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連續(xù)梁掛籃懸灌法在蓮花崗大橋施工中的應用(一)
連續(xù)梁掛籃懸灌法在蓮花崗大橋施工中的應用 曹 剛
【摘 要】 本文講述了連續(xù)梁掛藍懸灌法在蓮花崗大橋中的應用
【關鍵詞】 蓮花崗大橋 連續(xù)梁掛藍懸灌法施工 、
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,河道在橋址處較順直，設計流量884.6m3/h，設計水位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級雙線電氣化干線鐵路橋。孔位布置: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，溫州臺及福州臺樁徑為1.25m，1#、2#、3#、4#墩樁徑為1.5m，溫州臺及福州臺承臺厚2.0 m，1#、2#、3#、4#墩承臺厚3.0 m，橋墩采用雙線圓端形橋墩，標準斷面為8.0×3.2米，橋面鋪裝道渣層。由于最大跨度達到64米，所以本橋在施工中采用連續(xù)梁掛藍懸灌法施工。
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號塊支架現(xiàn)澆，墩身與0號塊做臨時支墩固結后進行懸灌施工，懸臂節(jié)段使用菱形掛籃懸灌，邊跨直線段支架現(xiàn)澆，兩主墩旁設立塔吊進行掛籃拼裝和拆除并解決材料機具的提升運輸，墩側搭設人員上下平臺通道，鋼筋現(xiàn)場綁扎，混凝土采用自動計量集中拌合站拌合，攪拌運輸車運輸，混凝土輸送泵泵送入模。
2、現(xiàn)場組織機構及總體策劃
懸灌施工由橋梁隊負責實施，兩個T構安排兩個作業(yè)組分別施工。用于梁部懸灌的主要機械設備見“懸灌施工主要機械設備配備表”，每班組配置約60人。
懸灌施工主要機械設備配備表
序號 設備名稱 型 號 產 地 數(shù) 量
1 懸灌施工掛籃 單個80t 4套
2 塔式起重機 GT80 成都建機 2臺
3 張拉千斤頂 YCW350 柳州工程機械廠 4臺
4 電動油泵 ZB4-500 柳州工程機械廠 4臺
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
7 混凝土攪拌運輸車 CWB520HML 日本尼桑 3臺
8 變壓器 500KVA 洛陽 1臺
9 鋼筋加工設備 1套
施工順序：橋梁下部結構完成后，先設置臨時支墩進行墩頂0號節(jié)段施工，然后用掛籃進行懸灌節(jié)段施工，根據計劃適時進行邊跨直線段的施工，最后進行邊跨和中跨合攏段施工，拆除臨時支墩完成體系轉換。施工速度：0號段支架搭設和澆注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
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號塊的施工要點與工藝
1)施工測量
a.除各個墩臺身的工程測量應符合設計整橋的縱橫軸線外，另在兩橋臺外側各20～30m以外搭設測量縱軸的測量高臺或高架，其高程應考慮橋梁的拱度，懸澆掛籃的高度不能影響儀器的視線（需能直接照準橋面的測點或特制的觀測架，測量儀器最好用全站測量儀）。
b.高程測量方面應在橋梁兩端（河兩岸）及橋梁兩側設4個半永久性水準點，水準點的位置需能照顧到全橋，每周與現(xiàn)場的保護很好的臨時工地水準基點作一次閉啟較正。
c.墩帽開始澆筑起，對墩身、墩頂、梁身支座墊石及0號塊上、下高程均須逐步仔細觀測，各點誤差應在5mm以內，不得有累積差；支座墊石的高差應不超出1mm，同墩上的支座墊石相對誤差應小于0.5mm，不能達此要求須仔細加工處理。
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又無日照影響的期間（最好在早晨太陽未出來前一短段時間內）作一次已完成的懸澆節(jié)段的檢測，以此結果與設計數(shù)據進行對比，檢查已澆塊件有無誤差，以便更正。
e.0號塊件的軸線點與四角點的方位與高程，是后期懸澆進程的準繩，因此要求各相應點的誤差應在2～3mm以內，以防后期出現(xiàn)問題不便糾正。
2)懸臂澆筑的施工要點及工藝
a.支座墊石與設計的支座，在墩頂澆筑并達到預期強度，墩頂部位的支座墊石，為了支座能靈活的起到其應有的作用，支座墊石的混凝土強度比墩身混凝土強度要高，預留有支座上平高程要用精密水準儀觀測，支座平面，四角高差應不大于0.5mm，如有超出的誤差，應用磨石機加工使之達到要求。
b.墩頂0號塊件臨時墊塊，墊塊與墩頂及0號塊該處 底板須用塑料薄膜隔開，以便拆除。其厚度應與0號塊件底板相平。為了便于拆除，可在墊塊中部加一層硫磺膠泥墊塊內埋電阻絲以便拆除時通電熔化。以便拆除臨時墊塊。
c.根據施工需要，在吊裝塊件需要與墩身結在一起，一般均用預應力方法在0號塊前后兩端用預應力張拉力方法使之達到上述目的。預應力鋼筋或群錨鋼絞線均在末端作錨頭埋于承臺中。其上部用埋設管道方法直到0號塊頂部，再通過千斤頂按計算壓力張拉鋼絲束，以使0號塊與墩身連成整體，保證懸拼施工安全。鋼絲束的數(shù)量根據施工階段可能產生最大不平衡彎矩計算，待整橋轉換結構體系后再放開上錨頭拆除。
d.0號塊件在支模及澆筑混凝土過程中，對塊件的縱橫軸應嚴格校對，前后邊線位置及四角高程均應反復測量，以免發(fā)生失誤造成嚴重的質量事故。
3)施工方法：
a.菱形型鋼掛籃，是在平行桁架式掛籃的基礎上簡化而來，其上部結構為菱形，前后伸出兩伸臂小梁作為底模掛籃平臺和側模的滑道，在菱形結構后端錨結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的懸吊設施，如此其結構簡單，自重減輕。
b.懸澆法掛籃施工工藝流程：按滑動斜拉式掛籃的施工工藝順序。
3、1號塊件施工
1) 0號箱梁段施工完成后，兩端1號箱梁段位置同時開始組裝掛籃。首先吊裝主導梁并錨固，隨即安裝前后橫梁、斜拉梁及聯(lián)結系統(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) 吊裝外側模板。
4) 安裝固定剪力銷。
5) 安裝內外側斜拉帶。
6) 調整方位，對稱張拉帶使之受力均勻。
7) 綁鋼筋，立內模。
8) 兩側1號箱梁段同時澆筑混凝土并養(yǎng)護。
9) 張拉預應力鋼絲束、灌漿。
4、2號塊件施工
1) 拆除斜拉帶。
2) 拆除底后橫梁在0號箱梁底板上的后錨固點及剪力銷。
3) 拆除內側模板，放松外模板。
4) 放松前后橫梁吊帶，使底側模板整體下落脫模。
5) 主墩兩端分別同時用千斤頂頂推掛籃整體移至2號箱梁段位置就位。
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，并按計算好的施工高程對稱拉緊。
9) 綁鋼筋、支內模板，澆筑混凝土。
10) 張拉預應力鋼筋束、灌漿。
下拉式掛籃示意圖
5、梁塊件如此往復循環(huán)施工直至跨中。
6、施工工藝要求及注意事項：
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)生的下沉量應特別注意，對普通基礎在支架完成后應以混凝土箱梁重量1.2倍進行預壓，預壓時間應不少于3天，以保證就地澆筑的箱梁段高程與設計要求相符。
2) 注意事項：在澆筑端跨梁段前，應考慮到該段箱梁在施加預應力張拉時，箱梁身有微量向主墩側移動的傾向，為了保證該段箱梁梁身能均勻的受到預壓力，箱梁底板下面主支架接觸部加一層磨擦力系數(shù)小的滑動設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)結構在跨中正確位置合攏，符合設計豎曲線高程要求，各箱梁段施工中間的梁端的高程控制是施工中關鍵問題之一。各節(jié)段施工高程受以下四個因素控制：一是各箱梁段在自重作用之下產生的撓度應符合設計要求，因而各箱梁段澆筑混凝土量應與設計要求相符；二是各節(jié)段加預應力的大小誤差應在設計要求范圍內，同時要注意不要發(fā)生同號的累積差；三是各節(jié)段在掛籃及施工機具重量要嚴格控制，不宜忽大忽��；四是各節(jié)段原設計的豎曲線標高要逐日在溫度平均時進行檢查，并同設計要求進行核對。
2)懸臂箱梁段掛籃施工控制
懸臂箱梁的施工，主跨與邊跨應同時對稱施工，要求主墩兩側箱梁施工位置，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，對可能產生的施工工序時間差誤差造成的不平衡力矩必須控制在主墩固結及抗不平衡措施所能夠提供的抗不平衡力矩范圍之內，以確保懸臂掛籃澆筑混凝土施工工藝的安全穩(wěn)定。
質量要求與允許偏差：
項次 檢查項目 允許偏差 檢查方法和頻率
1 混凝土強度（Mpa） 在合格標準內 GBJ-107-87檢查
2 軸線偏位（mm） 10 用經緯儀檢查每跨5處
3 頂面高程(mm) ±10 用水準儀檢查，每跨5處
懸灌施工工藝要點：
1、臨時支座安裝
為承受懸臂施工中臨時T構梁重量及不平衡彎矩，在其墩頂支撐墊石兩側分別對稱設置4個臨時支座。臨時支座采用C50級砼灌注，順橋向靠外側分別設置兩排Φ25Ⅳ級精軋螺紋鋼筋，上下端分別錨固于梁體及墩身內。為便于合攏時拆除臨時支座，在臨時支座中間設置一層6cm厚硫磺砂漿間隔層，并在其中預埋電阻絲。拆除臨時支座時，在臨時支座與永久支座間設隔熱層，然后向電阻絲通電使硫磺砂漿熔化，拆除臨時支座。
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。支架搭好以后先進行超載預壓，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件的焊縫進行探傷。菱形掛籃構造見《菱形掛籃示意圖》。
掛籃主桁承載力及變形試驗圖
掛籃掛籃各構件制做完畢后，在加工場地要進行試裝配，以保證掛籃在施工現(xiàn)場能順利組裝。掛籃出廠前，要對主桁架進行承載力和變形試驗。試驗在平整的場地上進行，采用兩個主桁對拉的方式，分級加載，最大加載為最大使用荷載的1.3倍。同時要求掛籃下?lián)献畲笾禐?cm。掛籃主桁承載力及變形試驗見《掛籃主桁承載力及變形試驗圖》。
4、掛籃懸臂灌注
當?shù)啄！⑼饽ｋS桁架向前移動就位后，分別安裝箱梁梁段底板和腹板鋼筋，并安裝縱向預應力鋼筋管道以及豎向預應力筋和管道。將內模架從已灌梁段箱體內拖出，待內模安裝完畢，再綁扎安裝頂板鋼筋以及安裝橫向預應力筋和管道，然后灌注梁段砼。經養(yǎng)生增強，進行新澆筑梁段預應力筋的張拉和管道壓漿作業(yè)，隨后，掛籃再向前移動，進行下一梁段的施工。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)梁施工和體系轉換的重要環(huán)節(jié)，合攏施工必須滿足受力狀態(tài)的設計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的溫度（20℃～22℃）。砼澆注時間控制在2×3小時內。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，澆注前按設計要求安裝好合攏段勁性骨架，并在懸臂端予加壓重，同時在澆筑過程中逐步拆除，使懸臂撓度保持穩(wěn)定。
6、體系轉換
連續(xù)梁分段懸澆過程中，各獨立T構的梁體處于負彎距受力狀態(tài)，隨著各T構的依次合攏，梁體也依次轉化為成橋狀態(tài)的正負彎距交替分布形式。這一轉化就是連續(xù)梁的體系轉換。因此，連續(xù)梁懸澆的過程就是其體系轉換的過程，就是懸澆時施行臨時支墩固結、各T構的合攏、臨時支墩固結適時的解除、預應力筋的分批依次張拉的過程。
7、預應力施工
箱梁一般采用縱、橫、豎三向預應力體系。預應力筋、夾片及錨具均要安試驗規(guī)程進行檢驗，千斤頂使用前要進行校核和標定。預應力筋張拉前，須提出施工梁段砼的強度試驗報告。當砼的強度達到設計強度的90%以上后，方可施加預應力。張拉時用應力指標控制張拉，以伸長值進行校核，實際伸長值與理論伸長值之差應控制在6%以內，否則查明原因采取相應措施處理后才能繼續(xù)張拉。預應力鋼束張拉過程中，按《鐵路橋涵施工規(guī)范》的要求認真執(zhí)行，除橫向預應力束單端張拉外，縱向預應力束均采用兩端同時張拉，對稱進行。張拉程序為0→0.1σk→1.05σk(持荷5min)→σk(錨固)。預應力束張拉完成后要盡早進行管道壓漿，為保證壓漿質量應優(yōu)先采用真空輔助壓漿工藝。
8、連續(xù)梁豎向線性控制
首先確定立模標高，箱梁懸灌的各節(jié)段立模標高按下式確定
H1=H0+fi+(×fi預)+f籃+fx
式中H1—待澆段箱梁底板前端處掛籃底模板標高(張拉后)；
H0—該點設計標高；
fi—本施工段及以后澆筑的各段對該點撓度的影響值，該值由設計圖紙?zhí)峁�，實測后進行修正，按經驗修正系數(shù)為0.5～0.9；
fi預—本施工段頂板縱向預應力束張拉后對該點的影響值，由設計圖紙?zhí)峁�，但需實測后進行修正，據經驗本橋的修正系數(shù)為0.8～1.0；
f籃—掛籃彈性變形對該灌注段的影響值，由掛籃結構和構造決定，本橋由掛籃靜載試驗實測獲得為20mm；
fx—由砼的徐變、收縮、溫度、結構體系轉換、二期恒載、活載等影響產生的撓度計算值，其中徐變、收縮值可按1個月內完成的節(jié)段考慮。
為保證箱梁軸線、高程的施工精度，及時準確地控制和調整施工中發(fā)生的偏差值，測量工作必須有一套嚴格的程序作為保證。
四、結束語
經過緊張的施工，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，竣工驗收質量評為優(yōu)良。蓮花崗大橋使用掛藍設計簡單，加工制作方便，不用架設軌道，灌注一次成型，移動靈活，階段施工快，從而大大的提高了施工進度，節(jié)約了施工成本。
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