山峰2大桥的悬浇施工.doc

悬臂浇注的施工工艺及注意事项与 悬浇桥的设计和病害处理的探讨居 国 防（中铁二十三局集团有限公司 永武项目部）摘 要：通过山峰2#大桥的施工，介绍悬浇桥的施工工艺及注意事项、挂篮的使用、设计时注意事项及一些病害的处理。关键词：连续刚构桥；挂篮；悬臂浇注；注意事项；设计；病害处理；随着桥梁建设的发展、施工经验的丰富及工人作业的熟练程度，悬臂施工成为国内连续梁桥和连续钢构桥首选的施工方法。做为悬浇箱梁施工的关键技术，挂篮决定了施工的安全、质量及进度。目前我国主要采用的挂篮形式为三角挂篮和菱形挂篮。山峰2#大桥中跨108米，采用了三角挂篮施工，而该挂篮通过对以往三角挂篮形式的改进，便于工人的操作，提高了施工效率。1 工程概况山峰2#大桥全长228m，桥型为60m+108m+60m的连续刚构，上部结构采用单箱单室变高度三向预应力混凝土箱梁结构。最大悬臂长度50.5m，箱梁节段长度为3.54.0m，共13个悬浇段加1个合龙段，墩顶梁高为6.2m，跨中梁高为2.4m,箱梁腹板厚为0.750.55m，底板厚为0.80.32m，顶板厚为0.320.28m，箱梁底板宽6.0m，顶板宽12m，翼缘板悬臂长为3.0m。箱梁仅在0#块处设置横隔板，箱梁顶面设置桥面横坡，箱梁底面平置。全桥梁段全部在半径为1000m的缓和曲线上，因此，梁顶横坡存在变坡问题。该桥的托盘架施工方案采用预埋贝雷片阴头，简洁省钱，而且拼装、拆卸时工人操作方便安全，比较人性化。托盘架拼装完成后的结构图如下2 挂篮的施工及其特点2.1 设计目标高墩大跨径挂篮设计应该满足：结构安全可靠、通用性强、拼装简单、移动行走快捷安全、模板调整迅速、模板固定牢固等技术指标，同时还要考虑到高空安全作业及文明施工等要求。2.2 挂篮类型及其特点目前国内常用的挂篮形式为菱形挂篮和三角挂篮，菱形挂篮一般比三角挂篮重，菱形挂篮前端比较重，而且菱形挂篮前吊工作平台比三角挂篮前吊工作平台要高许多，又增加了高度危险。三角挂篮相比菱形挂篮具有下列有点：三角挂篮自重轻、结构简洁、受力明确、前移和装拆方便、工人操作方便、比较人性化。因此山峰2#大桥采用三角挂篮。该项目使用的三角挂篮具有下列特点：（1）、结构简单，操作方便，从开始推挂篮到调整好模板仅需要一天时间。（2）、前端和中部工作面开阔，安装钢筋，泵送混凝土都比较方便。（3）、与传统的三角挂篮相比，该项目采用的三角挂篮的行走系统不采用轨道，而是通过改进使用钢架桥上使用的平滚，推挂篮时方便省力。2.3 工艺原理及结构试验2.3.1 工艺原理 浇注混凝土时，通过前吊点（采用精扎螺纹钢）将底模与侧模固定在已经浇注好的箱梁及三角挂篮桁架主梁上，在前一段箱梁上预埋好孔道，通过精扎螺纹钢将主梁与箱梁锚固在一起。挂篮行走时，主梁上采用压梁滚轴，通过精扎螺纹钢与箱梁锚在一起；主梁下采用平滚。此时，底模、侧模与主梁一块行走。底模利用前下横梁、后下横梁通过精扎螺纹钢与三角挂篮的前上横梁、后上横梁连接一起。侧模利用外下滑梁行走，外下滑梁利用精扎螺纹钢与前上横梁及已浇筑好的箱梁连在一起。内膜采用木模，与传统的钢模相比，省钱省时而且浇注完混凝土表面美观，因为木模便宜、便于改变内模形状、浇注混凝土时水分易渗入木模中，避免了混凝土外观出现水纹；同时，在变截面处钢模变截面非常麻烦，而木模可以随时改变。木模架在内滑梁上，内滑梁利用精扎螺纹钢与前上横梁和已浇注好的箱梁连接在一起。此行走系统与铺滚道相比，避免了铁摩铁而且减少了挂篮的材料，从而减轻了挂篮自重、减少了挂篮造价。2.3.2 三角挂篮的结构组成山峰2#大桥挂篮自重60t，适应的最大梁重280t，最大梁长5m。挂篮由三角桁架、底模平台、侧模、锚固行走系统组成。2.4 挂篮静载试验2.4.1 试验目的挂篮静载试验，目的是实测挂篮的弹性变形和非弹性变形，验证挂篮钢结构的强度和刚度是否满足设计要求，以满足挂篮的使用安全；通过模拟加载检验结构，消除拼装的非弹性变形；同时根据测得的数据来推算挂篮在每段悬浇段的沉降，从而为悬浇施工的高程控制提供可靠的依据。2.4.2 加载方法 挂篮加载试验可采用液压式千斤顶和静载试验两种方法。挂篮加载示意图如下： 为了保证检测值的准确，根据施工荷载对挂篮的桁架施加作用力，采用模拟加载的方法，用液压式千斤顶及精轧螺纹钢分级加载。每级加载为25%的荷载，分级荷载持续时间30分钟。100%荷载时要求持续时间60分钟，120%荷载要求持续时间120分钟。在每级荷载作用下检测挂篮的变形量。同时卸载时也要分级卸载，并且测量其变形值。此过程反复作用2次，最大加载量为最大节段重量的120%及施工荷载之和，来确保挂篮的可靠性。根据现场荷载试验结果，可以知道挂篮的结构强度和刚度是否满足要求。山峰2#大桥采用千斤顶预压。其实我个人认为静载法预压比较接近施工，因为它预压比较匀称。但是静载试验比较费工费时，耽误工期。最好是在挂篮进场后采用贝雷片模拟箱梁进行预压试验比较节省时间。2.5 三角挂篮操作要点2.5.1 挂篮拼装在桥面预埋支座采用桅杆进行吊装挂篮主梁，其它挂篮材料采用塔吊就可拼装。先拼装挂篮主梁，再拼装挂篮桁架、底模、侧模。拼装完成后见下图：2.5.2 挂篮前移准备混凝土浇筑4天后将侧模放下，将千斤顶装好准备张拉纵向预应力筋。纵向预应力筋张拉完后，可以放下底模，松掉后下横梁的锚固，在主梁后锚端加上压梁滚轴。2.5.3 移挂篮采用卷扬机和滑轮组拉挂篮主梁，使挂篮行走。此时挂篮后端有压梁滚轴锚固，不必担心挂篮前倾的危险，挂篮主梁的行走带动底模、侧模的移动。挂篮移到位，后锚端锚固好，进行测量放样。然后调底模、侧模；进行测量复测，符合要求后，进入下一步工序。3 悬浇箱梁混凝土浇注施工及注意事项山峰2#大桥悬浇箱梁混凝土浇注采用泵送（地泵），泵管通过塔吊接到箱梁上部。悬浇段浇注时先浇单边的底板，然后倒泵管到另一边浇注底板和腹板，再倒泵管到另一边浇注腹板和顶板，最后倒泵管浇注顶板将该段悬浇箱梁浇注完成。浇注混凝土时，混凝土的和易性非常重要，塌落度太小容易堵管；塌落度太大影响混凝土的凝固，强度到时间达不到张拉要求。浇注混凝土时应该注意事项：1、 浇注齿板时：齿板处钢筋密集，振捣时一定要仔细，防止齿板处有空洞。2、 锚垫板处：浇注混凝土时一定要震捣密实，应防止锚垫板后产生空洞，同时也应防止锚垫板后只有砂浆，以免张拉时强度达不到要求。3、 波纹管处：振捣时振动棒防止与波纹管长时间接触，防止将波纹管振裂、振扁，以免管道堵塞而无法穿束。因此浇注混凝土时尽量每个波纹管穿内衬管。4、 底板和腹板交接处：浇注混凝土时要控制好塌落度，浇注底板时塌落度应小一点，防止浇注到腹板时翻浆。5、 凿毛：拆模后凿毛时应将箱梁截面的浮浆凿掉，露出石子，让各阶段箱梁牢固连接在一起。6、 拆模后：应及时检查锚垫板后是否密实，防止张拉时出现锚垫板拉入混凝土中，这时再处理就将影响每块的施工周期了。 7、混凝土龄期、强度的控制：在福建这个地方，浇注完混凝土3天后，强度一般达到75%左右，这时强度是可以张拉，但是这时张拉，混凝土的收缩、徐变将会影响箱梁的整体受力。个人建议梁体混凝土达到龄期、强度后再进行张拉，龄期一般控制在57天。因为混凝土的强度、龄期都达到后再进行张拉，对整座桥的寿命有益。4 悬浇箱梁张拉的施工工艺 张拉这一施工工序是悬浇箱梁整个施工过程中的灵魂。张拉时应采用张拉力、伸长量双控。纵向张拉：张拉时应采用两端同时张拉，纵向预应力筋应对称张拉。张拉完应检查钢绞线是否滑丝。滑丝若不超过规范允许数量，可以不予处理；若大量或整束滑丝，应退束重新张拉。张拉时如果断丝数量在规范允许数量内，可以单根再张拉；如果断丝数量过多，只能退束更换钢绞线重新张拉。横向张拉：设置横向预应力筋的目的就是增大箱梁两腹板间的间距、增大翼缘板的宽度。横向张拉为单端张拉，一端锚固，一端张拉。锚固端为挤压头，挤压套一定要挤压牢固，钢绞线上一定要套上弹簧丝后再进行挤压，以免张拉时挤压套脱掉，该束钢绞线就废掉了。挤压套进入工地后应做试验进行检测是否合格。竖向张拉：设置竖向预应力筋的目的是对箱梁腹板预先施加预应力，增加腹板的抗拉主应力，防止箱梁在运营阶段腹板产生裂缝。竖向预应力筋张拉应采用二次张拉，防止其张拉力的损失。精扎螺纹钢在使用连接器连接时，连接器应均匀分配到两根精扎螺纹钢上，防止张拉时一端精扎螺纹钢被拔出，此项预应力无法施加。5 悬浇箱梁压浆的施工工艺根据图纸要求强度及规范要求指标，由试验室试配确定水泥浆配合比。纵向压浆：应从低边向高边进行压浆，压浆前用水将预应力管道冲洗，除去杂物，疏通和湿润整个管道。配制高质量的浆液，选用的水泥可用强度等级不低于32.5MPa的普通硅酸盐水泥，灰浆水灰比控制在0.10.45，泌水率宜小于2%，最大不应超过3%，灰浆应具有良好的流动性并不易离析，可掺入适量的减水剂和膨胀剂。对于孔道较长或第一次压浆不够理想的，可以进行二次压浆，二次压浆应在第一次压浆初凝后进行。竖向压浆：采用两根竖向压浆管连接形成U型管，从箱梁顶部压浆。在第一次压浆初凝后应进行补浆。6 悬浇箱梁设计时注意事项6.1箱梁底纵向变高曲线的选用最近有这种观点：梁底采用2次抛物线的变高曲线，往往在L/4L/8处底板会出现混凝土的应力紧张，况且在该截面附近的主拉应力也较紧张，因此，可将2次抛物线变更为1.51.8次方的抛物线更合理。山峰2#大桥设计为1.8次方抛物线形式。但是，采用低次方的抛物线也有不足之处。对于某一跨径，当根部及跨中梁高确定后，抛物线方次越大，跨中附近的梁高变化越缓慢，梁底曲线的曲率半径就越大，也就是两相邻节段的转角就越大（越接近180），那么，张拉底板束产生的下崩力也就越小。因此当其他参数确定后，梁底抛物线方次取得越大，梁底被崩裂的可能性就越小。反之，梁底抛物线方次取得越小，底板被崩裂的可能性就越大。毕竟，通过降低抛物线幂级数来改善主梁应力，其作用是相当有限的，主拉应力的改善可以通过其他的一些措施进行改善。6.2腹板厚度的选用 对于连续箱梁桥主梁腹板厚度的取值，新桥规第5.2.9条有明确规定： ；箱梁跨中的腹板厚度一般取50cm左右。初步拟定尺寸时，箱梁支点附近腹板厚度可以根据经验估算：当箱梁根部的高跨比为1/18时，箱梁根部的腹板总厚度约为桥宽的1/10。 6.3腹板斜裂缝的预防措施1、 腹板应有足够的厚度，使截面有足够的抗拉应力的能力。腹板厚度应尽量满足桥梁设计规范第5.2.9条的规定：；2、 设置竖弯纵向预应力束，且下弯至中性轴以下，以抵抗斜截面主拉应力。3、 边跨底板纵向预应力束在端支点附近适当起弯至端截面中性轴以上锚固，以克服此部分的主拉应力。4、 竖向精扎螺纹钢采用二次张拉，以使竖向预应力在节段间分布较为均匀，同时应避免漏张拉。5、 在施工中，应严格控制竖向预应力钢筋的张拉锚固工序，以减少预应力损失，确保预应力钢筋发挥作用。施工图纸上如果有不合理部分，应尽量变更符合桥梁工作需要。6.4防止跨中合龙段底板的纵向裂缝及崩裂的措施1、 间隔分批张拉底板预应力束，并分批压浆，待第一批水泥浆达到强度后再张拉第二批预应力束，使截面不致因削弱过多而出现开裂。2、 加强箱梁横向计算，保证跨中底板有足够的厚度，重视跨中底板横向受力钢筋的设置，以承受底板预应力束径向力的下崩力。3、 加强底板上下层钢筋之间的系筋设置，增设底板预应力防崩钢筋，使底板上下层钢筋与底板混凝土形成一个整体。4、 合龙段尽量采用钢纤维混凝土。合龙段不但是结构薄弱的部分，而且该部分为后浇混凝土。箱梁合龙段混凝土的浇注，使得结构由原来的静定结构转换为超静定结构，同时由于合龙温度的影响，使得该部分的应力状况较为复杂。5、 跨中设置横隔板，使箱梁形成一个整体承受底板预应力径向的下崩力。同时该横隔板又可以作为纵向体外预应力预备束的转向块。6、 加强施工控制，严格控制合龙段高差，强调底板预应力波纹管定位的准确性，避免预应力束产生折角。为了保证混凝土浇注过程中，波纹管不发生位移和变形，定位钢筋一定要牢固地焊接在箱梁钢筋上。6.5主梁跨中下挠的预防预防跨中主梁的下挠，施工过程中可以采取以下措施：1、设置足够的预拱度。混凝土的收缩、徐变对挠度的影响很大，而根据目前的理论，较难准确计算，因此适当加大跨中预拱度，以抵消箱梁的后期下挠。2、考虑到施工及运营中，可能会出现的压浆不饱满、预应力损失过大、预应力锈蚀等现象，预留以后增加体外预应力的装置，比如设置预应力转向块等，以便发现问题后及时采取措施。3、混凝土加载龄期越早，混凝土徐变越大。所以应严格控制混凝土加载龄期。应保证龄期至少5至7天。4、采用真空辅助压浆工艺，从而增强浆体的饱和度和密实度，使预应力筋得到有效地保护。5、增加底板预备束，施工完后暂不压浆，待混凝土完成一定得收缩、徐变后再张拉。张拉时间可定在通车一年以后。7 悬浇桥易出现的病害及处理方法的探讨悬浇桥出现病害的原因有： 1、 超载因素由于我国社会经济、文化发展的水平还不高，因此在经济利益的驱使下，超载现象严重。而超载车塞车更是设计中无法预计的一种活载状态，由此使运营状态中实际应力超出设计控制值很多，从而使桥梁开裂。2、 施工因素目前，部分施工劳务班组队伍的素质参差不齐，而且经验丰富的工程技术人员数量不足，监理人员的素质比较差，致使工程质量不容乐观，施工缺陷、差错时有发生，从而有不少因施工原因而引发裂缝的现象。3、 设计因素部分设计单位任务繁重，正常的施工周期难以保证，部分设计人员用心不足，缺乏精益求精的精神，有时在荷载计算、应力控制和构造处理上考虑不周，而且规范的更新周期太长，部分内容跟不上技术的发展。因此，当施工图纸下发后应认真审核，发现不合理的地方应及时变更，防止施工过程中出现问题后再解决，那就麻烦