)計(jì)要求相符。
2) 注意事項(xiàng)：在澆筑端跨梁段前，應(yīng)考慮到該段箱梁在施加預(yù)應(yīng)力張拉時(shí)，箱梁身有微量向主墩側(cè)移動(dòng)的傾向，為了保證該段箱梁梁身能均勻的受到預(yù)壓力，箱梁底板下面主支架接觸部加一層磨擦力系數(shù)小的滑動(dòng)設(shè)施或釋放支架的縱向約束，以使該段箱梁能自由滑移。
7、施工控制
1)高程控制
為保證箱形連續(xù)結(jié)構(gòu)在跨中正確位置合攏，符合設(shè)計(jì)豎曲線高程要求，各箱梁段施工中間的梁端的高程控制是施工中關(guān)鍵問題之一。各節(jié)段施工高程受以下四個(gè)因素控制：一是各箱梁段在自重作用之下產(chǎn)生的撓度應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，因而各箱梁段澆筑混凝土量應(yīng)與設(shè)計(jì)要求相符；二是各節(jié)段加預(yù)應(yīng)力的大小誤差應(yīng)在設(shè)計(jì)要求范圍內(nèi)，同時(shí)要注意不要發(fā)生同號(hào)的累積差；三是各節(jié)段在掛籃及施工機(jī)具重量要嚴(yán)格控制，不宜忽大忽�。凰氖歉鞴�(jié)段原設(shè)計(jì)的豎曲線標(biāo)高要逐日在溫度平均時(shí)進(jìn)行檢查，并同設(shè)計(jì)要求進(jìn)行核對。
2)懸臂箱梁段掛籃施工控制
懸臂箱梁的施工，主跨與邊跨應(yīng)同時(shí)對稱施工，要求主墩兩側(cè)箱梁施工位置，掛籃停放位置，鋼筋、混凝土澆筑等各施工工序必須同步一致，對可能產(chǎn)生的施工工序時(shí)間差誤差造成的不平衡力矩必須控制在主墩固結(jié)及抗不平衡措施所能夠提供的抗不平衡力矩范圍之內(nèi)，以確保懸臂掛籃澆筑混凝土施工工藝的安全穩(wěn)定。
質(zhì)量要求與允許偏差：
項(xiàng)次 檢查項(xiàng)目 允許偏差 檢查方法和頻率
1 混凝土強(qiáng)度（Mpa） 在合格標(biāo)準(zhǔn)內(nèi) GBJ-107-87檢查
2 軸線偏位（mm） 10 用經(jīng)緯儀檢查每跨5處
3 頂面高程(mm) ±10 用水準(zhǔn)儀檢查，每跨5處
懸灌施工工藝要點(diǎn)：
1、臨時(shí)支座安裝
為承受懸臂施工中臨時(shí)T構(gòu)梁重量及不平衡彎矩，在其墩頂支撐墊石兩側(cè)分別對稱設(shè)置4個(gè)臨時(shí)支座。臨時(shí)支座采用C50級(jí)砼灌注，順橋向靠外側(cè)分別設(shè)置兩排Φ25Ⅳ級(jí)精軋螺紋鋼筋，上下端分別錨固于梁體及墩身內(nèi)。為便于合攏時(shí)拆除臨時(shí)支座，在臨時(shí)支座中間設(shè)置一層6cm厚硫磺砂漿間隔層，并在其中預(yù)埋電阻絲。拆除臨時(shí)支座時(shí)，在臨時(shí)支座與永久支座間設(shè)隔熱層，然后向電阻絲通電使硫磺砂漿熔化，拆除臨時(shí)支座。
2、0#塊及邊跨直線段施工
0#塊及邊跨直線段均在支架上現(xiàn)澆。支架搭好以后先進(jìn)行超載預(yù)壓，消除支架非彈性。
3、掛籃的制作、試裝配與測試
掛籃比較常見的是三角形和菱形掛籃。各構(gòu)件連接方式以焊接和銷接為主，因此掛籃制做完成后要對重要構(gòu)件的焊縫進(jìn)行探傷。菱形掛籃構(gòu)造見《菱形掛籃示意圖》。
掛籃主桁承載力及變形試驗(yàn)圖
掛籃掛籃各構(gòu)件制做完畢后，在加工場地要進(jìn)行試裝配，以保證掛籃在施工現(xiàn)場能順利組裝。掛籃出廠前，要對主桁架進(jìn)行承載力和變形試驗(yàn)。試驗(yàn)在平整的場地上進(jìn)行，采用兩個(gè)主桁對拉的方式，分級(jí)加載，最大加載為最大使用荷載的1.3倍。同時(shí)要求掛籃下?lián)献畲笾禐?cm。掛籃主桁承載力及變形試驗(yàn)見《掛籃主桁承載力及變形試驗(yàn)圖》。
4、掛籃懸臂灌注
當(dāng)?shù)啄�、外模隨桁架向前移動(dòng)就位后，分別安裝箱梁梁段底板和腹板鋼筋，并安裝縱向預(yù)應(yīng)力鋼筋管道以及豎向預(yù)應(yīng)力筋和管道。將內(nèi)模架從已灌梁段箱體內(nèi)拖出，待內(nèi)模安裝完畢，再綁扎安裝頂板鋼筋以及安裝橫向預(yù)應(yīng)力筋和管道，然后灌注梁段砼。經(jīng)養(yǎng)生增強(qiáng)，進(jìn)行新澆筑梁段預(yù)應(yīng)力筋的張拉和管道壓漿作業(yè)，隨后，掛籃再向前移動(dòng)，進(jìn)行下一梁段的施工。如此循環(huán)，直至所有的梁段懸灌完成。
5、合攏段施工
合攏是連續(xù)梁施工和體系轉(zhuǎn)換的重要環(huán)節(jié)，合攏施工必須滿足受力狀態(tài)的設(shè)計(jì)要求和保持梁體線形，控制合攏段的施工誤差。合攏段砼施工盡量避免晝夜溫差的影響，并特別注意控制澆注合攏段砼時(shí)的溫度（20℃～22℃）。砼澆注時(shí)間控制在2×3小時(shí)內(nèi)。合攏段施工利用掛籃懸吊法施工，懸吊梁采用2[50，吊桿利用Φ32精軋螺紋鋼，澆注前按設(shè)計(jì)要求安裝好合攏段勁性骨架，并在懸臂端予加壓重，同時(shí)在澆筑過程中逐步拆除，使懸臂撓度保持穩(wěn)定。
6、體系轉(zhuǎn)換
連續(xù)梁分段懸澆過程中，各獨(dú)立T構(gòu)的梁體處于負(fù)彎距受力狀態(tài)，隨著各T構(gòu)的依次合攏，梁體也依次轉(zhuǎn)化為成橋狀態(tài)的正負(fù)彎距交替分布形式。這一轉(zhuǎn)化就是連續(xù)梁的體系轉(zhuǎn)換。因此，連續(xù)梁懸澆的過程就是其體系轉(zhuǎn)換的過程，就是懸澆時(shí)施行臨時(shí)支墩固結(jié)、各T構(gòu)的合攏、臨時(shí)支墩固結(jié)適時(shí)的解除、預(yù)應(yīng)力筋的分批依次張拉的過程。
7、預(yù)應(yīng)力施工
箱梁一般采用縱、橫、豎三向預(yù)應(yīng)力體系。預(yù)應(yīng)力筋、夾片及錨具均要安試驗(yàn)規(guī)程進(jìn)行檢驗(yàn)，千斤頂使用前要進(jìn)行校核和標(biāo)定。預(yù)應(yīng)力筋張拉前，須提出施工梁段砼的強(qiáng)度試驗(yàn)報(bào)告。當(dāng)砼的強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90%以上后，方可施加預(yù)應(yīng)力。張拉時(shí)用應(yīng)力指標(biāo)控制張拉，以伸長值進(jìn)行校核，實(shí)際伸長值與理論伸長值之差應(yīng)控制在6%以內(nèi)，否則查明原因采取相應(yīng)措施處理后才能繼續(xù)張拉。預(yù)應(yīng)力鋼束張拉過程中，按《鐵路橋涵施工規(guī)范》的要求認(rèn)真執(zhí)行，除橫向預(yù)應(yīng)力束單端張拉外，縱向預(yù)應(yīng)力束均采用兩端同時(shí)張拉，對稱進(jìn)行。張拉程序?yàn)?→0.1σk→1.05σk(持荷5min)→σk(錨固)。預(yù)應(yīng)力束張拉完成后要盡早進(jìn)行管道壓漿，為保證壓漿質(zhì)量應(yīng)優(yōu)先采用真空輔助壓漿工藝。
8、連續(xù)梁豎向線性控制
首先確定立模標(biāo)高，箱梁懸灌的各節(jié)段立模標(biāo)高按下式確定
H1=H0+fi+(×fi預(yù))+f籃+fx
式中H1—待澆段箱梁底板前端處掛籃底模板標(biāo)高(張拉后)；
H0—該點(diǎn)設(shè)計(jì)標(biāo)高；
fi—本施工段及以后澆筑的各段對該點(diǎn)撓度的影響值，該值由設(shè)計(jì)圖紙?zhí)峁瑢?shí)測后進(jìn)行修正，按經(jīng)驗(yàn)修正系數(shù)為0.5～0.9；
fi預(yù)—本施工段頂板縱向預(yù)應(yīng)力束張拉后對該點(diǎn)的影響值，由設(shè)計(jì)圖紙?zhí)峁鑼?shí)測后進(jìn)行修正，據(jù)經(jīng)驗(yàn)本橋的修正系數(shù)為0.8～1.0；
f籃—掛籃彈性變形對該灌注段的影響值，由掛籃結(jié)構(gòu)和構(gòu)造決定，本橋由掛籃靜載試驗(yàn)實(shí)測獲得為20mm；
fx—由砼的徐變、收縮、溫度、結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換、二期恒載、活載等影響產(chǎn)生的撓度計(jì)算值，其中徐變、收縮值可按1個(gè)月內(nèi)完成的節(jié)段考慮。
為保證箱梁軸線、高程的施工精度，及時(shí)準(zhǔn)確地控制和調(diào)整施工中發(fā)生的偏差值，測量工作必須有一套嚴(yán)格的程序作為保證。
四、結(jié)束語
經(jīng)過緊張的施工，蓮花崗大橋在2008年10月施工完畢。蓮花崗大橋線形美觀，受力合理，竣工驗(yàn)收質(zhì)量評為優(yōu)良。蓮花崗大橋使用掛藍(lán)設(shè)計(jì)簡單，加工制作方便，不用架設(shè)軌道，灌注一次成型，移動(dòng)靈活，階段施工快，從而大大的提高了施工進(jìn)度，節(jié)約了施工成本。
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