支架法大跨现浇连续箱梁施工质量控制-建筑设计论文发表
支架法大跨现浇连续箱梁施工质量控制
董芳
摘要：支架法现浇连续箱梁施工已非常普遍，要真正做到保证安全、保证工期、保证质量的顺利完工，就需要对各个施工环节进行严格的控制，本文结合永定河特大桥泄洪闸连续梁施工，对此进行了论述。
关键词：支架、现浇、连续箱梁、控制
一、 概述
北京至石家庄客运专线北京永定河特大桥跨大宁水库泄洪闸现浇连续箱梁跨度为（60+100+60）米，全长221.7米。墩高最低12m，最高13.5m。梁体为单箱单室、变高度、变截面结构，顶板宽12.0m，底板宽6.7m；顶板厚除梁端附近外为40cm；底板厚40~120cm，按直线线性变化，腹板厚度60~80cm，80~100cm按折线变化,中支点梁高7.85m，端支座处及中跨跨中截面梁高为4.85m。该连续梁位于曲线上，且跨度大、地形条件复杂。
二、施工方法的选择
连续箱梁一般采用挂篮法现浇，有容易跨越复杂地形、容易施工组织的优点，也有施工周期长、外观施工痕迹重的缺点。只有在抢工期的情况下，更倾向使用支架法现浇，这种方法的优点是工期快、外观质量好，缺点是支架安全风险高、对模板刚度要求大。
跨泄洪闸连续梁由于环保评审要求，多次改动线位，导致工期严重滞后。于2010年3月开始桩基施工，同年9月必须完工，以不影响后续工程架梁，除去桩基、墩身施工3个月，梁部施工仅4个月。
挂篮法施工0#块支架及预压、支模和扎筋、浇注和张拉、挂篮安装几大工序需要2个月，节段也大得多、平均每段需时6天，18个阶段需108天，也就是至少6个月。
支架法施工可以提前进行全部支架的地基处理和A1、A2、B0、B1段支架搭设，有效工期从在墩身完成后进行A0段支架搭设开始，只需要3个月就可以完成梁部施工。通过分析决定采用支架施工该连续梁。
为了加强支架结构刚度，该处现浇梁采用钢管柱贝雷桁架组合支架体系进行现浇。
跨泄洪闸大坝支架1/2纵断面简图
支架体系施工完成后进行梁体施工。梁体施工先进行模板安装，其次进行钢筋制安，然后进行混凝土浇筑，最后进行预应力施工。
三、 施工主要环节控制
1、 支架体系设计施工
1.1 支架体系组成：
支架基础采用支点桩及在其上设置冠梁。支架架体采用先在冠梁上立设钢管混凝土柱及贝雷柱，再在钢管柱顶端设置工字钢分配梁，然后分配梁上架设1.5m高贝雷梁（由贝雷片组装），最后在贝雷梁上用普通碗扣搭设碗扣支架。分别对支架的贝雷梁、钢管柱、工字钢、支点桩和下垫木枋进行了检算，支架体系在强度、刚度及稳定性方面均满足要求。
1.2 支架搭设工艺
支架基础施工。本桥支架基础采用Φ1.25m的支点桩，支点桩上浇注14.6×2×0.6m的冠梁，墩柱两侧在既有承台上浇注40cm基础，在冠梁（基础）上预埋螺栓与钢管柱及贝雷柱连接在一起。支架基础要满足其承载力要求。贝雷柱及钢管支柱搭设前必须做好础板及法兰螺栓预埋，其位置和标高的准确性直接影响到整个支架体系的受力。
支架搭设。墩柱两侧每排安装7根φ609×16mm的钢管柱，共计10排，高10.9m左右，其余11排采用贝雷片组装而成的贝雷支墩，每排由18组贝雷片组合而成，中跨受力部分及主墩两侧采用劲性支撑直接撑到梁底，设计劲性支撑6排，每排3根。钢管柱与贝雷支墩上设置45b工字钢4根，贝雷梁与45b工字钢连接应有限位挡块，垫块要扎实牢固，工字钢与钢管柱支墩采用U型卡连接牢固，每个支墩上的钢管柱间用75槽钢进行连接，贝雷支墩间用支撑架连接。贝雷桁架片上部至梁底的高度，搭设碗扣式支架。脚手架采用φ48×3.5，横桥向按照支架的拼装要求，严格控制竖杆的垂直度以及扫地杆和剪力撑的数量和间距。顺桥向支架和墩身连接，以抵消顺桥向的水平力。同时碗扣式支架H型钢和下部贝雷桁架连成一体，确保混合支架的强度和整体稳定性。
1.3支架预压工艺
对支架进行预压是为了保证在浇筑混凝土过程中支架的安全性和稳固性，而采取对支架预留的沉降量及预拱度进行加压，以保证后期梁体的线形。预压采用砂袋加压，其重量为箱梁混凝土自重、内外模板框架重量及施工荷载之和的1.2倍，全联分段分跨进行预压，预压按60%、80%、120%进行三级加载，通过预压可达到消除支架非弹性形变和地基沉降形变并可为后期预设模板拱度高程提供数据。加载前在地基和每跨支座部位及1/4、1/2等部位做好标记，加载过程中要对地基和支架模板的弹性形变量进行连续观测，并对变形量绘出观测数值，以便后期根据弹性形变量设置拱度。
2、模板体系设计施工
2.1 模板体系设计
为保证现浇连续箱梁的外观质量光洁度、表面平整度和线形和施工方便，加快施工进度，底模、外侧模、内模、端模和分段隔板均采用竹胶模板。木枋顺向布置，模板的大枋截面尺寸为10×15cm，小枋截面尺寸为10×10cm,木枋布置间距为35cm左右。
箱梁内模支撑采用φ48×3.5脚手管做排架，立柱支撑在底模顶面上，脚手管顺桥向按0.9米设置一排，且每隔4.5m设置剪刀撑和纵、横水平撑，以增加支架的整体稳定性。
防止内外腹模胀模，同时采取三点措施：一是内外模板间使用对拉螺杆加固。二是箱梁两个腹板间、底模下部采用通长拉杆连接加固。三是内模与内支架间用木楔、扎丝绑紧、塞实。
2.2 模板体系施工工艺
为施工方便，模板分块加工成几种型号，加工时，将面板和木枋通过铁钉加工成整体。为方便底板施工，加工内模时，在内模顶板设置40cm×40cm预留浇筑孔，作为浇筑箱梁底板砼的通道。待底板浇筑完成后立即封堵，和顶板同时浇筑。预留孔设置应位于顶板预应力管道之间，尽量居中。在内模腹板预留60cm×60cm浇筑孔，间距200cm，方便腹板浇筑和混凝土捣固，腹板浇筑此位置立即封堵。墩柱上方腹板的隆起处，不易混凝土流动和捣固，也要在该处的顶部斜面上设浇筑孔。
内模支架的搭设原理及方式与满堂支架的搭设原理及方式基本相同；立柱支撑点必须与横桥向底模下的方木位置对应，而且立柱不可直接支撑在底模顶，柱脚设混凝土垫块。内模加固支架立杆和底板钢筋网片电焊连接，避免浇筑腹板时挤压底板混凝土造成内模上浮。隔板利用梁体的构造钢筋加固，端模外侧设方木背楞和通长钢管外侧加固，与梁体钢筋采用内拉筋加固，防止涨模。
3、钢筋绑扎方案设计与施工
3.1腹板钢筋的加工和绑扎方案设计
由于弧形比较大，理论上只要不是平直段位置，每根腹板竖向钢筋的长度都是不一样的，但是在实际施工中，只要长度误差在规范允许范围，可以把邻近的几根钢筋按平均长度加工，加工完毕后一定要捆扎在一起并标识清楚。
主跨100m连续梁与它以下跨度连续梁腹板钢筋不同的是，除了腹板高外，A0段内腹板内的竖筋是6肢箍（即3个箍筋交叉重叠在一起的），没有正确的施工方法，极其误工，并且极易出现腹板竖筋上端不齐和高出设计高程影响顶板施工质量的情况。此时应在地板钢筋绑完后，搭设腹板绑扎脚手架兼做竖筋挂架，挂架的高度是设计的竖筋顶面内缘，把竖筋先按设计位置挂到架子上，再绑水平钢筋，避免了水平钢筋太多引起穿插竖筋困难，并且避免了竖筋绑扎中上口高程不统一的缺陷。
3.2加工绑扎工艺
采用钢筋必须经过抽样检验，检验合格钢筋方可使用；绑扎后的骨架为保证其刚度，通过加配钢筋的措施来提高其刚度；采用焊接连接钢筋以闪光对焊为主，并将接头按规范错开，交叉部位用扎丝绑扎；若钢筋与预应力管路相互冲突应调整钢筋位置及间距以保证管路位置准确，若纵向、横向及预应力钢筋与普通钢筋冲突则应按照普通钢筋、竖向预应力钢筋、横向预应力钢筋顺序进行移位。
4、混凝土浇注方案设计与施工
4.1浇注方案设计
特别是在浇注量大、耗时长的情况下，为了防止出现从腹板浇注时波纹管附近易产生空洞的缺陷，混凝土浇筑采用先底板、后腹板、最后顶板的顺序，同一部位纵向分段和斜向分层浇筑，横桥向全面推进，其分段长度不大于10m，每层厚度不超过30cm。
由于底板混凝土浇注完成后才能浇注腹板，所以混凝土初凝时间要稍长于底板浇注时间。
4.2浇注养护工艺
采用插入式振捣棒振捣，在振捣过程中应避免碰撞模板、钢筋以及预应力管道和芯模等。浇筑时由专人观察浇筑孔内混凝土密实情况，在箱室内部其它部位用小锤敲击，检验振捣效果，以防局部漏振。浇筑所用混凝土应避免长距离流动，以免导致混凝土离析而影响混凝土强度。由于该部位属大体积混凝土，在浇筑后混凝土硬化过程中内部水泥水化热较大，因此在混凝土初凝过程中就应采取喷雾式洒水养护及覆盖麻片等措施防止其表面降温过快而导致温缩及干缩裂缝产生，并在养护期间始终保持其表面湿润，养护时间不少于7d。
5、预应力体系设计与施工
5.1 预应力体系施工方案设计
包括孔道布置、预应力张拉、压浆三个方面。
⑴在钢筋绑扎前，对模板表面进行弹线标识，钢筋绑扎时要注意留出孔道位置，既保证了孔道位置正确，也避免了以往大量出现的调整绑扎完成的钢筋的做法，提高了质量和工效。
成孔材料在有条件时应使用PVC波纹管，不易漏浆；在冬季施工，还有防水作用，避免孔道结冰后堵塞；同时可以减少孔道摩阻力。
采用铁皮波纹管时，一定要采用厚度0.4mm以上铁皮，并啮合紧密，最后穿入PVC软管，在浇注过程中安排专人循环往复地对每个孔道进行抽动，防止波纹管漏浆堵塞孔道。
梁体结构设计时要考虑孔道堵塞和孔道摩阻力过大情况，设置预留孔道。
⑵预应力张拉用双控法，两端对称张拉。为确保预应力足够施加，应事先测定孔道摩阻力，据此调整张拉力。有必要时，启用预留预应力孔道。
⑶孔道压浆质量是影响结构耐久性的大事，必须高度重视。配合比中要掺入微膨胀剂，采用真空压浆工艺。
5.2 施工工艺
当砼强度及弹性模量达到设计强度100%时，且混凝土龄期不小于7天时进行张拉，张拉采用应力与伸长量双控，以应力控制为主，伸长量作为校验，实际伸长量与理论伸长量之差应在±6％内。
首先进行工作锚安装，安装前先用机油或柴油等将锚环和夹片清洗干净，保证其表面无残留油垢、铁屑等杂质，要保证缝隙均匀，端头处于同一平面；之后进行顶压器安装，之后进行千斤顶安装并与孔道内中线对位。准备工作就绪后，张拉至初应力（10%设计应力）；量测油缸总伸长量L1，张拉至设计应力20%，量测油缸总伸长量L2；张拉至设计应力100%，持荷2min，量测油缸总伸长值L3，其伸长值L=L3+L2-2L1，回油锚固，并求出回缩量，检查钢绞线是否有滑丝和断丝。当张拉完毕油表回零后，钢绞线回缩量允许回缩6mm，当超过此值，则认为滑丝，然后再补足吨位锚固。
张拉完成24小时后，检查钢绞线有无滑丝情况，每束钢绞线断滑丝不超过一丝，总断滑丝不超过1%。张拉完成后，用砂轮锯在离锚固头约3cm处切下多余的钢绞线部分，用环氧砂浆堵塞锚头，安好压浆管，准备压浆。
四、 结束语
支架法施工大跨度现浇连续箱梁的控制环节很多，因此在施工过程中要按照规范要求对各个环节进行严格控制，只有掌控好施工细节，才能保证箱梁施工的安全顺利进行，才能达到其节约工期的目的。通过我们的精心控制，跨大宁水库泄洪闸现浇连续箱梁顺利实现原定工期目标。
参考文献：
[1]徐君兰，项海帆.大跨度桥梁施工控制[M].人民交通出版社，2000.
[2]范立础.桥梁工程[M].北京：人民交通出版社，2001.
[3]林胜.预应力桥梁现浇连续梁施工工艺[J].科技信息．2007，（22）.
