秦沈線箱梁現(xiàn)澆施工技術(shù).doc

秦沈客運(yùn)專線PC箱型簡(jiǎn)支梁現(xiàn)澆施工技術(shù) 楊 勇 劉治寶 劉貞東中鐵十四局集團(tuán)第五工程有限公司 摘要: 針對(duì)秦沈客運(yùn)專線B28-9標(biāo)段現(xiàn)澆箱梁施工，綜合介紹PC簡(jiǎn)支箱梁的現(xiàn)澆施工方法，重點(diǎn)對(duì)現(xiàn)澆箱梁膺架的設(shè)計(jì)及膺架預(yù)拱度調(diào)整、砼施工、預(yù)施應(yīng)力、高位落梁等施工工藝作詳細(xì)的論述。該綜合施工技術(shù)針對(duì)性較強(qiáng)，有多項(xiàng)技術(shù)為國(guó)內(nèi)鐵路橋梁施工首次應(yīng)用，具有較高的推廣價(jià)值。關(guān)鍵詞 現(xiàn)澆箱梁 膺架 高位落梁 施工技術(shù)引言 PC箱型簡(jiǎn)支梁由于其整體性好、剛度大，首次在秦沈客運(yùn)專線采用，我單位承建的箱梁施工任務(wù)中，其梁型有32m單線、24m單雙線、20m單雙線，共計(jì)5種梁型，全部箱梁現(xiàn)澆采用膺架法原橋位澆筑混凝土的施工工藝，根據(jù)橋下凈空及預(yù)施應(yīng)力需要，箱梁現(xiàn)澆又分為高位制梁、兩端張拉落梁就位和原位制梁、單端張拉以及偏位預(yù)制縱移架設(shè)三種施工方案（見圖1）。1 施工控制要點(diǎn)及難點(diǎn)砼粗細(xì)骨料必須做堿活性試驗(yàn)，ACR活性骨料本線不允許采用，當(dāng)采用ASR活性骨料時(shí)，應(yīng)將每立方砼堿含量控制在3kg以內(nèi)；“三條腿控制”即箱梁預(yù)制同端兩支座高差不得大于1mm，移、落梁四點(diǎn)高差不得大于3mm；每種梁型必須做孔道摩阻試驗(yàn)。終張拉實(shí)行“三控”，即張拉時(shí)梁體強(qiáng)度、彈模達(dá)到設(shè)計(jì)值，同時(shí)砼齡期分別滿足10天和15天（單端張拉時(shí)）。為避免早期裂紋的發(fā)生，若脫模時(shí)梁體強(qiáng)度未達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度80%，必須進(jìn)行超早期張拉，同時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制養(yǎng)護(hù)溫度及脫模梁體溫度與環(huán)境溫度之差不大于15。箱梁設(shè)計(jì)為剛度、撓度控制，而這正是膺架法施工的弱點(diǎn)，因此如何考慮地基沉降、膺架彈性和永久變形、設(shè)置膺架預(yù)拱度，從而保證梁體線形，成為施工的主要難題之一。C、輕型膺架梁原位現(xiàn)澆方案D、軍用膺架梁原位現(xiàn)澆方案箱形簡(jiǎn)支梁首次在鐵路上采用，其腹板、底板設(shè)計(jì)較薄，鋼筋、預(yù)施應(yīng)力筋稠密，體積達(dá)212m3。因此，從鋼筋、預(yù)應(yīng)力孔道的安設(shè)，到模板拆立、砼灌注，均是新的課題。24m單、雙線箱梁預(yù)施應(yīng)力是秦沈線也是鐵路橋梁施工中首次應(yīng)用單端張拉的施工方法施加預(yù)應(yīng)力，技術(shù)含量高，工藝復(fù)雜。本標(biāo)段較多地采用箱梁高位預(yù)制并落梁的施工工藝，其中20m雙線箱梁梁重440t，落梁高度2.9m,同時(shí)還要在落梁過程中避免箱梁受扭, 工藝復(fù)雜,危險(xiǎn)性大。膺架上縱移32m單線箱梁，移梁1.6m，梁重380t，且梁下跨高速公路。安全隱患大,施工難度大。A、高位現(xiàn)澆落梁就位施工方案B、偏位現(xiàn)澆縱移梁就位方案D、輕型膺架梁原位現(xiàn)澆方案圖1 各種施工方案圖C、軍用膺架梁原位現(xiàn)澆方案2 施工技術(shù)2.1膺架設(shè)計(jì)及施工膺架設(shè)計(jì)原則：支架布置經(jīng)濟(jì)合理；各部位允許荷載能滿足實(shí)際使用荷載要求；保證底模拼裝、標(biāo)高控制以及落梁方便。2.1.1方案確定及器材選擇根據(jù)各橋的實(shí)際，分別采用了六四式軍用梁和與建研院研究開發(fā)的QKY-3000型輕型膺架作為臨時(shí)支架,六五式及八三式輕型軍用墩等既有制式器材和由專門設(shè)計(jì)的墊塊和楔塊來搭設(shè)現(xiàn)澆梁支架作為臨時(shí)支墩。臨時(shí)支墩基礎(chǔ)形式由檢算確定。支架梁上采用I16工字鋼做為橫向分配梁，梁下分配梁為I36型工字鋼布設(shè)在支墩上方,并設(shè)置鐵墊板以調(diào)整底模標(biāo)高。 (見圖2、圖3)。2.1.2基底處理2.1.2.1 基礎(chǔ)形式根據(jù)每座橋的具體情況，膺架布設(shè)臨時(shí)支墩的基礎(chǔ)分為以下兩種情況：利用橋墩臺(tái)基礎(chǔ)。根據(jù)基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)形式和尺寸分為原基礎(chǔ)頂面直接座落和在原基礎(chǔ)進(jìn)行擴(kuò)大增強(qiáng)兩種形式。設(shè)置臨時(shí)基礎(chǔ)。根據(jù)地質(zhì)情況，分為擴(kuò)大基礎(chǔ)、樁基礎(chǔ)。2.1.2.2基礎(chǔ)檢算荷載分析根據(jù)具體橋跨和膺架形式，基礎(chǔ)承載能力的檢算荷載，均按均布荷載計(jì)算 PP1+P2+P3P1：支墩以上結(jié)構(gòu)傳遞在支墩上的豎向作用力P2：支墩重P3：基礎(chǔ)圬工重量檢算200KPa時(shí)，采用擴(kuò)大基礎(chǔ)，按照=P/A確定基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式。200KPa時(shí)，布設(shè)摩擦樁臨時(shí)支墩基礎(chǔ)，并根據(jù)P1/2fiLi+m0A確定基礎(chǔ)支墩的樁長(zhǎng)。2.1.2.3 既有墩臺(tái)檢算基礎(chǔ)座落在墩臺(tái)基礎(chǔ)上時(shí)，根據(jù)各橋的具體布置和偏心受壓結(jié)構(gòu)理論計(jì)算偏心情況。2.1.3 膺架布置根據(jù)各橋具體情況,膺架分別采用六四軍用梁、QKY3000輕型膺架梁片和型鋼完成。圖2 軍用膺架梁組成及布置圖支墩采用六五、三八式軍用墩組拼而成，墊梁與支墩、支墩與分配梁、分配梁與膺架、墊梁與基礎(chǔ)皆由螺栓或予埋件進(jìn)行聯(lián)結(jié)。根據(jù)各種梁型不同，單層式六四軍用梁布置分為9片、11片，跨度有16m、8m、12 m，QKY3000型膺架梁布置分為16片、24片，跨度有13.7m、16m。為保證結(jié)構(gòu)的整體的穩(wěn)定性，軍用墩之間加橫撐和斜撐、并與橋墩臺(tái)利用型鋼進(jìn)行聯(lián)結(jié)。底模標(biāo)高采用調(diào)節(jié)軍用墩上墊塊數(shù)量及墊塊高度的方式進(jìn)行調(diào)整。楔塊、墊塊與軍用梁之間加強(qiáng)聯(lián)系。各墊塊之間以螺栓聯(lián)結(jié)，并與墩臺(tái)間加橫撐和斜撐保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。軍用梁之間通過橫向分配梁聯(lián)系，橫向分配梁采用36槽鋼。分配梁與支墩間設(shè)置楔型組裝塊落梁裝置，楔塊之間涂以黃油，松動(dòng)螺栓即可落梁。 圖3 輕型膺架結(jié)構(gòu)及布置圖2.1.4 支架檢算2.1.4.1 荷載分析支架梁所受荷載包括梁體重、模板重量及施工荷載。由于梁體截面寬度不同，支架梁上各點(diǎn)所受荷載也有區(qū)別。計(jì)算荷載縱向按均布荷載考慮，根據(jù)橋型、梁跨不同分別按照縱向q16.255t/m、25.6 t/m、25.05 t/m計(jì)算，橫向根據(jù)箱型進(jìn)行分配。2.1.4.2 膺架梁的強(qiáng)度檢算根據(jù)膺架梁的橫向布置片數(shù)，由各橋的實(shí)際結(jié)構(gòu)型式為計(jì)算模型。應(yīng)用結(jié)構(gòu)檢算程序?qū)α能娪昧汉蚎KY3000型膺架進(jìn)行各桿件受力檢算，結(jié)果滿足桿件允許最大軸力。2.1.4.3 膺架橫向加固為了使每片軍用梁和每片輕型膺架間整體受力形成牢固的空間結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行安全儲(chǔ)備，在各片軍用梁間采用橫向聯(lián)結(jié)系槽鋼通過U型卡進(jìn)行聯(lián)結(jié)，各片輕型膺架間采用腳手桿通過腳手卡具聯(lián)結(jié)，同時(shí)與膺架頂按0.8m分布的I16工字鋼用U型卡連成一體。2.1.5 預(yù)拱度及底模標(biāo)高計(jì)算2.1.5.1 膺架預(yù)壓秦沈客運(yùn)專線對(duì)梁的線性要求很高，但由于梁的孔數(shù)和型式較多，不可能每榀梁都要預(yù)壓。為提高現(xiàn)澆梁質(zhì)量，對(duì)不同膺架形式、跨度、梁型和基礎(chǔ)進(jìn)行膺架預(yù)壓，測(cè)出輕型可調(diào)式膺架、六四軍用梁、臨時(shí)支墩和臨時(shí)基礎(chǔ)的彈性、非彈性變形和沉降，為采用同類型式的橋梁施工提供經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。加載方法：人工按照計(jì)算重量堆載砂袋，加載后持荷72小時(shí)，測(cè)出各測(cè)點(diǎn)標(biāo)高值以后，分級(jí)卸載，并測(cè)出每級(jí)各測(cè)點(diǎn)的標(biāo)高值。根據(jù)測(cè)得數(shù)值進(jìn)行列表。分類列出各種對(duì)應(yīng)目錄下的數(shù)值并和理論計(jì)算值進(jìn)行對(duì)照、分析，找出其規(guī)律性。2.1.5.2 膺架梁撓度計(jì)算膺架的拱度調(diào)整值包括四部分：A、梁體的設(shè)計(jì)預(yù)拱度；B、膺架的彈性變形；C、膺架的非彈性變形；d、臨時(shí)支墩和基礎(chǔ)發(fā)生沉降的影響值。A ：設(shè)計(jì)建議預(yù)拱度，皆為反拱，由設(shè)計(jì)院提供，施工中預(yù)設(shè)拱度應(yīng)適當(dāng)加大46mm。其各點(diǎn)按二次拋物線分配，即Y4(fmax/L2)x2。B：根據(jù)能量法計(jì)算，其值由分段跨度和梁型確定。通過計(jì)算得QKY3000型膺架最大撓度為14 mm，六四軍用梁最大撓度為22 mm。具體情況見表一。C：非彈性變形，由預(yù)壓測(cè)得。六四軍用梁的非彈性變形為5 mm，QKY-3000型膺架梁的非彈性變形為7mm。D：中間支墩和基礎(chǔ)發(fā)生沉降的影響值，預(yù)壓后測(cè)得擴(kuò)大基礎(chǔ)、樁基最大影響值分別為14 mm、10mm。故拱度調(diào)整值A(chǔ)+B+C+D。不同跨度、膺架形式的彈性變性和非彈性變形值 表一膺架形式膺架跨度荷載等級(jí)或現(xiàn)澆梁型彈性變形值（跨中最大值）非彈性變形值(跨中最大值)六四式軍用梁16m20m箱梁22mm4mm12m24mx箱梁17mm3mm8m24m箱梁14mm3mmQKY3000型輕型膺架16m32m箱梁14mm7mm14m9mm6mm13.7m8mm5mm12.4m8mm5mm 中間臨時(shí)支墩和基礎(chǔ)發(fā)生沉降的影響值 表二基礎(chǔ)形式橋址情況地基承載力梁型基礎(chǔ)平均應(yīng)力影響值max樁基河流或軟基20KPa24m雙線13KPa8mm擴(kuò)大基礎(chǔ)河流20KPa24m雙線13KPa14mm公路27KPa各種13KPa4mm墩臺(tái)基礎(chǔ)/2040KPa各種/3mm 3 箱梁施工 3.1 底模拼裝及線形控制底模在膺架分配梁上拼裝，底模的標(biāo)高、預(yù)拱度及縱向曲線根據(jù)已測(cè)設(shè)整理完成的試壓數(shù)據(jù)參考調(diào)整，通過鐵墊板調(diào)整工字鋼高度實(shí)現(xiàn)。底模邊線的控制，主要通過測(cè)量及改進(jìn)側(cè)模與底模板的聯(lián)結(jié)工藝來實(shí)現(xiàn)。采用模板間加橡膠密貼并加固牢固，可有效防止?jié)沧⑦^程中漏漿。3.2 鋼筋綁扎鋼筋綁扎順序?yàn)椋合炔贾?、綁扎底板、腹板鋼筋，并預(yù)埋波紋管，穿入預(yù)應(yīng)力鋼絞線。單向張拉時(shí)確保1.3 m的錨固端并壓花15，或者采用擠壓錨直接在固定端錨固。檢查合格后，安裝箱室內(nèi)模，最后綁扎頂板鋼筋。3.3 混凝土澆注砼施工選擇了拌合站集中生產(chǎn)，輸送車運(yùn)送，泵送砼澆注的方式。砼的澆注順序?yàn)椋和ㄟ^腹板灌注部分腹板和底板砼通過天窗灌注底板灌注頂板砼，砼灌注采用分層臺(tái)階作業(yè)方式,臺(tái)階為2040cm,砼澆注斷面采用自硬到軟（膺架）的方式進(jìn)行,兩端向中間同步推進(jìn).3.4 預(yù)應(yīng)力施工箱梁的張拉作業(yè)分兩次完成。梁體砼強(qiáng)度達(dá)80設(shè)計(jì)強(qiáng)度以上時(shí)，進(jìn)行一期張拉，第二次張拉時(shí)間按梁體混凝土齡期10天計(jì)算，同時(shí)保證梁體砼強(qiáng)度及彈性模量達(dá)到設(shè)計(jì)值的100。為避免早期裂紋的發(fā)生，若脫模時(shí)梁體強(qiáng)度未達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度80%，必須進(jìn)行超早期張拉，每期張拉數(shù)值和順序均有專業(yè)設(shè)計(jì)院提供。單端張拉由于頂板開槽，導(dǎo)致了截面削弱。因此，箱梁設(shè)計(jì)在頂板增設(shè)了橫向預(yù)應(yīng)力筋。在縱向預(yù)應(yīng)力結(jié)束后灌注槽口砼，待達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度和彈性模量以后張拉橫向預(yù)應(yīng)力鋼筋束。張拉預(yù)應(yīng)力束主要機(jī)具設(shè)備 表三序號(hào)名稱型號(hào)單位數(shù)量用途1千斤頂YCT250B-200臺(tái)4施加預(yù)應(yīng)力2千斤頂YDC240Q臺(tái)2施加橫向預(yù)應(yīng)力、處理斷滑絲3限位板/個(gè)各4施加預(yù)應(yīng)力4墊 環(huán)/個(gè)各4施加預(yù)應(yīng)力5工具夾片AM個(gè)80施加預(yù)應(yīng)力6壓花機(jī)YH3個(gè)2錨固端鋼絞線壓花7褪錨器OVM15個(gè)2處理斷滑絲8油 泵ZB4-500臺(tái)6張拉橫向、縱向預(yù)應(yīng)力9頂壓器自制個(gè)2張拉橫向預(yù)應(yīng)力10灰漿攪拌機(jī)JW180臺(tái)1灰漿攪拌11灰漿泵UB3C臺(tái)1壓漿3.5 孔道壓漿 終張拉完成72h內(nèi)壓漿，漿液內(nèi)加入緩凝高效減水劑，同時(shí)膨脹劑，以確保漿液在孔道內(nèi)的流動(dòng)性良好和孔道內(nèi)砼飽滿。4 高位落梁采用同端雙頂單泵（兩千斤頂間設(shè)置三通確保兩個(gè)千斤頂頂舉力一致）進(jìn)行整個(gè)落梁過程的控制（見圖7）.4.1 落梁準(zhǔn)備工作：4.1.1 根據(jù)計(jì)算確定落梁千斤頂?shù)男吞?hào)以及落梁時(shí)油壓表讀數(shù)。4.1.2 落梁前對(duì)千斤頂進(jìn)行標(biāo)定，做到摩阻相近的千斤頂放置在一端并和油泵、壓力表配套使用，并不得隨意改動(dòng)。4.1.3向現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員進(jìn)行技術(shù)交底，使操作人員對(duì)施工中的每個(gè)細(xì)節(jié)都心中有數(shù)。 4.1.4落梁支墩頂搭設(shè)操作平臺(tái)。對(duì)臨時(shí)支墩進(jìn)行加固。4.1.5安裝落梁支墩上的墊塊和千斤頂，使千斤頂頂帽鋼板貼近梁底面。 4.2 落梁設(shè)備落梁設(shè)備選用帶保險(xiǎn)箍的YCT250B型液壓千斤頂。4臺(tái)分置梁兩端以內(nèi)2.5 m處的落梁支墩上，墊石處設(shè)置4個(gè)保險(xiǎn)支墩，千斤頂上增安控制閥與泵截止閥進(jìn)行雙控。主要設(shè)備機(jī)具見表四。高位落梁主要機(jī)具設(shè)備表 表四序號(hào)名稱規(guī)格型號(hào)單位數(shù)量備注1千斤頂YCT250B-200臺(tái)4用于起落梁2高壓油管6m根12千斤頂供油、回油3油 泵ZB4-500臺(tái)2油站4精密壓力表60Mpa（0.4級(jí)）只12控制油壓5三 通配套個(gè)4連通兩千斤頂油路6截流閥配套個(gè)4保壓7保險(xiǎn)箍自制套4防止千斤頂漏油8經(jīng)緯儀J2臺(tái)1觀察梁體是否偏離中線9水準(zhǔn)儀J2臺(tái)1觀察梁體兩端高差和同端水平10鋼板尺30cm個(gè)4控制千斤頂行程11石棉墊2mmm220增加墊快間摩擦力12鋼墊塊20cm塊12調(diào)整千近頂高度13鋼墊塊10cm塊8調(diào)整千近頂高度14鋼 板420mm塊60調(diào)整箱梁兩端高差圖7 頂落梁千斤頂油路組裝圖4.3 落梁步驟：A、千斤頂進(jìn)油，將梁體頂起，將梁體的自重由落梁支墩承受; B、拆除保險(xiǎn)墩上的一塊200毫米的大墊塊，換上一塊100毫米的小墊塊和部分鋼板，鋼板與鋼板、鋼板與梁底皆夾墊石棉板; C、鋼板隨著千斤頂?shù)幕赜椭鸩匠烦?D、當(dāng)梁體下落200毫米后，將千斤頂回油，拆除千斤頂下的一塊墊塊，重新拼裝聯(lián)結(jié)系。 落梁時(shí)兩端按10cm步距交替進(jìn)行，不得同時(shí)起落，分多次循環(huán)作業(yè)，把梁落在支座上。隨同千斤頂頂升、回縮和保險(xiǎn)支墩的拆除進(jìn)行隨時(shí)量測(cè)，確保同側(cè)梁底高差保持在2mm以內(nèi)。圖7 起落梁千斤頂油路圖落梁過程中要保證兩端的起落高差控制在5 cm。落梁過程中用鋼板調(diào)整保險(xiǎn)墩與梁體之間的間隙，使梁底與保險(xiǎn)墩頂保持2030 mm的距離，以防萬一。落梁、頂升過程中，千斤頂上控制閥隨同油泵啟動(dòng)、停止，及時(shí)同步開關(guān)。4.4安放支座箱梁落至墊石上60cm時(shí)，停止落梁操作，首先將梁頂起，及時(shí)將預(yù)先拼裝好的保險(xiǎn)支墩放置在橋臺(tái)墊石外側(cè)，千斤頂回油使梁體落在保險(xiǎn)支墩上，千斤頂同時(shí)保持一定油壓與保險(xiǎn)支墩同時(shí)受力，安放盆式橡膠支座，最后重復(fù)落梁步驟落梁就位。4.5 梁體調(diào)整當(dāng)落梁就位以后測(cè)量梁體中心線是否落足規(guī)范要求，否則利用三向千斤頂進(jìn)行梁體的微調(diào)，調(diào)整仍按一端進(jìn)行后再調(diào)另一端。4.6 施工強(qiáng)調(diào)的事項(xiàng)：4.6.1施工人員的操作應(yīng)有統(tǒng)一協(xié)調(diào)指揮。4.6.2墊塊間的聯(lián)結(jié)系隨著墊塊的拆除需重新拼裝。4.6.4應(yīng)有專人負(fù)責(zé)觀察保險(xiǎn)支墩、落梁支墩及梁體的情況。5 結(jié)論5.1現(xiàn)澆箱梁采用既有制式器材連續(xù)梁式支架，拼裝快捷，變形量小，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和可操作性；成橋后經(jīng)測(cè)量梁的線形與設(shè)計(jì)線形吻合較好，表明所用立模標(biāo)高的計(jì)算方法和施工技術(shù)是合理的，可供同類工程借鑒。5.2在某個(gè)橋梁由于橋下凈空或其它因素影響，只能采用高位預(yù)制和偏位預(yù)制的施工方案時(shí)，應(yīng)優(yōu)先采用高位預(yù)制的施工方案。5.3對(duì)于單端張拉的設(shè)計(jì)，其錨固端為避免鋼絞線滑絲、脫落