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施工员质量员通用与基础知识:一般桥梁施工技术

时间:2023-09-21 理论教育 版权反馈
【摘要】:2)桩基础施工。堆放场地应靠近沉桩现场,场地平整坚实,并备有防水措施,以免场地出现湿陷或不均匀沉陷的现象。钻孔灌注桩施工因成孔方法的不同和现场情况各异,施工工艺流程不完全相同。钻孔灌注桩施工,必须由有经验的施工人员主持,并掌握场地的地质与水文地质情况,保证钻孔设备完好,施工记录完善。

施工员质量员通用与基础知识:一般桥梁施工技术

1.基础工程施工技术

桥梁墩台和基础的施工是桥梁工程施工中的一个重要组成部分,其施工质量的优劣不仅直接关系到桥梁上部结构的制作与安装质量,而且对桥梁的使用功能效果影响重大。因此在施工过程中,应对桥梁墩台准确定位,采用经过正规检验合格的建筑材料,并严格按施工规范执行,以确保工程质量。

1)明挖扩大基础施工。

扩大基础或明挖基础属直接基础,是将基础底板设在直接承载的地基上,来自上部结构的荷载通过基础底板直接传递给地基。

扩大基础的施工方法通常是采用明挖的方式进行。在开挖基坑前,应确定好复核基坑中心线、方向和高程,并应按地质水文资料,结合现场情况,决定开挖坡度、支护方案以及地面的防水、排水措施。如果地基土质较为坚实,开挖后能保持坑壁稳定,可不设置支撑,采取放坡开挖的方式。实际工程由于土质关系、开挖深度、放坡受到用地或施工条件限制等因素影响,需采取各种加固坑壁措施,诸如挡板支撑、钢木结合支撑、混凝土护壁等。若在开挖过程中有渗水,则需要在基坑四周挖边沟或集水井以利于排除积水。在水中开挖基坑时,通常需预先修筑临时性的挡水结构物(围堰),将基坑内水排干,再开挖基坑。

基坑开挖至设计高程后,必须抓紧进行坑底土质鉴定、清理与整平工作,及时砌筑基础结构物。故明挖扩大基础施工的主要内容包括基础的定位放样、基坑开挖、基坑排水、基底处理以及砌筑(浇筑)基础结构物等。

2)桩基础施工。

当地基浅层土质较差,持力层土埋藏较深,需要采用深基础才能满足结构物对地基强度、变形和稳定性要求时,可用桩基础。桩基础是常用的桥梁基础类型之一。

基桩按材料分类有木桩、钢筋混凝土桩、预应力混凝土桩与钢桩,桥梁基础中应用较多的是中间两种;按制作方法分为预制桩和钻(挖)孔灌注桩;按施工方法分为锤击沉桩、振动沉桩、射水沉桩、静力压桩、就地灌注桩与钻孔埋置桩等,前四种又统称为沉入桩。基桩应该依据地质条件、设计荷载、施工设备、工期限制及对附近建筑物产生的影响等来选择施工方法。

(1)沉入桩基础。

沉入桩所用的基桩主要为预制的钢筋混凝土桩和预应力混凝土桩。制作钢筋混凝土桩和预应力混凝土桩所用技术应符合《公路桥涵施工技术规范》(JTG/T F50—2011)的规定。此外,还应注意以下事项。

①钢筋混凝土桩内的纵向主钢筋如需接头时,应采用对焊接头。

②螺旋筋或箍筋必须箍紧主筋,与主筋交接处应用点焊焊接或用铁丝扎结牢固。

③预应力混凝土桩的纵向主筋采用冷拉钢筋且需焊接时,应在冷拉前采用闪光接触对焊焊接。

④桩长用法兰盘连接时,法兰盘应对准位置焊接在钢筋或预应力钢筋上;对先张法预应力混凝土桩,法兰盘应先焊接在力筋上,然后进行张拉。

⑤混凝土应由桩顶向桩尖方向连续灌注,不得中断。

⑥桩的钢筋骨架(包括预应力钢筋骨架)允许偏差应符合规范的规定。

钢筋混凝土桩的预制要点为:制桩场地的整平与夯实;制模与立模;钢筋骨架的制作与吊放;混凝土的浇筑与养护。

预制桩在起吊与堆放时,较多采用两个支点,较长的桩也可用3~4个支点。支点位置一般应按各支点处最大负弯矩与支点间桩身最大正弯矩相等的条件来确定。堆放场地应靠近沉桩现场,场地平整坚实,并备有防水措施,以免场地出现湿陷或不均匀沉陷的现象。当预制桩长度不足时,需要接桩,常用的接桩方法有法兰盘连接、钢板连接及硫磺胶泥(砂浆)连接等。

沉桩前应处理空中和地面上下的障碍物,平整场地或搭设支架、平台,做好准备工作。沉入桩的施工方法主要有锤击沉桩、振动沉桩、射水沉桩以及静力压桩等。

(2)就地灌注混凝土桩基础。

就地灌注桩是指采用不同的钻(挖)孔方法,在土中形成一定直径的井孔,达到设计高程后,将钢筋骨架(笼)吊入井孔中,灌注混凝土形成桩基础。这种成桩工艺在欧洲约于20世纪40年代初期已开始使用。我国公路桥梁上使用钻孔灌注桩基础始于20世纪50年代末期,从河南省用人力转动锥头钻孔开始,逐渐在全国发展到使用冲抓锥、冲击锥、正反循环回转钻、潜水电钻液压动力钻井机等多种钻孔工艺。钻孔直径由初期的0.25 m到20世纪70年代的2.0 m左右,目前最大桩径已达4~6 m,如安徽铜陵长江大桥、江西南昌新八一大桥相继采用了桩径为4.0 m的钻孔桩基础,桩长也从十余米发展到百米以上。武汉白沙洲长江大桥的主墩基础为40根桩径为1.55 m的钻孔灌注桩,实际成孔深度达102 m。随着钻井技术的成熟,钻机性能的不断完善,钻孔灌注桩的应用将进入一个新阶段。

①钻孔灌注桩的特点。

钻孔灌注桩的桩长可以根据持力土层的起伏面变化,并按使用期间可能出现的最不利的内力组合配置钢筋。钢筋用量较少,便于施工,故应用较为普遍。

②钻孔方法和机具设备。

钻孔灌注桩的关键是钻孔,钻孔的方法可归纳为三种类型,即冲击法、冲抓法与旋转法。冲击法是用冲击钻机或卷扬机带动冲锥,借助锥头自重下落产生的冲击力反复冲击以破碎土石或把土石挤入孔壁中,用泥浆浮起钻渣,或者用抽渣筒或空气吸泥机排出钻渣而形成钻孔。冲抓法是用冲抓锥靠自重产生冲击力来切入土层或破碎土层,锥瓣抓土、弃土以形成钻孔。旋转法是用人力或用钻机通过钻杆带动锥或钻头旋转切削土壤,用泥浆浮起钻渣并排出,从而形成钻孔。每种方法又因动力与设备功能的不同而分为多种。

③钻孔灌注桩的施工工艺流程。

钻孔灌注桩施工因成孔方法的不同和现场情况各异,施工工艺流程不完全相同。在施工前,要安排好施工计划,编制具体的工艺流程图,作为安排各工序施工操作和进度的依据。

当几个桩位同时施工时,要注意相互的配合,避免干扰与冲突,并尽可能地做到均衡使用机具与劳动力。既要抓紧新钻孔的施工,也要做好已成桩的养护和质量检验工作。

钻孔灌注桩施工,必须由有经验的施工人员主持,并掌握场地的地质与水文地质情况,保证钻孔设备完好,施工记录完善。钻孔灌注桩施工的主要工序是埋设护筒、制备泥浆、钻孔、清底、钢筋笼制作与吊装以及灌注水下混凝土等,下面简略介绍其要点。

a.埋设护筒。钻孔成败的关键是能否防止孔壁坍塌。当钻孔较深时,地下水位以下的孔壁土在静水压力下会向孔内坍塌,甚至发生流沙现象。钻孔内若能保持比地下水位高的水头,增加孔内静水压力,便能稳定孔壁,防止坍孔。护筒除起到这个作用外,同时还具有隔离地表水、保护孔壁的作用。

b.制备泥浆。钻孔泥浆由水、黏土膨润土)和添加剂组成,具有浮悬钻渣、冷却钻头、润滑钻具的作用,可以增大静水压力,并在孔壁形成泥皮,隔断孔内外渗流,防止坍孔现象产生。调制的钻孔泥浆及经过循环净化的泥浆,应根据钻孔方法和地层情况采用不同的性能指标,泥浆稠度应视地层变化或操作要求机动掌握。泥浆太稀,会导致排渣能力小,护壁效果差;泥浆太稠,会削弱钻头冲击功能,降低钻进速度。

通常采用塑性指数大于25、粒径小于0.005 mm的黏土颗粒含量大于50%的黏土,通过泥浆搅拌机或人工调和,储存在泥浆池内,如图4-32所示,再用泥浆泵输入钻孔内。泥浆泵应有足够的流量,以免影响钻进速度。大直径深孔采用正循环回转法施工时,泥浆泵应经过流量和泵压计算来选择。

c.成孔方法。灌注桩的成孔方法有很多,各自适用于不同地层与环境条件。在桥梁工程中应用较多的有钻孔(冲孔)灌注桩、挖孔灌注桩、沉管灌注桩等。

Ⅰ.钻孔(冲孔)灌注桩:一般采用螺旋钻头或冲击锥等成孔,或用旋转机具辅以高压水冲成孔。常用的方法有正循环回转法、反循环回转法、潜水电钻法、冲抓锥法、冲击锥法,正循环回转钻机成孔原理图和仅循环回转钻机成孔原理图分别如图4-33和图4-34所示。

图4-32 泥浆池

图4-33 正循环回转钻机成孔原理图

图4-34 反循环回转钻机成孔原理图

正循环回转法:利用钻具旋转切削土体钻进,泥浆泵将泥浆压进水龙,通过钻杆中心从钻头喷入钻孔内,泥浆挟带钻渣沿钻孔上升,从护筒顶部的排浆孔排出至沉淀池,钻渣在此沉淀而泥浆流入泥浆池循环使用。其特点是钻进与排渣同时连续进行,在适用的土层中钻进速度较快,但需设置泥浆槽、沉淀池等,施工占地较多,且机具设备较复杂。

反循环回转法:与正循环回转法不同的是,泥浆输入钻孔内后,从钻头的钻杆下口吸进,通过钻杆中心排出至沉淀池内。其钻进与排渣效率较高,但接长钻杆时装卸麻烦,钻渣容易堵塞管路。另外,因泥浆是从上向下流动,孔壁坍塌的可能性较正循环回转法的大,为此需用较高质量的泥浆。

潜水电钻法:是将旋转电动机及变速装置经密封后安装在钻头与钻杆之间,潜入水下作业。其特点是钻具简单轻便、易于搬运、噪声小,钻孔效率较高,但钻孔在水中工作,较易发生故障。

冲抓锥法:冲抓锥不需钻杆,钻进与提锥卸土均较推钻快。由于锥瓣下落时对土层有一股冲击力,故其适用的土质较广,但不能钻斜孔;钻孔深度超过20 m后,其钻孔进度大为降低;当孔内遇到漂石或探头石冲抓较困难时,需改用冲击锥钻进。

冲击锥法:本法适用于各类土层。实心锥适用于漂、卵石和软岩层;空心锥(管锥)适用于其他土层。在冲击锥下冲时,有些钻渣被挤入孔壁,起到加强孔壁并增加土层与桩间侧摩擦力的作用,但不能钻斜孔。钻普通土层时,进度比其他方法都慢;钻大直径孔时,需采取先钻小孔再逐步扩孔的办法(分级扩孔法)。图4-35为冲击钻成孔作业。钻孔必须在孔位、孔径、孔形、孔 深等方面都满足设计要求,因此在钻孔中必须采取有效措施,尽量减少事故发生,尤其要注意保证钻进的垂直度。

图4-35 冲击钻成孔作业

Ⅱ.挖孔灌注桩:用人工和适当的小型爆破,配合简单机具挖掘成孔,灌注混凝土(或钢筋混凝土)成桩,适用于无地下水或少量地下水的土层和岩层。桩分圆形和方形两种,用人力挖掘的方桩边长或圆桩孔径不宜小于1.4 m,孔深一般不宜超过20 m;用机械挖掘并用钢护筒护壁的孔,其孔径不宜小于0.8 m。挖孔时必须采取孔壁支撑,支撑形式视土质、渗水情况、工期与工地条件而定,一般可用就地灌注混凝土或用便于拆装的钢、木支撑。支护应高出地面,支护结构应经过验算。挖孔过程中,必须有可靠的安全措施,并应经常检查孔洞内的二氧化碳含量。如二氧化碳浓度超过3%,应增设通风设施,以保证人身安全。挖孔达到设计深度后,应进行孔底处理,孔底不应有松渣、淤泥、沉淀等扰动过的软层。孔底地质条件与设计要求不符时,应会同相关单位研究处理措施。挖孔灌注桩的优点是需要的机具设备少,成孔后可直观检查孔内土质状况,基桩质量有可靠保证。对于挖掘过深(超过15~20m)或渗水量偏大等情况,应慎重地选择施工工艺,增加防范措施和通风措施,加强施工监测,以确保施工质量和人身安全。

d.孔径检查与清孔。钻孔的直径、深度和孔形直接关系到成桩质量,是钻孔桩成败的关键。为此,除了钻孔过程中需严谨操作、密切观测和监督外,在钻孔达到设计要求的深度后,还应采用适当器具对孔深、孔径、孔形等认真检查,符合设计要求后,填写终孔检验证。

清孔的目的是抽换孔内泥浆,清除钻渣和沉淀层,尽量减少孔底沉淀厚度,防止桩底存留过厚的沉淀土层而降低桩的承载能力。清孔还为灌注水下混凝土创造了良好条件,使测深正确,灌注顺利。清孔应紧接在终孔检查后进行,避免时隔过长而引起泥浆沉淀过厚,导致孔壁坍塌。清孔的方法有抽浆法、换浆法、掏渣法、喷射清孔法以及用砂浆置换钻渣清孔法等,由设计要求、钻孔方法、机具设备和土质条件决定。其中抽浆法清孔较为彻底,适用于各种钻孔方法的灌注桩。对孔壁易坍塌的钻孔,清孔时操作要细心,防止坍孔。换浆法适用于正、反循环旋转钻机,其优点是不易坍孔,不需增加机具,只需将钻机稍提离孔底0.1~0.2 m空转,把钻孔内悬浮钻渣较多的泥浆换出;因要使排出泥浆的含砂率与换入泥浆的含砂率接近,故其缺点为清孔时间较长,且清孔不彻底。

清孔的质量要求如下。对摩擦桩,中、小桥的孔底沉淀土的厚度为0.4 d~0.6 d(d为桩的直径),大桥的按设计文件规定。清孔后的泥浆性能指标,含砂率为4%~8%,相对密度为1.10~1.25,黏度为l8~20 s。对支承桩(柱桩、嵌岩桩),宜用抽浆法清孔,并宜清理至吸泥管出清水为止。灌注混凝土前,孔底沉淀土的厚度不得大于50 mm。若孔壁易坍塌,又必须在泥浆中灌注混凝土时,建议采用砂浆置换钻渣清孔法,清孔后的泥浆含砂率不大于4%。其他泥浆性能指标与摩擦桩要求一致。对于沉淀土厚度的测量,用冲击、冲抓锤时,沉淀土厚度从锥头或抓锥底部所到达的孔底平面算起。沉淀土厚度的测量方法可在清孔后用取样盒(开口铁盒)吊到孔底,待灌注混凝土前取出,直接测量沉淀在盒内的沉渣厚度。

e.钻孔事故处理。常见的钻孔事故有坍孔、钻孔偏斜、扩孔与缩孔、钻孔漏浆、掉钻落物、糊钻、形成梅花孔、卡钻等,其处理方法如下。

Ⅰ.遇有坍孔,应认真分析原因和查明其位置,然后进行处理。坍孔不严重时,可回填至坍孔位置以上,并采取改善泥浆性能、加高水头、埋深护筒等措施,继续钻进。坍孔严重时,应立即将钻孔全部用砂或小砾石夹黏土回填,暂停一段时间后,查明坍孔原因,采取相应措施重钻。坍孔部位不深时,可采取深埋护筒法,将护筒周围土夯填实,重新钻孔。

Ⅱ.遇有孔身偏斜、弯曲时,一般可在偏斜处吊住钻锥反复扫孔,使钻孔正直。偏斜严重时,应回填黏性土到偏斜处,待沉积密实后重新钻进。

Ⅲ.遇有扩孔、缩孔时,应采取防止坍孔和钻锥摆动过大的措施。缩孔是钻锥磨损过大、焊补不及时或因地层中有遇水膨胀的软土、黏土泥岩造成的。对前者应及时补焊钻锥,对后者应用失水率小的优质泥浆护壁。对已发生的缩孔,宜在该处用钻锥上下反复扫孔以扩大孔径。

Ⅳ.钻孔漏浆时,如护筒内水头不能保持,宜采取将护筒周围回填土筑实、增加护筒埋置深度、适当减小水头高度或加稠泥浆、倒入黏土慢速转动等措施;用冲击法钻孔时,还可填入片石、碎卵石土,反复冲击以增强护壁。

Ⅴ.掉钻落物时,宜迅速用打捞叉、钩、绳套等工具打捞;若落体已被泥沙埋住,应按前述各条,先清除泥沙,使打捞工具接触落体后再进行打捞。

Ⅵ.糊钻、埋钻常出现于正反循环(含潜水钻机)回转钻进和冲击钻进中。此时,应对泥浆稠度、钻渣进出口、钻杆内径大小、排渣设备进行检查计算,并适当地控制进尺。若已严重糊钻,则应停钻,提出钻锥,清除钻渣。冲击钻锥糊钻时,应减小冲程,降低泥浆稠度,并在黏土层上回填部分砂、砾石。遇到坍方或其他原因造成埋钻时,应使用空气吸泥机吸出埋钻的泥沙,提出钻锥。

Ⅶ.由于钻锥的转向装置失灵、泥浆太稠、钻锥旋转阻力过大或冲程太小,钻锥来不及旋转,而形成梅花孔(或十字槽孔,多见于冲击钻孔),可采用片石或卵石与黏土的混合物回填钻孔,重新冲击钻进。

Ⅷ.卡钻常发生在冲击钻孔时,卡钻后不宜强提,只宜轻提。轻提不动时,可用小冲击钻锥冲击或用冲、吸的方法将钻锥周围的钻渣松动后再提出。

处理钻孔事故时,在任何情况下,严禁施工人员进入没有护筒或其他防护设施的钻孔中处理故障。

f.水下混凝土的灌注。基础施工中,灌注水下混凝土广泛采用的是垂直移动导管法。混凝土经导管输送至坑底,并迅速将导管下端埋没,随后混凝土不断地输送到被埋没的导管下端,从而迫使先前输送到但尚未凝结的混凝土向上和向四周推移。随着基底混凝土的上升,导管亦缓慢地向上提升,直至达到封底厚度要求时,停止灌注混凝土,并拔出导管。当封底面积较大时,宜用多根导管同时或逐根灌注,按先低处后高处、先周围后中部的顺序并保持大致相同的高程进行,以保证混凝土充满基底全部范围。图4-36所示为水下混凝土灌注导管安装。

图4-36 水下混凝土灌注导管安装

导管的根数及在平面上的布置,可根据封底面积、障碍物情况、导管作用半径等因素确定。导管的有效作用半径则因混凝土的坍落度大小和导管下口超压力大小而异。

对于大体积的封底混凝土,可分层分段逐次灌注。对于强度要求不高的围堰封底水下混凝土,也可以一次由一端逐渐灌注到另一端。

在正常情况下,所灌注的水下混凝土仅其表面与水接触,其他部分的灌注状态与空气中的灌注状态相同,从而保证了水下混凝土的质量。与水接触的表层混凝土,可在排干水外露时予以凿除。

g.质量检验与质量标准。钻孔在终孔和清孔后,应使用仪器对成孔的孔位、孔深、孔形、孔径、竖直度(斜度)、泥浆相对密度、孔底沉淀厚度等进行检验。挖孔桩可采用直观检验丈量法,每根灌注桩应留取不少于两组的混凝土抗压强度试件。同时应以钻取芯样法或超声波法、机械阻抗法、水电效应法等无破损检测法对桩的均匀性进行检测,检测应符合下列规定。

其一,宜对各墩台有代表性的桩用无破损法进行检测,重要工程或重要部位的桩宜逐根检测;无条件用无破损法检测时或钻孔桩为柱桩时,应采用钻取芯样法对桩进行检测,检测数量为桩总数的3%~5%(同时不少于两根),柱桩还应钻到桩底0.5m以下。

其二,对质量有怀疑的桩及因灌注故障处理过的桩,均应进行检测。

2.墩台工程施工技术

1)现浇墩台施工。

现浇的混凝土施工有两个主要工序,即制作与安装墩台模板和浇筑墩台混凝土。

(1)制作与安装墩台模板。

①模板的基本要求。

模板是使钢筋混凝土墩台按设计所要求的尺寸成型的模型板,一般用木材或钢材制成。木模板质量轻,便于加工成墩台所需的尺寸和形状,但较易损坏,使用次数少。对于大量或定型的混凝土结构物多采用钢模板。钢模板造价较高,但装拆方便,且可重复使用多次。

模板的设计与施工应符合《公路桥涵施工技术规范》(JTG/T F50—2011)的规定。钢筋混凝土对模板的基本要求与预制混凝土受压构件相同,其轮廓尺寸的准确性由制模和立模来保证。墩台模板形式复杂、数量多、消耗大,对桥梁工程的质量、进度、经济技术的可靠性均有直接影响。因此模板应能保证墩台的设计尺寸,有足够的可靠度承受各种荷载并保证受力后不变形,结构应简单、制造方便、拆装容易。

②常用模板类型。

a.拼装式模板:各种尺寸的标准模板利用销钉连接,并与拉杆、加劲构件等组成墩台所需形状的模板,墩台模板划分示意图如图4-37所示。拼装式模板在厂内加工制造,具有板面平整、尺寸准确、体积小、质量轻、拆装快速、运输方便的特点,应用广泛。

图4-37 墩台模板划分示意图

b.整体式吊装模板:将墩台模板水平分成若干段,每段模板组成一个整体,在地面拼装后吊装就位,圆形桥墩整体模板如图4-38所示,分段高度可视起吊能力而定。其优点是:安装时间短;无需施工接缝;施工进度快、质量高、拆装方便;对建造较高的桥墩较为经济。

c.组合型钢模板:以各种长度、宽度及转角标准构件,用定型的连接件将钢模拼成模板,具有体积小、质量轻、拆装简单、运输方便、接缝紧密的优点,适用于地面拼装和整体吊装的结构上。

d.滑动钢模板:适用于各种类型的桥墩。各种模板在工程上的应用,可根据墩高、墩台形式、设备、期限等条件合理选用。

③模板制作与安装的技术标准。

模板安装前应对模板尺寸进行检查;安装时要坚实牢固,以免振捣混凝土时引起跑模漏浆;安装位置要符合结构设计要求。

(2)浇筑墩台混凝土。

墩台混凝土施工前应将基础顶面冲洗干净,凿除表面浮浆,整修连接钢筋。浇筑混凝土过程中,应经常检查模板、钢筋、预埋件的位置和保护层的尺寸以确保不发生 变形。施工过程中应确保混凝土的各项技术性能指标满足规范要求,材料应选用低流动度的或半硬性的混凝土拌和料,分层分段对称灌注,并应同时灌完一层。灌注过程要连续,以保证施工质量。

图4-38 圆形桥墩整体模板

2)墩台顶帽施工。

墩台顶帽是用来支撑桥跨结构的,其位置、高程及垫石表面平整度等均应符合设计要求,以免桥跨结构安装困难,使顶帽、垫石等出现破裂或裂缝,影响墩台的正常使用功能和耐久性。墩台顶帽的主要施工顺序如下。

(1)墩台帽放样。

墩台混凝土(或砌石)灌注至墩台帽底下30~50 cm高度时,即需测出墩台纵横中心线,并开始竖立墩台帽模板,安装锚栓孔或安装顶埋支座垫板、绑扎钢筋等。台帽放样时,应注意不要以基础中心线作为台帽背墙线,浇筑前应反复核实,以确保墩台帽中心和支座垫石等位置方向与水平高程等不出差错。

(2)墩台帽模板安装。

墩台帽是支撑上部结构的重要部分,其尺寸位置和水平高程的准确度要求较严,浇筑混凝土应从墩台帽下30~50 cm处至墩台帽顶面一次浇筑,以保证墩台帽底有足够厚度的紧密混凝土。

(3)钢筋和支座垫板的安设。

墩台帽钢筋绑扎应遵照《公路桥涵施工技术规范》(JTG/T F50—2011)有关钢筋工程的规定。墩台帽上支座垫板的安设一般采用预埋支座垫板和预留锚栓孔的方法。前者需在绑扎墩台帽和支座垫石钢筋时将焊有锚固钢筋的钢垫板安设在支座的准确位置上,即将锚固钢筋和墩台帽骨架钢筋焊接固定,同时用木架将钢垫板固定在墩台帽模板上。此法在施工时会导致垫板位置不易准确,应经常校正。后者需在安装墩台帽模板时,安装好预留孔模板,在绑扎钢筋时注意将锚栓孔位置留出。采用此法安装支座施工方便,支座垫板位置准确。

3.支座安装

油毛毡或平板支座(石棉板或铅板支座)安设时,应先检查墩台支承面的平整度和横向坡度是否符合设计要求。如不符合应将其修凿平整并用水泥砂浆抹平,再铺垫油毛毡、石棉垫板或铅板支座。梁(板)就位后与支承面间不得有空隙和翘动现象,否则易发生局部应力集中的现象,使梁(板)受损,也不利于梁(板)的伸缩与滑动。

1)橡胶支座的安设。

(1)板式橡胶支座。

板式橡胶支座在安装前应进行全面的检查和力学性能检验,包括支座长、宽、厚、硬度、容许荷载、容许最大温差以及外观等,如果不符合设计要求则不得使用。

支座安装时.支座中心应尽可能对准梁的计算支点,必须使整个橡胶支座的承压面上受力均匀。为此应注意以下几点:安装前应将墩台支座支垫处和梁底面清洗干净,去除油垢,用水灰比不大于0.5的1∶3水泥砂浆仔细抹平,使其顶面高程符合设计要求;支座安装尽可能安排在接近年平均气温的季节里进行,以减小由于温度变化过大而引起的剪切变形;梁(板)安放时必须细致稳妥,使梁(板)就位准确且与支座密贴,勿使支座产生剪切变形,就位不准时必须吊起重新安放,不得用撬杠移动梁(板);当墩台两端高程不同,顺桥向或横桥向有坡度时,支座安装必须严格按设计规定办理;支座周围应设排水坡,防止积水,并注意及时清除支座附近的尘土、油脂和污垢等。

(2)盆式橡胶支座的安设。

盆式橡胶支座的顶面、底面面积大,支座下埋设在桥墩顶的钢垫板面积也很大,浇筑墩顶混凝土时必须有特殊设施,使垫板下混凝土能浇筑密实。盆式橡胶支座主要部分是聚四氟乙烯板与不锈钢板的滑动面和密封在钢盆内的橡胶垫块,两者都不能有污物和损伤,否则易增大摩擦因数,降低使用寿命。

盆式橡胶支座各部件的组装应满足的要求是:支座底面和顶面的钢垫板必须埋置牢固,垫板与支座间必须平整密贴,支座四周探测不得有0.3 mm以上的缝隙;支座中线水平位置的偏差不得大于2 mm;活动支座的聚四氟乙烯板不得有撞伤、刮伤;橡胶板块密封在钢盆内,安装时应排除空气,保持密封;支座组拼要保持清洁。

2)安装施工时的注意事项。

安装前应将支座的各相对滑移面和其他部分用丙酮或酒精擦拭干净。支座的顶板和底板可用焊接或锚固螺栓栓接在梁体底面和墩台顶面的预埋钢板上,采用焊接时,应防止烧坏混凝土;安装锚固螺栓时,其外露螺杆不得大于螺母的厚度,上下支座安装顺序宜先将上座板固定在大梁上,然后根据其位置确定底盆在墩台上的位置,最后进行固定。安装支座的高程应符合设计要求,平面纵横两个方向保持水平,支座承压不超过5000 kN时,其四角高差不得大于1 mm;支座承压超过5000 kN时,高差不得大于2 mm。安装固定支座时,上、下各个部件纵轴线必须对正;安装纵向活动支座时,上、下各部件纵轴线必须对正,横轴线应根据安装时的温度与年平均的最高、最低温差由计算确定其错位的距离,支座上下导向挡块必须平行。

另外,桥梁施工期间,混凝土将由于预应力和温差引起弹性压缩、徐变和伸缩而产生位移量,因此要在安装活动支座时对上下板预留偏移量,使桥梁建成后的支座位置符合设计要求。

4.满堂支架现浇混凝土梁施工

满堂支架是最传统的一种梁桥就地浇筑支架。脚手架从最早的“土牛”胎架发展为后来的木支架,现在最常用的是钢管脚手架支架。根据脚手架的连接方式分为扣件式脚手架和碗扣式脚手架两种。

1)适用条件。

(1)陆地基础较好或经过处理后基础较好,基础受力较均匀。

(2)单跨地形起伏变化较小。

(3)支架高度宜为l5~20 m,否则失稳风险会增大。

(4)支架下无通行要求的桥梁跨线部分。

(5)小半径弯桥和立交匝道。

2)满堂支架施工步骤。

(1)基础处理。满堂支架的基础状况是决定支架受力条件和安全性的前提,地基处理的目的:一是为支架搭设提供良好的施工场地环境;二是确保地基的承载力;三是减小基础的沉降量。在承台施工完成后,及时回填承台基坑。回填前,用水泵抽干坑内集水,挖掘机用干燥的好土或钻渣分层进行回填,每层回填完成后,进行压实处理。在箱梁投影外侧开挖畅通的排水沟,避免场地内集水且降低地下水位,使地基土层自由沉降稳定。

(2)支架搭设。满堂支架一般用HB型碗扣式脚手架或扣件式脚手架,其规格为外径48 mm、d=3.5 mm以及外径51 mm、d=3.0 mm两种,材质为Q235钢材。其中碗扣式脚手架为定型定尺便拆工具杆件,安装搭设方便快捷。

(3)满堂支架拆除。在混凝土浇筑并且预应力张拉、灌浆完成后,松开顶托,按照安装顺序的相反步骤拆除满堂支架,借用梁体泄水孔作为吊孔或单独设置吊孔,利用卷扬机辅以手拉葫芦依次下放模板、分配梁和钢管等。支架拆除的施工重点是安全控制和对混凝土结构的成品保护。

3)模板施工。

模板主要由底模、侧模和内模三部分组成。模板的安装顺序为底模→侧模→内模。模板的拆除顺序则相反,按照“先安后拆、后安先拆”的原则进行。

(1)模板结构。

模板主要有两大类:钢模板和竹(木)模板。

钢模板的浇筑一般在墩身模板施工时一并考虑,可周转施工。钢模板的结构一般由面板、角钢或槽钢肋、槽钢背带等组成,按照施工受力情况并结合支架结构进行设计计算,主要是控制分块大小,保证既能方便拆卸,又可最大限度减少加工材料的损耗。

竹(木)模板是指以竹胶板、木板为面板的模板,例如国产竹胶板(δ在10~20 mm之间)或进口芬兰WISA面板等。可用木工字梁进行背带,也可用钢支架定型木模板。

模板的结构形式可综合经济、技术、质量要求进行选择,也可组合使用。例如大面积用钢模板,边角异型处用小块竹(木)模板,通用性和特殊性均得到照顾,是比较合理的选择。

模板安装时各单元间用螺栓连成整体,并结合支承系统的安、拆或移动条件进行优化,以保证安全,加快施工进度。

(2)模板施工。

以某大桥引桥50 m箱梁模板为例,箱梁模板的结构图及安装示意图分别如图4-39和图4-40所示。

图4-39 箱梁模板结构图(单位: cm)

该工程引桥50 m箱梁采用移动模架施工,将模板纵、横移动系统结合起来,翼缘底模和侧模连成整体,可横向移动脱空后与底模一起纵移,内模也设置纵移轨道和台车。

模板的加工主要是对尺寸精度和面板平整度进行控制,确保各部分连接质量。

梁体模板一般在专业加工厂进行加工,加工时应制作专门胎架,对标准模板进行放样,确保加工模板的外形尺寸。出厂前应对模板进行组拼,检查外形尺寸及拼缝、平整度等是否满足要求,验收合格后才能运至现场应用。

图4-40 箱梁模板安装示意图(单位: cm)

为了保证模板的正常使用,使模板的状态保持良好,在施工时必须注意以下事项。

①模板存放时,要清理好面板,并涂好油。模板下面要平整,堆放的场地地势要高、排水顺畅,防止雨天被雨水浸泡。堆放好以后.用彩条布遮盖好。

②吊装时要细心,不能使模板承受大的弯矩,更不能碰撞模板。模板的吊耳位置要设置合理,既不偏心,又要使模板的受力合理。

③拼装。拼装模板时,要将设计的所有部件连接并紧固好。例如连接螺栓,有时工人为了安装拆卸省事,而省掉一部分的拼缝螺栓,这样很容易导致模板变形,这种行为在施工中是绝对不允许的。

④调整。模板安装完毕后,不能将所有紧固件紧固,应按照测量点调整好以后才能紧固。调整模板时,不能采用硬撬、葫芦拉、大锤击、气割电焊等方式。当模板偏位时,首先要分析原因,有针对性地采取措施,避免用生硬的办法调整。

⑤拆卸。应根据混凝土强度控制拆模时间。拆卸模板时同样要注意避免生拉硬撬的办法,起吊时要注意不要让板面擦刮硬物。

⑥模板使用后表面的处理。使用过的模板要重新清理,清理时使用电动钢丝轮将面板上黏结的灰浆磨掉,然后利用棉纱将面板清理干净。清理彻底后,涂脱模剂,涂完后,还要用棉纱将面板轻轻地擦拭一次,使涂层厚度薄而均匀。脱模剂现常用45号耐磨液压油或专用模板漆。

⑦模板拼缝漏浆问题的解决。当前,模板拼缝采用双面不干胶泡沫橡胶条,效果较好。

⑧浇筑混凝土时对模板的保护。浇筑混凝土时,注意振动棒不能接触面板。布料要均匀,防止模板受力不均。落在模板上的灰浆和混凝土要及时清理。

4)预压。

支架在安装完成、铺设底模后,一般要求进行预压。在预压完成后再进行主梁的钢筋、模板混凝土施工。

(1)预压目的。

①检查各支承系统在各种工况下的构件应力、应变实测值与理论值的差异。

②检验支架及基础是否满足受力要求,挠度变形是否在容许范围内。

③消除构件交接部位、卸落设备的间隙和非弹性变形。

④消除支架基础的非弹性变形。

⑤实测支架各处挠度变形量,为设置施工预拱度提供依据。

(2)预压方法。

常用的支架预压方法主要有以下几种。

①堆载预压法。用砂袋、钢筋、型钢等材料模拟施工荷载的分布和质量,施加在支架上进行预压。本方法就地取材,但施工加载、卸载速度慢,易导致荷载分布不均。

②水袋预压法。利用胶皮制作的水袋模拟施工荷载的分布和质量,施加在支架上进行预压。水袋的大小和布置根据荷载分布情况而定,先将空水袋在支架上摆放好,后根据荷载要求通水加载,卸载时只需放水即可。本方法加载、卸载速度快,支架受力均匀,但水袋层叠不宜超过三层,且应充分注意加水、泄水时对支架基础产生的不利影响,做好排水疏导。

③吊架(箱)预压法。将均布梁体荷载模拟成支架结构受力最不利处的集中荷载,在该位置设置反力吊架(箱),在吊架内堆载或在吊箱内注水达到支架预压的目的。本方法在支架高度较大时使用较简便,但模拟荷载与实际情况出入较大,需加大安全系数。

④反力预压法。同上述方法将均布梁体荷载模拟成支架结构受力最不利处的集中荷载,在该位置设置反力梁,用预应力筋(精轧螺纹钢筋或钢绞线)与地锚或墩台基础连接,千斤顶反拉预应力筋,使支架受力,达到预压目的。本方法需提早考虑,以便在基础施工时预留地锚设施或其预埋件。模拟荷载与实际情况出入较大,需加大安全系数。

(3)预压程序。

①荷载分级:一般按照理论荷载的50%、80%、100%、120%进行逐级加载。

②观测:一般在主梁纵向布置多个观测点(跨中、1/4跨、1/8跨等处)进行观测,有的还视需要在关键构件的关键点上安装应力、应变计。

预压施工时采用分级加载,加载至50%、120%后停止加载,然后进行12 h的支架沉降、变位连续观测,各分级荷载施加、观测完成且无异常情况方可进行下一级荷载的施加。全部加载完成后以12 h为一个观测单位进行连续观测,若连续2 d观测支架沉降、变位均小于1 mm,则可认为地基沉降基本稳定,此时可以卸载。卸载以后,再次对测点进行观测。

预压结束以后,及时整理预压中的原始数据,计算出支架弹性变形量和非弹性变形量,绘制沉降量与时间(t—e)关系曲线图,为立模预拱度提供数据。根据预压结果及时对底模高程进行调整,进行箱梁钢筋及混凝土施工。在箱梁混凝土施工时,对预压观测点要继续进行观测。

5)钢筋施工。

主梁就地浇筑的钢筋施工与其他结构的钢筋施工相比,具有钢筋规格和数量较多、面积大、预应力管道多、预埋件多等特点。

(1)钢筋进场。

钢筋来料后,必须出具出厂质量证明书和试验报告单,并及时进行钢筋抽检,钢筋力学性能合格后方可进场。进场后钢筋应按类型堆放,钢筋下面垫枕木等与地面悬空,标明钢筋的名称、型号、产地、检验情况等。

(2)钢筋去污、调直。

钢筋表面油渍、漆污、浮皮、铁锈用人工除净。对于锈蚀严重损伤的钢筋,应降级使用。

对于粗钢筋局部弯折可用自行加工的“F”形矫正工具矫正,对于细钢筋或弯曲的粗钢筋可用卷扬机进行调直。

(3)钢筋下料成型。

根据箱梁钢筋设计图,箱梁钢筋在钢筋加工房用钢筋加工机械加工成型。加工钢筋的允许偏差应符合规范要求。

(4)钢筋接长。

根据下料实际情况,可以将短节钢筋接长使用。对于钢筋直径在10~25 mm之间的钢筋一般采用闪光对焊接长,也可采用搭接焊、坡口焊形式进行接长。钢筋直螺纹连接技术是近年发展较快的一种钢筋接长工艺,推广也较快。钢筋接头应按照要求进行抽检,检验合格后才能使用。

(5)成型钢筋堆放。

钢筋加工完成后,按照设计图纸的尺寸和规格堆放钢筋,钢筋下面垫设枕木,上面盖彩条布,设置标识牌,标明钢筋尺寸、用处及数量,避免出现钢筋错用的情况。

(6)钢筋运输。

加工好的钢筋用吊车分类吊放入运输车,运输到施工现场。在现场的临时堆放要求同上。

(7)钢筋绑扎。

主梁钢筋的绑扎注意处理好与预应力筋、预埋件、模板对拉杆等的先后顺序和空间关系,防止返工或造成不必要的施工困难。若普通钢筋与预应力筋位置冲突,应适当调整普通钢筋位置,保证预应力筋位置准确。

箱梁钢筋绑扎的顺序为:底板钢筋绑扎、预应力管道安装→腹板及横隔梁钢筋绑扎、预应力管道安装→顶板(含翼板)钢筋绑扎、预应力管道安装。需要指出的是,如果在运输、吊装条件许可的情况下,可先在桥下将部分钢筋对接或拼成网片单元,以减少桥上工作量,加快施工进度。

钢筋骨架保护层垫块采用预制混凝土垫块或塑料垫块,其厚度及强度按设计要求确定。安装时,垫块按梅花形布置,间距约1 m,底板和顶板应适当加密;垫块的固定要牢固。垫块表面应洁净,颜色应与结构混凝土外表一致。

钢筋绑扎完成,需按照规范和设计要求验收后方可进行下道工序的施工。

(8)预埋件安装。

主梁钢筋施工时必须注意护栏、伸缩缝、支座、泄水管、通信电缆、防雷接地等预埋件的预埋,并确保位置准确、固定稳妥。

6)混凝土施工。

就地浇筑混凝土施工具有混凝土用量大、面积大、强度高、分层布料要求严、外观要求高的特点,一般采用泵送施工工艺。

(1)主梁就地浇筑混凝土的一般要求如下。

①混凝土缓凝时间:按照混凝土运输、浇筑条件和工艺以及单次混凝土浇筑的最大用量等确定。

②坍落度:依钢筋的疏密程度、泵送距离和设备性能等的差异来确定混凝土坍落度,在满足施工要求的情况下不宜过大,以减少模板系统的压力和减少混凝土的收缩、徐变,一般控制在14~18 cm为宜。

③7天强度:应达到设计强度90%以上,便于及时张拉、拆模、拆除支架,加快施工进度。

(2)混凝土就地浇筑。

主梁混凝土由搅拌站集中拌制,混凝土泵布料、浇筑。在路上距离较远时,需经混凝土罐车运输至浇筑现场,再泵送施工。水上主梁就地浇筑时,可直接将水上搅拌站移位至需浇筑处隔跨进行混凝土浇筑。

混凝土浇筑前,应对支承系统、模板、钢筋、波纹管及其他预埋件进行认真检查。混凝土浇筑过程中,必须对支架系统进行全过程监控,发现问题及时处理,并为后续施工提供参考。

主梁混凝土可一次浇筑完成。纵桥向混凝土浇筑顺序:由每跨跨中向两端浇筑,避免跨中挠度变形导致接缝处出现裂纹。横桥向混凝土浇筑顺序为:底板→腹板、横梁→顶板(含翼板)。也可水平分两次浇筑,第一次浇筑底板和腹板(含横梁),然后进行凿毛处理,第二次浇筑顶板(含翼板)。

浇筑底板混凝土时,在顶板底模上沿纵桥向按一定的距离(约5 m)预留混凝土下料口,当底板浇筑完毕,及时补上下料口处的模板,并加固加撑。施工员从预留施工人孔穿到箱室内进行底板混凝土振捣收平,室内如有多余混凝土,要及时进行清除。

腹板混凝土采取分层浇筑的方法,分层厚度宜为30~50 cm,并注意及时覆盖,以免造成混凝土浇筑冷缝。注意根部放大脚处的混凝土振捣,防止欠振或漏振,但也不能因振捣过度而导致压模板上浮,或混凝土翻出压模板,在底板堆积。

当浇筑顶板混凝土时,要严格控制主梁顶面高程,一般主梁顶有较薄的防水混凝土层或其他调平层,高程严格控制在规范和设计范围以内,以满足桥面铺装层的厚度要求。主梁顶表面的混凝土应压实抹平,并在其初凝前做拉毛处理,以便与上层调平层良好连接。

混凝土振捣一般采用插入式振捣器进行振捣。振捣时,应避免振捣器碰撞模板、钢筋、波纹管及其他预埋件。混凝土振捣应密实,不漏振、欠振或过振。

(3)混凝土养护。

混凝土浇筑完初凝后,要及时进行养护。养护方法要适应施工季节的变化,一般情况下采用覆盖洒水养护的方法,使混凝土表面在5~7天之内保持潮湿状态。冬期施工气温较低时,应对混凝土表面进行覆盖保温保湿养护,必要时采取加热升温的方法。

(4)施工缝处理。

主梁采用分段逐跨浇筑施工工艺,为了保证施工接缝处连接良好,在分段处端模拆除后,对端面混凝土进行人工凿毛,确保80%的粗集料露出表面。满足要求后用高压水冲洗干净,在下段混凝土浇筑时,可以在端头接缝混凝土表面刷一层水泥净浆。

进行水平分层浇筑时,在第一次混凝土达到规范规定的强度后,及时进行水冲洗凿毛或人工、风动机凿毛,要求相同,并在下次混凝土浇筑时的施工缝位置铺一层10~20 mm的比例为1∶2的水泥砂浆。

(5)混凝土施工中的其他注意事项。

①在施工过程中,尽量优化方案,严格控制施工荷载,防止局部施工荷载超标而造成支架安全性降低。

②主梁混凝土浇筑过程中,严格按照浇筑顺序进行,对称均匀施工,防止支架及模板局部受力过大而不安全。

③混凝土浇筑过程中,要派专人检查模板及支架的安全情况,测量人员应对支架及地基的沉降、变形进行监测。

④雨季施工时,做好支架基础处的排水设施,特别加强混凝土施工时的监测力度,确保支架的安全。

⑤预应力锚板位置处的钢筋较密集,要加强混凝土振捣,使混凝土密实,确保预应力张拉安全。

7)预应力工程施工。

(1)预应力工程施工程序。

主梁预应力采用后张法施工工艺,预应力筋一般以钢绞线为主,布置在底板纵向和顶板纵向、横向处。主梁预应力施工顺序为:波纹管及锚垫板安装、固定(与钢筋绑扎同时进行)→混凝土浇筑→锚具安装、千斤顶安装和预应力束张拉→孔道压浆→封锚。对于预应力筋管道曲率半径较小、浇筑混凝土后穿束困难或预应力束需接长的情况,可采取先穿法工艺,即在混凝土浇筑前穿好钢绞线束。

预应力张拉顺序按照设计要求确定,一般为先纵向后横向,对称施加预应力。

(2)波纹管的卷制安装。

主梁预应力孔道采用金属波纹管或塑料波纹管成孔。金属波纹管采用专用卷制机将钢带卷制而成,用量大时可现场加工,随卷随用。塑料波纹管近年被逐步推广使用,具有强度大、刚度强、不易变形的优点,但价格较贵。波纹管卷制成型后,应取样进行径向刚度、抗渗漏试验,合格后方可使用。波纹管采取分段下料、现场安装接长的方法,接长采用大一号的波纹管套接,各接头处使用防水胶布缠裹严密,以防漏浆。

波纹管按设计给定的曲线要素安设,位置要准确,采用井字形架立钢筋固定预应力钢束。用于纵向预应力钢绞线定位的井字形架立钢筋,在直线段一般按100 cm的间距设置,曲线段加密按50 cm的间距设置;用于横向预应力钢绞线定位的架立钢筋,一般按100 cm的间距设置。波纹管安装过程中,当受到普通钢筋的影响时,应适当调整普通钢筋的位置。

若采取普通压浆工艺,每根波纹管按要求设置排气管,排气管采用φ20 mm的黑胶管或钢丝软管。安装好的排气管根据波纹管进行编号,并从主梁的顶板、底板及腹板引出。

安装好的波纹管要注意保护,在钢筋绑扎、混凝土浇筑过程中,不得踏压波纹管;不得在没有防护的情况下在波纹管的上方或附近进行电焊或气割作业。

混凝土浇筑前,应进行隐蔽工程验收。仔细检查波纹管的位置、数量、接头质量及固定情况;检查直管是否顺直,弯管是否顺畅;检查波纹管是否被破坏,发现问题应及时处理。

(3)锚垫板安装。

锚垫板进场时,应按要求进行检查验收,抽检实验合格后才能使用。

锚垫板安装位置要准确,安装位置与孔道垂直,定位完成后,及时固定。安装好的锚垫板尾部与波纹管套接,波纹管套入锚垫板的深度不小于10 cm。其接缝填塞严密,并用防水胶布缠裹。锚垫板口及预留孔内用棉纱或其他材料填塞,并用防水胶布封闭。

(4)钢绞线下料、安装及接长。

钢绞线进场后,按规范要求进行验收,对其强度、延伸量、弹性模量及外形尺寸进行检查、测试,合格后才能使用。

钢绞线按设计要求的长度(根据施工实际要求来确定张拉工作长度)进行下料,用砂轮切割机切割。下好料的钢绞线应堆放整齐,并采取防雨、防潮措施,存放时间不宜过长。

在钢绞线端头套上“子弹头”,人工穿入管道内。用于接长的钢绞线一端要先挤压锁头器(P锚),在每联的第二跨开始用连接器接长。顶板横向预应力钢束一般为单端张拉,不张拉的一端须轧花(H锚)。

(5)锚具及千斤顶准备。

锚板、夹片在使用前必须通过检查验收,合格后分类保存;千斤顶和油压表应配套使用,千斤顶与配套油表频率(6个月或200次)按照规范要求及时进行标定。预应力束一般采用穿心式千斤顶张拉,张拉最大拉力不得超过千斤顶吨位的80%。

预应力锚具及千斤顶安装时,应先清理锚垫板及钢绞线,然后分别安装锚板、夹片、限位板、千斤顶、工具锚板及工具夹片。

(6)预应力束张拉。

张拉时,主梁混凝土的强度应符合设计要求;设计未规定时,其强度不应低于设计强度等级值的75%。

较大工程的现浇连续主梁一般为双向预应力体系。主梁预应力束张拉顺序一般为先张拉纵向预应力束,后张拉横向预应力束。纵向预应力束张拉顺序为先张拉腹板预应力束,后张拉顶、底板预应力束,并以主梁中心线为准对称张拉,腹板预应力束由高处向低处顺序张拉,顶、底板预应力束按先中间后两边顺序张拉。

预应力束在张拉控制应力达到稳定后锚固,其锚具用封端混凝土保护,锚固后的预应力束外露长度不得小于30 mm,多余的预应力钢绞线用砂轮切割机割除。

预应力钢束张拉时要尽量避免出现滑丝、断丝现象,确保同一截面上的断丝率不得大于1%,而且限定一根钢绞线不得断丝成两根。

张拉注意事项如下。

①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。

②张拉前检查锚具锥孔与夹片之间、锚垫板喇叭口内有无杂物。

③每次夹具安装好后必须及时张拉,以防其在张拉前生锈而影响锚固性能。

④在混凝土浇筑前要在主梁顶设置测量观测点,以观测混凝土浇筑前后及预应力张拉前后的高程变化。

⑤当两束或两束以上钢束的位置相互影响张拉时,必须征求设计、监理工程师的同意,方可适当挪动钢绞线束位置或加大槽口的深度。

(7)孔道压浆。

预应力束张拉完成后.立即进行孔道压浆,并保证压浆质量。

目前预应力管道压浆有传统工艺和真空辅助压浆两种工艺,工作示意图如图4-41所示。从工作示意图可以看出,真空辅助压浆工艺与传统压浆工艺相比,多了一个真空泵对预应力管道抽空气的工序,其具体作用如下。

传统压浆(压力压浆)预应力管道内含有气泡和有害成分的雨水,容易造成孔隙或预应力筋腐蚀,影响混凝土内在质量;另外,可能存在压浆不密实、不饱和现象,容易产生孔隙,为工程留下隐患。而真空辅助压浆工艺能够将预应力管道内的气泡或含有有害成分的雨水抽出,可以消除气泡,减少有害水分锈蚀预应力筋,使浆体充满整个孔道。由于真空辅助压浆对压浆泵、管道、锚具和操作要求均较高,一般仅在重点工程中推广使用。对于预应力管道长度较短(30 m以内)的一般工程,仍习惯采用传统压浆工艺,但在操作工艺上需严格控制。

图4-41 传统压浆工艺与真空辅助压浆工艺工作示意图

(8)封锚。

压浆完成后,对需封锚的部位及时进行混凝土浇筑。封锚施工时,先对锚具周围的主梁混凝土进行人工凿毛,冲洗干净后,设置钢筋网、支立模板并浇筑混凝土。封锚混凝土的强度应符合设计要求。

5.用移动支架逐孔现浇施工(移动模架法)

当桥墩较高,桥跨较长或桥下净空受到约束时,可以采用非落地支承的移动模架逐孔现浇施工,称为移动模架法。移动模架法适用于多跨长桥,桥梁跨径可达20~70 m,一套设备可多次移动周转使用。为适应这类桥梁的快速施工,要求应有严密的施工组织和管理体系。

移动模架是以移动式桁架为主要支承结构的整体模板支架,可一次完成中小跨径桥一跨梁体混凝土的浇筑,适用于20~70 m跨径梁体断面形式基本相同的多跨简支和连续梁的就地浇筑。连续施工时,每孔仅在0.2~0.25L(L为跨长)附近处设一道横向工作缝,浇完一孔后,将移动模架前移到下孔位置,如此重复推进和连续施工。

移动模架是混凝土的直接支承体系,既是施工作业平台,也是梁体混凝土的模具。移动模架主要由主梁导梁系统、吊架支撑系统、模板系统、移位调整系统、液压电气系统及辅助设施等部分组成。移动模架结构按行走方式分为自行式和非自行式;按导梁的形式分为前一跨式导梁、前半跨式导梁、前后结合导梁等;按底模的安拆方式分为平开合式、翻转式等;按与箱梁的位置和过孔方式分为上行式(上承式)、下行式(下承式)和复合式三种形式。

主梁在待制梁体上方,借助已成梁体和桥墩移位的称为上行式移动模架;主梁在待制梁体下方,完全借助桥墩移位的称为下行式移动模架;主梁在待制梁体下方,借助已成梁体和桥墩移位的称为复合式移动模架。按过孔后支撑是否在已成梁上滑移,复合式移动模架又分为后支撑滑移式和后支撑固定式两种形式。其中上行式移动模架和下行式移动模架的应用最为广泛。

(1)施工过程的主要工序。

主要工序有:支腿或牛腿托架安装;主梁安装;导梁安装;模板系统与液压电气系统及其他附属设施安装;加载试验;支座安装;预拱度设置与模板调整;绑扎底板及腹板钢筋;预应力系统安装;内模就位;顶板钢筋绑扎;箱梁混凝土浇筑;内模脱模;施加预应力。

移动模架现浇施工主要包括模架的拼装、运行、拆除三个关键环节。拼装是施工准备阶段的重点,运行是施工过程中的关键,拆除是施工收尾阶段的难点。

(2)模架的拼装。

整套移动模架的拼装分为支承托架(牛腿)拼装、钢主梁(导梁)拼装、横梁拼装、模板系统及其他附属部件拼装四大部分。移动模架拼装完成后,应对其拼装质量进行检验,并应在首孔梁的浇筑位置就位后进行荷载加载试验,检验和试压合格后方可正式使用。

(3)移动模架施工要点。

①模架的支承系统应安全可靠,应具有足够的承载能力、刚度和稳定性。模架应设置预拱度,预拱度值应经计算并参考荷载试验结果确定。

②首孔梁浇筑混凝土前,应做好施工前的各项准备工作,制订详细的施工方案、施工工艺、各项保障措施及应急预案;浇筑施工时,应对模架进行挠度监测,监测数据及分析结果应作为修正模架预拱度的依据。首孔梁的混凝土在顺桥向宜从桥台(或过渡墩)开始向悬臂端进行浇筑,中间孔宜从悬臂端开始向已浇梁段推进浇筑,末孔宜从一联中最后一个墩位处向已浇梁段推进浇筑,最终与已浇梁段接合;梁体混凝土在横桥向应对称浇筑。连续梁逐孔现浇的纵向分段接缝位置应符合设计规定;设计未规定时,宜设在1/5跨的弯矩零点附近。

③一孔梁的混凝土浇筑施工完成后,当内模中的侧向模板在混凝土抗压强度达到2.5 MPa以及顶面模板在混凝土抗压强度达到设计强度的75%时方可拆除;外模架应在梁体建立预应力后方可卸落。

④模架横移和纵向移动过孔前,应解除作用于模架上的全部约束。纵向移动时两侧的承重钢梁应保持基本同步,不同步的最大距离偏差应符合产品设计的规定,且应有限位和紧急制动装置;移动到下一孔位置后,应立即对模架进行准确就位并固定。模架在移动过孔时的抗倾覆稳定系数应不小于1.5。

⑤每完成一孔梁的施工,均应对模架的关键部位及支承系统等进行检查,发现问题后应及时处理。

6.悬臂现浇梁施工

悬臂施工方法是从桥墩处开始,对称地不断进行悬臂接长直至主梁合龙的施工方法。悬臂浇筑实际上也是一种梁桥就地浇筑的施工方法,是在桥墩两侧对称安装施工挂篮,逐段地浇筑混凝土,待混凝土达到一定的强度后张拉预应力,移动挂篮继续进行下一段施工。

悬臂施工方法充分利用预应力混凝土的受力特性,无需搭设施工支架和使用大型设备,不影响桥下的通航、行车,施工受季节和河流水位影响小,适应性强。所以,这种施工方法不仅适用于悬臂体系的桥梁施工,还广泛应用于斜拉桥、拱桥等各种桥型,只需要在挂篮或桥面吊机上做一些适应该桥型的变化即可。

悬臂施工方法目前已经成为大跨度桥梁施工中的一种重要的施工方法,它的广泛应用推动了桥梁向大跨度、高难度的方向发展。

1)施工特点。

悬臂浇筑施工(简称悬浇)是目前连续刚构桥梁施工的最主要的方法。

(1)悬臂浇筑施工的优点如下。

①不需要占用较大的预制场地。

②逐段浇筑过程中可以不断调整梁段位置,线形易控制,整体性好。

③不需要大型机械设备。

④施工干扰小,可全天候作业。

⑤可流水重复作业,施工人员少,工作效率高。

(2)悬臂浇筑施工的缺点如下。

①梁体与墩柱不能平行作业,施工周期较长。

②悬臂浇筑的混凝土加载龄期短,混凝土收缩、徐变对线形控制和预应力损失等影响较大。

2)主墩顶0号块施工。

悬臂浇筑施工的墩顶块一般编号为0号,是悬臂浇筑施工的起始段,也是挂篮安装的操作平台。0号节段的混凝土浇筑一般采取就地浇筑的施工方法,如果墩较矮,则可采用落地支架浇筑混凝土,但一般连续刚构桥的桥墩较高,所以常采用依附在墩身上的托架进行0号节段的混凝土浇筑。

某工程0号块混凝土浇筑托架结构构造示意图如图4-42所示,在柔性双薄壁墩顶设置预埋件牛腿,再利用工字钢、槽钢等组合施工0号块托架,在其上铺设底模。托架的设计除考虑托架结构本身承受施工荷载的强度和刚度要求外,还必须对牛腿预埋件在墩身混凝土中的抗拔力、墩身的承受能力等进行验算;必要时,应通过增加预埋件数量分散集中力。由于0号块底面存在一定的坡度,卸荷砂筒、卸荷块等设置难度较大,且数量多,周转次数少,所以,0号块托架一般在主梁和分配梁之间设置槽(角)钢桁架形成坡度,拆架时,将分配梁和底模用钢丝绳捆绑在已浇的混凝土上,割除该桁架实现卸荷。

根据0号块的尺寸和荷载情况,0号块可一次浇筑或水平分层两次浇筑。同时,考虑到挂篮安装需要足够的操作空间,有的桥(例如南充清泉寺嘉陵江大桥)将0号、1号节段整体在托架上水平分层浇筑,再安装挂篮进行悬浇。如果水平分层两次浇筑,则需充分注意接缝施工质量。

墩顶块施工中,预应力管道的埋设是重点,须确保管道加固的强度符合要求以及位置准确、顺直。混凝土浇筑前后及过程中应仔细检查管道是否损坏,如发现问题应及时处理,确保以后顺利穿束。考虑到托架及内支架受力后的变形,应对底板底模及顶板底模设置预拱量。

图4-42 某工程0号块混凝土浇筑托架结构构造示意图

3)挂篮悬浇施工。

连续刚构桥的主梁一般为变截面连续箱梁,箱梁为单箱单室断面,梁底下缘及底板上缘均按抛物线变化,悬浇节段高度也随之变化。主桥为对称结构,由中跨及边跨组成。

某大桥挂篮施工图如图4-43所示。

图4-43 某大桥挂篮施工图

(1)挂篮构造。

挂篮作为悬浇施工的主要设备,应具备安装卸载和移动方便、安全可靠的基本要求。

有的较小的挂篮直接利用万能杆件、贝雷桁架拼装;较大的挂篮一般采用钢结构制作,焊接、栓接和销接相结合。根据挂篮主桁的外形构造,挂篮可分为一字形挂篮、三角形挂篮和菱形挂篮三种类型。

一般挂篮由主承重纵钢箱梁(或是桁梁)、后横梁、前横梁、底模平台、前吊杆、后吊杆、内滑梁、后锚、分配梁、轨道、操作平台等部件组成。有的挂篮的抗倾覆能力不足时,在挂篮后可设置压重块。

挂篮的各部分功能由主桁架系统、横梁系统、行走及锚固系统、吊挂系统、底平面台系统、模板系统六大部分组成。

①主桁架系统:主桁架由两片大刚度箱梁(一字形挂篮)或菱形桁架(菱形挂篮)又或三角桁架(三角形挂篮)组成,用前、后上横梁横向连接成整体。主桁一般是采用型钢拼焊或钢板制成的箱形梁,应满足强度及变形的要求。

②横梁系统:包括前、后的上横梁和下横梁。上横梁将主桁连成整体,同时也是吊挂系统的支承梁;下横梁通过吊杆悬架在上横梁上,是底模平台的承重梁。

③行走及锚固系统:包括行走轨道、滑船、锚固筋,有的挂篮设置了纵向顶伸油缸作为行走推进机具,有的还设置了配重锚固。挂篮悬浇一段箱梁后,在混凝土强度达到设计强度的要求后张拉预应力,张拉完毕后前移挂篮。前移时,先顶起支点,将轨道(一般为工字钢)前移,再固定轨道,在前后支点底的滑船上涂黄油,采用手拉葫芦、千斤顶反拉或纵向顶伸油缸推进等方法,使挂篮前进。其中,挂篮后支点应采用倒挂滚轮将其始终锚固在轨道上,防止倾覆。将挂篮前、后支点锚固在箱梁上,锚固筋数量根据挂篮抗倾覆安全系数计算确定,宜多而不宜少。

④吊挂系统:除主桁、上横梁和轨道以外的挂篮的其他部分,均通过吊挂系统悬挂在横梁和已浇混凝土的预留孔上。一般采用φ32 mm精轧螺纹钢作为吊杆,如果吊杆在已浇混凝土外可与挂篮一起自由移动(如前端和翼缘外的吊杆),则可与底平台铰接;如果吊杆穿在已浇混凝土预埋孔内(如后端和内模等的吊杆),则利用倒挂滚轮与滑梁连接。挂篮前移时滑梁随之在倒挂滚轮上滑动,到位后向前再转换吊杆吊点。有的还会根据需要设置分配梁,用以调整挂篮受力、吊杆长度和操作位置,通过吊杆长度的调整来调整模板系统的高程。

⑤底平台系统:以前、后横梁(如I56等)为主梁,通过分配梁支承底模,并设置必要的安全设施。前、后横梁悬吊于横梁上,浇混凝土时,后横梁锚固于已浇箱梁底板,在移动时拆除。

⑥模板系统:除已提到的底模外,还包括外侧模、翼缘底模、内侧模、内顶模和压脚模等。挂篮模板可采用0号块模板改装,直接悬架于前、后上横梁和锚固在已浇混凝土上。前移挂篮时下放底平台所有模板均随挂篮移动。

(2)挂篮安装及试压。

挂篮主要构件在专业钢结构加工厂制造,严格按照设计要求的材料、焊缝、精度加工,在现场0号块上组拼成形。构件的单件质量严格按照现场可用的起重设备能力控制。

挂篮的安装按照主桁、横梁、吊挂、模板的顺序进行,注意及时锚固,安全第一。

挂篮安装完成后,应仔细检查各部位的安装情况,在正式使用前进行试压。挂篮的试压可参照支架试压的各种方法进行;也可根据挂篮主要结构点受力的特点,采取悬架水箱或在已浇混凝土上千斤顶反拉的方法进行试压。

选择主要吊杆位置作为试压受力点,后横梁上的吊点加设千斤顶与已浇混凝土反拉,前横梁上的吊点悬架水箱用钢绞线在已浇混凝土上斜拉,模拟混凝土浇筑时的挂篮受力,逐级加载、观测,检验挂篮结构的安全性能,并得出挂篮弹性变形、塑性变形的数据,为后续悬浇线形控制提供参考。

值得注意的是,如果通过加水、压载等措施进行试压,T构两侧应对称均匀加载,防止T构偏心受力。

(3)挂篮悬浇施工。

①挂篮前移就位。

混凝土浇筑完成后,强度达到设计规定的强度并经过张拉、压浆后方可前移挂篮。一般挂篮前移的施工步骤依次为脱模、解除后锚、安装千斤顶、移动轨道、移动挂篮、锚固、模板就位。

移动挂篮时,箱梁中轴线两侧和T构两侧必须匀速、同步,防止不平衡受力。并随时观察挂篮中线与箱梁轴线的偏差,及时纠正,保证挂篮中轴线相对箱梁中轴线不会有大的偏移,为挂篮就位后的调整做准备。

②节段悬浇施工。

挂篮混凝土的悬浇施工,与其他就地浇筑混凝土类似,钢筋、模板、预应力、混凝土的要求也基本相同,以下重点就挂篮悬浇特点有关的一些问题进行介绍。

a.挂篮的检查和维护。挂篮经过设计计算和试压,便可以投入使用。由于挂篮在施工过程中不停地进行前移、锚固、解除等作业,因此,挂篮需进行经常性检查,尤其是浇筑混凝土前的检查。每次都必须按照操作工法要求进行作业、检查,以保证挂篮系统的安全性。

b.模板的移动与定位。挂篮底模、侧模、翼缘模板一般随挂篮的前移而整体移动。内模系统则根据挂篮细部构造的差异以及挂篮移动时倾覆安全性的不同,依靠内滑梁整体随挂篮移动;也可先悬架在已浇梁段上,待挂篮前移到位后,再用手拉葫芦拉动前移到待浇梁段位置。

c.钢筋绑扎的避让。箱梁悬浇段的普通钢筋均采用现场绑扎的方式。绑扎钢筋应保证预埋件位置正确且不受损害,当两者冲突时可适当移动普通钢筋的位置(或弯折或割除),但待预埋件施工完毕后,应恢复原位或重新焊接,确保钢筋的根数和保护层厚度。

d.预应力的保护和接长。在钢筋施工的过程中,需要及时、准确、稳固预埋预应力管道。连续箱梁一般为三向预应力。横向预应力一般为端锚预应力,一端锚固在混凝土中,一端单根张拉,在混凝土浇筑前先穿在管道内;竖向预应力一般采用精轧螺纹钢筋,下端锚固在混凝土中,顶端张拉;纵向预应力分底板、腹板、顶板预应力三部分,根据设计要求,有的在节段浇筑后立即穿束、张拉,有的接长管道在后续施工的某一节段穿束、张拉,有的还需要先张拉,后用接长锚具接长后再张拉。

e.混凝土的对称浇筑。这里所说的对称包括两层含义:以墩轴线为对称轴的T构两悬臂对称和以箱梁中心线为对称轴的挂篮两侧对称。悬臂两端的挂篮同时浇筑,同一挂篮的两侧浇筑高度基本一致,这也是保证施工安全和结构安全的关键点。混凝土浇筑布料时,应根据混凝土拌和数量和混凝土浇筑高度进行调整,保证对称位置的浇筑速度同步,荷载一致。

同时,张拉施工的顺序也应按设计要求对称张拉,施加预应力平衡。

f.防止底板压模翻浆。浇筑箱梁混凝土时,先浇筑底板混凝土,待倒角处的混凝土密实并不再翻浆时,再接着浇筑腹板混凝土,浇筑此部分混凝土时应特别注意振捣范围,不得将振捣棒深入到已浇筑部分过深的位置,否则会引起倒角处混凝土的翻浆。同时,也可临时用模板对底板倒角外的底板混凝土进行加压,防止混凝土上翻。

g.施工过程测量控制。悬浇施工一般由专门的监控单位在对施工各阶段的受力分析的基础上,确定各个节段施工的立模高程,在已浇节段的纵向束张拉后测量箱梁顶高程,确定下一节段的立模高程。其值为箱梁设计高程、浇筑梁段引起已浇悬臂的弹性变形、挂篮变形、徐变影响、日照、温差修正值和施工荷载引起的弹性变形的代数和。

由于存在温度影响,相同的观测内容最好选择相同的时段进行观测,并作出早、中、晚观测数据的对比,为线形控制提供参考。最后一段箱梁悬浇段立模高程须考虑施工荷载的变化、合龙束张拉、体系转换等影响。

4)边跨现浇段施工。

在边跨交界墩顶的梁段,即为边跨现浇段。边跨现浇段施工具有施工作业面小、要求高的特点。由于梁段一部分在墩顶范围,另一部分悬出墩顶,导致荷载不平衡,梁段下应安支座。在混凝土浇筑后,将梁段与交界墩临时固结,待边跨合龙后再解除固结,此时支座发挥作用,变成T构的伸缩端。

边跨现浇段一般为等截面箱梁,端部堵头设置横梁,中线上留有人洞。一般采取支架就地浇筑的施工方法进行边跨现浇段施工。

5)合龙段施工。

连续刚构桥的合龙段施工,实现了由独立T构向连续结构的体系转换,是控制全桥受力状态和结构线形的关键工序。

合龙施工总体上遵循对称、平衡、同步的原则进行,其中又以中跨合龙最为严格。

(1)挂篮改造成吊架。

在悬浇到合龙段时,两侧T构的挂篮相遇,这时需要将其中一个挂篮的底模和侧模在两悬臂混凝土上锚固后,形成合龙吊架,如图4-44所示为中跨合龙吊架(底模部分)示意图。待吊架形成后,拆除挂篮所有吊杆,用卷扬机将挂篮主梁整体拉至主墩附近,或采取与前移相反的方向后退挂篮至主墩附近,利用主墩侧的塔吊拆除挂篮。也有的挂篮暂不拆除,而根据挂篮在T构上的位置来进行高程平衡控制。挂篮后退时,T构两侧的挂篮距主墩位置应基本一致,保持平衡。

图4-44 中跨合龙吊架(底模部分)示意图

(2)高程调整与控制。

合龙施工时的平衡既指单个T构的平衡,也指全桥多个T构之间的平衡,它直接反映在对高程的控制上。主要措施有以下几项。

①水箱压载平衡。在各T构的悬臂端利用砖砌筑压载水箱,水箱大小以能装1/2合龙段混凝土质量的水量为宜。压载水箱的作用有以下两点。

在合龙前调整合龙段两侧以及T构两侧的平衡。由于悬浇过程中不可避免地存在差异,各悬臂端的高程也可能存在差异,高差过大,对结构受力和外观线形均影响较大。通过控制悬臂水箱中的水量,直接调整悬臂的弯矩和变形。

在合龙混凝土浇筑时,通过同步等质量放水来保证浇筑过程中结构体系的受力均衡。合龙段混凝土浇筑施工时,随着混凝土的不断增加,利用水箱的同步等质量放水来使该位置荷载平衡,保证合龙段劲性骨架和临时预应力束的安全,也使合龙质量得到保证。

中跨合龙临时措施示意图如图4-45所示,水箱在合龙段张拉后拆除。

②挂篮位置控制。挂篮在主梁的不同位置上时,对T构的主墩弯矩不同,导致悬臂高程也有差异。因此,有时也将挂篮作为高程调整控制的辅助措施,通过适度的前移或后退,来调整高程。

③温度选择。一般设计要求最佳的合龙温度在15~20 ℃,但由于工程组织的时间原因,也有工程正好在夏季高温天气或冬天寒冷天气施工。一般来说,同一天中温差过大对合龙是不利的,预应力混凝土的温度变形会导致悬臂段的长短和高度变化。例如,四川南充清泉寺嘉陵江大桥在夏季合龙,55 m的悬臂端同一断面在同一天的最大高差可达3 cm。因此,一般选择在夜间温度最低的时段进行合龙施工,这样,随着混凝土的强度增长,温度升高而产生的温度应力会朝着有利于减小合龙段拉应力的趋势发展,有利于减少合龙段混凝土的裂缝数量。

图4-45 中跨合龙临时措施示意图

(3)位移的调整与控制。

合龙后连续体系形成,主墩间还会存在以下相对位移:底板束张拉后的位移、混凝土后续收缩和徐变的位移、梁体温差变化导致的位移等。这些位移的存在,会使连续梁内出现附加的拉应力,对结构不利。在合龙施工时,应采用顶推措施来加大两相邻T构间的相对距离,以抵消这种不利位移的影响。

顶推位移根据监控计算的上述各种位移之和确定,并根据位移量和T构的刚度情况计算所需顶推力的大小,选择适宜的千斤顶。在每个合龙段的两腹板安装千斤顶,如图4-45所示,对称、同步加载顶推,以顶推力和位移进行双控,以位移控制为主。

(4)临时锁定措施。

在合龙段混凝土浇筑之前,通过高程控制措施使合龙高程基本一致,相邻T构间通过顶推获得相对位移,就需要采取措施将这种良好的位置关系保持下来,也就是临时锁定合龙段两侧相邻的悬臂。这实际上也是一种临时的结构体系转换,在合龙段混凝土、预应力等未发挥作用前,保持连续体系的结构形式。

(5)边跨合龙段施工。

相对中跨合龙段施工而言,边跨合龙段施工较为简单,一般在中跨合龙后进行,也有的桥先合龙边跨后合龙中跨。

中跨合龙后,T构间连成整体,稳定性强,边跨合龙可不同步进行,也无须顶推。边跨合龙时的温度要求、合龙时间的选择、水箱压载并在浇筑混凝土时同步放水平衡荷载等要求与中跨合龙相同。尤其值得注意的是,边跨合龙段混凝土浇筑完成后,应及时拆除边跨现浇段的临时锚固,使梁体可在支座上自由伸缩,减小内部应力。

7.装配式梁桥施工技术

装配式梁桥的主梁通常在施工现场的预制场内预制,也有的在桥梁厂预制,然后将预制好的梁体运输至需安装的位置进行安装就位。

相对于就地浇筑工艺而言,装配式梁桥施工的上、下部结构平行作业,可缩短工期,预制件可实现工厂化生产,混凝土的收缩徐变影响小,质量易于控制,并且安装不受桥跨基础状况的影响。但装配式梁桥施工需要较大的场地进行预制场建设,还要有专用的大型设备。(www.xing528.com)

混凝土梁桥的装配式构件形式主要有空心板、T形梁、箱梁等。

预制工艺根据预应力的施加时间分为先张法和后张法预制两种,目前,先张法在预制较小梁、板(跨度一般不超过25 m)中应用较多,而较大的预制构件一般采用后张法预制。

预制工艺根据预制构件的拼装方式不同,一般分为单件法预制、长线法预制和短线匹配法预制三种方法。单件法预制较简便,构件各自分别预制,上桥后再连成整体,这种方法最常见。长线法预制是将单跨梁体分节段在长线台座上依次预制,以保证各节段间的匹配良好和安装后的线形符合要求,这种方法占用场地大,工期长,较少使用。短线匹配法预制是在台座上将梁体节段两两依次匹配、预制,通过空间坐标转换来控制线形,是国外大型桥梁上部结构施工应用较广泛的成熟施工技术,国内应用还较少,具有推广价值。

装配式梁桥施工技术的发展,与工程机械、设备制造技术的发展是分不开的。如果安装设备的起重性能和操作性能无法得到满足,那么预制构件则无法按照预期运输、安装到桥上。大型桥梁的不断修建,给工程机械、设备制造业提出了更高的要求;先进的工程机械、设备的出现,也为装配式梁桥的施工提供了保障,促进了装配施工技术的进步。

装配式梁桥的安装一般是逐跨安装,每跨在横向分为多件T形梁或空心板,先完成横向安装,再前移进行下一跨安装。近年来,梁桥的纵向分节段拼装技术也得到了运用和发展,将每跨按照纵向分成若干节段,采用短线匹配法预制梁体节段,在桥上依次拼装形成整跨。

简而言之,装配式梁桥的施工,关键是解决如何预制构件、如何运输、如何安装的问题,施工方法、施工组织、设备配置等也都围绕这几个关键环节展开。

1)构件预制施工。

(1)先张法预制构件施工。

①预应力施加。

先张法预制构件的预应力材料一般有高强钢丝、冷拉钢筋、钢绞线等,各种预应力筋在材料性能上存在差异,在施工工艺上主要有锚夹具形式、张拉程序的不同。

预应力筋的下料长度,应综合考虑台座长度、锚夹具长度、千斤顶长度、焊接接头或墩粗预留量、冷拉伸长值、弹性回缩量、张拉伸长值和外露长度等因素,需按照有关规范要求精确计算。下料过长会造成浪费,下料过短则给张拉、锚固带来困难。

预应力锚具应按照设计要求采用,并应能满足分级张拉和放松预应力的要求,应具有可靠的锚固性能、足够的承载能力和良好的适用性,应能保证充分发挥预应力筋的强度,安全地实现预应力张拉作业。工具式夹具应具有良好的自锚性能、松锚性能和重复使用性能。

张拉前,详细检查台座、横梁和各种张拉机具设备,符合要求后方可进行操作。

同时张拉多根预应力筋时,应预先调整其初应力,使相互之间的应力一致;张拉过程中,应使活动横梁与固定横梁始终保持平行,并应抽查预应力筋的预应力值,其偏差的绝对值不得超过按一个构件全部预应力筋预应力总值的5%。预应力筋张拉完毕后,与设计位置的偏差不得大于5 mm,同时不得大于构件最短边长的4%。

②钢筋工程。

所有钢筋在后场按设计图纸下料、制作,然后转运到现场进行绑扎,钢筋的尺寸偏差、间距误差、搭接长度等均应符合规范及设计要求。

③模板工程。

一般采用先张法预制施工的底模与台座应一并设计施工,在张拉之前要清除锈迹、打磨光洁、涂抹脱模剂。侧模板根据构件的外形尺寸制作定型钢模板或木模板,加工精度满足规范要求,安装时采用对拉螺杆固定的方法。内模根据设计要求采用模板或充气胶囊,若采用充气胶囊,应由专业厂家生产,使用前进行气密性和耐压性试验,即将胶囊周围涂满肥皂水,充气直至达到工作压力值,检查是否漏气,如有漏气应及时修补。

混凝土浇筑过程中应检查模板,尤其是检查胶囊是否上浮。胶囊的上浮将直接导致构件顶板厚度偏小,可通过调整胶囊的定位钢筋尺寸和加密、严格控制胶囊的工作压力等措施避免上浮。

④混凝土施工。

先张法预制构件混凝土与梁体就地浇筑混凝土相比,具有体积小、缓凝时间短、外观要求高的特点。混凝土原材料的选择和配合比设计根据实际要求进行,应有利于早期强度的形成和收缩徐变的减少。

混凝土浇筑一般为常规施工,采用插入式振捣器或平板振捣器振捣。在振捣腹板混凝土时应采用小棒对称振捣,防止胶囊上浮。严禁用振动棒赶料、拖料、接触钢绞线。当混凝土强度达到设计要求时,胶囊应放气拔出,拆模时间根据当天气温确定。根据气候情况选择养护方式,养护时间不少于7 d。

⑤预应力筋放张。

预应力筋放张时的混凝土强度须符合设计规定,设计未规定时,不得低于混凝土设计强度等级值的75%。在预应力筋放张之前,应将限制位移的侧模、翼缘模板或内模拆除。

预应力筋的放张顺序应符合设计要求,放张预应力宜缓慢进行;设计未规定时,应分阶段、对称、相互交错地放张,且符合以下要求。

a.应先放张预应力较小区域的预应力筋,后放张预应力较大区域的预应力筋。

b.板类构件应按照对称原则从两边同时向中间放张,以防止在放张过程中板发生翘曲、裂缝的现象。

c.对用胎模生产的构件,放张时应采取防止构件端部产生裂缝的有效措施,并使构件能自由移动。

多根整批预应力筋的放张,可采用砂箱法或千斤顶法。用砂箱放张时,放砂速度应均匀一致;用千斤顶放张时,放张宜分数次完成。单根钢筋采用拧松螺母的方法放张时,宜采用先两侧后中间的顺序进行,并不得一次将一根力筋松完。

钢筋放张后,可用乙炔-氧气切割,但应采取措施防止烧坏钢筋端部。钢丝放张后,可用切割、锯断或剪断的方法切断;钢绞线放张后,应用砂轮锯切断。

长线台座上预应力筋的切断顺序应由放张端开始,逐次切向另一端。

(2)后张法预制构件施工。

①预制施工程序。

以常见的先简支后连续T形梁预制为例,普通简支T形梁(不连续)的施工工艺中除无“梁顶负弯矩波纹管安装、定位”工序外,其余相同。

若为预制箱梁,可上下一次浇筑或分两次浇筑,并在底板混凝土浇筑完成后,及时安装内模。一次浇筑时,应先浇筑底板(同时腹板部位浇筑至底板承托顶面),待底板混凝土稍沉实后再浇筑腹板、顶板混凝土;分两次浇筑时,应先浇筑底板至底板承托顶面,按施工缝处理后,再浇筑腹板、顶板混凝土。

②施工要点。

a.模板施工。后张法预制梁体的模板主要由底模、侧模、端模组成,其中箱形梁和空心板还有内模。根据材料的不同,模板主要分为钢模板、木(竹)模板和钢木复合模板三种。

案例:某大桥工程采用短线匹配法预制箱梁节段的模板结构如图4-46所示。

Ⅰ.底模施工。为了抵消因梁板的预应力张拉造成的梁体中部上拱量,保证桥面铺装跨中最小厚度要求,后张法预制梁台座及钢底模需设置反拱,即底模板不是水平的,而是一个向下挠的曲线,中间低,两端高。跨中反拱度值应经计算并结合施工经验确定,其余各点预拱度值应对称按二次抛物线分布。

为确保预制梁底板外观质量,要求底模的所有接缝必须进行焊接并打磨光。也可将底模面板清理干净后上一层清漆防锈,这样不仅可以防止绑扎钢筋时底模生锈,而且有利于底模的清理和省去底模脱模剂。

Ⅱ.侧模施工。侧模系统一般由侧模、侧模支撑桁架及必要的调节螺杆、对拉螺杆组成。侧模定位时,应通过支撑桁架上的螺旋调节装置进行调位,到位后底口与底模用螺栓连接固定,侧模顶、底口设对拉螺杆。侧模应具有足够的强度和刚度,能满足多次反复使用的要求。

对于T形梁,一般设计有横隔板,横隔板模板与侧模连成整体。侧模的分块大小根据横隔板的位置、起重能力和安装方便程度综合而定。若分块太大,则安装、拆卸较困难;分块太小,则拼装工作量大,线形控制较难。

侧模的支撑方式直接决定了侧模的安装方法。普通的分块侧模直接用龙门吊吊运到安装位置安装就位。如果在支撑桁架下安装滚轮并与侧模连成整体,则可人工推移模板到指定位置安装。如果将支撑桁架固定在地面,在桁架上安装调节螺杆,则顶撑调节螺杆即可将模板安装到位。

拆除模板则按照安装的相反顺序作业,应注意对梁体成品的保护,尤其是梁体边角、隔板位置应防止碰撞掉角或开裂。同时,也要控制模板的均匀受力,以防变形。

拆除侧模后,应及时在台座两侧加撑杆将梁体稳定、加固,禁止碰撞梁体,以免翻倒。

Ⅲ.端模施工。后张法预制梁体端模一般根据张拉槽口的形状进行制作,根据预应力位置开孔,并将预应力锚具临时固定在端模上,在混凝土浇筑后拆除端模。

图4-46 预制箱梁节段的模板结构示意图

Ⅳ.内模施工。空心板和箱梁还必须有内模,应根据梁体内腔尺寸和施工要求选择和设计内模,并应格外注意模板的安装、拆卸难易程度,要求简洁实用。

梁体内腔如果是小圆孔,可采用充气胶囊或拔芯法;如果内腔尺寸较小(1~2 m),可用组合钢模或木模拼成内模,用木杆或钢管加顶撑螺栓十字支撑;如果梁体内腔较大(如预制箱梁),可采用组合钢模拼装或制作定型模板作为内模,内模主要由顶板底模、腹板内侧模及角模组成,用脚手架或油压杆支撑。同时,如果梁体预制量大,则其标准化、自动化程度也越高,比如可以安装内模滑轨、油压顶撑等。

b.钢筋施工。预制梁的钢筋施工主要有以下三种方式。

Ⅰ.直接在台座上绑扎。这种方法适用于小型的预制件,无须更多的转运、起重设备,但绑扎时须搭设临时支架,台座占用时间长,对T形梁模板周转不利,梁体预制周期也较长。

Ⅱ.后场绑扎钢筋单元、台座组拼。将部分钢筋在后场钢筋加工区先拼成网片或其他单元,将这些单元整体运输、吊装到台座上,再绑扎、组拼成型。这种方法使用灵活,适用于各种预制构件钢筋施工,可以减少钢筋绑扎时的放线工作,无须现场搭设钢筋支架,为台座的周转节约了大量的时间,而且这样绑扎出的钢筋间距均匀。缺点是需要专门的运输设备,起重设备使用也较频繁。

Ⅲ.钢筋骨架整体吊装入模。本方法是将梁体钢筋骨架先在专门的钢筋绑扎台座上绑扎成型,再用龙门吊整体吊装入模。预制箱梁节段钢筋绑扎台座,应根据梁体形状,利用型钢搭设台座、支架,在台座上绑扎梁段钢筋成型。钢筋骨架采用专用吊具多点起吊,钢筋骨架顶板与底板之间用连接杆进行临时连接,以增加骨架整体性。

这种方法需要专门的钢筋绑扎台座和支架、吊具,为标准化流水作业,预制周期短,钢筋质量易得到保证。在梁体钢筋绑扎的同时,应进行所有预埋管件的埋设,并悬架保护层垫块。

c.预应力施工。后张法预制梁体的预应力施工与就地浇筑主梁的施工基本类似,但根据梁体结构的差异和预制场作业的特点,应在以下方面进行改进。

Ⅰ.采用焊接网片定位管道。同种梁体在相同的位置其管道位置也是一定的,根据各断面的管道位置焊接定位钢筋网片,直接安装在钢筋骨架中,可减少现场作业时间,定位准确。

Ⅱ.浇筑混凝土前先穿钢绞线。由于后张法预制梁的预应力筋一般数量较多、管道弧度半径较小,在混凝土浇筑后再穿束较为困难,管道也易被混凝土砂浆堵塞,所以一般都在混凝土浇筑前穿束。在检查管道封堵情况良好后再支侧模,混凝土浇筑完成后再人工将孔道内钢绞线来回拉动,避免管道内的砂浆固结。

Ⅲ.预应力张拉顺序尤其重要。一般后张法预制梁薄壁结构的细长杆(如T形梁)刚度差,必须严格按照张拉顺序进行张拉,以免造成梁体侧弯、起拱过大的问题,影响到后序施工或其使用功能。

Ⅳ.张拉端的安全防护。在预制场张拉,作业人员较多,在张拉前必须确认正对千斤顶方向没有站人。如果施工需要有人在张拉端前方作业,需在正对千斤顶位置安放钢板制作的防护挡板,以免张拉断丝造成人员安全事故。

Ⅴ.封锚长度的控制。对于需要封锚的构件,首先将封锚梁端凿毛,并用砂轮切割机将多余的钢绞线割除(注意预留长度不小于3 cm)。在焊接封锚钢筋网片时,应避免电弧焊伤锚板及夹片。封锚模板支好后,应着重检查梁体的有效长度和封锚端面的垂直度,并注意模板的加固,以免影响后期梁体的安装。

d.混凝土施工。后张法预制梁由于构件较大、钢筋和预应力管道较密、T形梁等有放大“马蹄”脚,所以要求混凝土具有好的和易性和足够的缓凝时间,保证混凝土的密实和不出现冷缝。同时,由于构件外观的要求一般较高,所以除在模板的打磨、清理以及脱模剂等方面严格控制外,还应在混凝土的泌水性、流动性、振捣等方面保持原材料的质量稳定,确保预制构件结构可靠、表面光洁、颜色均匀、线形顺直,无明显缺陷。

混凝土一般吊罐入模,水平分层或斜向分层布料。在混凝土浇筑时要注意层与层之间的连接,并且层与层之间浇筑的相隔时间不宜太长。

后张法预制梁混凝土的振捣一般采用高频电机加插入式振捣相结合的方式,高频电机安装在侧模上,应根据构件外形和振捣难易程度分层布置,且上下层之间一般交错呈三角形布置,在振捣时应严格控制振捣时间和顺序。尤其是在T形梁“马蹄”部分,一般容易气泡集结,混凝土下料一定不能太厚,尽量做到薄下料、多振捣(高频的振捣总时间一般控制在60~90 s之间,再根据混凝土的坍落度做局部调整)。在插入式振捣棒能去的地方应尽可能地使用插入式振捣棒,振捣棒应尽可能不碰到钢筋和避免触及管道,以免管道破裂而影响后期T形梁张拉和压浆。

应充分重视混凝土的养护工作。混凝土浇筑完成初凝后应及时进行养护,采用洒水覆盖养护的方式,养护时间不少于7 d。冬季预制混凝土施工时,应采用热水或蒸汽进行养护。特别要加强对梁的两端和横隔板及其凹角处的养护,梁体楞角处往往在施工中被忽视养护,从而造成拆模时掉角的现象。

③预制构件的堆存。

如果预制的构件不能马上上桥安装,必须转运到堆存区存放。堆存区应平整夯实,构件应按吊运及安装次序的顺序堆放,宜尽量缩短预应力混凝土梁或板的堆放时间。构件堆垛时,应放置在垫木上,吊环向上,标志向外。混凝土养护期未满的,应继续洒水养护。水平分层堆放构件时,其堆垛高度应按构件强度、地面承载力、垫木强度以及堆垛的稳定性而定。承重大构件一般以2层为宜,不应超过3层;小型构件一般以6~10层为宜,层与层之间应以垫木隔开,各层垫木的位置应放在吊点处,上下层垫木必须在一条竖直线上。雨季和春季融冻期间,必须注意防止因地面软化下沉而造成构件断裂及损坏。

2)构件起吊、运输施工。

(1)装配式构件的起吊。

主梁装配式构件的起吊主要有吊耳法和扁担梁法两种。

① 吊耳法。

在梁体钢筋绑扎时,预埋钢筋或钢板制作的吊耳与钢筋骨架连接并浇筑在混凝土中。起吊时,将吊具卡环或钢丝绳穿过吊耳,进行梁体的起重作业。这种方法适用于梁体质量较小的构件,吊耳需进行结构受力计算。

②扁担梁法。

在吊运大型梁体时,宜采用扁担梁法。吊具由上担梁、销栓、吊带、下担梁组成,经过计算确定其材料和规格尺寸,如图4-47所示。其中上担梁与下担梁基本一致,上面安装吊耳穿钢丝绳起吊。吊带由钢板加工而成,两端开孔穿入销栓。销栓应进行抗剪计算,常采用40Cr材料,强度高,直径小。对于T形梁和箱梁,吊带穿过翼缘的位置应预留孔道。

(2)装配式构件的运输。

构件在台座上预制好后,要经过运输才能到达堆存区和安装位置。运输方式根据现场的运输距离、设备情况、运输路径的基础条件等进行选择,主要有以下几种方法。

图4-47 扁担梁起吊T形梁结构示意图

① 龙门吊运输。

如果运输目的地在龙门吊的作业范围内,则可直接用龙门吊将预制构件吊运至指定位置。但这种方法的运输作业范围有限,一般是作为其他运输方式的起点,在龙门吊作业范围以外采用其他方式。

②滚筒横移法。

在没有设置龙门吊的预制场或需横移到龙门吊作业范围以外的情况下,采用滚筒横移法将预制好的构件横移到纵移轨道上。滚筒横移法是指依靠滚筒减少摩擦力,将梁体横向移动的方法。

如图4-48所示为预制场台座与纵、横移轨道位置示意图,在与预制台座正交的方向布置横移轨道,在台座之间布置纵移轨道。

以T形梁横移为例,滚筒横移法的结构示意如图4-49所示,其基本操作步骤为如下。

a.将T形梁两端活动底横取走。

b.为确保T形梁顶升安全,采用单端顶升,在另一端T形梁的两旁用15 cm×l5 cm方木斜撑T形梁翼缘根部,斜撑必须稳固、不滑移。

c.在T形梁马蹄宽度内放置两台千斤顶,对称布置。梁一端进油顶升时,另一端两旁斜撑必须专人守护,预防支撑松动。同时,顶升端两旁也需要用方木支撑,因顶升时方木要松动,需在顶升时随时加撑。将T形梁顶升到一定高度后便可将横移托梁放入横移轨道内,托梁一般用型钢制作。

d.调整托梁及其下方的滚筒钢棒与T形梁居中,千斤顶卸载,将T形梁放在托梁上,将托梁两端的刚性斜撑杆安装好并撑于梁翼缘根部。同时,可用手拉葫芦和钢丝绳将T形梁捆紧在托梁两端,以保证安全。

e.用相同方法将T形梁另一端安放在横移托梁上,加固。

f.检查稳妥后,在T形梁两侧各用一个10 t倒链葫芦牵引托梁,实现T形梁横向移动,两端横移速度应大致相同。为防止滚筒将混凝土横移轨道梁局部压坏,减少摩擦阻力,应在滚筒下铺设钢板。钢板若太厚,则受力弯曲形成的拱形使T形梁上坡很难被拉动,太薄的钢板则易被挤皱而不能重复使用。

g.待T形梁进入纵移轨道后,利用与台座上顶梁相反的顺序,喂进纵移轨道上的运梁小车,取出横移托梁,便可纵向移动T形梁。

图4-49 滚筒横移法结构示意图

③轨道小车运输。

利用龙门吊或滚筒横移将梁体安放到运梁小车上,小车在纵移轨道上移动,这就是最常见的轨道小车运输法。图4-50为T形梁轨道小车运输示意图。梁体在运梁小车上一定要固定稳妥,尤其是T形梁,其稳定性较差,要有可靠的防倾措施,一般是采用斜撑加手拉葫芦固定。

图4-50 T形梁轨道小车运输示意图

根据需要,运梁轨道可安装在预制场,也可安装在已安装的梁段上,下垫枕木或混凝土支墩,严格控制轨道间距和轨顶高程,并防止不均匀沉降。

④轮胎平车运输。

在地形复杂、需要转向运输的情况下,可采用轮胎平车运输梁体。如图4-51所示,制作轮胎运输平车,轮胎数量和大小根据梁体尺寸和质量而定,平车托梁(由I56a制作)与底座间设置转动销,在曲线运输时可转动。梁体在预制场经两台龙门吊抬运上小车后,用卷扬机或装载机、汽车等运梁平车运输前行。当运输途中下坡时,运梁平车后面应设一台卷扬机,边走边放,以防运梁平车下行速度或加速度过大而失控。

图4-51 轮胎运梁平车结构示意图

3)构件安装施工。

预制梁的安装,是装配式梁桥施工中的关键工序,应结合施工现场的条件、桥梁跨径大小、设备能力、设计要求等具体情况,从安全、工期、造价等方面综合考虑,选择最合适的架梁方法。

安装方法的不同,主要体现在安装设备的选择上。随着桥梁施工的机械化、标准化程度越来越高,同时逐步向工厂化的方向发展,架梁设备也越来越先进,并逐渐向大型化、标准化发展。近年来,正在施工的杭州湾跨海大桥全长36 km,其作业环境恶劣,主要依靠大量的装配式梁施工;苏通长江大桥,75 m箱梁节段预制安装,在施工工艺和跨径上都有较大的突破。

架梁是安全风险较大的施工作业,涉及设备、人员、结构等各个方面。在施工中如何保证操作人员的生命安全和预防工程事故的发生,是贯穿施工方案的选择、施工机具设备的设计和选用、施工工艺的细化、操作工法的制定、安全措施的制定和落实、操作人员的培训等各个方面的一项基本方针。尤其是架梁设备各个工况下的受力状况、抗倾覆稳定性、安全措施等,必须经过严格的设计计算,应具有足够的安全储备,并严格按照设计进行制作、组拼和操作。

下面介绍各种架梁方法,重点介绍目前常用的架桥机架梁法。

(1)简易安装法。

对于跨度小、高度较低的小型桥梁,因地制宜采用简易的安装方法。

① 自行式吊车架设法。

如果桥下可以设置便道,吊车的起重能力足够大,可直接用自行式吊车将梁体安装到位。如果梁体质量较大,可采用两台吊车抬吊。这种方法机动灵活,架设简便。

②跨墩龙门吊架设法。

若能在桥两侧设置龙门吊轨道,龙门吊高度足够,就可安装一台或两台跨墩龙门吊架梁。这种方法安装位置准确、安全,但如果龙门吊和运梁通道基础处理太困难,经济成本则较高。

③移动支架架设法。

当桥下基础良好可铺设轨道时,在两墩、台之间搭设支架,支架下设置在轨道上可移动的滚轮,将梁端安放在支架上,牵引移动到位后落梁。这种方法的支架抗倾覆安全性是施工难点,一般较少采用。

(2)高空架桥机架梁法。

随着大量桥梁的修建,桥下地形千变万化,桥梁高度不断突破,架桥机架梁作为一种标准化施工的先进技术,不受高度、桥下基础和地形的限制,得到了大幅发展,其工艺也日趋成熟,功能日益完善。

早先的架桥机一般以万能杆件或贝雷桁架拼装为主,目前在中、小桥梁架设中仍使用较多。成型设备的架桥机在20世纪90年代被逐步推广应用,根据导梁的数量,分为单导梁式和双导梁式两种。对于双导梁架桥机而言,又经历了三支点两跨连续导梁架桥机和两支点后配重架桥机阶段。前者依靠导梁后段的自重平衡实现架桥机前移过跨,后者则需在导梁后段加重物配重平衡来前移过跨,但两者均需铺设架桥机前移轨道,通过卷扬机牵引或自行前移。

(3)双导梁步履式架桥机架梁法。

近年来,双导梁步履式架桥机被逐步应用,前设引导梁、两支点简支、步履纵移,具有自重轻、无须铺设纵移轨道、可实现曲线架梁、操作工法标准化等特点,成为大型桥梁架设的首选。

下面重点就双导梁步履式架桥机架梁施工工艺进行介绍。

①架梁前的准备工作。

用全站仪对本桥跨距进行认真复核,提供架梁前的第一手资料。对支座垫石进行抹平处理,严格控制垫石的平整度和高程,同时确认盖梁已达到强度并按要求张拉、压浆。

安全是T形梁架设的重点,应对施工区域进行封闭,安装跨下不得行人、行车、通航,以保证安全。

②临时支座设置。

对于先简支后连续体系,在简支状态下,梁体首先安装在临时支座上,一般3~5跨为一联,待一联的各跨间通过顶部的预应力连成整体后,再将临时支座卸载,连续梁体安放在永久支座上。T形梁安装的临时支座主要有双砂筒结构和卸荷块结构两种形式,如图4-52所示。

图4-52 临时支座结构示意图

③架梁。

喂梁:运梁小车将T形梁运至架桥机下,架桥机天车开至相应位置进行吊装。

捆绑梁:在预留吊装位置孔内安装吊带及底托梁,起吊时先应慢速,当T形梁离开地面后,架桥机两侧要同步升降,使T形梁在起吊的过程中保持水平;架桥机运梁时应严密监视电机是否同步,如不同步应及时采取措施。

落梁:架梁前先放出每个支承垫石的横向、纵向中心线及梁端横向、纵向中心线,安好临时支座,当梁运至横向、纵向中心线与支承垫石横向、纵向中心线重合后落梁。

④稳定安全措施。

边梁和次边梁的安装:由于考虑到架桥机横移的稳定性及盖梁悬臂的受力,所以进行边梁安装时必须先将边梁临时安装在次边梁位置上,再利用架桥机外单导梁桁架重新吊起边梁,外移至边梁位置。

因此边梁和次边梁的安装是整跨安装的重点和难点,已安装梁必须采取撑、拉等各种因地制宜的方法加固,并在下一相邻梁安装时小心操作,防止扰动和碰撞已安装梁体。同时,在工艺上可加以改进,如可采取依次挪位、边梁和次边梁一起安装定位等措施来保证安全。

中梁安装:中梁安装需在边梁和次边梁安装好后进行,每相邻两梁安装好后,及时将相邻的梁体焊接连接,并在一跨安装完成后尽快浇筑梁侧的接缝混凝土。

其他安全注意事项:梁体起吊时,其重心尽量与平放时相吻合,减小其旁弯程度,特别是边梁的起吊。梁体吊安前须检查架桥机各部件,在保证试运行没有问题后才能起吊安装。在吊装过程中,除无须测量观测挠度外,其余与试吊相同,架桥机各位置均应有专人负责进行观察,及时发现和解决可能出现的问题。

⑤质量控制措施。

主要是控制梁体安装的平面位置、梁体垂直度、顶面高程。

平面位置、梁体垂直度主要用锤球吊线定位控制。在梁端面画出梁体中心线,安装时锤球吊线检查是否与支座中心重合,梁端中心线是否垂直(垂直度≤1.2%),确认在误差范围以内,再落梁定位。

T形梁顶面高程利用水准仪控制。在梁体安装但未加固时,测量梁体顶面高程,临时支座安装时宁低勿高,如果因砂筒沉降而偏低,可以在砂筒顶垫钢板,钢板厚度由砂筒顶高程控制。

⑥架桥机过跨。

待一跨安装好后,架桥机向前推进,以便安装下一跨。

a.后支架前移:先垫好后支腿下垫木,用水平尺超平,使后支腿压在垫木上,后横轨离开桥面(其高度能保证后台车及其横轨一次前移20 m)。开动后电葫芦前行,当后摇滚台车行至距主导梁前端27 m时停止,将后摇滚台车落于桥面且落实。

b.主导梁前移:确认摇滚架上与导梁无挂联,同时启动前后摇滚和导梁上两纵移台车,使导梁前移(当辅支腿到达前桥台时停止),纵移台车后移(两纵移台车移至尾部停止)。

c.架桥机转角:架桥机转角原理是靠调整导梁下弦与前摇滚上两平滚的间隙来实现的。因此,架桥机转角时,开动后横移台车向右幅横移,直至前摇滚上导梁下弦与两平滚无间隙时停止。将中支腿顶出,使前部横轨离开枕木,调整前摇滚架与导梁纵向垂直,再顶出前支架至前部横轨落实于枕木上,这时桥机恢复转角前的状态。如果转角满足不了架桥要求,可再重复以上动作,直至桥机摆正为止。架桥机转角是曲线桥安装的重点。

d.前后支架前移就位:顶出中支腿,使前台车及横轨离开桥台,然后前支架整体前移,直至前台车行至前桥台落梁一边上方时止,辅支腿缩回至前台车枕木能够落实于桥台上,需要注意的是,前支架固定时要与前桥台平行。然后顶出中后支腿,至后支架便于前移为止,开动后电葫芦前行至距前支架52 m时止。将中后支腿缩回,后台车落实于桥面上,此时后支架固定应与前支架平行。

e.主导梁前移就位:同时启动前后摇滚,使导梁前移。当主导梁前端距其后的前支架中心1 m左右时停止,然后将前后摇滚架与导梁索紧。

架桥机过跨后先检查各部件运转情况,如一切正常后,即可试吊梁,准备安装下一跨。

⑦接缝及预应力连续施工。

安装的各梁之间和各跨之间存在接缝,各梁之间的接缝按照先横隔板后翼缘的顺序进行钢筋焊接、吊模混凝土浇筑施工。

8.悬臂拼装施工技术

(1)施工特点。

从各种桥型的各种施工方法来看,悬臂拼装施工的使用很广泛,也符合桥梁施工技术标准化、工厂化的趋势,这种方法具有以下优点。

①梁体块件的预制和桥墩施工可同步进行,拼装成桥的速度较现浇快,可显著缩短工期。

②梁体塑性变形小,可减少预应力损失。

③施工受气候影响小。

同时,悬臂拼装施工也具有以下缺点。

①需要占用较大的预制场地。

②梁段的运输、安装需要较大的机械设备。

③如不采用湿接缝,块件安装位置难以调整。

(2)预制施工。

根据梁段间的相互匹配方式的不同,悬臂拼装梁段的预制分长线法和短线法两种。

①长线法预制。

设置全梁或部分梁长的台座,台座底模线形在成桥线形的基础上设置预拱度,将梁段在台座上依次预制或间隔预制,以先预制的梁段作为后预制梁段的端模。这种方法需要占用较大的预制场地,设置台座工作量大,如图4-53所示。

4-53 长线法预制梁段示意图

②短线法预制。

在预制场设置梁段预制台座,将梁体的节段进行空间坐标转换后,依次在台座上固定的模板内浇筑完成。浇筑时,梁段的一端为固定模板,一端为前一梁段(匹配梁段)的前端面。混凝土达到一定强度后,将匹配梁段移走,再把新浇梁段作为匹配梁段,依次循环,直至完成整桥的梁段预制施工。

这种方法具有施工速度快、占用场地小、标准化生产程度高的优点,在国外大量使用;国内应用较少,但标准化程度高,施工速度快,推广价值较大。

(3)悬臂拼装施工。

根据各桥情况的不同,可采用不同的施工方法实现悬臂拼装。例如,在桥墩不高的陆地或便桥上施工时,可采用自行式吊机、龙门吊等进行拼装作业,在水中可采用浮吊作业。对于其他不便在陆地和水上作业的桥梁,可采用各种吊机高空悬臂拼装施工。

高空悬臂拼装可采用如下方法。

①架梁吊机悬拼。

架梁吊机在轨道上前移、锚固、吊梁作业,也可根据施工需要,将架梁吊机设计成桅杆吊机、配重平衡吊机等不同的形式。

架梁吊机悬拼的施工工序与挂篮悬浇的工序基本类似,只是将挂篮悬浇施工工序中的混凝土现场浇筑改成了现场拼装。架梁吊机的存在,导致悬臂弯矩较大,施工控制预应力束增加,在普通梁桥施工中使用较少,一般在拱桥、斜拉桥、悬索桥中使用较多。

②架桥机悬拼。

利用架桥机跨在两跨之间,将梁段依次悬臂拼装,架桥机前移过跨,再进行下一跨的拼装施工。

这种方法的架桥机支腿在桥墩(台)上,悬臂上无附加的荷载,一次架桥机前移就可安装一跨,拼装作业安全,施工速度快,适合梁桥施工。

③缆索吊机悬拼。

在两桥台(墩)位置安装索塔,设置缆索吊机进行悬拼。这种方法一般适用于跨度不大、跨数较少、梁段较轻的桥梁,在梁桥中使用较少,在拱桥、悬索桥中应用较多。

9.拱桥施工技术

拱桥施工方法及施工特点详见表4-23。

表4-23 拱桥施工方法及施工特点

(续表)

10.斜拉桥施工技术

斜拉桥的施工主要包括索塔施工、主梁施工、斜拉索施工以及上部结构施工控制。

1)索塔施工。

(1)索塔施工方法及主要设备。

索塔施工可视其结构、体形、材料、施工设备和设计综合考虑选用合适的方法。索塔施工多用爬模法,横梁较多的高塔宜用劲性骨架挂模提升法。

索塔现浇施工主要采用翻模、滑模、爬模施工方法,其特点分别如下。

①翻模:应用较早,施工简单,能保证几何尺寸(包括复杂断面),外观整洁。但模板高空翻转,操作危险,沿海地区不宜用此法。

②滑模:施工速度快,劳动强度小,但技术要求高,施工控制复杂,外观质量较差,且易污染。一般倾斜度较大,预留孔道及埋件多的索塔不宜用此法。

③爬模:爬模兼有滑模和翻模的优势,使用于斜拉桥一般索塔的施工。具有施工安全, 质量可靠,修补方便等特点,国内外大多采用此法。

索塔施工使用到的主要机械设备一般包括塔吊,施工电梯,混凝土浇筑设备、供水设备及混凝土养护设备等。塔吊可安装在两柱中间,混凝土的垂直运输一般采用泵送。泵管一般设在施工电梯旁,便于接管、拆管和采取降温或保温措施,以及处理堵管等。

(2)索塔施工要点。

索塔的施工,除设置相应的塔吊外,还应设置工作电梯及安全通道。施工时应对其平面位置、断面尺寸、倾斜度、应力和线形等进行监测和控制。

斜拉桥施工时应避免塔梁交叉施工干扰,必须交叉施工时应根据设计和施工方法 采取保证塔梁质量和施工安全的措施。

索塔横梁施工时应根据其结构、重量及支撑高度设置可靠的模板和支撑系统,考 虑弹性和非弹性变形、支承下沉、温差及日照的影响,必要时应设支承千斤顶调控,体积过大的横梁可二次浇筑。

斜塔柱施工时,必须对各施工阶段塔柱的强度和变形进行计算,应分高度设置横 撑,使其线形、应力、倾斜度满足设计要求并保证施工安全。

索塔现浇混凝土应选用输送泵施工,超过一台泵的工作高度时,允许接力泵送, 但必须做好接力储料斗的设置,并尽量降低接力站台高度。

宜在索塔施工中设置劲性钢骨架,设置的劲性骨架应能起到保证钢筋架立、模板 安装和拉索预埋导管空间定位精度的作用;劲性骨架应采用型钢制作,不得使用管材。

索塔施工组织设计中必须制订整体和局部的安全及环保措施,具体措施如下。

①设置运输安全设施,如塔吊起重量限制器、断索防护器、钢索防扭器、风压脱 离开关等。

②防范雷击、强风、暴雨、寒暑、飞行器对施工的影响。

③防范吊落和作业事故并有应急的措施。

④应对塔吊、支架安装、使用和拆除阶段的强度稳定等进行计算和检查。

⑤必须避免上部塔体施工时对下部塔体表面的污染。

2)主梁施工。

(1)主梁的特点及施工方法。

由于斜拉桥主梁的支承形式为多点连续支承,而且支承间距小,与梁式桥相比,斜拉桥的主梁梁体高跨比较小,斜拉桥的主梁跨越能力大、建筑高度小,斜拉索索力的水平分力作为轴力传递。

主梁施工方法与梁式桥基本相同,大体分为以下四种。

①顶推法。

②平转法。

③支架法(临时支墩拼装、支架上现浇)。

④悬臂法(悬臂拼装、悬臂浇筑)。

主梁施工时必须进行施工控制,即对梁体每一施工阶段的结果进行详细的检测分析和验算,以确定下一阶段拉索张拉量值和主梁线形、高程及索塔位移控制量值,周而复始直至合龙成桥。

对设计为飘浮或半飘浮体系的斜拉桥,在主梁施工期间应使塔梁临时固结。

(2)混凝土主梁施工要点。

主梁零号段及其两旁的梁段,在支架和塔下托架上浇筑时,应消除温度、弹性和非弹性变形及支承等因素对变形和施工质量的不良影响。

采用挂篮悬臂浇筑主梁时,除应符合梁桥挂篮施工的有关规定外,还应按下列规定执行。

①挂篮的悬臂梁及挂篮全部构件制作后均应进行检验和试拼,合格后再在现场整体组装检验,并按设计荷载及技术要求进行预压,同时测定悬臂梁和挂篮的弹性挠度、调整高程性能及其他技术性能。

②挂篮设计和主梁浇筑时应考虑抗风振的刚度要求。

③拉索张拉时应对称同步进行,以减少其对塔与梁的位移和内力影响。

主梁采用悬拼时,除应遵守连续梁及斜拉桥主梁悬浇的有关规定外,还应按下列规定施工。

①预制梁段,如设计无规定,宜选用长线台座(可分段设置),亦可采用多段的联线台座,每联宜多于5段,先预制顺序中的1、3、5段,脱模后再在其间浇2、4段,使各端面啮合密贴,端面不应随意修补。

②应在底模上调整主梁分段形体所受竖曲线的影响。

③采用垫片调整梁段拼装线形时,每次垫片调整的高程不应大于20 mm。

(3)钢主梁施工要点。

钢主梁应由资质合格的专业单位加工制作、试拼,经检验合格后安全运至工地备用。堆放应无损伤、无变形和无腐蚀。

钢梁制作的材料应符合设计要求。

应进行钢梁的连日温度变形观测对照,确定适宜的合龙温度及实施程序,并应满足钢梁安装就位时高强度螺栓定位所需的时间。

(4)钢-混组合梁施工要点。

钢-混组合梁分为叠合梁(上下结合)和混合梁(水平组合)两种。

叠合梁预制桥面板在起吊、运输和安装时,应采取必要措施防止其产生碰撞、坠落等损伤而开裂,对吊点处的局部应力应进行验算。预制桥面板安装前,应将钢梁与桥面板的结合面及剪力连接装置表面清理干净,安装应遵循“先预制、先安装”的原则,安装时不得因桥面板就位困难而随意破坏剪力连接装置。

叠合梁各桥面板单元之间的湿接缝应采用微膨胀低收缩混凝土。湿接缝混凝土浇筑后的养护时间应不少于7 d,对桥面板预应力钢束的张拉也宜在混凝土龄期达7 d后进行。

混合梁应对支承钢-混结合段连接施工的支架进行专门设计。结合段在浇筑混凝土之前,应对混凝土梁的结合面进行严格凿毛,并将全部结合面清理干净,结合段宜采用微膨胀低收缩混凝土。

(5)主梁合龙施工要点。

对合龙前最后若干个悬臂施工梁段的高程、线形、轴线偏差及索力应进行严格控制,使合龙口两侧主梁的自然相对偏差满足合龙的误差要求。

混凝土主梁和全焊钢主梁在合龙时,应按设计要求设置临时刚性连接,控制合龙口长度及主梁轴线与高程的变化。

主梁合龙施工期间,应对桥面上的临时施工荷载进行严格控制,不得随意施加除合龙施工需要的其他附加荷载。

主梁中跨合龙后,应按设计要求的程序在规定时间内拆除塔梁临时固结装置,保证结构体系的安全转换。

3)斜拉索施工。

(1)索股的运输及放索。

将斜拉索运输到施工现场,通常采用类似电缆盘的钢结构盘,对于短索,也可采取自身成盘,捆扎后运输。

放索方法主要有立式转盘放索和水平转盘放索两种。

在放索和安索过程中,需要将斜拉索拖移,由于索自身弯曲或者与桥面直接接触,在移动中可能损坏拉索的防护层或损伤索股,因此,施工过程中必须采取措施予以保护,主要方法有滚筒法、移动平车法、导索法和垫层法等。

(2)斜拉索的安装。

一般根据拉索张拉端的位置确定安装顺序,如果拉索张拉端设于塔部,则先安装梁部,反之则先于塔部安装。

塔部安装锚固端的安装方法主要有吊点法、吊机安装法、脚手架法、钢管法;塔部安装张拉端的安装方法有分步牵引法和桁架床法。对于两端均为张拉端的斜拉索,可选用其中较为适宜的方法。

梁部斜拉索的安装有吊点法和拉杆接长法,步骤与塔部安装相同。

(3)斜拉索防护。

斜拉索防护可分为临时防护和永久防护两类,防护措施主要有以下几种。

①封闭索防护。

②平行索用塑料罩套保护。

③套管压浆法。

④预应力混凝土索套防护。

⑤直接挤压护套法。

4)上部结构施工控制。

施工监控测试的主要内容如下。

①变形:主梁线形、高程、轴线偏差、索塔的水平位移。

②应力:拉索索力、支座力以及梁塔应力在施工过程中的变化。

③温度:温度场及指定测量时间内塔、梁、索的变化。

斜拉桥的施工控制宜遵守以下原则:

①在主梁悬臂施工阶段以高程控制为主;

②二期恒载施工阶段以控制索力为主。

11.悬索桥施工技术

1)悬索桥施工内容。

悬索桥施工的主要施工步骤为:基础施工→下部构造施工→缆索系统安装→加劲梁安装→桥面系及附属工程施工。

基础施工内容包括索塔、锚碇的基础工程施工,同时加工制造上部构造和附属工程施工所需构件。

下部构造施工内容包括塔身、锚体施工及主、散索鞍安装,同时进行上部构造施工准备(技术准备、机具和物资准备、预埋件施工等)。

缆索系统安装内容包括先导索施工,猫道及索股牵引系统安装,索股架设,紧缆,索夹安装,吊索安装等。

加劲梁安装内容包括加劲梁节段安装和梁段工地连接。

桥面系及附属工程施工内容包括桥面铺装、主缆防护、主梁防护、交安机电工程施工等。

2)索塔施工。

(1)塔身施工。

钢塔施工主要有浮吊、塔吊和爬升式吊机等架设方法。钢塔架制作工艺程序主要包括:放样尺寸→冲孔→拼装→焊接→定中线→切削试拼。

混凝土塔柱施工工艺与斜拉桥塔身施工工艺基本相同,施工用的模板工艺主要有滑模、爬模和翻模等类型,塔柱竖向主钢筋的接长可采用冷压套管连接、电渣焊、气压焊等方法。混凝土运送方式应考虑设备能力采用泵送或吊罐浇筑,施工至塔顶时,应注意索鞍钢框架支座螺栓和塔顶吊架、施工锚道的预埋件的施工。

塔顶钢框架的安装必须在索塔上系梁施工完毕后方能进行。

索塔完工后,须测定裸塔倾斜度、跨距和塔顶标高,作为主缆线形计算调整的依据。

(2)主索鞍施工。

主索鞍施工程序包括:安装塔顶门架→安装钢框架→吊装上下支承板→吊装鞍体→鞍体各构件连接固定。

主索鞍施工要点如下。

①安装索鞍时必须满足高空吊装重物的安全要求,一般选择在白天晴朗时连续完成工作。

②所有吊具均要经过验算,符合起重要求。

③吊装过程必须设专人指挥,中途要防止扭转、摆动和碰撞。

④所有构件接触面销孔是精加工表面,必须清理干净,不得留有砂粒、纸屑等,并且在四周两层接缝处涂以黄油,以防水气侵入锈蚀构件。

3)锚碇施工。

(1)锚碇主体施工。

重力式锚碇施工内容包括基坑开挖及支护、大体积混凝土浇筑和加固施工等。

隧道锚洞室的开挖在条件许可的情况下,宜在附近选取地质相似的地方进行爆破监控试验,对爆破施工方案的各种参数进行试验和修正,据此确定爆破方案。开挖施工时应严格控制爆破,减少对围岩的扰动。对于向下倾斜的隧道锚,如地下水较丰富应采取必要的措施将水引出洞外,在衬砌混凝土的施工缝处应沿隧道轴线方向预埋止水板。

隧道式锚碇的混凝土施工时,锚体混凝土应与岩体结合良好,且宜采用自密实型微膨胀混凝土,保证混凝土与拱顶基岩紧密黏结;浇筑混凝土时洞内应具备排水和通风条件。

岩锚施工时的钻孔宜采用破碎法施工,在成孔过程中应对钻孔深度和孔空间轴线 位置进行检查和记录;达到设计深度后,应采用洁净高压水冲洗孔道并采取有效方法将钻渣掏出。锚索下料时宜采用砂轮机切割,穿束时应设置定位环,保证锚索在孔中位于对中位置,同时应避免锚索扭转。锚索安装完成后应及时对孔道进行压浆。

(2)主缆锚固系统安装。

锚固系统是主缆索股与锚碇的连接构造,也是主缆的传力系统,主缆索股锚固系统按使用材料、结构构造和传力机理,可分为型钢锚固系统和预应力锚固系统两种类型。

型钢锚固系统一般由锚杆、锚梁及支撑架三部分组成,前部有设锚梁和不设锚梁两种形式,根据锚块前部有无锚梁,可分为前锚梁式型钢锚固系统和拉杆式型钢锚固系统。施工流程为:锚杆、锚梁制作→现场拼装支撑架吊装件→安装支撑架→安装锚杆→安装锚梁→精确定位→浇筑锚体。

预应力锚固系统一般由预应力束、锚具、预埋管道和防护帽组成,其中锚具由锚头、夹片、锚下垫板、螺旋筋及密封圈等组成。预应力锚固系统根据材料不同,分为预应力钢绞线锚固系统和预应力粗钢筋锚固系统。预应力钢绞线系统包括有黏结不可更换式锚固系统和无黏结可更换式锚固系统,其中不可更换式一般采取预应力束张拉压浆方式,可更换式一般采取张拉预应力束注油方式。

预应力锚固系统施工流程为:基础施工→安装预应力管道→浇筑锚体混凝土→安装预应力束→安装锚固连接器→预应力张拉→预应力管道压浆。

型钢锚固系统施工时,锚杆、锚梁在制造时应进行抛丸除锈、表面防腐涂装和无损检测等工作;出厂前应对构件连接进行试拼装,试拼装应包括锚杆拼装、锚杆与锚梁连接、锚支架及其连接系平面试拼装。

预应力锚固系统施工时,锚具应安装防护套,并应注入保护性油脂;对加工件应进行超声波和磁粉探伤检查。

4)缆索系统施工。

(1)牵引系统及锚碇安装。

牵引系统是架设于两锚碇之间,跨越索塔用于空中拽拉的牵引设备,主要承担猫道架设、主缆架设以及部分牵引吊运工作。常用的牵引系统有循环式和往复式两种。

牵引系统的架设以简单经济、并尽量少占用航道为原则。通常的方法是先将先导索渡海(江),再利用先导索将牵引索在空中架设。

猫道是供主缆架设、紧缆、索夹安装、吊索安装以及主缆防护用的空中作业脚手架。猫道的线形宜与主缆空载时的线形平行。

猫道的主要承重结构为猫道承重索,一般按三跨分离式设置,边跨的两端分别锚于锚碇与索塔的锚固位置上,中跨两端分别锚于两索塔的锚固位置上,其上有横梁、面层、横向通道、扶手绳、栏杆立柱、安全网等。为了抗风稳定,一般设有抗风缆、抗风吊杆等抗风构件。

中跨、边跨猫道面的架设进度,要以塔的两侧水平力差异不超过设计要求为准。在架设过程中须监测塔的偏移量和承重索的垂度。

猫道架设时的原则:猫道的架设应按照横桥向对称、顺桥向边跨和中跨平衡的原则进行,且应将裸塔顶的变位及扭转控制在设计允许范围内。猫道承重索架设后要进行线形调整,应预留500 mm以上的可调长度,各根索的跨中标高相对误差宜控制在±30 mm之内,并且在边跨与中跨应连续架设。

(2)主缆架设。

锚碇和索塔工程完成、主索鞍和散索鞍安装就位及牵引系统架设完成后,即可进行主缆架设施工。主缆架设方法主要有空中纺丝法(AS法)和预制平行索股法(PPWS法)。

AS法的特点是主缆钢丝逐根或几根(一般最多4根)牵引,然后编束。相对于PPWS法,其所用的牵引机械动力较小,而且可以编成较大的索股,因而锚头数量较少。但其设备一次性投资较大,而且制缆的质量相对PPWS法较差,空中作业时间较长。

PPWS法是在工厂将钢丝制成束,用卷筒运至桥位安装在一侧锚碇的钢丝松卷轮上,通过液压无级调速卷扬机用拽拉器将钢丝束吊起拉向对岸,每束钢丝束都要进行张拉、移设就位、固定作业和调整作业,最后用紧缆机将钢丝束挤紧为圆形成为主缆。施工工序主要包括牵引系统及机具布置、主缆索股牵引、索股整形入鞍等。

国内悬索桥主缆架设基本采用PPWS法,其施工要点如下。

①牵引过程中应对索股施加反拉力。

②牵引最初几根时,宜压低牵引速度,注意检查牵引系统运转情况,对关键部位进行调整后方能转入正常架设工作。

③牵引过程中发现绑扎带连续两处被切断时,应停机进行修补,监视索股中的着色丝,一旦发生扭转,须采取措施予以纠正。

④牵引到对岸,在卸下锚头前须把索股临时固定,防止滑移,索股后端宜施加反拉力。

⑤索股两端的锚头引入锚固系统前,须将索股理顺,对鼓丝段进行梳理,不许将其留在锚跨内。

⑥索股横移时,须将索股从猫道滚筒上提起,确认全跨径的索股已离开猫道滚筒后,才能横向移到索鞍的正上方,横移时拽拉量不宜过大,任何人不允许站在索股下方。

⑦安装索力的调整以设计提供的数据为依据,其调整量应根据调整装置中测力计的读数和锚头移动量双控确定。

(3)紧缆。

索股架设完成后,需对索股群进行紧缆。紧缆施工流程为:索股架设完成→猫道门架、牵引系统拆除→简易缆索天车组装→主缆引进部位临时紧固→主缆引进设备解体→预紧缆→紧缆机组装→正式紧缆→紧缆机解体→形状计测。

预紧缆应在温度稳定的夜间进行,预紧缆时宜把主缆全长分为若干区段分别进行,以免钢丝的松弛集中在一处。索股上的绑扎带采用边紧缆边拆除的方法,不宜一次全部拆除。预紧缆完成处必须用不锈钢带捆紧,保持主缆的形状,预紧缆的目标空隙率宜为26%~28%。

正式紧缆宜用专用的紧缆机把主缆整成圆形,其作业可以在白天进行,正式紧缆宜向塔柱方向进行。当紧缆点空隙率达到设计要求时,在靠近紧缆机的地方打上两道钢带。

正式紧缆的质量控制要求如下。

①空隙率须满足设计要求,空隙率偏差为±2%。

②不圆度(紧缆后主缆横径与竖径之差)不宜超过主缆设计直径的5%。

(4)索夹与吊索安装。

索夹安装前须测定主缆的空缆线形并提交给设计及监控单位,对原设计的索夹位置进行复核。

索夹在运输和安装过程中应注意保护,防止碰伤及损坏表面。

索夹安装方法应根据索夹结构形式、施工设备和施工人员的经验确定。

当索夹在主缆上精确定位后,应立即紧固索夹螺栓。紧固同一索夹螺栓时,须保证各螺栓受力均匀,并按三个荷载阶段(索夹安装时、钢箱梁吊装后、桥面铺装后)对索夹螺栓进行紧固,补足轴力。

索夹安装应注意测量放样、索夹上架与清理、安装与紧固以及螺栓轴力控制等,安装时中跨从跨中向塔顶进行,边跨从散索鞍向塔顶进行。

吊索根据其长度不同,由塔顶吊机运至塔顶解开,用托架运至预定位置,并在猫道上开孔,吊索钢丝绳穿过后徐徐放下,将吊索钢丝绳跨挂在主缆索夹上。

吊索运输、安装过程中应保证吊索不受损伤,安装时须采取措施防止吊索扭转。

5)加劲梁施工。

加劲梁安装前应编制专项施工技术方案,并应对桥位处的自然环境条件进行勘察,充分掌握当地的有关气象资料,制定各项保障方案和应急预案。

加劲梁在安装施工过程中,应严格遵守高空作业及水上作业的安全规定。在台风季节进行加劲梁安装时,应制订抗风预案。

钢加劲梁应由专业单位加工制造,制造完成后应在厂内进行试拼装和防腐涂装。

(1)钢箱加劲梁安装。

安装钢箱加劲梁的非定型吊机应进行专门设计,在安装前必须进行试吊,检验其安全性和可靠性。

采用焊接连接时,应先将待连接钢箱加劲梁的节段与已安装节段进行临时刚性连接,接头焊缝的施焊宜从桥面中轴线向两侧对称进行;应待接头焊缝形成并具有足够的强度和 刚度后,方可解除临时刚性连接。

(2)钢桁架梁安装。

钢桁架一般采用工厂焊接、工地高强度螺栓连接法施工。

钢桁架梁的架设安装方法宜根据钢桁架的结构特点、施工安全性、设备和现场环境条件等因素综合确定。

采取单构件方式安装时,宜根据钢桁架和吊索的受力情况及桥位的气候条件,选择全铰接法或逐次固结法。架设的顺序可从索塔处开始,向中跨跨中及边跨的端部方向进行。

采用全铰接法架设时,在桁架梁逐渐接近设计线形后,可对部分铰接点逐次固结;采用逐次固结法架设时,宜采用接长杆牵引吊索与桁架梁连接,且宜在不同架设阶段采用千斤顶调整吊索张力,直至最后拆除接长杆入锚。架设过程中应逐一对桁架梁及吊索的内力及变形进行分析,并应将桁架梁斜杆及吊索的最大应力控制在允许范围内。

在短吊索区,单片主桁不宜直接架设,宜采用临时吊索,并对吊具进行改装后再进行架设。合龙段宜采用单根杆件架设安装。

6)防腐涂装。

悬索桥的防腐涂装是一项技术性、专业性、工艺性要求很强的工程,为确保质量,应委托专门从事防腐工程的技术部门进行设计,选用质量优良的制造厂家生产的涂料,选拔过硬的施工队伍,在施工中必须聘请有涂装专业技术的人员严格监理。

悬索桥主缆防护措施主要有主缆腻子钢丝缠绕涂层法、合成护套防护法、主缆内部通干燥空气除湿法等。

防护与涂装要点如下。

①主缆防护应在桥面铺装完成后进行,主缆涂装应按涂装设计进行;防护前必须清除主缆表面灰尘、油污和水分等污物,临时覆盖,待对该处进行涂装及缠丝时再揭开。

②缠丝工作宜在二期恒载作用于主缆之后进行,缠丝材料以选用软质镀锌钢丝为宜,缠丝工作应由电动缠丝机完成。

③工地焊接后应及时按防腐设计要求进行表面处理。

④工地焊接后表面补涂油漆应在表面除锈24 h内进行,应分层补涂底漆和面漆,并应达到设计的漆膜总厚度。

⑤根据技术文件的要求,工地焊接完成后,应按涂装工艺文件的要求涂箱外装饰面漆。

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