中交三航局厦门分公司 福建厦门 361006
摘要：现浇箱梁由于其整体性好、外形美观、刚度大等特点，已被广泛用于公路与桥梁建设中。由于V型刚构连拱桥箱梁施工程序繁多、现浇梁的设计难度大，所以桥梁的施工质量控制及其重要。因此合理运用现浇箱梁施工技术便显得尤为重要。本文分析了V型刚构连拱桥现浇箱梁施工技术及其质量控制方法为今后类似工程的施工提供了借鉴。
关键词：V型刚构连拱桥；现浇箱梁；施工技术；质量控制
1、工程概况
滨海东大道位于厦门市翔安区东南部沿海，为城市快速路，标准路幅宽60m，双向10车道，规划总长度23km。滨海东大道2号桥是该大道上三座标志性桥梁之一，全长535m，桥面宽度38.5m，双幅设置，单幅桥面宽度18.75m。桥型为9孔V型刚构连拱桥，第2、4、6、8孔设置简支挂梁，一端设置伸缩缝，一端采用桥面连续，全桥分为5联，联长分别为87.83m、117.8m、113.6m、117.8m、87.83m。详见图1。
2、施工工艺
该桥采用钢平台加碗扣脚手架组合，且拱脚支架与墩上箱梁支架分离的支架方案进行施工，浇筑混凝土分三次进行，第一次浇筑V型拱脚、第二次浇筑箱梁主体及第三次浇筑后浇带。基本工艺流程为：基础处理→支架施工放样→搭设拱脚及箱梁支架→拱脚及箱梁底模放样→铺设拱脚及箱梁底模→拱脚及箱梁钢筋绑扎→拱脚及箱梁侧模安装→浇筑拱脚砼→砼养生→搭设拱脚顶箱梁支架→拱脚顶箱梁底模放样→铺设拱脚顶箱梁底模→拱脚顶箱梁钢筋绑扎→拱脚顶箱梁侧模安装→浇筑箱梁砼→砼养生→侧模拆除→底模拆除→支架拆除。
2.1、基础处理
依据地质条件及工程实际，采用钢管桩及PHC桩作为基础。基础在水上采用钢管桩，DZ90振动锤沉桩，而陆上4孔（第1、2、8、9孔）由于净空较低，钢管桩无法拔除，选择PHC桩作基础，沉桩过程中主要控制桩的垂直度及贯入度。桩基础承载力大，经实践验证，基础桩沉降均在6mm以内，有效的解决了支架沉降问题。
2.2、支架搭设
支架采用贝雷梁加碗扣式脚手架进行搭设。其中贝雷梁采用横向布置，设置7排纵向基础桩，钢平台根据拱圈高度分级设置，贝雷梁采用连续梁，跨径小，挠度很小，大大提高了钢平台的整体刚度，有利于碗扣脚手架稳定。由于是拱形桥，支架会受到水平推力的影响，因此每个钢平台间的连接方式变得尤为重要。现场实际施工过程中通过增设连接杆来保证每个平台间的连接。
2.3、预压
在支架搭设完成后，为确保施工安全，对支架进行预压，预压能消除地基非弹性变形和支架非弹性变形的影响，有利于桥面线形控制。结合本工程桥梁特点及支架设计方案，选取第一跨（0#~1#首件）、第5跨（4#~5#荷载最重）进行预压。预压材料选用砂石料（拱脚）结合钢筋（拱圈及上箱梁），砂石料及钢筋的堆码按设计梁体的结构自重和分布形式堆放，加载时对称等载预压布置，防止支架偏压失稳。加载顺序按混凝土浇筑的顺序进行，加载时分三段进行。加载时按照50%、100%、120%设计荷载分三级加载，加载时加载重量的大小和加荷速率与地基的强度增长相适应，待地基在前一级荷载作用下，达到一定固结度后，再施加下一级荷载，特别是在加载后期，严格控制加载速率，防止因整体或局部加载量过大、过快而使地基发生剪切破坏。地基最大沉降量不能超过10mm/d；水平位移不能大于4mm/d。
当支架稳定后，卸掉砂石料，卸载时分层卸，全部卸完后，测量底模和地基的标高，计算出支架和地基的弹性变形量。画出弹性变形曲线，作为调整模板预拱度的依据。在预压结束、模板调整完成后，再次检查支架和模板是否牢固。
2.4、模板安装
底模：采用竹胶板，其宽度应与设计宽度一致，接缝应严密不漏浆，必要时用腻子填塞。
侧模：采用竹胶板，安装完底模板后，安装侧模，侧模与底板本间的接缝必须紧密，线型要平顺。
内模：内模采用方木框架，防水胶合板加木衬板及木模块组合拼装，安装时打好支撑，垫好底垫块并防止砼浇注时上浮,在模板和钢筋施工时注意预留排水管道。
模板及支架有足够的承载力、刚度和稳定性，能可靠地承受浇注砼的重量、侧压力以及施工荷载。在浇注砼之前，对模板工程进行验收。模板安装和浇注砼时，对模板及其支架进行观察和维护，发生异常情况，按施工技术方案及时进行处理。
模板的接缝不漏浆；在浇注砼前，木模板浇水湿润并清除模板内的杂物。模板与砼的接触面清理干净并涂刷隔离剂。
固定在模板上的预埋件、预留孔和预留洞均不得遗漏，且安装牢固。
2.5、钢筋安装
箱梁中钢筋工程主要包括底板、腹板、横梁和顶板四个方面。
1、底板钢筋工艺要求：
钢筋网的绑扎，四周两行钢筋交叉点每点绑扎牢固，中间部分每隔一根相互成梅花式扎牢，双向主筋的钢筋，将全部钢筋相互交点扎牢，注意相邻绑扎点的铁丝扣要成八字形绑扎，双层钢筋网的上层钢筋弯钩向下。
2、腹板钢筋工艺要求：
纵向受力钢筋出现双层或多层排列时，两排钢筋之间垫以直径25mm的短钢筋，如纵向钢筋直径大于25mm时，短钢筋直径规格与纵向钢筋相同规格。箍筋的接头交错设置，并与两根架立筋绑扎，板的钢筋网绑扎与基础相同，但注意板上部的负钢筋（面加筋）要防止被踩下，要严格控制负筋位置。
3、顶板钢筋的弯起点，按以下规定弯起钢筋，板的边跨支座1/10L为弯起点。板的中跨及连续多跨可按支座中线1/6L为弯起点（L为板的中-中跨度）。
顶板钢筋绑扎前，把墙板竖向筋按墙板边线矫正，使两边保护层一致，墙板中部绑扎砼垫块一道，墙板上部模板尺寸固定后，用绑扎铁丝把墙板钢筋固定在模板上口，使两边保护层厚度一致。
2.6、混凝土浇筑
在对箱梁现浇支架、工作缝处理、模板、钢筋、预应力系统认真自检合格后，报请监理工程师验收，验收合格后即可开始箱梁砼的浇注。
每一段箱梁砼在最初砼初凝前浇筑完毕，因此必须根据整段箱梁的砼总量，确定商品砼的浇筑速度，保证在最初砼初凝前浇筑完毕，箱梁的浇筑先浇底板，振捣密实后再行浇筑腹板，腹板浇筑由一端向另一端逐步推进，并及时振捣。顶板在腹板浇筑一定长度后与腹板交叉进行。浇筑砼时，应保持锚塞、锚圈和垫板位置的正确稳固。振捣时，为避免孔道变形，不允许振捣触及套管，振捣时应快插慢拔，振至砼停止下沉，不冒气泡、泛浆、表面平坦为止，振捣时须有工班长带班。必须定人、定位操作防止漏振过振，工地配有足够数量的振捣器，随时可以替补，在箱梁端部锚固区，采用小型插入式振捣器加强振捣。梁顶表面处理时应拉线、找坡、抹平、压实、并二次抹面防止龟裂。
箱梁砼浇筑完毕，表面收浆后即开始对砼洒水养生，（用自来水）至少保持10天时间砼表面湿润，并表面履盖。砼养生时，加强对预应力钢束所留孔道的保护，不得将水和其它物质灌入孔道。
2.7、预应力钢绞线张拉
张拉开始前，向监理工程师提供张拉详细说明，图纸张拉应力和延伸量的计算，请求审核。张拉机具设备与锚具产品配套使用，在使用前进行有效的校正、检验和标定。
张拉是整个工程施工重要环节，选派有经验的技术人员现场管理预应力张拉作业，所有操作预应力设备和进行预应力张拉的工人均为经过正式培训的熟练工人。张拉工作均在监理工程师在场时进行。
张拉时砼强度应大于设计要求的强度（除特殊说明外，设计要求达到设计强度的90%），施加预应力的砼龄期不小于7天。钢束张拉在初始张拉力状态下注出标记，以便直接测定各钢绞线的引伸量(不准用量油缸的伸长量来代替钢绞线的伸长量)。引伸量扣除钢束非弹性变形的影响，误差在±6%以内，如引伸量超过±6%，应停止张拉，查明原因，同一断面断丝不允许大于1%。预应力张拉顺序严格按施工图要求进行纵、横向预应力钢束应尽量保持对称张拉，并保持同步，张拉顺序按设计要求进行。
2.8、真空压浆
本工程采用真空吸浆新工艺，它能增加灌浆的饱满度和密实性，大大提高结构的耐久性。真空吸浆的施工：首先采用真空泵抽吸预应力孔道中的空气，使孔道内的真空度达到80%以上，然后在孔道的另一端再用压浆机以大于0.7Mpa的正压力将水泥浆压入预应力孔道。
1、真空压浆施工
（1）在水泥浆出口及入口处接上密封阀门。将真空泵连接在非压浆端上，压浆泵连接在压浆端上。以串联的方式将负压容器、三向阀门和锚具盖帽连接起来，其中锚具盖帽和阀门之间用一段透明的喉管连接。
（2）在压浆前关闭所有排气阀门（连接至真空泵的除外）并启动真空泵10min，显示出真空负压力的产生，应能达到负压力0.1Mpa，如未能满足此资料则表示波纹管未能密封，需在压浆前进行检查并采取措施。
（3）在保持真空泵运作的同时，开始往压浆端的水泥浆入口压浆，在压浆过程中真空压力将会下降（约0.03Mpa），从透明的喉管中观察水泥浆是否已填满波纹管，继续压浆直至水泥浆达到安装在负压容器上方的三相阀门。
（4）操作阀门以隔离真空泵及水泥浆，将水泥浆导向废浆桶的方向。继续压浆至所溢出的水泥浆形成通畅及一致性，没有不规则的摆动。
（5）关闭真空泵，关闭设在压浆泵出浆处的阀门。
（6）将设在压浆盖帽排气孔上的小盖打开。打开压浆泵处的阀门直至所溢出的水泥浆形状均匀。在压浆盖帽的排气管上安装小盖，并保持压力在0.4Mpa下继续压浆半分钟。
（7）关闭设在压浆泵出浆处的阀门，关闭压浆泵。
2、水泥浆技术要求
（1）水灰比0.3～0.4之间；浆体流动度30～50 s。
（2）浆体泌水性要求：小于水泥浆初始体积的2%；四次连续测试的结果平均值＜1%；拌和后24h小时水泥浆的泌水应能吸收。
（3）浆体初凝时间6小时。
（4）浆体体积变化率：2%
（5）浆体强度7天龄期强度大于＞40MPa。
3、施工中的质量控制要点
根据本工程现浇箱梁施工的特点，在施工过程中除强化管理，确保质量保证体系正常运行外，技术上也要采取相应的措施，使工程质量和工期有一个充分的保证。主要采取以下措施：
1、裂缝的控制
本工程上部结构分为拱脚和箱梁，箱梁包含拱圈箱梁和墩上箱梁，其施工技术主要解决超静定结构约束问题。通过设置施工缝和后浇段将超静定结构临时变成自由体，待箱梁达到设计强度后再浇筑后浇段合拢，然后尽快张拉，避免刚构拱长期在无应力状态下受温度变化反复收缩引起开裂。
2、箱梁主体的浇筑顺序
拱圈混凝土施工过程是一个对支架不断加载的过程。考虑拱圈浇筑与支架变形之间的相互影响关系，为防止支架异常变形，破坏主拱轴线，甚至产生混凝土裂缝，同时遵循“分段灌注顺序应使支架在混凝土灌注过程中发生的变形幅度最小”的施工原则，确定了主拱圈浇筑顺序。具体详见下图。
3、砼坍落度的控制
砼浇筑刚开始先浇筑中横梁的底部，横梁的底部钢筋密集，因此刚开始砼浇筑要控制坍落度在200~210mm且流动性要求较高；横梁的底部砼浇筑完后接着浇筑拱圈的底板，此时降低砼的坍落度（180~190mm），防止拱圈底板浇筑过程中砼下滑。因此在箱梁主体浇筑过程中对砼的坍落度控制非常严格。
4、振捣质量的控制
由于浇筑顺序的要求，在拱脚与箱梁主体交接的位置设置有施工缝（详见图3），靠近施工缝后面是横梁，横梁的钢筋密集且拱脚内箱里的封头板是密封，导致了拱脚施工缝的位置振捣不易。针对此问题施工中我们采取在拱脚内箱里的封头板预留振动棒孔洞，待施工缝的底板砼浇筑完成后在密封起来，保证了拱脚施工缝的振捣质量。
5、大坡度拱脚混凝土浇筑的质量控制
采用压板和铁丝网共用来控制砼的浇筑质量（详见图4）。铁丝网采用20mm×20mm的铁丝网片。压板的应用虽然更好的控制了拱脚砼浇筑的质量，但是因拱脚内箱有模板（内模）内支撑，压板不易做到全部密封起来，而且压板全部密封起来不易振捣，因此压板安装过程中两压板间是留有空隙的，导致有时砼的坍落度稍微大点，振捣过程中还是会出现砼往下溜的现象，为此我们在应用压板的基础上，在压板的末端（横向靠下的位置）绑扎20mm×20mm的铁丝网片，铁丝网片包裹住底板、顶板上下两层钢筋，采用此工艺更好的解决了振捣过程中砼往下溜的问题，确保了拱脚砼的浇筑质量。
4、结束语
随着我国科技的不断发展，我国桥梁设计及施工技术取得了很大的进步，但与先进国家相比还存在着一定的差距。目前，预应力现浇箱梁由于其具有较好的经济与社会效益，得到了广泛应用。我国当前在预应力现浇箱梁的设计与施工方面虽然有了较为成熟的计算及施工方法，但还不够完善。通过本工程对V型刚构连拱桥现浇箱梁施工工艺研究包括箱梁整体浇筑顺序、合拢段设置、V型拱肋混凝土浇筑等施工工艺的研究和工艺措施的保障，确保施工的质量要求，V型刚构连拱桥现浇箱梁施工技术在本工程得到成功应用，为今后类似工程的施工提供了借鉴。
论文作者:梁跃鑫
论文发表刊物:《基层建设》2017年2期
论文发表时间:2017/4/18
标签：钢筋论文; 支架论文; 水泥浆论文; 预应力论文; 拱圈论文; 模板论文; 预压论文; 《基层建设》2017年2期论文;