悬臂灌注预应力混凝土连续箱梁的施工工艺

收稿日期:2007212229

作者简介:申淑霞(19672),女,工程师,中铁三局六公司,山西晋中　030600

申淑霞

摘　要:介绍了济晋高速公路第二标段的龙凤沟大桥与古铜沟大桥悬臂灌注预应力混凝土连续箱梁各自独特的施工工

艺,全面阐述了施工环节及注意事项,为类似工程提供参考借鉴。关键词:内力平衡法,砂袋压重法,预应力,箱梁中图分类号:U448.213文献标识码:A

　　悬臂灌注预应力混凝土连续箱梁桥的施工是预应力混凝土

连续箱梁桥中最重要的施工方法之一,因预应力混凝土连续梁桥的结构受力状态有利于悬臂施工;采用无支架施工,有利于大跨度建桥,且无需大型吊装设备;采用分段浇筑,有利于变高度箱梁施工等特点。

悬臂灌注预应力混凝土连续箱梁是把桥体沿桥梁轴线分成2m ～5m 若干段,在桥墩柱上现浇一段梁体作为施工平台,开始使用挂篮对称在两侧现浇混凝土上,并对称施加预应力,与边跨现浇段对称合拢,然后再用中跨合拢的悬臂灌注法施工,形成整桥。

1　工程简介

济晋高速公路位于太行山南麓浅山区,龙凤沟大桥和古铜沟大桥是济晋高速公路第二合同段上的控制工程,大桥分为左右两幅。龙凤沟大桥上部连续刚构为(70+120+70)m 单箱、单室PC 箱梁,箱梁采用贝雷桁架式挂篮悬灌施工工艺;古铜沟大桥上部连续刚构为(75+135+75)m 单箱、单室PC 箱梁,箱梁采用菱形桁架式挂篮悬灌施工工艺。

沉降降低很快;当两者之间净距大于9.0m 时,桩基内力及沉降变化幅度渐趋缓慢。

当隧道开挖面与桩基距离很近时,土体开挖对桩的轴力影响是明显的,在隧道与桩基净距为0.5m 时,桩基最大轴力值可达4000多kN ,并且桩基轴力随隧道埋深的变化率较大,这对于桩基的内力影响十分不利。当隧道与桩基净距较远时,桩基轴力随隧道埋深的变化率较小,最大轴力值也较小。当隧道与桩基净距小于1.5m 时,桩基沉降值大于20mm ,隧道开挖对桩基影响超过允许值,有必要采取相应的工程措施控制桩基沉降,应尽量避免桩基沉降对上部建筑物造成破坏;当两者之间净距大于1.5m 时,隧道开挖对桩基沉降的影响较小,桩基沉降值能够控制在20mm 之内,可以认为桩基是安全的。

3　结语

1)隧道开挖对近距离桩基的影响十分明显,隧道开挖半径的

增大将导致桩基沉降、轴力的增大;桩基与隧道净距也是对桩基

轴力及沉降造成影响的因素,随桩基与隧道净距的增大,隧道轴

力、沉降值均显著降低,隧道与桩基之间距离小于1.5m 时,隧道

开挖对桩基沉降的影响超过允许值20mm ,应当采取相应工程措

施控制桥桩下沉,保护上部建筑物,如加强隧道衬砌支护,注浆加

固地层等。

2)桩基轴力随埋深增大而增大,最大轴力值发生在隧道开挖

中心线水平位置以上;隧道开挖中心线以下,桩基轴力迅速减小。桩基沉降随埋深增大而逐渐减小,但桩顶与桩端沉降值相差不

大;桩基沉降最大值发生在桩顶地表位置,因此,对于地表桩顶沉降的监控量测至关重要。

3)采用两阶段法计算隧道开挖对于桩基轴力、沉降的影响是一种较为简便的方法,能够为工程施工设计提供参考,但是这种方法的不足之处在于不能计算桩基所受到的弯矩以及侧向位移;并且对于隧道开挖损失比的取值也带有一定的任意性,应当在计算之前准确确定各计算参数,使所得结果更为有效。参考文献:

[1]贾喜涛.暗挖隧道过既有建筑物采用隔离桩法施工分析[J ].隧道建设,2006,26(1):25227.

[2]周振宇.地铁暗挖隧道施工对高架桥桩保护的实例与分析[J ].广东土木与建筑,2007(8):29232.[3]黄茂松,李　早,杨　超.隧道开挖条件下被动群桩遮拦效应分析[J ].土木工程学报,2007,40(6):69274.

[4]李　早,黄茂松,戴　兵.层状地基中刚性承台群桩竖向力学分析[J ].同济大学学报,2007,35(4):4462450.

[5]LO G ANA THAN N ,POULOS H G.Analytical prediction for

Tunneling 2induced ground movement in clays[J ].G eotech G eoen 2

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[6]李　早,黄茂松.隧道开挖对群桩竖向位移和内力影响分析

[J ].岩土工程学报,2007,29(3):3982402.

[7]姚志国.隧道开挖过程中施工监测及其数据分析[J ].山西建

筑,2007,33(9):62263.

The settlement of tunnel excavation to architectural pile foundation and the internal force affection

LONG H ai

Abstract :It analyses the affection of tunnel excavation to architectural pile foundation using two 2phase analysis method ,specifically discusses the affection of tunnel excavation section and the distance between tunnel and pile foundation to architectural pile foundation settlement and ax 2ial force ,to supply reference to the related design and construction.

K ey w ords :tunnel excavation ,architectural pile foundation ,settlement and the internal force affection ,two 2phase analysis method

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413・第34卷第12期2008年4月　　　　　　　　　　山西建筑SHANXI 　ARCHITECTURE

　　　　　　　　　　　　　　　　Vol.34No.12Apr.　2008　　

2　悬臂灌注预应力混凝土连续箱梁的施工工艺2.1　悬灌连续箱梁的施工工序2.1.1　(1号—0号—1号)梁段的施工方式

主桥下部构造采用双薄臂空心高墩,(1号—0号—1号)梁段在墩顶及托架上立模并浇筑。

1)龙凤沟大桥的(1号—0号—1号)梁段采用墩顶架设铰支座托架现浇施工的方式,铰支座托架宜拆装,但施工变形大。

2)古铜沟大桥的(1号—0号—1号)梁段托架采用预埋牛腿的托架方式,托架易定位,但要求焊接强度高等特点。

3)安装顺序。铰支座托架、牛腿托架→定位撑→横梁→分配梁→方木→底模板→0号肋板(翼缘板)→1号肋板(翼缘板)

钢筋绑扎完毕

堵头模板。

安装顺序不能颠倒,要遵循先底后上,先外后里的原则。

2.1.2　悬臂挂篮的施工工艺

挂篮是悬臂对称平衡灌注法的主要设备。组装在(1号—0号—1号)梁段上,由主桁承重系统、模板系统、锚固与平衡重系统、悬吊及调高系统、走行系统和工作平台等几部分组成,施工中附属在桥体上的临时结构物,锚固在已浇筑梁段上,承受挂篮自身重量外还要承受各节段混凝土重量及临时荷载。挂篮具有灵活移动,拆卸方便,操作安全的功能。

1)贝雷桁架式挂篮。龙凤沟大桥采用贝雷桁架式挂篮的施工方式。贝雷桁架式挂篮为平衡重式挂篮,单侧挂篮的主桁架由2组共8排贝雷片组成,纵向对称地吊装在桥梁顶面上,双片平焊的工字钢共4套为上下前后横梁,对焊的槽钢共2套组成左右两侧的滑道梁,底部由平焊的槽钢组成纵向平行排列的分配梁,上下由吊带连接,依靠倒链配合千斤顶牵引主桁架在钢支座上滑动与走行,走行时后部加配重。贝雷桁架式挂篮的缺点有走行笨重,占地空间大,施工不方便。

2)菱形桁架式挂篮。古铜沟大桥采用菱形桁架式挂篮的施工方式。菱形桁架式挂篮为无平衡重式挂篮,单侧挂篮的主桁架由双片对焊槽钢组成菱形架,上后横梁由扁担梁代替,依靠千斤顶配合倒链牵引主桁架在滑轨上走行。菱形挂篮的优点有结构简洁,受力明确,设计吊点均位于梁面以上,操作空间大,施工方便,大大提高了效率。

3)挂篮静载实验。静载实验是测试挂篮在分级荷载作用下各主要构件的应力变形,为施工控制提供可靠的数字依据,挂篮整体加载在现场进行。

龙凤沟大桥采用砂袋压重法。

古铜沟大桥采用简便有效的内力平衡法。

2.1.3　边跨现浇段的施工方式

边跨现浇段的施工是在墩柱(桥台)内侧搭设支架、立模、绑扎钢筋及在现场浇筑混凝土的施工过程。两桥全部采用满堂式钢管支架。支架实验采用砂袋支架预压的方式:砂袋分级加载,加载最大重量为现浇重量的1.30倍。通过预压以清除支架的非弹性变形,并确定分级荷载与弹性变形之间的关系。预压时记录相关数据,为挂篮设置合理的预拱度和立模标高。

2.1.4　合拢段施工及体系转换

1)边跨合拢段的施工方式。边跨合拢段是在悬臂端和边跨

现浇段之间。龙凤沟大桥和古铜沟大桥都采用了挂篮改装的吊架和支架合拢的方式。a.吊架合拢的方式:合拢段位置设于边跨现浇段和悬臂端之间的吊架上。适用于合拢处的地形复杂、无法

支撑的施工条件下。b.支架合拢的方式:合拢段位置设于边跨现浇段的支架上,此法构造简单、施工方便,适用于合拢处的地形平坦,利于搭设支架的施工条件下。边跨对称合拢施工时,应按设计加载再分级卸载来抵消浇筑混凝土时造成的竖向应力。

2)中跨合拢段的施工方式。中跨合拢是在两个悬臂端之间的合拢。两桥采用挂篮拼装吊架来浇筑合拢段,中跨合拢为强制合拢方式。合拢锁定装置为既撑又拉,将合拢段内埋槽钢施加合理的纵向压力向两侧撑住,再焊接成劲性骨架,同时张拉临时束共同锁定。

3)合拢施工的要点。a.在合拢以前应对箱梁标高及轴线进行联测并连续观察气温变化及梁体相对标高的变化和轴线偏移量,观测合拢段在温度影响下的梁体长度变化。b.全桥必须同时均衡对称合拢。c.合拢口刚性支撑的设计和临时束的张拉力必须严格按设计要求实施,刚性支撑锁定时间根据连续观察结果确定,要求在梁体相对变形最小和温度变化幅度最小的时间区间内对称、均衡同步锁定。d.合拢施工时,不宜引起该段施工的附加应力,在浇筑过程中需要调整两悬臂端合拢施工荷载,使其变形相等,避免合拢段产生竖向应力,两桥都采用水箱配重,注水调整。e.合拢段混凝土宜比梁体提高一个等级,并要求早强,采用微胀混凝土。f.合拢段混凝土浇筑时间应选在日气温较低,温度变化幅度小的时间内进行,注意混凝土在浇筑时振捣和浇筑完成后的洒水养护,以防产生早期裂缝。g.连续预应力筋张拉顺序应按照设计的规定,先顶板后底板再肋板,先长束后短束,并对称实施张拉。

2.2　悬灌连续箱梁的浇筑方式

浇筑梁段全部采用全断面一次灌注方式。先底板再肋板最后灌注顶板,肋板(即腹板)采用水平分层浇筑,每层灌注厚度宜为30cm ～40cm ,因为顶板悬臂较长,为避免由于模板支架变形而产生混凝土裂缝,顶板采取由外向内的浇筑顺序。

采用全断面一次灌注方式,还应注意两个问题:1)底板混凝土重复振动问题,重复振动不能超过混凝土的初凝时间,要求在初凝时间内保证每一节段混凝土灌注完毕。2)浇筑肋板混凝土时,混凝土经振动易沿下梗肋冒出底板,因为掺用减水剂的混凝土具有触变性,经振动液化后很容易冒出底板,这说明下梗肋处已灌注密实,可以停止下梗肋的振动。

振动体系的选定应考虑梁体截面尺寸、模板结构形成及混凝土配合比等。在灌注底、顶板混凝土时,采用插入式振捣器,而灌注肋板时可使用侧模附着式振捣器。

2.3　预应力筋的张拉与压浆

待箱梁混凝土达到85%的设计强度后,方可进行预应力筋的张拉。张拉顺序一般为先横向,再纵向,后竖向,纵向和竖向预应力筋对称中线张拉;同一截面为先下后上,先长束后短束。预应力筋在张拉后24h 内应及时压浆,以免预应力筋松弛造成预应力损失,横向和竖向的预应力筋(Φ32精轧螺纹)采用复张拉工艺法(至少进行两次张拉,其张拉间隔时间不少于30d )。

3　结语

悬臂灌注预应力混凝土连续箱梁桥结构体系具有跨度大,变形小,伸缩缝少,结构刚度好,行车平稳顺畅,养护简单,抗震能力强的优点,在高速公路桥梁上被广泛使用。

在济晋高速公路的施工实践过程中,悬臂浇筑的作业循环周期不断缩短,箱梁几何尺寸、线形受到严格的控制,T 构良好的稳定性得到保证,高空施工作业的安全性增强。总结出了完整的施

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513・　　第34卷第12期2008年4月

　　　　　　　　　　申淑霞:悬臂灌注预应力混凝土连续箱梁的施工工艺

文章编号:100926825(2008)1220316202

无支架施工钢管混凝土系杆拱桥施工控制研究

收稿日期:2008201204

作者简介:刘恒通(19832),男,助理工程师,山西省公路工程质量检测中心,山西太原　030006

徐有为(19822),男,重庆交通大学硕士研究生,重庆　400074

尹振君(19822),男,助理工程师,中铁大桥局第五工程有限公司,江西九江　332000

刘恒通　徐有为　尹振君

摘　要:从一座钢管混凝土系杆拱桥的施工实践出发,详细阐述了先拱后梁无支架施工系杆拱桥的施工控制全过程,并对

钢管拱肋整体吊装、钢管混凝土顶升施工、系杆分段对称吊装以及吊杆索力优化进行了重点论述,可供同类工程参考。关键词:钢管混凝土,系杆拱桥,无支架施工,施工控制,调索中图分类号:U445.4文献标识码:A

　　环太湖一带,大小河流遍布,货运繁忙。不少宽度百米左右

的河道通航等级达到了三级,在这些河流上修建桥梁对净空的要求比较高,在桥型的选择上大多以下承式的系杆拱桥居多,同时在施工方法的选择上要求对通航的影响要降到最低。显然采用支架现浇或搭设支架拼装对通航的影响较大,文中论述的工程便是湖申航道位于浙江南浔的一座下承式钢管混凝土系杆拱桥,桥梁全长328.60m ,其中主桥为主跨78.60m ,矢高15.32m ,矢跨比1/5的双肋钢管混凝土抛物线拱桥,单肢管径为800mm ×14mm ,管内混凝土采用微膨胀的C50混凝土,两系梁截面尺寸均为120cm ×60cm ,全桥共设14对吊杆,吊杆纵向间距为5m ,系杆(包括相应内横梁)分六段整体预制,每片重约45t ,各段系杆之间用1m 的湿接头连接成整体,为了在施工的过程中尽量不影响桥下的正常通航,本桥的钢管拱肋采用的是浮吊整体吊装到位并一次焊接成型。设置临时拉索以平衡在各个施工阶段的水平推力。在拱肋接头附近开一进料口通过车载混凝土泵压送混凝土一直达到顶端。系梁采用两艘浮吊对称吊装,同时配合张拉临时拉索。本桥由于构件多为预制,施工周期大大缩短,未在河中搭设一片支架,对通航影响降到最低,与此同时施工难度提高不少,因此在施工过程中进行了全过程监控,保证了桥梁的顺利完工。

1　钢管拱肋吊装方案与施工控制

本桥采取先拱后梁的施工顺序,钢管拱肋在工厂分段预制成型运输到河岸以后现场拼装成整体,拱脚预埋长2m 的接头并在接头口设置限位钢板。为平衡拱肋就位后由于重量产生的水平推力,在系杆上面10cm 处设置临时拉索,临时拉索由4束预应力纲绞线组成,上下游系杆各两束,锚于拱座后,拱肋就位前进行初张拉。空钢管拱肋重90t ,吊装时选择两个风撑位置作为起吊点,由两艘浮吊同时起吊吊起拱肋上升并保持同一高度,在河岸两侧设置浮吊的缆绳,通过收放缆绳使浮吊转向面对桥位位置,然后两浮吊同时提升拱肋至高出接头位置20cm 后平移落在限位钢板之上。浮吊逐级卸载,钢管沿限位钢板滑向预埋接头位置,通过手拉葫芦微调钢管横向位置使得接头位置对齐,此时对拱肋风撑上设置的偏位观测点进行观测,控制偏位小于1cm 后对接头初焊,然后慢慢松下浮吊,对接头封焊,同时张拉临时拉索以平衡拱肋自重产生的水平推力。

2　钢管混凝土顶升施工

在顶升浇筑混凝土的过程中一般是通过控制泵的排量来调整泵的工作压力,这是最为有效也最易实现的方法。本桥施工中选择的混凝土泵车HBC85E 工作压力为8.5MPa ～14MPa ,最大工作压力大于理论计算所需要的10MPa 的压力,有一定的富余。顶升施工开始以前要用1∶1的水泥浆先注入钢管内湿润钢管内壁,这样在灌注混凝土时就减小了钢管内壁的摩擦阻力。在拱顶开一直径约12cm 的小孔再用导管接长作为排气和排浆孔。在进料口设置回流栓或阀门保证顶升结束后管内混凝土回流得到控制。

本桥混凝土的顶升不同于一般的柱或上(中)承拱桥之处在于在顶升混凝土的过程中要张拉施工临时拉索,因本桥是无支架施工,系杆在拱肋就位以后才由浮吊分段吊装上去,所以在钢管内混凝土顶升以前系杆还没有安装上,此时为了平衡拱内混凝土产生的水平推力,需通过张拉临时拉索来实现,并在拱座后与老桥台之间现浇混凝土,在其表面粘贴应变传感器以测试混凝土顶升过程中拱脚的水平推力。

工方案和施工措施,在悬臂挂篮灌注施工中的预应力施工工艺及设备、现浇技术及养生、挂篮施工工艺、高空安全作业施工等方面都积累了宝贵的经验。参考文献:

[1]李开言.预应力混凝土箱梁制造技术及工艺[M ].北京:中国

铁道出版社,2003.

[2]王建奇,张争明,杨建平.箱梁悬臂灌注线形控制技术[J ].山西建筑,2006,32(18):1102111.

Construction technology of overh anging persusion prestressed concrete continuous box beam

SHEN Shu 2xia

Abstract :The special construction technology of overhanging persusion prestressed concrete continuous box beam between Longfenggou bridge and Gutonggou bridge in the sencond bid section of Ji 2Jin highway was introduced ,and the construction segment and matters need attention were represented completely ,which can provide references for the similar projects.

K ey w ords :internal force balanced method ,sandbag pressure method ,prestressed force ,box beam

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613・第34卷第12期2008年4月　　　　　　　　　　山西建筑SHANXI 　ARCHITECTURE

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