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Small rivers management engineering of bridge design and construction problems of
Li Chuanming, Nie Jie, Wang Ju
Abstract: This article through the city and river management engineering of bridge design and construction of some common problems in 1, made analysis and argumentation, the matters needing attention in construction are discussed, and pointed out the corresponding solution, for future design and construction of bridge has a good reference value.
Key words: rivers, bridges, precast plate, hinge joint, expansion joint
1.引言
2010年,水利部商财政部安排80亿元中央财政专项资金,大力推进中小河流治理工作。按照三年完成五年规划任务的要求,目前各省、市均在如火如荼地开展该项工作。针对目前我市在桥梁设计与施工中出现的一些常见问题,笔者阐述一些粗浅看法,以与同行相商榷。
2.桥梁设计标准偏高
根据目前我省的经济发展,目前中小河流治理工程中桥梁建设主要集中在病危桥梁的拆除重建和除险加固上,新建桥梁较少。主要采用的桥型为装配式混凝土空心板梁桥,跨径以8m、10m、13m、16m者为主,桥面净宽以4.5m、7.0m最为常见。
有些桥梁连接的是一些偏僻的乡村,过往车辆及行人均甚少,老桥实为农用生产桥,大都破旧不堪,跨径偏小,有阻水现象,不满足防洪、除涝的要求。在拆除重建过程中,新的设计荷载标准往往采用的是公路Ⅱ级车道荷载效应乘以0.8的折减系数、车辆荷载效应乘以0.7的折减系数,有的甚至直接采用公路Ⅱ级,虽然做到了技术先进、安全可靠、使用耐久,但经济上却并不合理。笔者认为,对于这些乡间农用桥梁,其设计荷载标准应适当放低,以免造成不必要的浪费。
3.个别桥梁中墩基础埋置深度偏小
当桥台基础天然承载力较高时,桥墩往往采用钢筋混凝土双柱式桥墩,桥墩直径1.0~1.2 m,而墩台基础采用扩大基础。在个别桥梁设计中,出现了中墩基础埋置深度偏小,不满足现行《公路桥涵地基与基础设计规范》2(JTG D63—2007)的要求。
造成这类失误的原因是虽然桥梁所在的河道需要综合治理,但桥址处的该部分段的河道截面已满足规划要求,无需清淤或疏浚,实际河底高程已低于规划所需的河底高程。而桥梁设计人员都是做建筑物土木结构的,往往直接取用规划的河底高程来考虑中墩基础的埋深,这样难免就造成埋深偏小的失误。有的桥梁设计人员虽然参考了勘测单位提供的现状河道实测纵、横断面图,但桥址附近因以前老桥施工时的围堰、或所设的土牛没有拆除干净,经水流冲刷后,桥址近处的河底高程远高于规划所需的河底高程而低于非桥址处的实际河底高程,这样设计人员往往也会犯上述同样的失误。要避免这类不必要的失误,这就要要求设计人员在对无需清淤或疏浚段的桥梁设计时,不仅要参照桥址近处的河道实测纵、横断面图,还要注意相邻桩号的其它断面,以确定出合适的埋置深度。
4.使用商品混凝土的问题
由于钢筋混凝土预制梁板桥的混凝土强度等级种类较多,比如预制空心板、封锚端、铰缝和桥面铺装层一般采用C40,而桥墩盖梁、墩柱、桥台搭板、人行道梁一般采用C30,桥台台帽、桥墩基础、侧墙压顶一般采用C25的,所以施工单位为方便起见经常采用商品混凝土。笔者认为,应注意以下两点:
(1)为防止商品混凝土搅拌站的产品存在质量缺陷,混凝土试块应采取由第三方实验室进行标准养护。这样,即使出现试块强度不够的质量事故,也便于分清事故的责任方,以规避风险。
(2)即使是采用商品混凝土的桥梁,每个施工现场必须配置不少于一台强制式混凝土搅拌机。这样一方面当购买时因方量计算偏小而造成进场混凝土方量不足(经常出现某些部位浇筑后方量还缺少零星的不足1m3现象)时,可以由施工方进行现场配制,避免人工拌合所形成的质量缺陷或形成不必要的施工缝;另一方面,新、老混凝土连接部位应采取高标号砂浆铺垫,现场有搅拌机,就可以避免人工拌合砂浆的一些不足。
5.预制板的吊装时间[3]
对于预应力混凝土空心板而言,如果存梁期过长,板体在受压后会向上起拱;另外,随着龄期的增长,板体混凝土的强度等级也在不断提高。为了防止预制板上拱度过大,及预制板与桥面现浇层由于龄期差别而产生过大收缩差,存梁期一般规定不宜超过90d。但施工单位往往会忽略此点,这就需要设计单位在图纸上以及技术交底中予以特别指出,以引起监理及施工单位的足够重视。
6.预制板间的铰缝连接
对于装配式混凝土空心板梁桥而言,预制板间的连接通常是通过现浇铰缝来实现的,并借此形成整体的桥面结构体系。由于铰缝是现浇的钢筋混凝土结构,其工程质量相对预制部分较差,是桥梁结构中的易损坏部位,因此施工单位必须对此引起足够的重视。
(1)浇筑铰缝砼前必须先用M15水泥砂浆填塞铰缝底部及预制板间的端头部位(预制板端部1.0m左右范围内的缝间也是用M15水泥砂浆填塞的),待砂浆强度达50%后方可浇筑铰缝间的细石混凝土。填塞前板底宜采用吊模或将板底的分缝塞死,以免漏浆现象的发生。不允许未填砂浆而直接在铰缝内浇筑细石砼,而且板底必须勾缝(一般勾3cm的平缝)。
(2) 预制桥面板时,注意原预留在桥面板内的铰缝底部连接钢筋要先扳上去紧贴模板,拆模后立即凿毛,并使该部位钢筋的外露部位应完全脱离板的表面,待桥面板吊装就位后再用撬棍将其撬到应有的水平位置。由于以前的通用标准图集中无此钢筋,所以有的施工单位往往会忽略此项工作,吊装前并未将此连接钢筋凿出,以致使得铰缝连接处成为整个桥梁结构受力的薄弱环节。
7.毛勒式伸缩缝的连接
在我市中小河流治理桥梁设计中,伸缩缝大都采用的是毛勒式伸缩缝。预制桥面板时,注意在毛勒式伸缩缝连接的预制板的端头部位,应预埋门型连接钢筋,该钢筋的两肢均应埋入板内,并与伸缩缝异型钢梁的固定钢筋焊接以形成一个整体。有的施工单位在预制桥面板时往往漏掉了此连接钢筋,还有的仅在板内埋入铅直钢筋,均不符合设计图纸要求,还需要通过植筋等手段以加强连接,不仅费时费料费工,且连接效果也相对较差。
8.结语
中小河流治理工程意义重大,任务繁重,时间紧迫,这就要求建设、设计、施工及监理等单位密切协作。相对而言,治理工程中桥梁的设计与施工,技术比较复杂,涉及内容较多,这就要求设计人员认真设计,力求做到技术先进、安全可靠、经济合理;施工单位应汲取以往工程经验,精心组织施工,注意细节,强化质量,以使工程发挥最大效益。
参考文献
[1] 中交公路规划设计院有限公司.公路桥涵地基与基础设计规范(JTG D63—2007).北京:人民交通出版社,2007
[2] 中交公路规划设计院.公路桥涵设计通用规范(JTG D60—2004).北京:人民交通出版社,2007
中图分类号:U445 文献标识码:A 文章编号:1003-8809(2010)12-0029-02
一、桥梁加固维修现状
目前,我国桥梁加固维修技术尚不成熟、不系统,理论分析仍停留在新建桥梁的理论水平上。
2004年交通部颁布的《公路桥涵养护规范》JTG H11 2004和2008年8月,交通运输部的《公路桥梁加固设计规范》(JTG/T J22-2008)和《公路桥梁加固施工技术规范》( JTG/T J23-2008),将我国桥梁的损伤评定分类和加固维修的设计和维修加固技术纳入了规范化管理。
二、桥梁维修加固原则
1、根据不同桥梁的结构和材料特点,在成本可控的前提下,采用不同的加固维修方法,更换或修复损坏的桥梁构件,使桥梁整体恢复到原有的设计承载能力,保证桥梁的设计使用寿命。
2、对一些通过加固维修不能恢复原有设计承载能力但又必须继续使用的桥梁,要确定好加固后桥梁的实际荷载等级和桥梁的剩余使用寿命。
3、一般情况,不宜通过桥梁加固提高原有桥梁的设计承载能力;也不宜通过桥梁加固改变桥梁的结构受力体系。
4、用于桥梁加固维修的材料必须通过国家权威检测机构检测认证、各项性能指标满足现行规范和设计要求。
三、桥梁加固维修的常用技术
1、主动加固技术
方法:施加预应力、改变结构体系等,改变结构原有的受力行为。
特点:改善桥梁恒载的内力分配,增加全桥刚度,闭合裂缝,并调整变形。
涉及因素:结构原有内力的状况、原桥的施工工艺、混凝土的强度、预应力的损失、支座型式 、加固的工艺等
效果:方法得当可有效的改变结构损伤状况;方法失误可加重损伤,甚至垮塌。
1.1施加梁体外预应力加固
施加梁体外预应力加固可以较好的提高梁体的抗弯截面模量、减小梁体绕度、减小受拉区梁体裂缝、从而调整原结构的受力状况,提高刚度及抗裂性。由于自重增加小,减小了对墩台及基础受力状况的影响,可节省对墩台及基础的加固量。
适用性:可在不限制通行的条件下进行加固施工,既可作为桥梁通过重车的临时加固手段,也可作为永久提高承载能力的措施。
施工工艺流程为:施工准备放样确定转向块、锚固块的位置钻孔、种植钢筋绑扎钢筋、预应力孔道、立模浇筑混凝土穿索、张拉、锚固梁体病害修复清理场地,竣工验收
1.2 增加隔板加固
增加横隔板加固可以明显改善T型梁桥铰缝开裂病害,防止病害扩展。
优点:不影响桥下净空,对原桥景观基本无改变。
适用性:适用于因横向联系较差而降低承载力的桥梁上部结构。
增加横隔板加固只是将相对集中的荷载进行了分散,对桥梁整体承载能力并无实质性的提高。加固效果并不明显,需配合其他方法同时进行。
施工工艺流程为:搭设支架确定新增横隔板位置混凝土表面清理、凿毛探测梁体钢筋位置钻孔、植筋连接横隔板主筋、绑扎箍筋吊模灌注砼及养生预应力张拉、锚固。
1.3 加大桥面铺装钢筋
采用加大桥面铺装钢筋直径的方法对绞缝开裂病害进行修补,是基于原桥面铺装钢筋网设计直径过小或网格过大,或由于施工质量原因造成的绞缝开裂病害而进行的维修方法。该方法全部在桥面施工,要求中断至少半幅交通。
适用性:适用于允许中断交通的小跨径T 梁或板梁桥。
优缺点:施工时桥上交通受阻,不允许中断交通的桥梁不宜采用;将增加结构自重产生的弯矩,结构的承载力提高不显著。
施工工艺流程:交通管制破碎拆除原桥面铺装层结合面处理种植钢筋铺设桥面铺装钢筋网浇筑桥面砼浇筑桥面其它铺装层和恢复完成加固施工恢复交
1.4增大截面与配筋加固
增大截面与配筋加固法一般采用在梁底面或侧面加大尺寸,增配主筋,以提高主梁截面的有效高度,从而达到提高桥梁承载能力的目的。
适用性:适用于桥下净空较高,允许增加主梁高度的情况。
优缺点:加固效果比较明显,但施工工艺复杂,技术要求较高。对桥下净空限制的桥梁不适用。
施工工艺流程:施工准备混凝土表面清理钻孔种植锚筋绑扎补强层钢筋网浇筑(喷射)补强层混凝土竣工验收
1.5扩大基础加固
扩大基础加固的主要内容为增大基础的受力面积来提高桥梁基础的承载力,防止桥梁基础进一步沉降。
扩大基础加固对原基础基本不影响,施工安全性较高。
施工工艺流程:施工准备基础开挖原基础混凝土病害及表面处理钻孔、种植锚筋绑扎新增基础混凝土钢筋立模浇筑新增基础混凝土基坑回填、完成加固施工
2、被动加固技术
方法:主要是裂缝修补、粘贴碳纤维、钢板、补强普通钢筋等。
特点:不改变结构的恒载内力状况,方法灵活,可根据裂缝的位置方向随意设置 。
作用:控制裂缝进一步开展,提高桥梁承载能力。
缺点:对已存在的裂缝需压浆封闭后再进行被动加固。
适用范围:多适用于在恒载作用下承载力满足要求但活载作用下承载力不满足的情况,在中小桥和大桥进行加固时常采用。
2.1修补裂缝
施工前应详细检查裂缝的走向、分布、缝宽及深度,数量,并进行分类、标记和记录,根据裂缝宽度,主要采取以下两种施工方法。
1)表面封闭法,其施工工艺:清理混凝土表面(打磨)涂刷裂缝修补胶。
2)自动低压灌注法(壁可法):施工工艺流程:清理混凝土表面安装注入座封闭裂缝外口灌注材料称量并拌和严格按程序注胶注浆质量检验表面清理、涂装。
2.2粘帖纤维复合材料
粘贴纤维复合材料的加固方法是利用符合现行国家标准的《定向纤维增强塑料拉伸性能试验方法》(GB/T3354)中各项力学性能指标的纤维片材(或布),通过同样满足要求的粘结材料与混凝土结构结合紧密,剪力顺利传递而共同工作,提高混凝土结构的受力性能。
施工工艺流程:搭设支架砼基底处理涂底胶涂找平胶找平粘贴面粘贴纤维复合材料自检粘贴质量自然养护、表面涂装检查验收。
2.3粘贴钢板加固
粘贴钢板加固作用与粘贴碳纤维布的加固作用类似。粘贴钢板施工需待混凝土缺陷修补、裂缝修补完成后进行。
施工工艺流程:钢板制作及砼表面处理砼粘贴面种植锚筋钢板配套打孔并试配配置钢板胶并涂覆与钢板、砼粘贴面贴合钢板至砼粘贴面加压锚固粘贴质量检验表面涂装
3、关于部分常用加固方法的探讨
增大截面、体外预应力等加固方法都存在应力滞后的问题:加固前原结构已经承受荷载(即第一次受力),特别是当承载能力不足时,加固前原结构的截面应力、应变水平一般都很高。新加固部分加固后并不立即承受荷载,而是在新荷载(即二次加载)下才开始受力。从而导致整个加固结构在其后的第二次受力过程中新加部分的应力、应变始终滞后于原结构的累计应力和应变。所以,混凝土结构加固计算分析不能够完全按普通结构概念进行。加固结构的承载力与新旧两部分的应力差值或应变差值直接相关,与原结构的极限变形值有关,与两部分材料的应力―应变关系有关。因此,改变结构体系的主动加固方法要慎用。
四、桥梁加固维修的几项关键技术
桥梁加固维修的目的一般是使桥梁恢复到原设计承载能力,通常需和前述的主动和被动加固法配合进行。
1、斜拉桥拉快速更换拉索
斜拉索更换,其难点是旧索的拆除,由于早期斜拉桥设计及施工原因,旧斜拉索拆除困难甚至无法拆除。
一般要求在不中断交通的情况下,用最快最安全的方法拆除旧斜拉索,进行常规的新索安装。实现快速换索,从而尽量减少交通枢纽的壅堵时间。其关键技术是设计用专用工具在斜拉索在还存在应力的情况下,将将要拆除的斜拉索的切割部位的拉索应力转换为零,强行割断,强行拔出,从而实现快速更换。
拉索更换施工工艺流程:施工准备塔端松锚放张梁端退锚、拆除旧索清理索孔(新索制备)梁端穿索锚固塔端挂索塔端张拉下一组索更换整体索力调整
2、拱桥吊杆和系杆更换
在拱桥中,一对吊杆或系杆对应一根横梁,缺任何一根杆件均不能保持桥梁原有状态,因此,吊杆(系杆)更换必须考虑原吊杆(系杆)受力的转移,即用另外的替代杆件作临时吊杆(系杆),使原吊杆(系杆)的受力完全卸除,再予以成对同时更换。
施工工艺流程:施工准备临时拉杆、分配梁加工制作安装分配梁、穿临时拉杆张拉临时拉杆,更换吊杆(系杆)张拉新吊杆(系杆),调节桥面标高拆除分配梁、临时拉杆系更换下一对吊杆(系杆)竣工验收、开放交通
3、整体顶升法更换支座
桥梁整体顶升,是将桥梁的一联(可包含多跨)进行同步平行顶升或绕一点向上平转,其特点是不改变梁体的内力,对梁体不会造成二次伤害,是一种最为先进、科学的桥梁支座更换和梁体纠偏的施工技术。
施工工艺流程:施工准备千斤顶支撑面处理安装千斤顶、油泵油路、电路、监控仪器设备等试顶、检查设备运行情况(新支座准备)起梁、更换支座卸载落梁、完成支座更换施工
4、顶升法进行梁体纠偏
整体顶升法进行支座更换,梁移方向是单一的竖向,而采用顶升法对梁体进行纠偏施工,梁移方向包括竖向、纵向和横向三个方向,施工工序较支座更换复杂一些。
其施工工艺流程为以下:
(1)在桥墩上均衡安装千斤顶做好整体顶升T梁的准备。
(2)在桥墩和桥台上布设用型钢作成的滑轨,滑轨上按装四氟板。
(3)利用连续钢构主桥和引桥的支座垫石作反力的着支点,用型钢设置桥梁整移的反力架,安装纵横移千斤顶。
(4)同步均衡,整体顶升桥梁,将桥梁置放于滑轨的四氟板滑板上。
(5)修复支座垫石,重新安装桥梁支座
(6)纵、横顶移桥梁,使桥梁归位。
(7)整体落位桥梁安放在桥梁支座上,桥梁纠偏完成。
(8)按以上步骤进行T梁逐联复位。
5、伸缩缝快速维修
伸缩缝是桥梁路面中最薄弱的环节,也是最容易损坏的组成部分,在一些交通繁忙的道路(如市政道路立交桥、机场高速公路)上,一般不能中断交通,即使占道施工也具有一定的时间限制,通常的伸缩缝更换施工,由于混凝土的凝固时间较长,施工占道时间较长,不能满足繁忙交通的要求,因此,伸缩缝的快速修补显得尤为重要,意义非凡。且伸缩缝的修补整个过程不宜超过8个小时。
伸缩缝快速修补施工工艺流程:施工准备放样、切割、破除伸缩缝砼拆除原伸缩缝修整槽口新伸缩缝就位、焊接浇筑快速混凝土完成伸缩缝更换施工、开放交通
五、对国内桥梁维护维修的思考
根据笔者对近几年国内垮塌桥梁的关注,发现以下特点:
(1)预应力混凝土桥梁的病害主要是梁体下挠和开裂。而这种病害在刚刚成桥的检测和试验中无法体现,特别是梁体的下挠,在成桥荷载试验时,桥梁的承载力能够达到要求,但运营阶段,在荷载特别是活载作用下,跨中将持续下挠。这是由于有效预应力不均匀度过大造成的预应力损失过大,相当于有效预应力大的钢筋承受了本应该所有预应力筋承受的力,这样有效预应力大的钢筋在使用阶段逐渐屈服,梁体也随之下挠。而随着梁体下挠和开裂的不断发展,桥梁承载力将严重下降,甚至有断裂的危险。
(2)钢结构桥梁,关键构件存在局部强度不足或缺损,是不少桥梁事故的重要原因,值得我们高度重视。
笔者认为,重要桥梁的智能监控系统是现代桥梁设计的必要元素。需要采用可靠的手段和设备(传感器,GPS等数据采集、数据评估分析、传输处理等设备)组成有效的桥梁智能监控系统,对桥梁整体和关键部位的应力应变、位移、荷载、损伤情况等进行监控,建立有效的桥梁预警和养护维修管理机制。保证桥梁在寿命基期内正常运营。
同时,建立并完善各省市和全国统一的公路桥梁管理系统:根据历史的和已有的桥梁健康监测系统资料,将全国的桥梁状况进行数理统计分类,完善现行的养护和加固规范,桥梁的加固维修纳入统一的规范化管理。
一、桥梁桩基施工工艺的广泛应用
当前,我国道路交通事业尤其是公路交通的快速发展,对桥梁施工方面的技术要求也是越来越高。在实际的操作和具体的实践中,怎样科学、合理、高效地利用桥梁钻孔灌注桩,是现阶段不断深入探讨和研究的课题之一。
钻孔灌注桩是这样一种施工流程,首先,在施工现场利用机械进行钻孔,边破碎土体进而边出土渣,这样就在地基中形成桩孔,在桩孔内放置钢筋笼,或是灌注混凝土形成钻孔灌注桩。为了保证成孔和成桩的顺利、安全,需要采用一定的施工工艺和方法,比如制备符合工程要求的泥浆进行护壁,提高孔内的泥浆水位,向桩孔内灌注混凝土等。
桥梁钻孔灌注桩的施工设施较为简单,易于操作,适用于多种地质和土质,如砂性土壤、粘性土壤,而且适用于碎石土、卵石土以及坚硬的岩层。
经过我国多年的桥梁桩基施工经验,摸索总结出了桥梁钻孔桩施工的一些工艺流程和施工难点,下面就进行重点的分析和陈述。
二、桥梁桩基施工工艺研究
下图(图Ⅰ)是桥梁成孔灌注桩施工的具体工艺流程,从这个流程中我们可以看到成孔灌注桩施工的几个大的关键步骤:搭设钻孔桩施工平台,测量放线,钻机就位,埋设护筒,钻孔作业,清孔,钢筋笼骨架焊接及安装,灌注水下砼,工程收尾。
搭设钻孔桩施工平台
不管是什么工程,首先都要进行施工平台的搭建,桥梁桩基的施工亦是如此。陆上钻孔灌注桩可以直接在原地进行地面的清理进行施工场地的铺筑;软地基施工,需要进行相应的处理之后再进行场地的填筑,保证场地稳定安全,放置钻机处需要平整结实。
(二)测量放线
测量防线,需要根据工程设计图纸,使用全站仪进行现场桩位精确放样,并且设置护桩。在施工具体操作中,要对护桩进行妥善管理,避免其移位甚至丢失。
(三)钻机就位
钻机就位,首先检查施工场地和平台的水平度、稳定性,通过水平调整螺杆对钻顶进行调整,保证钻机水平放置并且锁定,严格检查,保证钻顶与桩中心重叠,防止成孔后桩偏离位置,导致不良后果。
(四)埋设护筒
成孔灌注桩需要埋设护筒,一般采用材质较好、不漏水、坚实的钢护筒,壁厚和强度需要根据工程进行计算。护筒就位后,根据要求进行测量复测,保证护筒平面位置偏差在5cm以内,倾斜度偏差在1%以内,陆上护筒顶端高出地面0.5m,水上护筒要高出地下水位1.5m以上。
图Ⅰ. 桥梁钻孔灌注桩施工具体流程
(五)钻孔作业
钻机就位,水平设置好,并进行对中,稳固支垫,对正桩位,启动泥浆泵与转盘,等待泥浆进入孔内一定量后,开始冲孔。
在开孔初期,控制好冲孔速度,随时进行桩位的的测量复测,在冲孔过程中,根据工程施工的地质状况,调整泥浆冲进速度,并一一作好记录。在冲孔施工中,如遇到塌层现象,需要提高泥浆比重。由于桩基是嵌入岩石的支柱,所以在冲孔时提取孔径不同深度的岩石标本,在施工过程中及时通知监理工程师进行标高验孔,向其提供岩石标本作为参考。
(六)清孔
利用钻机作业钻孔之后,需要立即进行清孔,清孔一般采用换浆法,孔底的沉淀厚度、含沙率和泥浆都需要满足规范的要求。相对密度在1.03~1.10,粘度在17~20 S,含砂率不高于2%,胶体率不低于98%。
如果由于其它因素,使得注砼前孔底的沉淀厚度等方面超出规范,就需要进行二次清孔。在清孔过程中,需要保证孔内水位高于地下水位1.5~2.0 m,避免塌孔现象的产生。
(七)钢筋笼骨架焊接及安装
进行钻孔和清孔作业之后,就开始安装钢筋笼骨架。这一工作环节基本的步骤是:根据骨架的外径尺寸制备样板,围绕样板弯制箍筋成圈,在箍筋圈上标出主筋的位置,而且在主筋上标出箍筋的位置。之后在水平工作台上,在主筋长度之内,放置全部箍筋圈,把两根主筋置入箍筋圈内,按照主筋和箍筋上的记号将钢筋对准,进行焊接,再将其余主筋置入箍筋圈,完成骨架的焊接。
在焊接过程中,焊条要符合工程的规范标准,采用套筒挤压接头,进行骨架和钢筋笼接长,每2~2.5m设置一道箍筋;而且要保证钢筋笼牢固安置,以免砼浇筑过程中钢筋笼浮起。
另外,为了保证钢筋笼的安全,同时方便工程检测,需要在钢筋笼内测焊接定位圈,安装声测检测管。为避免漏浆或焊渣造成管道堵塞现象,检测管不能进行直接对接焊接,需要使用套螺纹或者密封胶带进行连接。
(八)灌注水下砼
在工程施工中,要保证水下砼浇注的质量,在制定桩基础配合比时,要使砼的强度满足施工要求,同时可以加入缓凝剂等材料,来保证砼有较好的和易性和延时凝固性,更能方便整个工程的施工。
灌注水下砼多使用导管法,导管直径为30m的钢管,在使用钢管前,需要进行密水测试和接头抗拉测试。灌注水下砼之前,利用空压机使基地沉渣悬浮在泥浆中,尽可能减少沉积物。在浇注过程中,每次提升导管都要进行砼顶高度的测量,保证导管埋深在2m到6m,一定要做好数据的记录,绝对不允许出现导管过长或抽空现象。一旦出现这种现象,立马停止施工,避免产生很大的损失,需要移走设备,拔出钢筋笼,重新进行钻机定位和成孔。
(九)工程收尾
在进行完以上几大步骤之后,桥梁桩基施工基本完毕,就需要进行工程收尾工作。首先,要拆除护筒,然后进行钻机移位、破桩头,并进行检测验收。
三、桥梁成孔灌注桩施工注意事项
以上我们分析了桥梁成孔灌注桩施工的具体流程和施工工艺,除了在单个步骤中所讲到的注意事项外,还需要在各方面进行严格把关和监督,保证工程的较高质量。
做好全过程中每一个工艺的数据记录,方便查找问题,并进行施工复核。
在钻孔过程中,先将水泥进行清理移位,保证施工现场整洁。
施工过程中所使用的原材料都要符合工程规范和要求。
4、施工方与设计方应该进行及时沟通,保证施工的顺利。
结语
本文就桥梁桩基施工的成孔灌注桩施工工艺和流程,进行了具体分析和研究,并提出了施工的注意事项。通过对这些内容的系统论述,希望桥梁钻孔灌注桩建设者可以全面准确地领悟施工流程,建造出质量更好的桥梁钻孔桩基。
参考文献:
[1]王 峰;刘永超;周海朝.桥梁桩基施工工艺[J]. 科技信. 2010.27
中图分类号:TU74文献标识码: A
一、工程概况
合福客运专线(合肥-福州)又名合福铁路是京福高铁的重要组成部分,是沟通华中与华南地区的一条大能力客运通道,北接合肥枢纽经合蚌客运专线衔接京沪高铁至北京,中与沪汉蓉铁路、沪昆客专、浦建龙铁路、南三龙铁路、东南沿海铁路相交,南连福州枢纽。是继京津、武广、郑西高铁之后,设计时速350公里的又一条双线电气化高速铁路。
绩黄高速特大桥中心里程DK269+927.008,全长2321.36m。上部结构为21-32m简支箱梁+1-24m简支箱梁+1-32m简支箱梁+ 3-24m简支箱梁+19-32m简支箱梁+2-24m简支箱梁+5-32m简支箱梁+4-32m异形简支箱梁+1-7×32m道岔连续梁+2-24m简支箱梁+(60+100+60)m连续梁+1-24m简支箱梁,桩基为钻孔桩基础及扩大基础、桥墩采用双线圆端形实体(空心)桥墩,桥台为双线矩形空心桥台及挖方内桥台,其中, 56-63#墩为7-32m道岔连续梁,65-68#墩为跨绩黄高速(60+100+60)m连续梁。其中100米大跨度连续梁,为单箱单室变截面结构,箱梁顶宽12.0m,底宽6.7m。施工采用锚平衡式三角形挂篮,该挂篮主要包括模板系统、悬吊系统、主桁架、锚固系统、底模平台以及走行系统等若干部分。
二、铁路桥梁连续梁挂篮施工的概述
桥梁挂篮施工技术的表现形式多种多样,对桥梁的施工起到了积极的促进作用,对保证桥梁的质量,推进施工的进行具有现实的意义。总体来说,桥梁挂篮施工技术主要由以下几个方面构成: 主桁架、走行系统、内外模版系统、悬吊系统以及张拉操作平台。主桁架是由两片钢槽焊接而成, 在对桥梁的结构进行分析以后,确定槽钢的截面,然后利用高强的螺栓进行各个杆件进行连接。对于走行系统而言, 主要包括钢枕、滑道及上滑板,分别是由一块钢板、两块钢板和厚钢板组成,竖向的钢筋将滑道固定在桥面上,进而实现对挂篮负载走行时的倾覆力矩进行平衡。内外模板系统包括顶模和内侧模,主要是由刚组焊接而成的模架。在作业时,在内模部分,由滑梁支撑在内吊梁上,在进行脱模工作时,便可以松开内吊梁,进而实现滑行前移。顶模是由钢模板组合而成,而为了适应梁高的变化,部分木模共同构成了内侧的模板。同时侧模板和底模共同构成了外模板, 侧模由外吊梁悬挂,为璎钢和钢板组焊的整体钢模板:底模由底纵粱、底横梁发模板组成,通过底横梁的前后吊带悬挂在挂篮主桁的前吊点、已浇梁段和外吊梁上,随主桁一起前移;底纵粱由型钢组焊成桁架,底纵梁由工字钢组焊成格构式梁。悬吊系统主要是负责模板的悬挂工作,并对模板的标高进行适当的调整,一般包括螺旋千斤顶和小横梁以及吊带和精轧螺纹钢。张拉操作平台悬挂于主桁上,提供立模、扎筋、灌筑砼、张拉预应力束及移动挂篮的工作面。桁架、锚固、平衡系统,吊杆和纵横粱等根据挂篮设计图纸加工而成。
三、挂篮施工工艺流程
1. 准备工作
在浇筑施工过程中,挂篮这一主要设备可以顺着它自己的轨道完成移动,然后在悬臂两端上完成悬臂的悬挂,最后不断的循环工作以完成桥梁浇筑作业。这一过程一般都属于高空作业,更是桥梁的重要负荷承载结构,基于这两点考虑,在对挂篮相应机械设备进行调试使用时,一定要使它的安全性与强度达到规范基本要求。以便为顺利施工、便利行走、项目结束的挂篮拆卸有序完成做出最大的努力。挂篮施工技术在桥梁施工中的应用要保障其施工作业按照相关要求标准进行有效的实施,同时还要做好相应的安全防护措施。
2. 挂篮的制作工艺
在对挂篮进行制作的时候,其各部位的构件要严格的按照相应的设计图纸的要求进行制作。在需要对某一个部件进行修改的时候,必须要取得相应的设计部门的意见。先对设计修改的地方进行研究探讨,在确定必须要进行修改时,按照相关的程序确定之后,才能够对于原来的设计进行更改。在相应的挂篮工作完成之后,则需要在工厂内进行试拼。拼接完成后要进行全面的检查,对其重要的受力构件要进行单件的试验,保障其能够达到相关质量的标准要求。
3 .挂篮的安装拼接工艺
在进行挂篮现场拼接安装的过程中,一般需要经过以下几个步骤。第一,要找平铺枕。第二,是铺设枕钢的过程。在其前支座的地方会铺设三根,同时还要保障它们之间的距离在50cm之内。第三,是安装轨道。第四,是吊装主构架。主构架要分片进行吊装,为了防止其倾倒,可以使用相应的脚手架进行临时的支撑。第五,主构架之间的连接系主要是用长螺杆和扁担梁将主构架后端的锚固在已经成为梁段上前支座处,并使用扁担梁将主构架的下弦杆和轨道相固定。第六,是吊装前上横梁。在主构架的前端安放作业平台,然后安装后吊带。
四、铁路桥梁连续梁挂篮施工工艺要点
1.挂篮选型与结构设计
结合悬挂能够承担的最大梁段重量、施工荷载等,以最不利荷载作为设计加工的根本依据;结合近年来的具体施工实践,总结经验与教训,考虑采取自锚平衡式三角形挂篮。该种挂篮形式的节点相对较少、不会发生强烈的变形问题、结构较为完善、便于施工和操作;该挂篮主要包括模板系统、悬吊系统、主桁架、锚固系统、底模平台以及走行系统等若干部分。
2.挂篮设计主要参数
(1)梁段最大重量;
(2)梁段最大长度;
(3)梁高变化范围;
(4)最大梁宽包括顶板、底板宽;
(5)曲线段翼缘板坡度变化;
(6)梁段顶板单侧加宽量;
(7)梁段底板单侧加宽量;
(8)徒行:无平衡重走行,行走时其抗倾覆稳定系数不小于2;
(9)挂篮重量:挂篮总重量的变化不得超过设计重量的10%;
(10)施工荷载(人员及设备);
(11)挂篮挠度:挂篮应设有调整±6 cm竖向挠度的功能,以调整立模标高;
(12)浇筑悬臂梁段时,将后端临时锚固在已浇筑的梁段上,支撑平台后横梁锚固于已浇筑梁段底板上。
3.挂篮制作的控制
结合本工程的实际情况,选择的挂篮数量为 2套 4 只。为了提高施工质量水平,保障施工作业的安全性,除了设计的挂篮应增强安全系数以外,要求制作挂篮的工厂也要具备专业资格,针对三角桁架、底模前后横梁的吊带等较重要部位的质量,需进行细致的探伤检查,通过加载试验,合格之后方可投入使用。另外,要求挂篮入场之前应核查出厂合格证、安全检算资料等;在使用挂篮之前,对安装质量进行全面性检查,做好行走性能的工艺试验及静载试验,为后续施工奠定基础。
4.挂篮安装工艺
确保挂篮质量合格之后,完成预应力施工并进行压浆处理,以塔吊吊装挂篮。在挂篮安装过程中,应确保墩两侧的挂篮为同步、对称安装,实行不均衡的荷载力。具体安装过程分析如下。
(1)在 0 号箱梁的腹板顶面,将木枕、钢枕铺好,在后锚的位置装好连接器与连接杆;自 0 号段的中心位置朝向两边安装轨道,将两侧轨道的顶面抄平,确认参数无差距之后,利用精轧螺纹钢筋锚固螺母,将轨道锁定即可。
(2)对三角形桁架进行吊装施工,由于受到吊装力的限制,将桁架分为两片安装,先安装一片用于临时支撑,然后利用Ф32精扎螺纹钢筋后锚扁担,将桁架的后端锚固到轨道下钢枕中,完成另一片的吊装即可。
(3)对底模部分的安装,以两边同时吊装为主;先在地面组拼成型,采用整体性的电动倒链特征。结合托架设计的实际情况,完成组拼安装。
(4)在两边同时完成侧模的对称吊装,将侧模桁架内外的滑梁安装就位。
(5)在进行底模挂篮预压之前,做好准备工作。
5.挂篮的前移方法
首先,当完成浇灌的混凝土强度及弹性模量符合设计指标之后,对纵向及横向预应力筋进行张拉作业并压浆处理,铺设到轨道中。其次,将底模架的前后吊带放松,利用 2 个 10t 左右的倒链将底模架后横梁悬挂到外模的走行梁中;将底模架和后吊带的联接位置拆除,将后吊杆和前吊带分别放松,利用 2 台 5 t 的倒链牵引前支座,将三角形桁架带动底模的侧模前移到设计位置,再安装底模的后吊带,将底模吊起即可。最后,将外模的走行梁吊带解除并移动到预留孔位置,对立模标高进行调整,再进入下一个循环施工过程。
6.混凝土浇筑方法
首先,在浇筑混凝土过程中,应加强对施工荷载力的控制,确保两端保持平衡性;其次,注意控制箱梁两端的混凝土质量偏差,采取交叉泵送的方法,保持两端混凝土的质量相等、对称一致,灌注速度相同;再次,在振捣过程中,避免振捣棒与波纹管接触,以免发生波纹管变形或损坏。
7.挂篮施工工艺流程
0号段施工工艺流程如图1;悬臂浇筑施工工艺流程如图2;合龙段施工工艺流程如图3所示。
图1 :墩顶 0号段施工工艺流程图
图2:悬臂浇筑节段施工工艺流程图
图3:合龙段施工工艺流程图
五、高速铁路桥梁连续梁挂篮施工控制要点
1.钢筋安装
①钢筋采用整体绑扎,先底板及腹板后顶板。②预应力管道采用定位钢筋固定,定位钢筋焊接在钢筋骨架上。连续梁一般采用三向预应力体系,如遇到预应力管道与普通钢筋冲突
可进行局部调整。
2.挂篮混凝土浇筑
①混凝土浇筑时,严格控制施工荷载,力求两端均衡。严格控制箱梁两端混凝土重量偏差,两端交叉泵送,做到两端混凝土等量对称进行,灌注速度保持一致。②浇筑顺序:先底板、再腹板、最后浇筑顶板。③振捣时避免振捣棒碰触波纹管,防止波纹管变形、破损。
3.线性控制
桥梁线形控制在悬浇施工中非常重要。只有预拱度设置合理才能保证连续梁的受力尽量符合设计的受力状态,也才能使连体在施工、运营状态下反复受力仍趋于设计线形,以达到后期无砟轨道线路的平顺。线型控制施工阶段采用桥梁静力线形综合分析程序,按照各工况实测应变和标高数据进行综合分析,据此调整每个阶段模板安装高程,以抵消梁段施工产生的挠度变化影响。①布设控制点。施工时通过在中心预埋钢板作为水平、中线控制点,并与两岸既有中线、高程点进行联测闭合可以保证主桥悬浇节段施工中线、高程的准确,使全桥线形的平顺。控制点要求稳定可靠并全桥皆由此控制点控制以保证控制的一贯性,减少测量误差。②梁轴线控制。利用中心控制点和边墩上控制点对各悬浇节段的中线进行控制,复合完成后的每个悬浇节段中心点位移,复核无误后再放出待浇节段的中线,严密监测各节段中线变化情况。③梁高程控制。通过中心处水准点控制悬浇节段混凝土、模板高程,混凝土浇筑前在每节段端部中线和翼板边缘设置高程控制钢筋桩,钢筋下部支撑于底模上,顶部露出混凝土面10cm,作为混凝土浇筑时对箱梁顶面高程的控制,并在混凝土浇筑、张拉后对高程进行复核以验证设计预拱度的设置。
4.挂篮的现场安装
在浇筑时要根据设计要求预埋相应的挂篮拼装组件,其中包括内外模板吊梁的后悬吊预埋孔及后锚的预埋孔,要保证孔洞的完整性、竖直和大小。首先安装钢枕,钢枕下用水泥砂浆找平,保证两片主构架的钢枕底面标高一致,在钢枕上放置走形轨道,并用竖向预应力筋锚固,后钩部分安装在轨道上。吊装杆件和前支座板及后钩部分连接好。将吊装门架与横联并连接好钢销,最后吊装前上横梁,连接好螺栓。每片主构架必须安装竖直,以保证受力可靠。
吊装底模后横梁到托梁上,然后穿竖向吊带吊住底模后横梁,吊装底模纵梁与前后横梁用螺栓连接起来。最后铺底模板,调整底标高,后端通过吊带和吊杆与混凝土梁锚固牢固。在上述拼装程序之前应将外模走行梁先放至外模竖框架内,走行梁上安装好走形吊轮,走行梁后端用角钢封端以免走行轮滑出走行梁,走行梁后端插入后吊架上。两走行梁前端用倒链和钢丝绳吊在前上横梁上。安装内模吊梁,通过吊杆和前悬吊连接起来,并和混凝土梁连接起来。再吊装内走行梁,然后吊装竖带框架,最后拼装组合钢模板。挂篮安装完成后,必须进行压载试验,预加荷载重量为最重悬灌节段混凝土重量的120%。以检验挂篮各构件的受力情况、挂篮的抗倾覆性及挂篮的刚度,消除挂篮的非弹性变形和测定弹性变形量,为梁体的线形控制提供基础数据。
调整好各部位标高后可进行悬臂灌注施工,首先吊装底板及腹板钢筋并安放预应力管道,把端模板与内模板连接,绑扎顶板钢筋,保证各项准备工作完成后进行混凝土的浇筑和养护,等达到规范要求后方能拆除外模和内模之间的拉筋。
结论:
桥梁挂篮施工具有诸多优势,当前已经在铁路桥梁连续梁施工中广泛应用。其操作过程灵活、方便,工期较短,可有效提升工程施工进度与质量水平,更好地实现工程项目经济效益与社会效益。
参考文献:
0.引言
近年来,随着国民经济的高速发展,交通量越来越大,桥梁随着使用年限的增长出现了不同程度的破损,越来越多的桥梁需要加固。根据我公司在高寒地区使用的灌注裂缝,植筋,粘贴钢板,粘贴碳纤维布旧桥加固技术在旧桥加固中处于领先地位,使用此技术缩短桥梁加固的时间,增加桥梁可靠性及使用性,还节省资金,我们对灌注裂缝施工、植筋施工、粘贴钢板施工、粘贴碳纤维布施工进行了冻胀实验,实验证明低温对加固效果产生的影响很小,加固效果能够满足设计要求和实际需要,在高寒地区具有广阔的应用前景。
1.灌注裂缝,植筋,粘贴钢板,粘贴碳纤维布的工艺原理、施工工艺流程及操作要点
1.1工艺原理
灌注裂缝施工法解决了混凝土出现裂缝导致强度下降的问题,用灌注胶灌注裂缝可补强混凝土的强度,增强结构物的使用寿命。植筋施工法加固作为一种新型的加固技术,植筋技术具有方便、工作面小、工作效率高的特点,而且还具有适应性强、适用范围广、锚固结构的整体性能良好、价格低廉等优点,使钢筋与混凝土通过结构胶粘结在一起。粘贴钢板施工法加固施工工艺比较简单,用特制的结构胶粘剂,将钢板粘贴在钢筋混凝土结构的表面,能达到加固和增强原结构强度和刚度的目的。粘贴碳纤维布施工法加固是一种建筑结构工程的加固新技术。具有强度高;施工简便、快捷,抗酸碱盐类介质的腐蚀;应用面广;可以有效的封闭混凝土结构的裂缝,延长结构的使用寿命易于保持结构原状,基本不增加结构自重及截面尺寸。
1.2施工工艺流程
1.2.1灌注裂缝工艺流程
工作面准备基层处理确定主入口配制封缝胶封闭裂缝安设底座配灌浆树脂灌浆清洗灌浆器灌浆效果检验基层复原。
1.2.2植筋工艺流程
工作面准备定位钻孔清孔配胶除锈植筋 固化检验。
1.2.3粘贴钢板工艺流程
工作面准备钻孔植螺栓混凝土表面处理钢板除锈钢板除锈配胶粘贴钢板固定与加压固化 检验防腐处理。
1.2.4粘贴碳纤维布工艺流程
工作面准备构件基底处理 涂刷底胶修补整平粘贴碳纤维布防护处理。
1.3操作要点
1.3.1砼表面处理
用丙酮清洗裂缝表面,清除裂缝表面的灰尘,浮渣、松散层等污物清除,把裂缝两侧20-30mm处擦洗干净,并保持干燥。将裂缝两侧20-30mm处清理干净,达到无浮尘、松散层,表面干燥,无油污。
1.3.2封缝处理
按甲乙组份100:2-5的比例配置封缝胶,沿裂缝方向抹一层厚1mm宽20-30mm的封缝胶,封缝时应注意防止产生气泡,保证封闭可靠,注浆嘴位置不封闭。配胶计量准确,误差±2g,保证封闭可靠。
1.3.3粘贴注浆嘴
沿裂缝方向每隔20cm设置一个注浆嘴,端头注浆嘴距裂缝起(终)点10cm,将注浆嘴底座涂上封缝胶,将注浆嘴的进浆孔骑缝粘贴在预定的位置。注将嘴间距误差不超过10mm,注将嘴粘贴牢固、密闭,进浆孔畅通。
1.3.4灌浆
按甲乙组份4:1的比例(如气温高于22℃可适当减少乙组份的用量,以延长可操作时间)配制一定量的胶液,控制好一次配胶量,避免浪费,将胶灌入注浆器,将装配好的注浆器旋紧于底座上,松开灌浆器弹簧,按由低向高的顺序开始注浆,当出浆口有浆液流出时停止注浆,拆除注浆器,用堵头将注浆嘴堵死,将注浆器移至下一注浆嘴,继续注浆。配胶计量准确,误差±10g,保证裂缝内部被浆液充满。
1.3.5后处理
待灌缝胶固化后,敲掉注浆嘴及堵头,清理表面封缝胶。如需粘贴碳纤维布,可按要求对裂缝表面进行打磨,恢复至砼原貌。
1.3.6清孔
钻孔完毕,检查孔深、孔径合格后将孔内粉尘用气泵吹出,然后用毛刷、棉布将孔壁刷净,再次用气泵吹孔,应反复进行至少3次,直至孔内无灰尘碎屑。并保持干燥,清孔完毕后,班组自检报验,质检员验收,监理工程师抽检。
1.3.7除锈
钢筋锚固长度范围的铁锈、油污应清除干净(新钢筋的青色氧化外皮也应除去),并打磨出金属光泽,采用角磨机和钢丝轮片,对植入高强螺栓应用丙酮浸泡。
1.3.8植筋
(1)注胶前应对新胶进行预注,把没有混合的胶打出,使混合嘴内的胶充分混合,出胶色泽一致即可,完毕后植筋胶直接注入即可。
(2)注胶时,注胶嘴尽量保证插入孔底,根据注胶速度缓慢拔出注胶嘴。
(3)钢筋可采用旋转方式入孔,插入孔底以保证植入深度。
(4)植筋胶填充量应保证插入钢筋后周边有少许胶溢出。
(5)植筋胶用量:可根据注胶理论用量确定出胶次数,注胶时注射胶枪注胶行程可做适当调整。
(6)每个孔注胶结束后应松开紧固阀,以使胶囊卸压。
1.3.9固化
植筋胶有一个固化过程,植筋后50分钟内不得扰动钢筋,若有较大扰动则重新植筋。
1.4检验
植筋后随机抽检,检验用拉拔仪作拉拔试验。齿板植筋,分别对顶板、腹板、底板进行拉拔试验。班组先进行自检,然后质检员抽检,最后报监理工程师检验。
2.应用实例
佳木斯松花江大桥建成于1989年9月,已使用20年。大桥桥面破损、伸缩装置破坏、T梁出现大量裂缝等原因。造成车辆过桥产生较大振动,故整修桥面,增加桥面铺装层厚度,桥梁自身恒载增加,造成原桥结构承载力紧张,以至出现倒塌的危险,为保证大桥的正常使用,采用灌注裂缝施工对大桥进行加固。此次共在32箱内灌缝5000延米,施工工期60天,工程造价250万元。对主孔箱内锚固横梁的施工,通过植筋,使钢筋与混凝土通过结构胶粘结在一起,然后浇注锚固横梁新混凝土,从而完成新旧钢筋混凝土的有效连接,针对T构箱梁原有预应力损失的病害,加固设计采用在箱梁内增设体外预应力的方法,将预应力损失补偿。即按设计要求在箱梁顶板设置砼齿板并张拉,从而得到加固。此次共在8个墩32个锚固横梁植筋12000根,施工工期30天,工程造价36万元。采用粘贴钢板施工对大桥进行加固。此次共在32箱内粘贴钢板3200延米,施工工期60天,工程造价384万元经验证,完全满足原设计要求和使用功能要求。
3.总结
灌注裂缝施工、植筋施工、粘贴钢板施工、粘贴碳纤维布施工工艺简单,施工工期短,加固效果良好,具有很好的社会效益及经济效益,应在高寒地区大力推广。 [科]
【参考文献】
[1]蒙云.桥梁加固与改造,重庆大学出版社,1999.
中图分类号:U215.14 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)24-0184-01
一、引言
随着我国经济的不断发展,我国基础设施的建设特别是道路交通的建设取得了非常巨大的成就,由于我国幅员辽阔,因此道路交通建设离不开桥梁的建设,因此在这个大背景下,我国桥梁施工工艺取得了快速的发展,在某些技术上已经处于国际领先的地位。其中在众多的桥梁施工工艺中,预应力混凝土箱梁施工工艺应用非常广泛,如果使用方法得当,对于节约钢材、增加混凝土强度,减轻自身的重量都具有非常重要的作用,并且能够很好的提升承重载荷,能够有效的提升桥梁的质量,本文就结合具体的桥梁施工工程来阐述具体的桥梁预应力混凝土连续箱梁的施工工艺和方法,为相关施工企业提供一定的参考。
二、桥梁预应力混凝土连续箱梁的施工工艺和方法分析
(一)国道G327菏泽段K265+251大桥的施工概况
这个大桥的中心桩号为K265+251,其具体的工程结构大体如下:上半部的构造采用了6孔20米预应力的混凝土连续箱梁,而下半部的结构主要使用的是双柱式桥墩以及肋板式桥台。这个桥梁所在的公路是一级公路,因此承重荷载要求为公路一级水平,桥面的宽度为11米,再加上两侧的防撞墙护栏,每个护栏墙的宽度为0.5米。总桥长为125米整个桥梁包括了24块预应力箱梁,并使用C50混凝土,其中中梁和边梁各有12块,这个桥梁所属区域为山东的平原地区,地下水位较低,水质良好对于桥墩没有侵蚀,其该地区水源较为充足。
(二)箱梁的主要施工工艺和具体的方法
1、该桥梁箱梁的施工工艺流程
本桥梁的箱梁施工工艺流程依次顺序主要如下:底模修整、铁皮、底板加腹板钢筋的焊接绑扎、假设波纹管、内外模板安装、顶板钢筋绑扎、安装负弯矩波纹管、浇筑底板混凝土、浇筑腹板、拆模、保养、穿束以及砼达到施工要求之后张拉钢绞线、锚固稳定之后密封锚和其缝隙、孔道压浆和最后的割束。
2、钢筋的加工和绑扎工艺
桥梁使用到的钢筋具有密度高、弯曲数量以及预埋件数量较多,且具有严格的施工要求,其中钢筋的加工尺寸和规划都需要严格按照图纸来进行。目前钢筋安装的工艺流程主要以下面的顺序进行。帮扎底板、布置波纹管、安装保护层垫块、安装侧模和内模、对顶板钢筋进行绑扎、最后精密安装端头模板。
3、预应力孔道和锚垫板的施工方法
该桥梁的预应力孔道采用的是钢波纹管,并根据具体的施工要求进行针对性的加工,并采用电焊工艺将这些波纹管安装到钢筋骨架上,从而保障孔道的贯通,这能够有效防范混凝土灌浆时的堵管问题。具体方法主要有以下几个。第一在孔道的接头处使用胶带进行多层缠绕并确保其密封性。第二在电焊的过程中要对波纹管进行保护。第三在浇筑混凝土时要确保振捣施工人员要非常熟悉相应的孔道位置,在振捣的过程中规避触碰波纹管从而影响施工质量。第四在浇筑混凝土之前要使用优质塑料管贯穿波纹管,并在浇筑的过程中不停抽动,从而防范振捣棒将波纹管挤压变形。第四锚垫板的位置要根据施工需求进行设置,并和锚固钢筋和加强钢筋以及螺旋钢筋相机和,从而固定锚垫板。
4、模板施工方法
模板工程施工工艺主要使用三个层次,第一是外模的施工工艺,其中外模板主要采用5毫米厚的钢板和支架等构成,并采用5×5的角钢对相关组成部分焊接以及使用高强度的螺丝进行联结。外模要使用橡胶条和底座进行连接,从而防范底部的漏浆。而外模的底部拉杆的长度为1.18米,模板支架每隔5米就可以使用可调丝杆作为支撑,然后使用吊车将模板准确定位,并上紧拉杆以及可调螺杆。
第二是内模的施工,此时可以使用木制模也可以使用钢制模,每个内模尺寸为1米,且支架每隔60厘米为一道,在这个大桥的施工中主要采用的钢模,当外模安装到位后,再加上内模安装到箱梁内部,并定位好,为了防范内模上浮,可以架设横梁来抑制,从而将外模和内模进行融合。
第三就是封头模板的施工工艺,在这个桥梁施工中,采用了定型钢模,且角度和设计的锚垫板倾斜角度抑制。
5、混凝土的施工工艺
混凝土的施工工艺主要包括两个方面,第一是浇筑工艺。因为箱梁的钢筋密度较大且有波纹管这样的具体问题,在振捣的过程中容易出现问题,所以混凝土的搅拌要严格按照重量法进行施工,并采用电子计量的方式进行精密拌和。水灰比要控制在0.35到0.4之间,要最大限度的降低混凝土表面的气泡以及砂线等明显问题。塌陷度要控制在7到9厘米之间,箱梁混凝土的浇筑要确保一次成型,从一端开始进行浇筑,每层浇筑8到10厘米之后,再使用腹板进行分层,然后再浇筑下一个8到10厘米。混凝土的振捣方法要采用插入式的振动器,且底板混凝土的浇筑要从端头和顶板的预留工作孔进行浇筑,然后使用振捣棒进行振捣,在振捣过程中要注重振捣的插点均匀和严密,既不能够漏振也不能够过振。当底板浇筑完成一段时间后在浇筑腹板混凝土。
第二就是拆除模板并进行养护,当全梁混凝土的强度已经达到设计要求的5成左右时就可以进行拆除模板工作,拆模时要规避顶板导致棱角的破坏,防范掉边的问题出现,当混凝土完成浇筑之后,在4个小时之后就可以对混凝土进行保养,确保混凝土的表面湿润度,同时还要对预留孔进行密封式保护,防范金属波纹管腐蚀生锈或者堵管。
6、预应力的施工工艺
预应力施工工艺主要包括三个阶段,第一是准备阶段,在施工前要根据桥梁的施工要求将千斤顶以及压力表进行标准认定,而且需要计量部门给出具体的标准,然后使用进行校正后的计量工具来绘制压力曲线和张力曲线,并计算出张拉应力以及所对应的压力表数。当预应力钢绞线进入施工现场之后要及时的进行检测,当质量合格之后才能够作为材料使用。切断钢绞线要采用砂轮进行切割,这样才能够保障切口的平整。然后要对钢绞线的使用部位进行编束,一般是每个1.5到2米之间就要绑扎一道,并使用编号进行编制。
第二是穿束的阶段,当混凝土的强度接近9成之后,就可以使用钢绞线进行穿束,在传束之前还要将波纹管中的垃圾处理掉,并使用塑料布包裹住钢绞线头进行穿束,在穿束的过程中要注重用力的均匀,当钢绞线穿好后就可以使用锚具进行张拉。
第三就是张拉阶段,张拉工具要根据具体的设计要求,一般采用的是双向对称式张拉,其张拉的程序分别是0~0.1fK~0.2fK~1.03fK~锚固,其中fk代表的是张拉的控制应力。当张拉应力达到了0.1fk之后就要继续拉升达到0.2fk,最后达到相应的设计标准并使用锚进行固定。张拉钢绞线时要注意闲杂人员进入现场,千斤顶的后面更不能够留人,张拉过程和工序要严格标准执行,这样才能够提升张拉工序的安全性和质量。
7、箱梁孔道的封锚和压浆
这是桥梁预应力混凝土连续箱梁施工的最后一个环节,在压浆的过程中要采用自上而下的顺序,当每个孔道达到要求之后,再进行下一个孔道的压浆,如果第一次没有达到要求还可以二次压浆不过要间隔半小时左右。在压浆之后就要进行封锚工作,对于外露的锚具需要使用高质量的砂浆进行隔离密封,防范锈蚀。
四、总结
关键词:
挂篮法;悬臂;浇筑;施工;控制
1挂篮施工主要流程
1.10号桥梁段施工流程
0#桥梁结构相对复杂,预埋件、钢筋、预应力束交错密集,因此我们的现场施工人员在施工过程中要特别仔细,主要流程如下:(1)在墩顶安装托架平台;(2)浇筑支座垫石和临时支座;(3)托架平台试压;(4)绑扎底板及腹板;(5)安装腹板纵向、横膈梁横向钢筋、管道;(6)安装0#段的模板;(7)对顶板底层钢筋网进行绑扎、定位管道钢筋;(8)拆除顶板、底板模板;(9)混凝土强度达到85%以上才可进行张拉和管道压浆。
1.2悬臂浇筑节段施工
(1)1#梁段。拼装挂篮主纵、横桁梁→拼装挂篮底梁及模板→安装主纵横梁→安装前后吊杆→主纵梁中部加锚并调整主纵梁和主横梁位置→吊挂两侧底蓝→试拉后调整底蓝高程→安装外侧顶部模板→调整模板尺寸及标高→绑扎梁段钢筋及预应力管道→安装端部模板→对称浇筑箱梁节段混凝土。(2)2#梁段。1#梁段施工完毕后才能进行2#梁段施工。施工流程如下:加长主桁梁的长度→将吊杆和底蓝进行放松→把主横梁沿主纵梁移动→中部锚固点松开、铺好推移滑道钢板→将联体挂篮向未长边移动→主纵横梁采用千斤顶顶进→再把开始接长的主横梁连同底蓝推移到位→拉紧中间联体主桁梁锚杆→调节底盘的平面位置与高程→安装预应力束和钢筋→浇筑箱梁混凝土→张拉。
1.3合拢段施工
为减小现场施工的工作量,吊架可采用挂篮的底篮系统,底篮结构悬吊是将吊杆孔洞预埋在两悬臂箱梁端底板上,合拢段进行施工时,将悬臂梁的挂篮底向前移动,前横梁锚固在悬臂端上。合拢的次序为先边跨后中跨,并严格按设计要求组织施工。
2质量控制要点
2.1拼装
在0#块处的1#斜拉索张拉拆模后,可在1#块和0#块施工的门式支架进行改造,组拼用于标准节段浇筑的挂篮。挂篮拼装过程中应注意如下细节:底模架要试拼,检查横梁连接纵梁情况,检查吊点的变形情况;检查吊杆横梁;杆件相互连接情况;挂篮加工完成后,对几何尺寸、焊接质量,主桁架、前后吊杆、锚具进行力学试验。
2.2钢筋安装
箱梁钢筋分为普通钢筋和预应力钢筋,钢筋进场后,试验单位取样做材料试验。钢筋施工,首先要根据设计图在钢筋场地分类制作,并采用标示牌对钢筋进行分类;纵向钢筋用电弧焊接长,长度必须大于10倍钢筋直径。箱梁的U型钩筋,在施工中必须钩住对应位置钢筋的最外层;当预应力管道同钢筋有抵触时,应以预应力管道为主。
2.3浇筑混凝土
在混凝土浇筑前,现场施工人员要对各项工作认真检查,主要包括:挂篮轴线、挂篮底篮轴线、标高、模板固定情况、钢筋数量和位置、挂篮的锚固情况、受力传力体系以及督促材料和设备部门检查混凝土施工备料、机械性能等工作,检查完后,要认真填写相关的表格。所有悬浇箱梁节段在混凝土浇筑时,必须采用对称、均匀浇筑方式,避免因为不均匀产生偏心受力;混凝土浇注时的顺序应该按照从悬臂端逐渐向尾端浇注,应及时调整荷重增加导致挂篮下沉。砼性能需满足泵送要求,且缓凝时间要按照设计要求执行。
2.4线性控制
(1)梁轴线控制。线性控制是实现桥梁整体安全与质量可靠的保证,且也是保证桥梁的线性符合设计要求。线性控制的关键在于预拱度的确定桥梁施工中,对施工预拱度进行计算有重要意义,且精确的数值可为整体施工质量控制提供保证。实际中,预拱度的控制要结合现场实际进行。(2)梁高程控制。在连续梁施工过程中对线型影响的因素包括混凝土温度、混凝土自重、收缩徐变及施工等影响。为控制桥梁标高,设计时要预测混凝土浇注的温度,现场施工必须进行相应的控制,如温度控制。
2.5合拢施工
(1)边跨合拢。边跨现浇段在逐步向合拢段浇筑靠拢的过程中,现浇梁段轴线位置要及时检查,将合拢段的纵向、横向误差控制设计范围内。在浇筑混凝土之前,应及时检查梁底与支架之间的距离大小,确保边跨合拢时自由伸缩,避免因混凝土拉力过大而影响质量。保证支架的刚度、强度、稳定性、弹性及非弹性变形等满足设计要求;进行验算地基承载和基础设计时,控制其承受荷载后的沉降变形满足设计要求。(2)中跨合拢。由于张拉、混凝土收缩徐变和温度等因素的影响,会导致合拢梁段悬臂产生偏差,因此,我们在施工过程中要按照如下相关措施进行:合拢段纵向制孔波纹管是中间连通管,其与两悬臂伸出波纹管连接参照0#梁块段波纹管外套接,为防止波纹管上浮,现场施工要进行压重程序,但浇筑混凝土会导致穿束工作困难,为确保孔道位置准确,必须要做更多的定位钢筋,波纹管接头处采用严密性材料封胶,确保孔道施工质量。晚上温度低,混凝土浇筑,水分蒸发少,水灰比适当降低。浇筑时要严格控制箱内外温度。为避免裂纹出现,夜间施工因采用一次收浆压平的施工工艺,在确保管道口不渗漏水的情况下,尽可能在顶板上用麻袋覆盖,及时洒水降温。待混凝土强度达到设计要求时,按纵、竖、横向的施工工艺进行预应力张拉。先对预应力束进行分级张拉,张拉完成后才能进行体外支撑拆除。纵向预应束张拉的顺序应采用先张拉长束后才能张拉短束;先张拉底板束,后才能进行顶板束施工。同一断面先进行边束-后中束的施工工艺,且要采用对称施工工艺,碰到临时合拢束时,要按照设计要求进行处理。
3结论
论文主要介绍了挂篮施工工艺流程进行了分析,包括0号桥梁段施工流程、悬臂浇筑节段施工流程、合拢段施工流程,在此基础上,对挂篮施工控制要点进行了分析,主要从如下几个方面进行分析:拼装、钢筋安装、浇筑、预应力施工等,对于线性控制,主要包括布设控制点、梁轴线控制、梁高程控制等3个方面进行阐述,最后对合拢段施工质量控制进行研究,包括边跨合拢质量控制和中跨合拢质量控制。因此,在以后的类似工程提供了控制措施,同时,论文仅仅进行了相关的表层研究,下一步工作可从挂篮法施工的工艺设计进行深入研究,从而达到投资最少,效益最高,促进挂篮施工工艺的不断向前发展。
作者:王思意 单位:贵州群益公路桥梁工程有限公司
参考文献
[1]宋军.北江特大桥菱形挂篮设计与施工[J].施工技术,2007(S1).
[2]李勇军.浅析悬臂灌浇筑法在混凝土连续梁桥施工中的应用[J].价值工程,2010(12).
[3]李斌.大桥悬臂施工中挂篮的设计与应用研究[J].中国水运(学术版),2007(11).
1挂篮施工主要流程
1.10号桥梁段施工流程
0#桥梁结构相对复杂,预埋件、钢筋、预应力束交错密集,因此我们的现场施工人员在施工过程中要特别仔细,主要流程如下:(1)在墩顶安装托架平台;(2)浇筑支座垫石和临时支座;(3)托架平台试压;(4)绑扎底板及腹板;(5)安装腹板纵向、横膈梁横向钢筋、管道;(6)安装0#段的模板;(7)对顶板底层钢筋网进行绑扎、定位管道钢筋;(8)拆除顶板、底板模板;(9)混凝土强度达到85%以上才可进行张拉和管道压浆。
1.2悬臂浇筑节段施工
(1)1#梁段。拼装挂篮主纵、横桁梁拼装挂篮底梁及模板安装主纵横梁安装前后吊杆主纵梁中部加锚并调整主纵梁和主横梁位置吊挂两侧底蓝试拉后调整底蓝高程安装外侧顶部模板调整模板尺寸及标高绑扎梁段钢筋及预应力管道安装端部模板对称浇筑箱梁节段混凝土。(2)2#梁段。1#梁段施工完毕后才能进行2#梁段施工。施工流程如下:加长主桁梁的长度将吊杆和底蓝进行放松把主横梁沿主纵梁移动中部锚固点松开、铺好推移滑道钢板将联体挂篮向未长边移动主纵横梁采用千斤顶顶进再把开始接长的主横梁连同底蓝推移到位拉紧中间联体主桁梁锚杆调节底盘的平面位置与高程安装预应力束和钢筋浇筑箱梁混凝土张拉。
1.3合拢段施工
为减小现场施工的工作量,吊架可采用挂篮的底篮系统,底篮结构悬吊是将吊杆孔洞预埋在两悬臂箱梁端底板上,合拢段进行施工时,将悬臂梁的挂篮底向前移动,前横梁锚固在悬臂端上。合拢的次序为先边跨后中跨,并严格按设计要求组织施工。
2质量控制要点
2.1拼装
在0#块处的1#斜拉索张拉拆模后,可在1#块和0#块施工的门式支架进行改造,组拼用于标准节段浇筑的挂篮。挂篮拼装过程中应注意如下细节:底模架要试拼,检查横梁连接纵梁情况,检查吊点的变形情况;检查吊杆横梁;杆件相互连接情况;挂篮加工完成后,对几何尺寸、焊接质量,主桁架、前后吊杆、锚具进行力学试验。
2.2钢筋安装
箱梁钢筋分为普通钢筋和预应力钢筋,钢筋进场后,试验单位取样做材料试验。钢筋施工,首先要根据设计图在钢筋场地分类制作,并采用标示牌对钢筋进行分类;纵向钢筋用电弧焊接长,长度必须大于10倍钢筋直径。箱梁的U型钩筋,在施工中必须钩住对应位置钢筋的最外层;当预应力管道同钢筋有抵触时,应以预应力管道为主。
2.3浇筑混凝土
在混凝土浇筑前,现场施工人员要对各项工作认真检查,主要包括:挂篮轴线、挂篮底篮轴线、标高、模板固定情况、钢筋数量和位置、挂篮的锚固情况、受力传力体系以及督促材料和设备部门检查混凝土施工备料、机械性能等工作,检查完后,要认真填写相关的表格。所有悬浇箱梁节段在混凝土浇筑时,必须采用对称、均匀浇筑方式,避免因为不均匀产生偏心受力;混凝土浇注时的顺序应该按照从悬臂端逐渐向尾端浇注,应及时调整荷重增加导致挂篮下沉。砼性能需满足泵送要求,且缓凝时间要按照设计要求执行。
2.4线性控制
(1)梁轴线控制。
线性控制是实现桥梁整体安全与质量可靠的保证,且也是保证桥梁的线性符合设计要求。线性控制的关键在于预拱度的确定桥梁施工中,对施工预拱度进行计算有重要意义,且精确的数值可为整体施工质量控制提供保证。实际中,预拱度的控制要结合现场实际进行。
(2)梁高程控制。
在连续梁施工过程中对线型影响的因素包括混凝土温度、混凝土自重、收缩徐变及施工等影响。为控制桥梁标高,设计时要预测混凝土浇注的温度,现场施工必须进行相应的控制,如温度控制。
2.5合拢施工
(1)边跨合拢。
边跨现浇段在逐步向合拢段浇筑靠拢的过程中,现浇梁段轴线位置要及时检查,将合拢段的纵向、横向误差控制设计范围内。在浇筑混凝土之前,应及时检查梁底与支架之间的距离大小,确保边跨合拢时自由伸缩,避免因混凝土拉力过大而影响质量。保证支架的刚度、强度、稳定性、弹性及非弹性变形等满足设计要求;进行验算地基承载和基础设计时,控制其承受荷载后的沉降变形满足设计要求。
(2)中跨合拢。
由于张拉、混凝土收缩徐变和温度等因素的影响,会导致合拢梁段悬臂产生偏差,因此,我们在施工过程中要按照如下相关措施进行:合拢段纵向制孔波纹管是中间连通管,其与两悬臂伸出波纹管连接参照0#梁块段波纹管外套接,为防止波纹管上浮,现场施工要进行压重程序,但浇筑混凝土会导致穿束工作困难,为确保孔道位置准确,必须要做更多的定位钢筋,波纹管接头处采用严密性材料封胶,确保孔道施工质量。晚上温度低,混凝土浇筑,水分蒸发少,水灰比适当降低。浇筑时要严格控制箱内外温度。为避免裂纹出现,夜间施工因采用一次收浆压平的施工工艺,在确保管道口不渗漏水的情况下,尽可能在顶板上用麻袋覆盖,及时洒水降温。待混凝土强度达到设计要求时,按纵、竖、横向的施工工艺进行预应力张拉。先对预应力束进行分级张拉,张拉完成后才能进行体外支撑拆除。纵向预应束张拉的顺序应采用先张拉长束后才能张拉短束;先张拉底板束,后才能进行顶板束施工。同一断面先进行边束-后中束的施工工艺,且要采用对称施工工艺,碰到临时合拢束时,要按照设计要求进行处理。
3结论
论文主要介绍了挂篮施工工艺流程进行了分析,包括0号桥梁段施工流程、悬臂浇筑节段施工流程、合拢段施工流程,在此基础上,对挂篮施工控制要点进行了分析,主要从如下几个方面进行分析:拼装、钢筋安装、浇筑、预应力施工等,对于线性控制,主要包括布设控制点、梁轴线控制、梁高程控制等3个方面进行阐述,最后对合拢段施工质量控制进行研究,包括边跨合拢质量控制和中跨合拢质量控制。因此,在以后的类似工程提供了控制措施,同时,论文仅仅进行了相关的表层研究,下一步工作可从挂篮法施工的工艺设计进行深入研究,从而达到投资最少,效益最高,促进挂篮施工工艺的不断向前发展。
参考文献
[1]宋军.北江特大桥菱形挂篮设计与施工[J].施工技术,2007(S1).
[2]李勇军.浅析悬臂灌浇筑法在混凝土连续梁桥施工中的应用[J].价值工程,2010(12).
[3]李斌.大桥悬臂施工中挂篮的设计与应用研究[J].中国水运(学术版),2007(11).
[4]陈亚东,田奇,田太明.挂篮施工新技术、新工艺的应用[J].建设机械技术与管理,2008(11).
Abstract: prefabricated steel trestle is temporary traffic is often used in a form of structure. Temporary emergency bridge adopting prefabricated bridge is one of the most rapidly convenient and economic and reasonable scheme. Prefabricated steel trestle construction quality of the relationship between the engineering safety and schedule, and must be strictly controlled well in the actual construction the technical key points of control, ensure the construction quality of steel trestle. In LaiYangShi Binhai avenue in the Wulong river bridge construction, during construction were built for the 6 m wide assembled temporary pier 360 m long steel used for construction in the process of transport vehicles and personnel, both to ensure the safety civilization construction, and protecting the environment. In this paper, combining with the actual situation of the steel pier construction, prefabricated steel trestle construction technology are introduced.
Key words: prefabricated; The water; Steel pier; Construction; The key technology; Scientific and technological achievements
中图分类号:K928.78文献标识码:A文章编号:2095-2104(2013)
1、装配式钢栈桥特点
(1)装配式钢栈桥具有经济、安全、施工迅速、可循环使用的优点。
(2) 在深水中进行装配式钢栈桥施工,其中在水中进行钢管桩打设、梁体拼装等工序都与陆地施工不同,需借助浮吊,对施工安全和质量均有较高的要求。
(3) 钢栈桥的施工、使用和拆除及均对施工范围内的自然环境没有造成破坏,且不影响河内水流通畅,有利于保护自然环境。
(4)构成钢栈桥的钢管桩、梁片构件、型钢等材料均可循环利用,除合理的折旧外,未造成任何的材料浪费,节约了施工成本,经济效果显著
2、工艺原理及适用范围
装配式钢栈桥结构形式与跨河桥梁大致相同,分为下部结构、上部结构及桥面系三大部分,钢栈桥可根据实际情况分为数跨,每连续几跨作为一联,各联之间设置伸缩缝。下部采用钢管桩作基础,每个桥墩由数根钢管桩联接组成;上部结构根据桥面宽度,纵桥向布置成品的桁架式梁片作为栈桥主梁;桥面横桥向分配梁采用工字钢按照一定间距横桥向布置在栈桥梁。装配式钢栈桥适用于沿海、跨河、湖泊中施工的桥梁、结构物施工过程中临时交通中的钢栈桥施工。
3.施工工艺流程及操作要点
3.1施工工艺流程图
图1.施工工艺流程图
3.2 操作要点
3.2.1施工部署
根据施工现场布置情况和工程特点,施工时可分四个作业面进行施工。第一个作业面由一台浮吊配合由栈桥一端向另一端进行钢管桩打设;第二个作业面用一台浮吊配合进行钢管桩的连接及垫梁的安装;第三个作业面用一台浮吊配合安装梁片及桥面;第四个工作面由一台汽车吊配合在岸上进行梁片各构件的预拼和加工。
3.2.2开工前准备
钢栈桥由专业设计单位设计,施工方案需编制成专项施工方案报公司级技术负责人审批,并组织专家论证,经论证方案安全可行后方可进行施工。开工前,需在拟建桥位附近适当位置建立、硬化临时拼装场区。
3.2.3 钢栈桥下部结构施工
(1)钢管桩制作
每一排钢管桩根据估算的长度进行下料,管节外形尺寸的允许偏差、焊接质量、焊缝外观应符合相关技术规范。
(2)钢管桩的吊运、存放和运输
钢管桩按照不同的规格分别堆放,堆放形式安全可靠,避免产生纵向变形和局部压曲变形。注意钢管桩堆放顺序,保证现场打设时可以按照打设顺序依次吊起。钢管桩运输时,防止钢管桩在运输过程中发生滚动。
(3)浮吊定位
为了保证钢管桩准确定位,钢管桩打设过程中,浮吊应进行定位和固定,防止浮吊在水面上随水流发生位移。
(4)测量及安装导向架
浮吊进行定位和固定后,在GPS配合下测放出钢管桩中心位置,在浮吊前缘根据钢管桩中心位置在浮吊上焊接由槽钢组的“U”型导向架。复核导向架平面位置,确定好U型导向架的三个边,每个边距钢管桩中心的距离都等于钢管桩的外径尺寸,满足设计要求后,方可进行沉桩施工。如图2所示。
图2. 钢管桩导向架示意图
(5)管桩下沉施工
钢管桩下沉采用浮吊配合60型振动锤施工。首先浮吊用钢丝绳将钢管桩,在测量人员的测量控制下,钢管桩精确定位放入导向架内。开始沉桩时,利用钢管桩自重下沉,再利用振动锤,开始振动下沉(图3)。钢管桩下沉深度原则上以设计的入土深度为准,以最终贯入度(mm/min)作为校核。按此方法,逐步完成每根钢管桩的施工(图4)。
图3:钢管桩振动下沉 图4:钢管桩逐墩施工
(6) 桥墩桩间联系准备及焊接
栈桥一个墩位处钢管桩打设完毕后,进行钢管桩顶找平,进行该墩钢管桩间平联、剪刀撑施工。
中图分类号:U445.4文献标识码:A文章编号:
引言:
作为桥梁主要承重构件的箱梁仅有少量米石混凝土相连,没有湿接缝和横隔板,其整体性较T梁差。所以,箱梁质量在桥梁施工中尤为重要。影响预制箱梁质量的主要因素有:施工工艺,原材料质量,施工人员的业务水平和素质等。本文只对施工工艺进行浅显的分析。
1.预制箱梁的施工关键技术
1.1台座修整
预制箱梁施工中的台座修整主要包括台座地基的处理和台座的设计工作。台座地基的处理,需要首先清除地表的杂物,然后根据地表土层的地质情况掺加5-8%的砂砾料换填,厚度一般为20-30,利用重型压路机碾压,直到没有明显压痕为止(压实度≥90%)。台座设计时在台座两端位于台座长度1/8范围采用混凝土扩大基础,并设置螺纹钢筋网片。台座顶面上面所铺钢板,必须焊接牢固。台座制作时应按设计要求设置成抛物线或圆曲线的反拱度。
1.2模板工程
⑴底模工程
预制箱梁所采用的固定钢底模可分段制作、运输进场,底模拼接时要保证各段的中心线在同一直线上,符合偏差要求。底模一般都预设反拱且预留压缩量,首次使用前应进行预压。考虑到沉降的存在,预制梁时要注意对底模的调整,等稳定后可减少调整频率。在每次模板安装前检查底模支座位置,还要保证底模的分段焊接处的平整度。
⑵外模工程
外模安装前应检查板面是否平整、有无残余粘浆及模板接口处是否清除干净等安装外模时应将外模沿轨道运到与底模对应处,实现与基础处的预设轴铰接连接,并用千斤顶、可调螺杆调整外模高度和各个细部尺寸。外模底边与台座底边用螺杆联接,底模与模板之间的缝隙用高密橡胶条处理。模板使用前需要进行试拼打磨、涂脱模油等,以实现箱梁表面光滑、平整。
⑶内模工程
内模工程是在底腹板钢筋绑扎好吊装就位后进行的,将液压小车上的内模板,用龙门吊配合整体吊装就位,为了实现整体内模车通过端隔墙,模板在油缸的驱动下的收缩状态应小于箱梁端隔墙的内腔,其张开状态的外形尺寸应该与箱梁的孔洞尺寸相吻合。为了防止浇注砼时内模移动,在通风孔处将内模与外模及端模用螺栓联结,最终保证腹板的厚度。
⑷端模工程
箱梁端头钢筋密集,且涉及到拉杆、预应力预留孔、模板接缝等,这就要求端头模板组装方便、接缝严密、预留孔洞准确,端模板进场后需要检查其预留孔偏离设计位置,检查锚垫板位置的几何尺寸、坐标位置等,避免出现支座板移位等问题。
混凝土强度达到设计要求强度的60%后,且梁体混凝土芯部与表层、表层与环境温度之差不宜大于15℃,构件棱角完成的情况下方可进行拆模。
1.3钢筋工程
钢筋绑扎及预埋件的初步定位在绑扎台座上同时完成。混凝土保护层垫块采用专用模具制成的四角形, 与梁体同强度,垫块与模板之间为线接触。钢筋骨架绑扎完成后用龙门吊吊运就位,钢筋骨架制作工序的重点是预应力孔道及预埋件的定位,管件必须检查并调整位置后再最终固定,采用u形定位钢筋固定在钢筋骨架上。
1.4混凝土工程
混凝土工程中首先要检查所用的原材料,及时送检,尤其是注意碎石的最大粒径,防止出现粒径过大时腹板位置会出现混凝土无法落底的现象。混凝土拌和应采用强制式搅拌机拌和,注意投料顺序,保证拌和时间和均匀性,并进行塌落度试验,检查混凝土和易性、保水性和粘聚性。混凝土要连续浇注一次成型,并确保具有良好的密实度。大型箱梁混凝土的浇注,可采用二台输送泵,配二套布料杆同时进行。浇注腹板时,应水平斜向分层同步浇注,浇注宜从两端向中间方向进行。另外,还需要对混凝土进行良好的养护。
1.5钢铰线张拉
钢铰线下料应严格按照设计图纸要求长度进行;检查锚垫板和孔道,在保证锚垫板位置准确,孔道畅通、无杂物和水的情况下进行穿束。且应在砼强度达到设计规定强度的90%后进行预应力张拉,可采用张拉力与钢束伸长量双控。
1.6压浆
预应力钢束在张拉后的宜在48小时内进行压浆,在压浆前先使用水湿润管道,然后用压缩空气清除管内积水。压浆采用的水泥浆的水灰比应≤0.4,具备足够的流动性,并掺入适量的减水剂和膨胀剂。管道压浆采用的水泥应不低于525号普通硅酸盐水泥,不得掺入氯化物等外加剂。
1.7封端
压浆完成后及时截掉钢绞线料头,防止锈蚀。将承压板表面的粘浆和锚环外面上部的灰浆铲除干净对锚具进行防锈处理后,并确认无漏压的管道后,浇筑封端混凝土,采用无收缩混凝土进行封堵,而且要做好封头上部的防水措施。
2.施工过程控制措施2.1预制场布置合理,台座要有足够的刚度,并保证顺直平整,表面涂刷隔离剂。2.2钢筋的制作及绑扎,严格按图纸施工,波纹管及其他预埋件均应满足规范要求。2.3立模时注意打紧支撑,上紧螺栓及附着式振动器,防止跑模、漏浆现象等的发生。混凝土强度达到设计强度的50%后方可拆内模。2.4梁体混凝土严格控制水灰比。浇筑混凝土时,委派技术、质检及试验人员专门值班,确保混凝土密实和外观尺寸的准确。3. 底板工艺流程
底板质量是箱梁施工重点的重点,为了保证底板的施工质量,我们分析研究了两种工艺流程。
一种工艺流程为:梁体钢筋制作钢绞线张拉支立侧模浇注底板安放内模顶板、翼板钢筋制作浇注腹板、顶板养生拆模放张存梁。
这种流程易保证底板振捣密实,但要求施工人员多,工时长,配合紧密。若某一环节出现问题,将影响工程质量。特别是底板和腹板、翼板的浇注间隔长,易产生明显的施工接缝。
另一种是一次成型工艺,其流程为:梁体钢筋制作钢绞线张拉支立侧模安放内模顶板、翼板钢筋制作浇注底板、腹板、顶板养生拆模放张存梁。
这种工艺是在钢筋、模板都完成后,从腹板处下灰浇注底板。由于底板厚度只有18cm,却分布着两层钢绞线和体梁体钢筋,对混凝土的流动有很大的阻滞作用。为防止木板吸水膨胀,内模都用塑料纸包裹。从两侧下灰,容易因排气不畅而在底板形成空洞。即使没有空洞,也很难保证振捣密实。
从一侧下灰,流到另一侧的大部分是灰浆,也很难保证底板质量。并且侧压力大,易导致内模和钢筋偏位。
我们对这种工艺的改进主要在内模上,把内模里的木撑改为用螺丝相连的角铁骨架,在内模底部留10~20cm宽的槽。浇注底板时,在开槽处用振动棒引流混凝土,振捣密实后整平混凝土,用木板封住槽口,继续浇注腹板、顶板。
这样既保证了内在质量和外观质量又加快了施工进度。
4.施工效果
4.1箱梁预制采用一次性现浇成型的施工工艺,模板采用大型整体模型,内外模同时立好后浇筑混凝土,既保证了梁体的整体性,同时又确保外观质量良好。全桥80片梁,全部合格且内实外美,混凝土表面光洁、无任何施工缝和气水泡、裂痕三条受到业主及质监站的好评。
4.2施工不足:梁体预埋件由于在制作过程中不够认真,有变形和翘曲现象,从而导致梁底预埋件不够平整,影响梁的架设;波纹管在制作和搬运及施工过程中极易变形,给施工带来了很大的难度。因此预埋钢筋的方案并不理想,最好采用可充气式软管活橡胶管。5.结语
预制梁桥施工直接关系到桥梁的设计使用年限和创优规划,在整个施工过程中,严格施工工序,要把握施工的关键技术,工艺得当、操作准确,规范施工,同时采取有效的外观质量控制措施,预制箱梁工程一定能顺利、圆满完成。
参考文献:
[1] 周水兴,何兆益,邹毅松等.路桥施工计算手册.人民交通出版社.2004.8.
1、工程概况
尉氏至许昌段高速公路No.2标段,跨开封市尉氏县南曹和蔡庄两镇。本标段有大桥1座,中桥2座,分离立交5座。共计先张预应力低高度箱梁(以下简称箱梁)320片,其中16米箱梁118片,20米箱梁202片。
作为桥梁主要承重构件的箱梁仅有少量米石混凝土相连,没有湿接缝和横隔板,其整体性较T梁差。所以,箱梁质量在桥梁施工中尤为重要。影响预制箱梁质量的主要因素有:施工工艺,原材料质量,施工人员的业务水平和素质等。本文只对施工工艺进行浅显的分析。
由于设计追求较大的挖空率,箱梁各部分厚度很薄,底板厚度只有18cm,稍有不慎极易出现施工缺陷,因而研究改进箱梁预制施工工艺非常必要。
2、施工工艺
2、1模板
2、1、1侧模
整体式模板即用高强度配筋混凝土按箱梁外形尺寸做成的槽式模板,多数以光滑混凝土面或水磨石作为模板面。这种模板不会漏浆,不易变形,不需支立和拆除,节省大量人工和工时,制作和使用成本低。但本标段箱梁尺寸多变(见箱梁尺寸表),整体式模板的改造次数多,改造期长,相对成本偏高。并且预制箱梁的外观往往不太理想。
为保证箱梁的外观质量,侧模采用专业厂家制作的大型定型钢模,分节制作,接缝严密,尺寸精确。
2、1、2底模
底模由10cm厚的C25砼底板及5cm厚的水磨石台面组成,台面侧面焊接∠50mm角钢保护,焊接点用砂轮磨光。顺台面纵向在角钢下预留间隔为1m、直径为3cm的对拉螺栓孔。
箱梁尺寸表
梁长
底宽
上宽
高
翼板厚
数量
m
cm
cm
cm
cm
片
16
72
175
75
10
12
76
225
80
7.9
6
76
223
80
8
84
76
220
80
8.1
16
20
76
175
95
10
12
80
225
100
7.9
6
80
223
100
8
168
80
220
100
8.1
16
2、1、3内模
内模有钢模和木模两种方案,钢模具有尺寸准确,周转次数多等优点,但当时钢材价格飞涨,导致模板价格达到6000~7000元/吨,成本偏高。
木模制作快,成本低,质量轻,拆装方便,因此决定采用木模。分节制作,每节长1.5m。
2、2张拉台座
20m箱梁设计23根φj15.24钢绞线,单根张拉力195.3KN,整体张拉力P=195.3×23=4491.9KN。重力式台座一般适用于1000~2000KN的张拉力,就张拉力而言,槽式台座较合适,但不利于大型钢模的拆装。故采用重力式和槽式组合台座,即在重力式墩之间设传力柱,并设横向联系。传力柱一部分埋于地下,另一部分作为预制箱梁的底模的基础。这个方案同时解决了地基较软,箱梁自重大,松张起拱容易压坏底模的问题,而且省去了底模基础,节约了成本。
2、3钢绞线和钢筋
2、3、1钢绞线
钢绞线应做抗拉强度、延伸率、松弛率和弹性模量试验。试验结果符合设计要求,方可使用。
千斤顶、油泵和油表配套校验,所用压力表的精度不低于1.5级。使用6个月或200次以及在千斤顶使用过程中出现不正常现象时,应重新校验。
根据施工经验,考虑3%的预应力损失,即实际张拉力为设计张拉力的1.03倍。
台座一端为单根张拉端,分两级(每级20%)张拉总张拉力的40%,即所有钢铰线张拉到20%的张拉力后,再进行第二级张拉,不得一次张拉到40%。钢绞线单根张拉时对称截面中心线进行。
台座的另一端为整体张拉端,剩余60%的总张拉力采用整体张拉。张拉前,调整千斤顶到截面中心线的距离相等,保证两侧千斤顶受力相同。张拉过程中,活动横梁与固定横梁始终保持平行。
应力、应变双控制,以应力控制为主,应变辅助校核。伸长量误差控制在±6%以内。
2、3、2钢筋
钢筋采用两次成型法:在加工区分别制作梁体钢筋、顶板和翼板钢筋。钢筋严格按图纸尺寸下料、制作,采用梅花形点焊形成骨架。
加强对内模定位筋的绑扎。只要按设计图纸规定的位置和数量双根绑丝绑扎定位筋,一般不会出现内模上浮现象。
2、4砼
设计砼为C50,保证砼强度是保证箱梁内在质量的一个重要方面,因此要严格控制原材料质量。此处不作过多论述。
应严格按配合比施工,坍落度一般控制在7~9cm为宜,坍落度太大,强度不易保证,并且很难消除表面的气泡、砂线等缺陷;因钢筋密集,若坍落度太小很难保证振捣密实。
混凝土浇筑采用一次成型工艺,由一端向另一端推进。同断面浇筑顺序为底板、腹板、顶板,分段分层循环推进,每段约2~3m长。
振捣采用4个插入式振动器,两个在前,负责底板和下部腹板的振捣;两个在后,负责上部腹板和顶板的振捣,振捣注意腹板上下部的衔接,顶板既要平振又要点振,点振间距控制在20~30cm之间。
由于钢筋密集无法插入振动棒,在吊点处采用附着式振动器。振捣至混凝土停止下沉,不再冒出气泡,表面平坦、泛浆时止。
在混凝土接近初凝时进行二次收浆并拉毛,防止出现裂缝。
2、5工艺流程
底板质量是箱梁施工重点的重点,为了保证底板的施工质量,我们分析研究了两种工艺流程。
一种工艺流程为:梁体钢筋制作钢绞线张拉支立侧模浇注底板安放内模顶板、翼板钢筋制作浇注腹板、顶板养生拆模放张存梁。
这种流程易保证底板振捣密实,但要求施工人员多,工时长,配合紧密。若某一环节出现问题,将影响工程质量。特别是底板和腹板、翼板的浇注间隔长,易产生明显的施工接缝。
另一种是一次成型工艺,其流程为:梁体钢筋制作钢绞线张拉支立侧模安放内模顶板、翼板钢筋制作浇注底板、腹板、顶板养生拆模放张存梁。
这种工艺是在钢筋、模板都完成后,从腹板处下灰浇注底板。由于底板厚度只有18cm,却分布着两层钢绞线和体梁体钢筋,对混凝土的流动有很大的阻滞作用。为防止木板吸水膨胀,内模都用塑料纸包裹。从两侧下灰,容易因排气不畅而在底板形成空洞。即使没有空洞,也很难保证振捣密实。
从一侧下灰,流到另一侧的大部分是灰浆,也很难保证底板质量。并且侧压力大,易导致内模和钢筋偏位。
我们对这种工艺的改进主要在内模上,把内模里的木撑改为用螺丝相连的角铁骨架,在内模底部留10~20cm宽的槽。浇注底板时,在开槽处用振动棒引流混凝土,振捣密实后整平混凝土,用木板封住槽口,继续浇注腹板、顶板。
这样既保证了内在质量和外观质量又加快了施工进度。
3、结语