新建鐵路巴準線公涅爾蓋溝大橋60m+100m+60m連續(xù)梁施工技術
2017-05-15
1 工程概況
新建鐵路巴準線地處內蒙古自治區(qū)西南部鄂爾多斯市伊金霍洛旗和準格爾旗境內，線路自包神鐵路巴圖塔站引出，沿公涅爾蓋溝，經準格爾召、輝吞溝、哈拉慶川、四道柳、暖水、納林、西五色浪溝、十里長川、黑岱溝，修建新線接入大準鐵路點岱溝站，正線長度為128.102km（巴圖塔至海勒斯壕線路所為單線，長10.046km，海勒斯壕線路所至點岱溝段為雙線，長118.056km），巴準疏解線長6.395km。其中伊金霍洛旗境內正線長度15.559km，準格爾旗境內正線長度112.543km。
巴準鐵路在正線DK8+560.5-DK8+940.225之間設公涅爾蓋溝大橋，為跨越寶勒高水庫而設。橋址位于峽谷河段，為V型河槽，線路與河流正交，兩岸坡度較陡，溝底有水，常水位高程為1227.62m，橋址下游約1.3km為神東寶勒高水庫大壩，鄂爾多斯市環(huán)保局擬把此區(qū)域劃歸為水源保護區(qū)。
公涅爾蓋溝大橋為單線橋，位于直線上，中心里程為DK8+749.663，全橋8跨共379.725m其中大橋的2#～5#墩跨包勒高水庫正上方，設置60m+100m+60m連續(xù)梁。連續(xù)梁共分55個梁段，中支點0號梁段長度12m，一般梁段分成3.0m，3.5m和4.0m，合龍段長2.0m，邊跨直線段長9.75m。端支座處及邊跨直線段和中跨處梁高為4.2m，中支點處梁高7.2m，梁底下緣按圓曲線變化。
2 連續(xù)梁總體施工方案
大橋60m+100m+60m預應力混凝土連續(xù)梁，采用掛籃懸臂對稱澆筑法施工，掛籃為定制的三角掛籃；在3#、4#墩的0#段采用托架支撐施工平臺，0#段外模采用定型模板，內膜采用組合模板；現澆段為采用基地換填搭設滿堂支架作為現澆平臺，模板采用組合鋼模板；合攏段為邊跨、中跨合攏段利用掛籃模板吊架施工。
3 施工工藝
3.1 0#段施工
由于0#段結構復雜、砼量大、鋼筋多、內模施工復雜，造成整個0#塊的施工周期較長，其施工的成功與否將直接影響后期節(jié)段的施工。所以為了保證梁體質量、外觀，采取一次成型的施工模式。
3.1.1 0#段施工平臺
1）托架與模板設置
在施工墩柱時，提前預埋托架支撐件，托架支撐水平桿采用5排雙拼I40b槽鋼。斜桿、豎桿采用雙拼I32b槽鋼，托架上橫向鋪設6排雙拼I28b工字鋼，托架頂部采用桁架結構，連接采用Φ90銷子。
2）托架加載試驗
試驗方法采取堆載砂袋預壓的方法。通過計算確定加載位置、荷載標準使托架受力狀態(tài)與實際相符。荷載分應分5級施加，每級荷載為實際內力的25%，即總荷載為實際內力的1.25倍，每施加一級荷載均測量托架的變形值，實測值與理論值偏差較大時，應先查明原因再加下級荷載。試驗可消除托架的非彈性變形，實測托架彈性變形，檢驗托架安全儲能。托架實測彈性變形應計入0#塊預拱度值之內，確保0#塊標高滿足設計。
3.1.2 模板、鋼筋施工
0#段的模板可利用部分掛籃模板。支座處的底模應特殊加工，側模利用掛籃鋼模板，梁段采用組合鋼模板。立模應以托架為支撐體系，先立外模、綁扎底板、腹板、橫隔板、底板的鋼筋，同時放置豎向預應力筋、縱向預應力波紋管。立內模板時，首先應安裝頂模架、頂板模板、預應力管道，最后綁扎頂板鋼筋。由于橋面的頂板預埋件、鋼筋較多，如擋砟墻、電纜槽、人行道欄桿的預埋筋，通風孔、排水孔、泄水孔預埋件等。所以應注意預埋件位置的準確性，并進行渡鋅或鋅鉻涂層處理，泄水管及梁端封錨應進行防水處理。
3.1.3波紋管安裝
縱向預應力鋼束采用鍍鋅鐵皮波紋管成孔，波紋鐵皮壁厚不小于0.3mm，強度應滿足設計要求，在搬運和澆筑混凝土過程中不能損壞、變形、漏漿；豎向預應力筋采用鐵管成孔。
鋼束管道采用定位鋼筋焊接在鋼筋骨架上，定位筋基本間距為0.5m，底板鋼束彎起前與箱梁底板平行，按直線、拋物線變化。錨具墊板及喇叭管尺寸要正確并垂直，喇叭管和波紋管的銜接應平順、不得漏漿、杜絕堵孔道。
波紋管對接應牢固，縱向波紋管道隨梁段的推進，逐段安裝。為防止接頭漏漿，管內必須預穿比波紋管小一號的抽拔管，采用接頭套接安裝，套管一般露出端頭混凝土10cm～20cm左右。下一梁段施工時，應確保波紋管接頭碰癟、損壞的情況發(fā)生。接頭一般先采用30cm長的套管套住兩端，然后在接縫處左右各10cm范圍內纏繞透明膠帶，以防漏漿。
3.1.4 砼澆筑
1）優(yōu)化配合比，增加砼的流動性、和易性，以提高砼的可灌注性；減少水泥用量，運用高效緩凝減水劑，以延長砼的凝固時間、減少砼發(fā)熱量；
2）在澆筑砼前，應在內腹板位置設置觀察孔，以便澆注砼時觀察砼的振搗情況；在砼澆筑置觀察孔前，用小鋼模封閉；
3）在砼澆筑時，采用三通管以確保澆筑的對稱性；澆筑底板部分的砼時，注意腹板與底板結合部，振搗時不要碰觸豎向預應力筋、注漿管，且要防止過振、漏振的現象。腹板部分的砼的澆筑應從腹板頂口澆入，用插入式振搗器振搗。由于砼具有流動性，會有部分砼從腹板底口流入至底板，所以振搗腹板上部砼時，應控制插入深度和振搗時間，適當的讓部分腹板砼流入底板內，流入底板的砼應由人工攤平、振搗器加以振搗，補充至設計厚度完畢。腹板砼高出底板砼1.5m～2m后，再振搗時砼不會再流入底板。振搗砼時注意不要碰觸鋼模板，避免震動模板引起腹板砼過多的流入底板。
由于頂板、腹板處預應力波紋管密集，振搗時要防止漏振、欠振的情況，波紋管密集區(qū)應采用小型振搗棒振搗。通常采用波紋管內插入PVC管的方式（外徑比波紋管內徑稍小），以確保預應力管道的通順。 3.1.5混凝土養(yǎng)護
混凝土養(yǎng)護采用自然養(yǎng)護和必要的降（保）溫措施相結合。
1）自然養(yǎng)護：在外部環(huán)境不超過30℃以上，或混凝土內部溫度不超過60℃時采取自然養(yǎng)護法。養(yǎng)護期間主要是以土工布覆蓋混凝土表面并不斷灑水，使土工布和混凝土表面始終處于潮濕狀態(tài)，養(yǎng)護時間不少于14天；
2）降溫養(yǎng)護：在炎熱天氣，外部氣溫超過30℃以上，或混凝土內部溫度達到60℃以上時，要采取降溫措施，進行養(yǎng)護。派專人定時定點測定混凝土內、外和環(huán)境溫度，混凝土內與外表、外表與環(huán)境溫度超過15℃時，及時調整養(yǎng)護方法；拆模前用編織布覆蓋遮陽，并繼續(xù)灑水降溫養(yǎng)護；拆模后及時用雙層塑料布包裹混凝土表面，并使包裹物完好無損，彼此搭接完整，內表面呈現出凝結水珠；箱梁室內通入高壓水管并安裝噴灑龍頭，以高壓水泵不斷向箱室內噴灑水降溫養(yǎng)護。
3.1.6 拆模
拆模時混凝土強度應達到設計強度的75%以上，拆除側模；當混凝土強度達到設計強度的100%時且縱向預應力張拉完成后可拆除底模；內膜和預留孔洞的模板在混凝土強度能保證構件和孔洞表面不發(fā)生掉塊和裂縫時拆除。但在混凝土水化熱過高，或混凝土內部與表層、表層與環(huán)境溫度大于15℃，或氣溫劇變時均不宜拆模。拆模要按立模順序逆向進行，并應保證梁體完整，不準碰壞模板，拆模后對混凝土繼續(xù)進行養(yǎng)護。
3.2 懸臂段施工
本橋懸臂施工節(jié)段共48節(jié)，對稱懸臂澆筑12段，為確保施工安全及施工進度，選取三角掛籃為懸臂對稱施工。
懸臂灌注法的主要施工設備掛籃是一個能夠沿軌道行走的活動作業(yè)臺車，它支承在已完成的懸臂梁段上，用以進行下一梁段的施工。待新灌梁段施加預應力及管道壓漿后，掛籃前移，進行下一個梁段的施工，如此逐段循環(huán)直至完成全部梁段。
3.2.1 三角掛籃主要構造
三角形掛籃的菱形桁片由2I36普通熱軋槽鋼組成的格構式構件，前橫梁由2I40普通熱軋工字鋼組成焊接箱型截面，底托系統(tǒng)前后橫梁由2I36普通熱軋槽鋼組成焊接箱型截面，底模底板下加強縱梁為I32普通熱軋工字鋼，腹板位置采用I32普通熱軋工字鋼，吊桿采用雙根φ32精軋螺紋鋼。
3.2.2 掛籃進場預壓
三角掛籃應根據設計施工圖，提前設計提前加工，為確定掛籃的彈性變形，同時消除其非彈性變形，明確掛籃標高修正值，需在使用前進行預壓，預壓采用兩個三角主桁架對拉，對拉加壓利用液壓千斤頂。加壓重量依據懸臂最大重量，分級進行加壓，最高加壓至梁重的1.25倍。
3.2.3 掛籃安裝
在0#段施工完后，混凝土強度達90%以上，利用塔吊或吊車進行安裝掛籃施工，安裝順序為：掛籃走行梁→三角桁架→吊桿→底模托架→翼板縱橫梁→模板安裝。調整立模標高時，根據掛籃測試的自身彈性變形值，加上線性控制撓度值，確定梁段的立模標高。
3.2.4 鋼筋、混凝土、預應力施工
鋼筋、混凝土、預應力施工與0#段施工類似。
3.2.5 施工工藝
公涅爾蓋溝大橋連續(xù)梁三角掛籃施工工藝流程：掛籃組裝、預壓、安裝外模→安裝底、腹板鋼筋、預應力筋→安裝內模→安裝頂板鋼筋、預應力筋、預埋件→混凝土澆筑→養(yǎng)護→張拉相應束及壓漿→脫模前移掛籃進行下一節(jié)施工。
3.3 邊跨段施工
公涅爾蓋溝大橋2#、5#墩邊跨現澆段采用滿堂支架法施工?，F澆段端模根據梁端尺寸加工成整體鋼模，外模亦根據梁體尺寸加工成大塊鋼模，內模用小塊鋼模拼制，內模與外模間設置拉桿加固牢固，現澆段施工時均一次澆筑成型。
3.3.1 滿堂支架法施工工藝流程
場地硬化→滿堂支架搭設→底模安裝→托架預壓及預拱度設置→安裝側模→綁扎底板和腹板鋼筋及安裝底腹板預應力波紋管→安裝內模→綁扎頂板鋼筋及安裝頂板預應力波紋管→各部位檢查測量→現澆段砼灌注一次成型→砼養(yǎng)護→張拉預應力筋→拆除模板、托架（梁段合攏后拆除）。
3.3.2腳手架的搭設
1）現澆支架搭設之前，首先清除地面雜物，采用換填1米的夾砂泥巖對地基進行處理，根據地基檢算情況，在換填地基上澆筑0.2米厚度的C20混凝土。待基礎砼強度達到70%后搭設托架，支架上設U形托座，沿頂托方向橫向鋪一層I20工字鋼，將支架連接成一個整體，然后再鋪設底模。支架結構應具有足夠的承載力和整體穩(wěn)定性，為此應進行支架預壓。支架預壓應考慮梁體、模板、托架的重量、施工荷載、風荷載等，支架桿件應力安全系數大于1.3；
2）為避免在箱梁砼施工時，支架在受力后不均勻沉降及消除支架的非彈性變形，同時測量其彈性變形，在底模安裝后對支架進行預壓。預壓時按梁的重量分布情況進行布載，加載重量按設計和有關規(guī)范執(zhí)行；
3）加載前要布設觀測點，以便觀測沉降量，根據觀測結果確定預壓時間，沉降觀測做好記錄，以便計算支架的彈性變形和非彈性變形，通過U形頂托調整底模標高。
3.4 合攏段施工
連續(xù)梁懸灌合攏是梁體質量的關鍵，由于期間內梁體的內力、變位均會發(fā)生變化，所以控制好合攏段的施工，對于控制橋梁線型也具有重要的意義。合攏段施工前需將各梁段上的掛籃退至相應位置，改用吊架施工。吊架內模、外模、底?？刹捎脪旎@模板，用吊桿吊于兩端的梁段上，吊架長度根據合攏段確定。主梁合攏的順序按先邊跨后中跨的順序進行。
3.4.1 合攏段施工工藝
安裝吊架、模板→綁扎鋼筋、安裝預應力管道→安裝骨架并張拉臨時束，邊跨將直線段與懸臂端間鎖定，中跨將兩梁段懸臂端間鎖定→梁段臂端壓配重→澆筑合攏段砼（選擇一天中溫度最低的時間進行）同時逐級解除配重→砼養(yǎng)生→按設計要求張拉預應力束→解除吊架拆除模板→按設計要求解除鎖定→張拉剩余合攏束并壓漿。
3.4.2 體系轉換
在連續(xù)梁合攏前，永久支座處于非受力狀態(tài)，連續(xù)梁體部分與墩身為固結剛構體系。因此合攏前必須在墩頂布置臨時支座，承擔連續(xù)梁本身及施工附加的荷載，同時梁體與墩身固結形成一個T形剛構架以抵抗扭轉力矩。臨時支座設置為鋼筋砼支撐墊塊，對稱布置在墩頂順橋向兩側。臨時支座的砼強度等級為C50，中間夾一層20cm厚硫磺砂漿，硫磺砂漿內預埋電阻絲，以便拆除臨時支座時融化硫磺砂漿，使得永久支座對稱均勻下沉，梁體下落，實現結構體系轉換。
體系轉換順序為邊跨合攏后，張拉備用束，拆除中墩臨時固結措施，啟動中墩永久支座，并將中墩縱向活動支座縱向臨時鎖定，完成第一次體系轉換?？缰泻蠑n后，張拉臨時束，釋放中墩縱向活動支座縱向臨時鎖定，完成第二次體系轉換。
4 結論
實踐證明，高凈空大跨度連續(xù)現澆梁施工一般采用掛籃施工，該技術具有強度高、跨度大、施工快捷、經濟合理等優(yōu)點。公涅爾蓋溝大橋連續(xù)梁采用的方案，懸臂段最快達7天節(jié)/天，各質量檢測均滿足規(guī)定要求，表明該施工方法是成功的，為高凈空大跨度連續(xù)梁施工積累了新的技術資料。
參考文獻
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[5]三角掛籃安裝及操作施用說明書.
[6]新建鐵路巴準線公涅爾蓋溝大橋施工圖設計文件.
