津滨轻轨预应力连续箱梁快速施工技术
摘 要:详细介绍津滨轻轨工程高架桥3 25 m 预应力连续箱梁支架法快速施工技术。通过试验梁制定了一套标准化作业程序,内容涵盖了地基处理、支架拼装及预压、模板制作安装、预应力筋张拉等整个施工过程。关键词:轻轨; 连续箱梁; 支架法; 施工1 工程概况
津滨轻轨工程一期全长45. 409 km , 全线高架桥总长近40 km , 基本梁型为现浇连续梁。其中,DK42 + 533～ DK42 + 758 段高架桥,是全线的试验段,为全线的快速施工提供技术积累和支持。试验段处于滨海地区,为软土地基。该段桥梁均采用3 25 m 现浇预应力混凝土连续箱梁,为斜腹板单箱单室箱梁。顶板宽 8. 9 m , 底板宽4. 6 m , 高1. 5 m , 顶板厚25 cm , 底板厚20 cm , 跨中标准腹板厚40 cm 。
由于工期紧、任务重,为便于各联同时施工,加快施工进度,设计上梁型分为A 型和B 型,两种梁在梁序上间隔排列,先施工A 型梁。为给后施工B 型梁留出千斤顶的张拉空间,A 型梁端横梁腹板之间的混凝土在B 型梁张拉完毕后再浇筑。为了保证A 型梁钢束张拉时腹板的稳定和强度,设横向联系钢筋或横梁钢筋部分不截断; 在A 型梁钢束张拉完毕后,为了满足B 型梁千斤顶张拉的空间应切断部分钢筋,张拉完一束,再按施工规范要求把截断的钢筋焊接,然后再张拉另一束,依次张拉。B 型梁张拉完毕后再浇筑A 型梁未浇筑混凝土。A 型、B 型梁两端张拉槽口见图1 。
图1 梁端预留张拉槽口
2 施工方案选择根据该段所处地基情况,有2 种模板支撑方案可供选择。
(1) 采用军用梁等梁式支架。由于该段所处地基为软土地基,采用此方案,把支墩支于承台上,可避免对地基的处理。
(2) 采用满堂支架。该段地表面有1. 5～2 m 的回填碱土,在适当处理后可采用此方案。但是, 由于A 型梁端部张拉槽口混凝土在B 型梁张拉前不能封闭, 因此支座不能完全受力,需要有支架承受荷载。
因此,若采用军用梁,则两边跨的军用梁便不能拆除直到梁端混凝土封闭;若采用满堂支架,则每联梁两端要留6 m 的支架用来支撑梁体。由于整个工程绝大部分为高架桥,需要大量支架和模板来周转,影响了施工进度。针对此问题,本工程采取了在A 型梁端加临时支座的方案,即在支座外侧设置临时硫磺砂浆支座, 如图2 所示。支座尺寸为300 mm ×600 mm ×250 mm , 支座里面预埋45 cm 长电阻丝,以便加热熔化硫磺砂浆,拆除临时支座。在梁底临时支座顶面对应位置预埋330 mm ×610 mm ×20 mm 钢板,为了保证梁体张拉时自由滑动,在梁底预埋钢板和临时支座之间垫聚氯乙烯四氟滑板。本试验段采用碗扣式满堂支架加临时支座的施工方案。
图2 A 型梁端部临时支座示意(单位:mm)
3 施工方法 标准化作业程序3. 1 地基处理
搭立支架前将地面用推土机推平,用25 t 振动碾碾压6 遍:先静压1 遍,再弱碾1 遍,强振2 遍,随后弱振1 遍、静压1 遍。碾压范围为:纵向与同一联梁长度相同,宽度为支架垂直投影范围每边加宽2 m。碾压后进行静载检测,地基承载力达到216 kPa ,而全联混凝土量为386 m3,重10 049 kN ,加上支架、模板、施工人员及机具等荷载共计12 059. 1 kN , 承压面积150 m2 ,则地基平均压应力为80. 3 kPa ,小于地基承载力。承载力富余较多,能有效地控制地基的弹性变形。碾压时注意地面是否有反弹现象,有则换填灰土。地基平整时做成0. 5 %单面坡,在低的一侧挖排水沟,以利下雨时排水,避免雨水浸泡地基。
3. 2 支架拼装
如图3 所示,采用碗扣式满堂支架,支架竖杆的行距90 cm ,列距在梁腹肋范围60 cm ,其他为90 cm ,横杆按高度每120 cm 布置。地面每排支架竖杆下铺设一层15 cm ×15 cm 方木,碗扣件顶面铺设纵横2 层15 cm ×15 cm 方木,方木之间用扒钉或螺杆连接成整体,调节顶部可调托支撑,以满足设计高程的要求。即总荷载的60 %、100 %和125 % ,预压前在支架下部方木和上部方木上分别设置沉降观测点,用于加载和卸载过程的观测。沉降稳定后进行逐级卸载。通过对预压过程中的沉降观测数据进行分析,得出支架跨中预抬高量,每跨按抛物线设置。
3. 4 模板的设计与安装
模板由底模、侧模、内膜和端模组成。底模采用硬质PVC 板,规格为240 cm ×120 cm × 1. 5 cm ,由于PVC 板在夏日易受高温影响而变形,因此浇筑混凝土易在晚上进行。PVC 板的优点是周转次数比竹胶板多,而且表面光洁度高。侧模采用定型钢模板,每节长3 m ,每跨加1 节1 m 的调节钢模板。内模采用木板拼装,表面覆以塑料膜。内模底面仅两侧1m 范围内铺设模板,每跨1/ 4 跨处设进人口,用于浇筑底板和张拉顶部预应力筋。安装模板时先安装底模,再安装侧模。绑扎完底板和腹板钢筋后整体吊装内模,内模用高强度等级混凝土支墩支撑于底模上。全部钢筋绑完后安装端模。
3. 5 钢筋绑扎及波纹管固定
本段预应力箱梁具有钢筋密、肋板薄、波纹管集中、管道并拢、作业难度大等特点,因此在施工中遵循“波纹管依靠钢筋,钢筋避让波纹管的原则。操作要点如下:
①普通钢筋绑扎成骨架后,根据预应力钢束的座标和曲线要素,在箍筋上测量划线,并点焊“井字形定位筋,穿入波纹管; ②波纹管应定位准确,线形顺畅,与普通钢筋有冲突的地方,可适当移动普通钢筋的位置,波纹管与锚垫板应垂直; ③波纹管绑扎完后要加强保护, 防碰撞、挤压变形,防电焊灼伤等; ④在各管道中间适当部位设置3 个排气孔,排气孔与波纹管的连接处用胶带密封。
3. 6 混凝土的浇筑
混凝土浇筑一次进行,施工顺序为先浇筑底板混凝土,再浇筑腹板和顶板混凝土。
图3 碗扣式满堂支架示意
3. 3 支架预压、设置预拱度考虑梁体自重、地基下沉及支架的变形等因素影响,对相同地质条件的地段第一联梁的支架进行预压, 以取得梁体施工预拱度。预压前先安装底模,底模安装完成后,检查支架稳定和紧固情况,模板与下方垫木的贴紧情况和控制高程,符合要求后,可进行预压。采用沙袋对支架以每单跨为一个作业面对称加载预压, 预压荷载根据施工过程荷载增加规律分3 级进行施混凝土采用泵车浇筑,其中底板通过进人口注入混凝土人工摊铺浇筑。采用斜向分段, 水平分层,由低位向高位进行的方法浇筑。振捣采用插入式振捣棒,在肋板下部波纹管和钢筋较密的地方以及锚下部位,采用细棒密捣。
混凝土浇筑过程中分工明确,要有专人检查、纠正预埋件的位置;要有专人检查模板、固定螺栓和支撑, 如有异常情况,必须停止浇筑混凝土,抓紧处理。
3. 7 预应力筋的张拉当梁体混凝土强度大于设计强度90 % ,且弹性模量达到100 % 时可进行预应力筋的张拉。其工艺流程为:施工准备→设置张拉平台→ 穿钢绞线束→ 清理锚垫板及波纹管内杂物→安装工具锚、千斤顶、工作锚→ 张拉、记录测量数据→ 回油、张拉结束→ 检查断丝、滑丝情况。其工作要点如下。
(1) 钢绞线切口必须平整,线头不散。编束时必须使纲绞线相互平行,不得交叉,沿长度方向每隔2～3 m 用铁丝捆扎一道,并给钢绞线编号。
(2) 张拉顺序为先张拉腹板钢束, 再张拉顶板钢束。腹板钢束采用两端张拉,顶板钢束较短,采用一端张拉。
(3) 张拉时实行张拉力与伸长值双控。锚下张拉控制应力为1 320 MPa , 以油表读数为主。伸长值用于校核,实际伸长值与理论伸长值相差控制在±6 % 。
(4) 张拉时两端应对称同步进行,当到达张拉吨位后持荷5 min , 测量伸长值加以校核,在5 min 后如油压有下降,须补油到设计吨位的油压值。
3. 8 压浆
张拉完毕后,宜在3 d 内进行管道压浆,压浆采用C45 水泥浆。孔道在压浆前用压力水冲冼,以排除孔内粉渣等杂物,保证孔道通畅。压浆时的压力为1. 5 MPa 左右。水泥浆从调制到压入管道的间隔时间不得超过40 min 。压浆应达到排气孔排出与规定稠度相同的水泥浆时方可停止,此时要关闭注浆管闸阀,使孔道中的水泥浆在有压状态下凝结。
3. 9 拆模及落梁
为了加快模板的周转,内模在混凝土强度达到设计强度的60 % , 侧模在达到混凝土设计强度的50 % 时可拆除。支架、底模在混凝土张拉及压浆完后,其强度能安全地承受其自重和外加施工荷载时拆除。拆除的顺序:先拆除每跨中间部分,然后由中间向两边(支座处) 对称拆除,使箱梁逐渐受力。 A 型梁在梁端预留槽口混凝土浇筑完并达到一定强度后,可通电拆除临时支座。
4 结语
设计方案充分考虑快速施工的要求,是津滨轻轨高架桥梁能够快速施工的前提。通过在实践中的不断摸索,总结经验,培训技术工人熟练掌握标准工法,采用侧、底模分离,临时支座等方法,大大加快了模板和支架的周转速度,是加快施工速度的关键。另外,由于预应力连续箱梁的钢筋较多,绑扎复杂,故合理的钢筋绑扎顺序、熟练的绑扎技巧、一次到位也加快了施工速度,这些都是在科学管理的基础上达到的。
