浅谈地模及预应力砼连续箱梁施工技术
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摘要:某桥梁工程原设计采用满堂架支架方案,根据现场实际条件,改为采用地模现浇箱梁的施工方案。文章介绍了地模及预应力混凝土连续箱梁的施工,供相关人员参考。
关键词:地模;现浇箱梁;施工技术;预应力混凝土
中图分类号:U443 文献标识码:A 文章编号:1009-2374(2010)09-0157-02
一、工程概况
某桥梁位于福州市仓山区潘墩村,跨浦下河,为闽江河支流,河床地质是10多米厚淤泥夹砂及砂粘土,桥梁跨径组合为25+60+25m三跨变高度预应力混凝土连续箱梁,梁高为2.0～4.0m,直腹板,顶板厚度为30cm,底板厚度边跨为40cm、中跨为30cm,腹板厚度边跨为80cm,中跨为60cm,悬臂长3m,悬臂厚度为20～55cm。箱梁中横梁高4m×宽3m,端横梁高2.2m×宽2.5m。
二、总体施工方案
根据现场实际情况、结合工程特点和工期要求,确定箱梁满堂支架方案改为地模现浇箱梁的施工方案:即采用筑岛围堰、分层填砂、铺设15cm山皮石垫层、浇筑15cm混凝土地模面层、在混凝土表面铺设镀锌铁皮隔离层构筑地模的制梁方案。箱梁混凝土采用商品混凝土、输送车运输、泵送入仓,混凝土分二次浇注完成。
预应力混凝土连续箱梁施工顺序:地基处理地模施工箱梁墩台顶模板安装、翼板及箱梁外侧模板安装横梁、底板及腹板钢筋、模板安装第一次浇筑混凝土(底板及腹板下部)内模安装顶板、翼板钢筋安装第二次浇筑混凝土(腹板上部、顶板与翼板)养护预应力张拉、压浆、封锚边跨铁砂(压重)混凝土浇筑拆模。
三、地模施工
在施工地模之前,首先在河道中间设置4道直径2m的钢筋混凝土排水管,以保证河道畅通,然后进行筑岛围堰、清除河床表面淤泥、分层填砂压实。
地模结构主要由地模垫层、地模面层和地模隔离层等3个部分组成,其结构断面形式见图1地模横断面示意图。
地模垫层为15cm厚的山皮石,地模以下分层填砂压实度要求达93%以上,填砂标高低于箱梁底30cm后,填筑15cm厚山皮石地模垫层,其压实度满足规范要求。
地模面层为15cm厚C20混凝土,地模面层标高控制:纵向每3～5m测定一点,横向左、中、右测定三点。标高按“设计标高+预拱度”设置。
地模隔离层是起脱模作用,防止箱梁混凝土与地模混凝土相粘结,影响箱梁底板外观质量。隔离层采用镀锌铁皮,用水泥钉固定在地模混凝土面层上。
地模防排水目的主要是解决在箱梁施工过程中,防止地模两侧路肩、边坡受到雨水的冲刷。地模防排水措施:在地模外侧及边坡上,铺设防水土工布,并用砂袋压顶固定,作为防排水措施,详见图1地模横断面示意图。
四、预应力混凝土连续箱梁施工
(一)模板施工
墩台顶部分箱梁采用方木与胶合板立底模,箱梁翼板、内模、侧模采用钢管支架立模,模板均用胶合板。
在墩台与地模交接处设置木地梁过渡段(详见图2木地梁过渡段断面图,木地梁长×宽×高=250×10×10cm,木地梁伸入墩台顶不小于50cm,间距30cm,对应腹板下方间距适当缩小。
模板拆除时,应在混凝土达到张拉强度且预应力钢绞线已经张拉并封锚、预应力孔道已经注浆完成,拆模时混凝土温度与环境温度差不大于20℃。侧模板应在混凝土强度能保证其表面及棱角不因拆模板而受损坏时拆除。
地模拆除采用台阶式挖掘拆除方法,先用挖掘机逐段掏出地模混凝土面板以下的填料,再逐段破除地模混凝土面板。地模拆除顺序由边跨对称同时进行,最后进行中跨拆除。
(二)箱梁混凝土施工
箱梁混凝土采用C50商品混凝土,输送车运输、泵送入模,混凝土分二次浇注完成。
第一次混凝土浇筑至腹板30～50cm高,墩台顶混凝土分层30cm浇筑,其他采用自然流淌,按“同一坡度,薄层覆盖,顺序推进,一次到顶”浇注方法。纵向浇筑顺序是由跨中(桥中心)对称向两侧分两个工作面同时推进。横向方向的浇注顺序按照“中部底板两侧底板中部腹板两侧腹板”的顺序由中央往两侧对称浇注。
第二次混凝土浇筑:浇筑方法及纵向浇筑顺序同第一次,横向的浇注顺序按照“中部腹板两侧腹板中部顶板两侧顶板两侧翼板”的顺序由中央往两侧对称浇注。
(三)预应力张拉
设计腹板预应力钢束采用规格为Φs15.2～19,其张拉控制力为3710.7kN;顶底板钢束采用Φs15.2～15预应力钢束,张拉控制力为2929.5kN。张拉时必须在混凝土强度达到设计强度的90%以上才可进行预应力张拉。预应力张拉采用两端同时张拉方式,以张拉应力和张拉伸长量进行“双控”控制,并以张拉应力控制为主。每束张拉程序为:0～10%σk(开始量伸长量)～103%σk(持荷2min)～锚固。
在施加预应力前应做好钢绞线进场后的报验、千斤顶和油表以及配套油泵的校验工作。
五、施工注意事项
1.地模基础填筑要分层碾压,压实度满足要求;逢雨天施工时,加强对地模受雨水、潮水的冲刷观察,保证地模稳定。
2.钢筋、铁件等电焊时下面要垫铁板,避免焊碴烧毁模板、铁皮等;混凝土浇注前,杂物要冲洗干净。
3.优化混凝土配合比,降低水化热;混凝土浇筑分层进行、连续浇筑,并及时养护。
4.认真检查预留孔口和预埋件,严格按设计要求准确预留预埋,防止遗漏。
5.张拉设备设专人保管使用,并定期检验、标定、维护;锚具应保持干净并不得有油污。张拉前,所有张拉设备均通过有资质计量部门校验,合格后方可使用。
6.钢束张拉采用张拉力和延伸量双控制,以张拉力控制为主。预应力张拉的顺序严格按施工图提供的顺序进行。
六、结语
从该工程桥梁的施工效果来看,采用地模施工既安全、经济,又保证了工期。
1.在地模上浇筑大体积预应力混凝土连续箱梁,比采用满堂支架方案更加安全、稳定。
2.地模不需要特别进行地基处理,且基础填筑材料可以重复用于路基填料。现场对地模预压采用“原地地模模拟堆载预压”,本工程取跨中面积长20m*宽10m进行模拟堆载预压,以确定地模的变形值,预压观测数据结果用于地模预拱度设置。可见,采用地模制梁方案不仅大大节省了施工费用;同时模拟预压可以提前实施,减少了对满堂支架的超载预压时间,大大加快了施工进度。
3.在桥梁施工过程中,对地模制梁全程进行监控测量,地模沉降满足要求,桥梁标高、结构尺寸符合设计要求。并且,2009年6月由建设单位委托福州大学结构工程研究所对本桥梁进行汽车荷载试验,测试了桥梁在汽车荷载作用下的上部结构性能,对汽车荷载下测试跨度挠度变形(刚度)、测试控制截面应变或应力增量进行测试和分析,得出结论:本桥梁上部结构性能正常,有一定的安全储备,满足设计荷载下的使用要求。
总之,地模上现浇预应力混凝土连续箱梁的施工方法,在该工程桥梁工程施工中的成功应用,取得较好的效果,大大提高了经济效益,保证了箱梁施工的安全、质量,又大大加快施工进度,受到建设、设计及监理等有关单位的高度评价。
参考文献
[1]公路桥涵设计通用规范(JTGD60-2004)[S].
[2]公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTGD62-2004)[S].
[3]许年发,李家友.预应力混凝土连续箱梁土胎地模的施工技术[J].湖南交通科技,2007,33(1).
作者简介:林伟(1975-),男,福建福州人,福建开辉市政建设有限公司高级工程师,研究方向:路桥施工。