潮白河大桥三向预应力连续箱梁施工技术.doc

潮白河大桥主桥三向预应力混凝土连续箱梁施工技术
王宝金 中铁十三局集团第五工程有限企业

内容摘要: 本文介绍了潮白河大桥主桥三向预应力混凝土连续箱梁支架布设、 模板设计、 预应力工程、 混凝土施工等施工工艺, 可为类似桥梁施工提供有益借鉴。
关 键 词: 满堂支架 模板设计 预应力工程 混凝土施工
1、 序言
预应力混凝土满堂支架现浇连续箱梁在高速公路、 市政工程中常常采取, 潮白河大桥位于北京市怀柔区, 跨越潮白河, 其主桥设计为三塔矮塔斜拉桥, 跨径组合为72m＋120m＋120m＋72m＝384m, 主梁采取三向预应力混凝土连续箱梁, 单箱三室结构, 桥面宽29.5m, 梁高按二次抛物线由4.3m渐变到2.3m, 边室顶板厚26cm, 底板厚24cm; 中室顶板厚50cm, 底板厚24cm; 中腹板厚60cm, 边腹板厚80cm。箱梁横断面尺寸见图1。
16.45

桥梁中心线
图1 半幅箱梁横断面结构(单位: 米)
6.9
1.50
1.05

箱梁混凝土采取 C50, 其预应力采取纵向、 横向和竖向三向预应力体系, 纵向预应力钢束分为二种: 一个为边腹板及中腹板内曲线部署6束预应力钢铰线; 另一个为部署于箱梁顶、 底板直线预应力束, 其中顶、 底板分别部署50束、 72束; 全部纵向预应力钢束均采取两端张拉, 腹板曲线束及顶、 底板直线束张拉端锚具分别为OVM15—19、 OVM15—12; 顶板横向预应力钢束采取扁波纹管, 顺桥向60厘米部署一道, 单端张拉, 张拉端锚具为BM15—4, 锚固端为。
按设计要求, 南引桥预应力混凝土连续箱梁采取满堂支架现浇施工, 在施工过程中, 怎样确保支架强度、 整体稳定性, 以及怎样实现预应力工程顺利进行、 梁体内实外美等成为南引桥施工关键。
2、 支架方案及施工
2.1支架方案
支架立杆采取φ48╳3.5钢管, 箱梁腹板以下6.9米范围内立杆间联结采取对接, 内、 外悬臂板下立杆联结采取搭接, 依据计算, 箱梁腹板以下顺桥向立杆间距0.8米, 横桥向间距0.4米, 其它部位立杆顺桥向、 横桥向间距均按0.8米布设, 水平杆步距均为1.5米; 顺桥向承重方木采取12×15cm, 直接搭设在立杆顶托撑上, 上分布横桥向方木, 横向方木上铺设厚12mm竹胶板, 横桥向方木采取10×10cm, 分布间距0.4米, 为确保满堂支架整体稳定, 在支架每四排立杆设置一道横桥向斜撑, 每三排立杆设置一排顺桥向斜撑, 在基础以上30cm左右, 设置第一排水平杆, 在立杆顶以下30cm左右, 设置一排水平杆。每层水平杆均设置水平斜撑。
2.2支架安装
2.2.1支架地基处理
考虑到柳州降雨量、 地基础身含水量均较大实际情况, 支架地基在整平、 碾压完原始地面后, 铺设5厘米碎石, 碾压, 然后用5厘米C20混凝土覆盖。为减小支架接缝压缩量, 置于支架立杆底部底座直接放在基础混凝土上, 依据计算, 要求基础承载力应达成396.2Kpa以上, 所以, 在铺设碎石以前, 应注意地基压实度。在碾压前, 清除浮土、 耕植土不少于30厘米, 对有淤泥、 水塘地段, 应先将淤泥清理洁净, 再做换填处理, 并分层压实, 在碾压过程中, 对出现弹簧土区域, 应进行换填处理。在支架基础两侧, 分别设顺桥向排水沟, 以利于排水, 基础混凝土与纵向排水沟间应用彩条布搭接, 以防支架基础被水浸泡, 增大支架沉降量。
2.2.2地基预压试验
为检测支架整体稳定性、 正确掌握地基沉降规律, 方便为支架预拱度设置提供依据, 在现场进行了地基预压试验。
考虑现场实际情况, 预压试验在第六联第一跨左幅进行（即施工第一跨）, 试验部位选择跨中周围箱梁箱投影部分为一个试验点, 预压范围纵向长8米, 横向宽10米, 横向宽度与箱梁顶两侧腹板以外1米间总宽度相当; 另一预压点选在两幅箱梁之间端横隔梁处, 预压范围考虑墩承台宽3米, 在开挖承台时按1:1.5放坡, 顶面开挖宽度快要6米, 此范围压路机碾压不便, 施工时用人工进行了扎实, 另外端横隔梁荷载较大, 为检测此处地基沉降情况, 在顺桥向6米（从墩中心两侧各3米）、 横桥向10米（横隔梁范围）进行预压。
预压荷载为试验区域混凝土重1.2倍, 加载采取编制袋装土方法, 每袋装土50Kg。加载以前, 在预压区域支架立杆顶上方木及对应位置地基顶做标识, 方便同时测得对应点地基及包含立杆弹性变形、 接缝压缩等总变形, 纵横向每隔1.6米做一观察点, 跨中部位共设20个点, 横隔梁部位共设12个点。
预压程序为: 先压至1/2荷载, 持荷二十四小时, 观察三次支架沉降, 加荷至全部荷载, 持荷二十四小时, 观察三次支架沉降。
2.2.3 支架预拱度设置
按设计要求, 支架预拱度不考虑张拉反拱。全部预压荷载作用完成后, 支架地基变形在二十四小时内仅为2mm, 方木顶总平均变形为1.5cm, 依据预压结果, 支架预拱度跨中按1.5cm、 跨中至桥墩之间按二次抛物线布设。
2.2.4 支架安装注意事项
安装支架时, 应严格根据以下规程:
（1）、 立杆应采取两种以上长度, 以确保立杆在同一水平面内接头数量不超出立杆总数50%;
（2）、 为预防杆件滑脱, 多种杆件伸出扣件端头均应大于10cm;
（3）、 在立杆安装过程中, 应随时校正立杆垂直偏差, 垂直偏差应控制在支架高度1/200以内, 水平偏差控制在5cm以内, 立杆间接头扣件应使两端立杆在扣件内高度相等;
（4）、 顶托丝杆伸入立杆内长度大于20cm, 以确保在浇注混凝土过程中, 丝杆与立杆之间连接不致出现局部失稳;
（5）、 顺桥向 横桥向剪刀撑应按设计要求安放, 并与立杆可靠连接;
（6）、 在地基处理时, 应依据对应箱梁底标高以及所采取立杆长度调整地基高度, 以避免在立杆对接安装时损耗, 从而提升经济效益。
3、 模板结构及支撑体系
3.1外模结构
模板结构是否适宜将直接影响梁体外观, 双冲大桥南引桥外模面板均采取厚12mm竹胶板, 面板尺寸为1.2x2.4米, 以适应立杆部署间距, 面板直接钉在横桥向方木上, 在钉面板时, 每块面板应从一端赶向另一端, 以确保面板表面平整。斜腹板面板固定在竖向加劲肋上, 竖向加劲肋顺桥向每20厘米部署一道, 加劲肋顶端与翼板横桥向方木相连, 底端放在箱梁底板横桥向方木上 并由斜撑钢管及顺桥向钢管支撑, 为确保箱梁底板到角处混凝土线形顺畅, 在竖向加劲肋底部顺桥向部署一条小方木, 小方木钉在箱底横桥向方木上, 并与竖向加紧肋顶紧。斜撑钢管与顺桥向钢管应连接牢靠, 顺桥向钢管应顶紧竖向加紧肋, 斜撑钢管应与两道立杆连接, 外模结构及支撑体系部署见图2。
顺桥向12x15cm方木
厚12mm腹板面板
横桥向方木
5x5cm木条
5x10cm竖向加劲肋
厚12mm腹板面板
顺桥向钢管
斜撑钢管
横桥向10x10cm方木
立杆

图2 外模结构及支撑体系
3.2 内模结构
箱梁内空高仅为1.05米, 内模龙骨设计应尽可能少占净空, 以利于箱梁底板混凝土散料、 振捣及内模拆除。内模龙骨上方木下部两端各设一个5x5厘米托撑, 托撑钉在龙骨上方木上, 用于支撑内模面板10x10厘米顺桥向上方木放在托撑上。每道龙骨部署5个竖向方木, 中间部分不加斜撑, 这么, 能够减小龙骨所占空间, 便于施工。内模结构示意见图3。
10x10方木
斜撑
5x10竖向方木
内模支撑横断面
10x10顺桥向上方木
5x15上方木
箱中心线
5x5托撑
10x10顺桥向下方木

图3 内模结构示意（单位: cm）
每道龙骨间距1.2米, 顺桥向上方木、 下方木横向间距分别为30、 100厘米, 龙骨在加工场预拼成型 然后搬至箱内, 经过顺桥向上、 下方木形成空间骨架, 龙骨、 上、 下方木间均用扒钉固定。
四、 预应力工程施工
在预应力施工过程中, 采取了以下方法, 以确保预应力施工质量。
1、 纵向锚固端P锚于锚板间一定要密贴, 在绑扎钢筋时, 将锚板、 P锚用铁丝扎牢, 以确保在浇筑混凝土时二者不会错动;
2、 P锚端钢铰线埋入混凝土内长度一定大于要求长度;
3、 P锚端约束环所在断面应用棉纱将钢铰线缝隙堵死, 以防浇筑混凝土时水泥浆到灌入波纹管内;
4、 P锚端排气孔应离开约束环10—20厘米, 排气管用PVC管, 安装前, 将PVC管端部破成3辨, 蹲放在波纹管上（不要将PVC管插入波纹管内）, 然后用宽行胶带缠牢, 在浇筑混凝土前, 在PVC管内插入光圆钢筋, 光圆钢筋要插到波纹管内, 以增加PVC管刚度, 预防在浇筑混凝土时PVC管折断, 在浇筑混凝土时, 应定时抽动钢筋, 严防漏浆堵塞排气孔;
5、 波纹管应严格按设计定位, 并用定位钢筋固定牢靠, 接头波纹管长度不得小于25厘米, 两端波纹管深入接头波纹管长度应相等;
6、 顶板横向预应力钢束较多, 顶板顶层、 底层钢筋网间应加足够支撑钢筋, 以防在浇筑混凝土时钢筋网变形, 影响波纹管定位;
7、 纵向预应力钢束为单端张拉, 假如在张拉时出现断丝现象, 钢铰线无法更换, 所以, 在钢铰线穿束后, 应严格控制电焊, 即使焊接, 焊机地线、 焊把线外皮应完好, 以防打火影响钢铰线强度;
五、 混凝土工程
混凝土采取现场拌合楼搅拌, 25米跨每跨混凝土为420米2, 考虑到拌合楼混凝土产量, 每跨上、 下两幅分开浇筑, 在桥梁中心线周围做施工缝, 混凝土采取输送泵运输; 因为混凝土塌落度较大（20厘米）, 为预防浇筑斜向腹板时底板翻浆严重, 先浇筑底板10米左右, 在退回浇筑腹板、 顶板, 利用混凝土塌落度损失, 减小底板混凝土翻浆, 底板混凝土经过内模顶板预留孔进料, 在浇筑混凝土过程中, 应注意以下事项:
1、 腹板混凝土应斜向水平分层, 在振捣腹板混凝土时, 应注意振捣棒不能碰撞波纹管; 锚下钢筋较密, 且受力较大, 应用Ф30振捣棒振捣;
2、 在腹板混凝土振捣完成后, 绝对不得再用振捣棒振捣底板混凝土, 不然可能使腹板出现空洞;
3、 顶板混凝土浇筑完成后, 应用竹扫把将顶板表面拉毛, 一则可增加顶板与桥面铺装层粘结力, 二则可增加顶板混凝土表面张力, 避免顶板混凝土表面因为收缩开裂;
4、 桥址处风较大, 顶板混凝土应立刻撒水、 覆盖养护, 在混凝土不粘手后, 即可用手撒水养护, 待混凝土达成一定程度后, 再用水管冲水养护, 第一遍撒水过早将冲掉表面水泥浆, 撒水过完, 混凝土可能出现收缩裂缝, 所以, 现场应有专员负责检验混凝土表面情况;
5、 横向预应力钢束在浇筑混凝土时, 应定时往返抽动, 以防波纹管漏浆, 影响后期张拉、 压浆;
六、 结语
因为采取了以上工艺方法, 柳州双冲大桥南引桥预应力箱梁外观、 内在质量得到了业主、 监理好评, 该桥施工实践为类似桥梁施工提供了很好借鉴。

参考文件
1、 周水兴等编著.路桥施工计算手册, 人民交通出版社, 5月.
2.建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范.北京:中国建筑工业出版社, 6月.
3.公路桥涵施工技术规范.北京:人民交通出版社, 210月.
4.柳州市双冲大桥工程施工图设计第三册; 中铁大桥勘测设计院,3月.