滩头地段现浇预应力混凝土连续箱梁支架施工技术.pdf

3 6 铁道建筑 Ra i l wa y En g i n e e r i n g 文章 编号 ： 1 0 0 3 1 9 9 5 ( 2 0 1 1 ) 0 9 0 0 3 6 0 4 滩 头地段现浇预应 力混凝 土连续箱 梁支架施工技术 刘兴文 ， 刘帮新 ( 1 西安铁路职业技 术学院 土木工程系 ， 西 安7 1 0 6 0 0 ；2 中铁一局集 团 桥梁公 司 ， 重庆4 0 1 1 2 1 ) 摘要 ： 根 据滩 头地段 桥 梁 工程 的地质 和 水 文 条 件 ， 采 用 满 堂脚 手 架现 浇预 应 力 混 凝 土 连 续 箱 梁施 工 方 案 。文章 介 绍 了满堂脚 手 架 支架结 构 ， 基 础地 基 处理 方法 ， 地 基 承载 力 的检 测 方 法和 支架 的拼 装方 法与 要 求 ， 提 出 了支 架预压 的 方法 ， 为滩 头地段 现 浇预 应 力混 凝 土连 续 箱 梁积 累 了施 工经 验 ， 可供 同类桥 梁 _T - 程 施 工 时参 考 。 关键 词 ： 滩 头地 段 现 浇 连 续箱 梁 支架 施 工技 术 中图分 类号 ： U 4 4 8 2 1 5文 献标 识 码 ： B 1 工 程 概 况 湾边 特大 桥 位 于 福 州 市 接 线 公 路 工 程 的 乌 龙 江 上 ， 大桥全 长 1 2 4 2 5 I n ， 主要 由湾 边 接 线 、 北 引 桥 、 主 桥 、 南 引桥 等 四部 分 组 成 。北 引 桥 上 部结 构 桥 式 布 置 为 2 4 0 m等截面预应力混凝土连续箱梁 ， 南 引桥桥 式布 置为 5 4 0 1T I 等截 面 预 应力 混凝 土连 续 箱 梁 ， 箱 梁均采用等高度单箱单室斜腹板结构 ， 梁高 2 4 1T I ， 梁 顶 面宽度 1 6 13 3 ， 底 板 宽 度 7 m， 顶 板 和 底 板 厚 度 均 为 收稿 日期 ： 2 O l 1 - 0 4 2 0 ； 修 回日期 ： 2 0 1 1 0 6 2 O 作者简介 ： 刘兴文( 1 9 5 6 一) ， 男 ， 陕西富平人 ， 副教授。 2 6 c m， 腹板 厚度 4 81 2 6 c m， 箱 梁 混 凝 土设 计 强 度 等 级为 C 5 0 。基础设计为钻孑 L 灌 注桩， 桩径为 1 5 m， 设 计桩 长 6 0 in 。承 台为 矩形 ， 设 计 厚度 2 5 I n ， 承 台混 凝土设计强度等级为 C 2 0 。 桥 址 范 围内地 层 结构 自上 而下 依 次 为 砂 类 土 、 淤 泥夹砂 、 淤泥 与砂 互 层 、 淤 泥 质 黏 土 、 砾 石 、 卵 石 、 全 风 化 层 、 燕 山期侵 入 花 岗岩 、 花 岗闪长岩 及侏 罗 系南 园组 凝 灰熔 岩 ， 局部 可见 花 岗斑 岩和辉 绿 岩岩 脉 。 桥址 范 围地貌 属 福 州 冲海 积平 原 ， 西 南 部 与剥 蚀 丘陵接触 ， 整个地势北 东高南西低 ， 剥蚀丘 陵高程在 5 0 2 1 0 m之 间 ， 地 形起 伏较 大 ， 冲海 积 平 原 高程 在 一 1 0 0 5 0 m 范 围 内， 地 势平 坦 ， 地表 水 系发 育 。 l 5 趔1 0 薹0 一 s 蜷 0 0 5 、 l I I I I I 2 4 6 1 0 1 2 1 4 1 测点号 图 6桥跨拱 圈实测竖向一阶振型 图 =丑 罄 图 7 桥跨拱 圈实测横向一阶振型 图 5 结 论 介绍 桥梁 评估 的方 法 ， 以某 钢筋 混凝 土拱 桥 为例 ， 详细 介绍 桥梁 检测 试验 、 加 固 和加 固后试 验 的全 过程 。 检测与荷载试验发现 ， 该桥桥面板开裂与铰接缝破损 等病害 、 拱上连续梁开裂， 以及行车冲击显著 ， 均为拱 桥整体刚度不足所 致。在检测 试验的基础上 ， 进行 了 桥 面板 、 拱上 连续 梁及 拱肋 的加 固处 理 ， 加 固后 又进行 了荷载试验 ， 结果表 明， 桥梁结构刚度显著提 高， 结构 整体性加强 ， 行车冲击作用明显降低 。 参 考 文 献 1 李亚东 既有 桥梁评估 初探 J 桥梁建设 ， 1 9 9 7 ( 3 ) ： 1 8 2 1 2 杨文渊 ， 徐 彝 桥梁 维护 与 加 固 M 北 京 ： 人 民交 通 出版 社 ， 1 9 8 9 3 白光亮 ， 蒲黔 辉 ， 薛爱 某双 曲拱桥 静动载 试验 与加 固方法 J 铁道建筑 ， 2 0 0 8 ( 9 ) ： 3 9 4 2 ( 责任 审编 王红) 2 0 1 1 年第 9期 滩头地段现浇 预应 力混凝土连续箱梁支架 施工技术 3 7 全桥除 0 、 1 墩位 于湾边岸以外 ， 其余桥墩位均位 于水 中。主桥位于乌龙江 主河槽 中， 南 引桥位于乌龙 江南岸河滩上 ， 地 面平 均高程为 0 。湾边 特大桥距 出 海 口较近 ， 施 工受 潮 水 影 响 较 大 ， 每 天 涨 落 潮各 2次 ， 最高涨潮水位高程 4 0 m， 最低水位 高程 0， 最大潮水 位差 达 4 0 m， 涨 潮 时河滩 全 部被水 淹 没 。 根据 设计 要 求 ， 将 每 联连续 箱 梁分 为 A， B， C， D， E 五个节段 ， A节段长度为 4 8 m， 混凝土方量为 6 0 0 r n ； B， c， D节 段长 度 均为 4 0 m， 每 段 混 凝 土方 量 为 4 9 7 4 m ； E节段 长 度 为 3 2 n l ， 混 凝 土方 量 为 3 8 0 0 m 。第 一 孔 箱梁 混凝 土 浇筑 完 工 之 后 ， 等 待 混 凝 土 强 度 达 到 设计要求之后 ， 进行预应力张拉工作。然后将支架移 到下一孑 L ， 进行下一孑 L 箱梁现浇施工 ， 依次循环现浇全 部箱 梁 。 2施工方 案比选 综合 考 虑滩 头地 段 的地 质 条 件 、 水 文 条 件 和 潮 水 影 响等因素 ， 结合施工单位的设备条 件和施工技术水 平 ， 提出滩头地段现浇预应力混凝 土连续箱梁施工方 案 如下 ： 方案 一 ： 移 动模 架 现 浇 施 工 方 案 。根 据 该 桥 的 实 际情 况 和工 期要 求 ， 如 采 用 移 动模 架 逐 孔 现 浇 施 工 方 案 ， 必须 同时 投入 2套 移 动 模 架 。移 动 模 架 每 套 质 量 约 为 6 0 0 t ， 每套 造 价 为 6 0 9万 元 ， 模 架 一 次 性 投 资 为 1 2 1 8 万 元 ， 投 资 费用 大 ； 如采 用移 动 模 架施 工 方 案 ， 每 孑 L 箱 梁 施 工 周 期 为 2 0 d ， 单 幅 1 5孔 箱 梁 最 短 工 期 为 1 0个 月 ， 施 工工 期 长 ， 施 工受 潮 水 影 响较 大 ， 故 该 方 案 被 否 定 。 方案 二 ： 钢管 桩 支 墩 +贝 雷梁 纵 梁 方 案 。该 方 案 以贝雷梁作为纵梁承受箱梁施工的全部荷载， 两端支 墩采用钢管立柱 ， 其特点是承载力大， 支架装拆方便 、 速度快。但钢管支柱对地基承载力要求高 ， 钢管桩支 墩 位 置设 置位 于跨 中 ， 基础 处理 比较 困难 。 方案 三 ： 满堂 脚 手 架 现 浇 方 案 。采 用 碗 扣 式 脚 手 架 作 为现 浇箱 梁 的支 架 ， 以方木 为 承重梁 ， 支架底 部 铺 设枕木 ， 扩大支架立杆的支承面积 ， 降低支架基础 的压 应力 。该方案对地基承载力要求较低 ， 施工方便 ， 成本 较低。采用满堂脚手架现浇方案 ， 如 同时使用 8套支 架 ， 支架使用费约 4 2 0万元 ， 可同时开设 4个工作面施 工 。方案三具有支架使用费用小 ， 施工工作面多 ， 拆装 简单 ， 施工进度快等特点 ， 是首选施工方案。 3 施工方法 3 1滩 头 地段 地基 概 况 设计院提供的地质资料显示 ， 湾边特大桥滩 头地 段 天 然地 基 承 载 力 为 1 1 0 k P a ， 天 然 坡 角 2 8 。 ； 现 场 工 程实验测定 的天然地基 承载力 在 4 27 0 k P a之 间。 计算结果 表 明， 支架 基 础 的地 基 承 载 力要 求 1 5 0 k P a ， 天然地 基 承载 力不 满足 现 浇预应 力 混凝 土连续 箱 梁 支 架对 地基 的要 求 ， 必须 对天 然地 基进 行处 理 ， 保证 处理 后 的地基 承 载力 1 5 0 k P a ， 在潮 水 、 江 水 的 冲刷 、 预应 力混 凝 土 连 续 箱 梁 重 量 和 施 工 荷 载 的共 同作 用 下 ， 保 证 支架 基础 稳定 和施 工 的安全 。 3 2地基 处 理方 法 1 ) 为保 证 支架 基 础 在涨 潮 时 的 稳定 性 ， 基 础 顶 面 在 涨潮 时不能被水 淹没 ， 支架基 础顶 面设 计高 程为 5 0 m， 比最高涨潮水位高出 1 0 0 e m。 2 ) 为保证支架基础边坡在荷载作用下 的稳定性 ， 支架 基础设 计 边 坡 坡 度 为 1 ： 2， 为 防止 潮 水 的侵 蚀 和 冲刷 ， 在支 架 基础外 侧 边 坡 上 采 用 堆 码砂 袋 方 法 进 行 防护 。并 在支 架外 侧设 计护 道 ， 护道 宽度 为 5 0 m。 3 ) 为了防止在施工期间雨水 和养 生水侵 害支架 基 础 ， 对基 础顶 面及 边 坡进行 水 泥砂 浆抹 面处 理 ， 砂浆 抹 面层厚 度 为 3 e m。 为提 高砂 子 的密 实 度 ， 采 用 分 层 灌水 密 实 的地 基 处 理 方法 ， 分 层厚度 为 5 0 c m， 在灌 水 的 同时使 用 振 动 棒 进 行振 捣 ， 振 动 棒 的插 人 间距 为 6 0 e m。 在 基 础 顶 面铺设 厚 度 为 3 0 e m 的 碎 石 ， 碎石 规 格 为 5 4 0 m m， 碎 石铺 设 完 工后 ， 再 用 1 5 t 振动 压 路机碾 压 6遍 ， 最后 进行水泥砂浆抹面。 3 3检测 地基 承载 力 滩头 地段 地基 按 上 述 方法 处 理 完 工 之 后 ， 由福 州 市 交通 工程 试 验 中心 对 地基 的承 载 力 进 行 了检 测 ， 地 基 承 载力检 测 点位 置如 图 1 所 示 ， 检测 结果 见表 1 。 左幅 右幅 V- - - - - - q 2 2 墩ii 1 4 7 左幅 右 幅 二 =2 1 墩 = 1 l1 1 2 图 1 检测位置示 意 由表 1中地基承载力检测结 果可见 ： 2 1 2 2 墩 之 间的地 基 承载 力 标 准值 为 1 7 0 3 2 0 k P a ， 经 过 处 理后的地基承载力符合现浇预应力混凝土连续箱梁支 3 8 铁道建筑 表 1 地基承载 力检 测结果表 测 点编号 测点位置和高程 试验锤击数( n 5 ) 次 承载力标准值 k P a 架对地基承载力 的要求。在滩头地段按上述工艺和 施 工方 法 处 理 现 浇 预 应 力 混 凝 土 连 续 箱 梁 支 架 的 基 8 0 0 400 0 础 ， 处 理之 后 的地 基 承 载 力 1 7 0 k P a ， 保 证 现 浇 预 应 力混凝土连续箱梁施工期问支架的稳定和可靠。上 述地 基处 理 方法 和工 艺 ， 可用 于滩 头 地 段 其 它 墩 台 之 间 的地基 处理 。 3 4支 架结构 与 拼装 3 4 1 支 架结构 满堂脚手架支架采用碗扣式脚手架作为支架 的承 力体 系 ， 在 箱 梁 底 板 下 部 ， 支 架 立 杆 纵 横 向 间 距 均 为 9 0 c m ； 腹板 和墩 顶横 梁下 部 ， 支 架 立杆 的纵 向 间距 为 9 0 e m， 横 向间距为 6 0 c m； 翼 缘板 下部 ， 支 架 立 杆 的纵 向间距 为 9 0 c m， 横 向 间距 为 1 2 0 a m； 横 杆 间 距 均 为 1 2 0 c m。 为保 证 立杆 接 头 不 在 同 一 断面 上 ， 采 用 不 同 长度 的立 杆进 行 调 节 。立 杆 接 头 必 须 采用 对 接 形 式 ， 不得 搭接 。支架纵 向布置 如 图 2所示 。 图 2 支架纵 向布置 ( 单位 ： a m) 3 4 2 支架 的拼 装 1 ) 支架定位测量放线 。首先清理支架基 础顶面 上 的杂物 ， 根据 支架 的设 计 间距 ， 测定 支架 的纵 横 向轴 线 ， 并 在基 础顶 面上 弹 出墨线 。 2 ) 铺设 支 架 底 部 支 承 层 。立 杆 支 承 层 采 用 旧木 枕 ， 支 承层 的作 用是 扩 大 立 杆 与基 础 顶 面之 间 的接 触 面积 ， 降低立杆对支架基础的压应力 ， 保证支架基础的 稳 定 性 。木枕 按平 行 于支架 横 向轴线 方 向铺设 。 3 ) 摆设 底 托 。根据 支 架 轴线 ， 在 木枕 顶 面 上 摆 设 立杆底托 ， 要求底托的底面与木枕顶面之间密贴 ， 避免 形成底托的点状受力状态。 4 ) 安装支架。在底托上安装支架 ， 第一层支架安 装完工之后 ， 通过抄平检查第一层支架顶面的平整度 ， 要求 同一水平面上的立杆顶面高差 3 mm， 如果高 差不符合要求 ， 用底托调平。在支架的安装过程中， 要 求经常用线锤检查立杆 的垂直度， 立杆垂直误差不大 于 1 ， 防止 立杆偏心受压 ； 用水平 尺检查横 杆 的水 平 ， 横杆的水平误差不大于 1 。碗扣 式脚手架 的立 杆长度是定型尺寸， 安装前应根据支架基础顶 面高程 及箱梁底面的设计高程 ， 合理选用立杆长度 ， 避免出现 支 架安 装完 工之 后 ， 支架 高度 无法 调整 的 困难 ， 在调 整 支架高度时， 规定顶托和底托 的外露部分不得超过 3 0 c m， 当超 过 3 0 c m 时 ， 必须 加 套 管进 行 加 固 ， 并 用 水 平 杆 进行 锁定 。 5 ) 安装 顶托 。当支 架 立杆 安 装 到 设 计 高 度 后 ， 在 支 架立 杆上 安装 顶托 。 6 ) 铺设 方 木 。在 顶 托 上 与 桥 长 垂 直 方 向铺 设 方 木， 方木横断面宽度为 1 0 e m ， 高度为 1 5 c m ， 间距为 9 0 e m。在横 向方 木 上铺设 纵 向方 木 ， 纵 向方木 横断 面 尺寸 为 1 0 c m 1 0 c m ， 间距 为 4 0 a m ， 用 以直 接支 撑 竹胶模 板 。 7 ) 铺设 底模板。现浇 预应力混凝土连续 箱梁 的 底模采用 2 4 4 0 c m1 2 2 0 c m1 8 e m 的复合竹胶 模板 ， 铺设底模板时， 按要求设置预拱度 。 8 ) 安装剪刀撑。为保证支架 的整体稳定性 ， 用剪 刀撑对支架进行加固 ， 剪刀撑沿纵横 向分别设置 ， 每隔 4排立杆设置一道。设置要求如下 ： 剪刀撑 与水平 面的夹角控制在 4 5 。一 6 0 。 之间 ； 剪刀撑 的钢管接头 采用搭接的形式 ， 搭 接长度 6 0 e m， 每个接头安装 的 扣件数量不少于 3个 ； 同一个剪刀撑设置在立杆的 2 0 1 1年第 9期 滩头地段 现浇 预应力混凝土连续箱 梁支架施工技术 3 9 两边 ， 使剪刀撑和立杆之间有更多的接触点 ， 以便安装 更 多 的扣 件 。 3 5支 架预 压 为保 证 支架 在现 浇 预应力 混 凝土 连续 箱梁 施工 期 间稳 定 ， 检验 支架 基 础处 理方 案 和工艺 是 否符合 要 求 ， 支架 安装 完 工之 后 ， 对 支 架进 行 相 当 于支 架 承 受 的均 布荷 载 1 2 0 的堆 载预压 ， 消除支 架 的非 弹性 变形 。 3 5 1 支 架预 压荷 载 计 算 现 浇预 应力 混凝 土 自重按 2 5 k N m 计 算 ， 支架 荷 载主要包 括箱 梁混凝 土 自重 1 9 7 k N m 、 模板 重量 2 0 k N m 、 施 工 人 员及 机 具 荷 载 为 2 5 k N m 、 振 捣 混凝 土产 生 的荷 载 为 2 0 k N m ， 支 架 承 受 的 均 布荷 载 为 2 6 2 k N m 。 支 架 预 压 1 2 0 的 均 布 荷 载 为 31 4 k Nm 。 3 5 2设 置 支架预 压 沉降观 测 点 支架 预 压 加 载前 ， 在 底 模 上设 置 2 7个 观 测 点 支 架钢 管上 设置 l 0个 观测 点 ， 为 检测 基 础 的稳 定 性 ， 在 支架基 础 边坡 平 台上设 置 6个水 平位 移 观测点 。观测 点位 置如 图 3所示 。 图 3 沉 降观测点布置 ( 单位 ： e m) 3 5 3 支 架预 压 加 载 方 法 预应 力 混凝 土连 续 箱 梁 底 模 板 铺 设 完工 之 后 ， 就 可 以进行 支架 的预压 加 载 ， 加 载 方 法 采 用 在 箱 梁 底 模 板上 堆码 砂袋 的方 法 。 支架预压分 4次加载 ， 每 隔 2 d加载一次 。第一 次 加 载 荷 载 支 架 承 受 均 布 荷 载 的 6 0 ， 即 l 5 7 2 k N m ； 第 二次 加 载 支 架 承受 均 布 荷 载 的 8 0 ， 即 2 0 9 6 k N m ； 第 三 次 加 载 支 架 承 受 均 布 荷 载 的 1 0 0 ， 即 2 6 2 0 k N m ； 第 四次加载支架承受 均布荷 载 的 1 2 0 ， 即 3 1 4 0 k N m 。 支架 预压 观测 数 据表 明 ： 底模 板 沉 降 量 为 1 0l 5 mm ； 钢管支架沉降量为 81 2 mm ； 支架基础边坡平 台的水 平 位移 量均 在 5 m m 以 内 。支架 基 础 沉 降量 满 足现浇预应力混凝土连续箱梁施工要求。根据支架预 压 观测 结果 分 析 ， 确 定底 模板 的预抬 高值 为 1 5 m m。 3 6桥 梁 复测 结果 现 浇 预应力 混 凝 土 连续 箱 梁 施 工 完 工 后 ， 沿 桥 梁 纵向每 1 0 m一个断面对湾边特大桥箱梁进行了复测 ， 复测结果表明 ： 高程误差均在 1 0 m m 以内， 箱梁轴线 偏离设计轴线位置在 1 0 mm以内， 施工误差符合公路 桥涵 施 工技 术规 范要 求 。 观测点 4 结 语 1 ) 滩头 地 段 现 浇 预 应 力 混 凝 土 连 续 箱 梁 支 架 基 础 地基 的处理 方法 和施 工 工 艺 ， 可 以保 证 地 基 处 理 之 后 的地 基 承载力 1 7 0 k P a ， 满足 现 浇预 应 力混 凝 土 连 续箱梁施工期间支架对地基承载力的要求。 2 ) 湾边 特 大桥 的工 程 实 践表 明 ， 现 浇 预 应 力 混 凝 土连续箱梁支架在各种施 工荷载和潮水 的共 同作 用 下 ， 基础稳定可靠 ， 支架基础沉降量小 ， 箱梁底面高程 和轴线误差均在 1 0 m m 以内， 施工误差符合施工技 术规范要求 。该项施工技术可供滩头地段其它类似桥 梁 施工 时参 考 。 参 考 文 献 1 中华人 民共 和 国交通 部 J T 1 0 4 1 2 0 0 O 公 路 桥涵 施工 技 术规范 S 北京 ： 人 民交通出版社 ， 2 0 0 0 2 铁道部第 三工 程局 铁 路工程 施工 技术 手册 ( 桥 涵 ) M 北京 ： 中国铁道出版社 ， 1 9 9 2 3 齐红军 跨越京杭运河 特大 桥现浇 箱梁 门式支架 设计 与受 力分析 J 铁道建筑 ， 2 0 0 9 ( 5 ) ： 9 1 1 4 张麒 武 广铁 路 客 运 专线 变 截 面道 岔 连续 箱 梁 施工 技 术 J 铁道建筑 ， 2 0 1 0 ( 1 ) ： 8 6 8 8 ( 责任 审编 王红)