平纵曲线组合段变截面现浇箱梁精细化复合支模施工工法.pdf
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1、平纵曲线组合段变截面现浇箱梁精细化复合支模施工工法平纵曲线组合段变截面现浇箱梁精细化复合支模施工工法1.前 言前 言近年来,随着城市桥梁的发展,现代桥梁的设计功能除了满足通行这一基本要求外,增加了景观化的要求,出现了一系列结构复杂、形式多样的桥梁。国内许多大中型桥梁的上部构造已采用变截面现浇箱梁,且施工方法各有不同。变截面现浇箱梁的常用施工方法有悬臂浇筑法施工、满堂支架法施工、预制-简支连续法施工、逐孔支架现浇施工、顶推施工等,其中满堂支架施工方法具有施工平衡可靠、不需要大型起重设备、桥梁整体性好、施工过程中无体系转换、经济性好等优点,其应用越来越普遍。目前已有满堂支架法施工变截面现浇箱梁的施
2、工工法在施工过程及质量控制要点等方面存在相似之处,主要强调了支架材料投入少、材料周转率高、施工周期短、减少地基处理工程量等指标,未能针对平纵曲线组合段的施工质量控制要点提出明确要求,特别在堆载预压后脚手架的变形处理及纵向曲面的侧模支设上未加以探讨,易导致预压后平纵曲线线形与设计出现一定偏差。对此,为提高平纵曲线组合段变截面现浇箱梁的施工质量,有必要对变截面现浇箱梁平纵曲线组合段满堂支架法施工过程和质量控制指标做进一步研究。本工法在传统满堂脚手架的基础上设置同步液压千斤顶及撑座,部分液压千斤顶可同时作为支承体系,在液压千斤顶的顶部安装压力应变片,可监测混凝土浇筑时的应力变化,以保证混凝土浇筑及脚
3、手架受力均匀,撑座带调节装置,可对底模标高进行动态调整;在侧模安装可调式斜撑,满足纵向曲面的支模要求。申报单位在实际工程应用基础上,首先集成了企业级工法平纵曲线组合段变截面现浇箱梁精细化复合支模施工工法,并在工程实践中不断完善,最后集成本次申报文本。经山东省科学技术情报研究院查新,本工法在检索范围内,国内未见有与本课题研究内容及方法完全相同的文献报道。同时工法已在滨州至德州(鲁冀界)高速公路工程第十二合同、德商高速公路德州至夏津段第一合同及G105线德城区西北绕城线工程中得到较好应用,并已受理相关专利(ZL:201520499592.6和ZL:201510403866.1)。2.工法特点工法特
4、点2.0.1 本工法针对平纵曲线组合段变截面现浇箱梁的施工,基于传统满堂支架法,在支架体系内设置可调撑杆,配合液压千斤顶等动态调整设备,根据支撑体系预压结束后的线形复核情况,动态调整支架体系的位置,进而调整混凝土浇筑底模和侧模的空间位置,实现对现浇箱梁模板的三向立体精确控制。2.0.2 本工法在满堂脚手架顶部托梁及分配梁上均匀安装液压千斤顶及可调式撑座,堆载预压后铺设底模,通过调节千斤顶及撑座动态调整底模标高完成对变截面现浇箱梁底面的支模施工。2.0.3 本工法将部分同步千斤顶作为施工中的支撑结构,并在其顶部安装压力传感器,可动态监测混凝土浇筑时支撑结构的应力变化情况,保证混凝土平衡浇筑及支模
5、体系受力均匀。2.0.4 本工法对满堂支架进行分区域处理,各区域通过连接扣连接固定,变截面现浇箱梁施工完成后分区域拆分,直接转移至一个工作面,大幅减少脚手架的拆装时间,提高施工效率。3.适用范围适用范围本工法适用于变截面现浇箱梁曲线段的施工。4.工艺原理工艺原理变截面现浇箱梁平纵曲线组合段施工质量对桥梁工程影响较大,传统的组合段施工过程中虽也强调了对高程、宽度指标的控制,但当对结构预压结束后其实际施工线形指标常难以保障。本工法基于满堂支架法现浇箱梁施工的实际情况,先对满堂支架进行单元模块化处理,各模块由连接扣连接固定,减少脚手架的拆装时间,并在支架体系内设置专门的线形调整、修复装置,根据支撑体
6、系预压结束后的线形复核情况,动态调整支架体系的位置,进而调整混凝土浇筑底模的高程、侧模的位置。平纵曲线组合段变截面现浇箱梁精细化复合支模结构如图4所示。碎石垫层混凝土垫层满堂脚手架剪刀撑可调式斜撑调节螺杆调平旋钮撑座钢筋马凳脚手架顶撑箱梁内部脚手架箱梁复合模板对拉螺杆压力传感器同步千斤顶托梁连接扣图图4 平纵曲线组合段变截面现浇箱梁精细化复合支模结构示意图平纵曲线组合段变截面现浇箱梁精细化复合支模结构示意图5.施工工艺流程及操作要点施工工艺流程及操作要点5.1 施工工艺流程施工工艺流程平纵曲线组合段变截面现浇箱梁精细化复合支模施工工艺流程如图5.1所示。施工支架基础安装同步液压千斤顶及可调式撑
7、座预压支架、底模标高动态调整安装底模、侧模搭设满堂支架、墩梁支架底板、腹板钢筋绑扎预应力管道、锚垫板安装安装箱梁芯模浇筑梁体混凝土养生、拆除芯模预应力张拉注浆封锚、吊模封孔移除模板支架钢筋下料加工混凝土拌合运输实施动态监测张拉机具准备顶板、翼缘板模板的钢筋、混凝土施工图图5.1 平纵曲线组合段变截面现浇箱梁精细化复合支模施工工艺流程平纵曲线组合段变截面现浇箱梁精细化复合支模施工工艺流程5.2 操作要点操作要点5.2.1 施工支架基础1、对原地面的浮土、杂物、淤泥进行清出,对钻桩时的泥浆池进行清理,采用粘土分层填筑夯实,对承台开挖后的基坑采用粘土分层回填夯实。2、平整压实原地面,填筑10cm厚的
8、碎石层,碾压密实,再施工20cm厚C20混凝土。地基处理宽度应超出支架搭设宽度每侧1020cm,混凝土面应比周边地面高出1520cm。3、在支架范围外设置2030cm排水沟,与周边排水系统连通。5.2.2 搭设满堂支架、墩梁支架1.箱梁支撑采用碗扣式支架支撑系统,纵横剪刀撑采用483.5mm钢管,所有构件必须经检验合格后方可投入使用,脚手架跨距和间距按实际荷载经设计确定。2.支架按区域划分安装,单个区域内可从一端开始向另一端推进,也可从中间开始向两端推进,工作面不宜开设过多且不宜从两端开始向中间推进,应从纵横两个方向同时进行,以免支架失稳,各区域之间再通过连接扣锚固。3.安装前先在基础上测量放
9、线,在墨线交叉点摆放底座,将立杆插于底座上,采用两种不同长度立杆相互交错布置。4.满堂架搭设顺序:立杆底座立杆横杆斜杆接头锁紧脚手板上层立杆立杆连接销横杆。5.同一层须采用同一种规格立杆,最后找齐,以避免立杆接头处于同一水平面内;立杆接长时,将上部立杆底端连接孔同下部立杆顶端连接孔对齐,插入立杆连接销并锁定。6.整架拼装完后,在纵、横向连续布设剪刀撑,以增强支架的稳定,最后在顶托上放上纵、横梁,以备立模。在预压前,要检查所有的连结扣件是否扣紧,松动的要用锤敲紧。如图5.2.2所示。图图5.2.2 满堂支架搭设满堂支架搭设5.2.3 安装同步液压千斤顶及可调式撑座满堂架搭设完成后,在顶部纵、横梁
10、上等间距安装同步液压千斤顶及可调式撑座。同步液压千斤顶与可调式撑座错开分布,并等间距选取一部分液压千斤顶作为支撑结构,作为支撑结构的千斤顶顶部安装压力应变片。5.2.4 预压支架、底模标高动态调整1.预压采用砂包,用等同于箱梁自重1.2倍的砂包对支架进行预压,预压时按腹板、横梁、箱室位的设计重量对应设置预压荷载,分三次加载,第一次加载重量为箱梁自重50%,第二次加载重量为箱梁自重50%,第三次加载重量为箱梁自重20%,在预压加载过程中,必须对称、分层、均匀加载,每级持荷时间不少于10min。2.加载后,第一天每间隔6h,以后每间隔12h,初步拟定预压期为3天,根据沉降量变化情况,可以提前结束或
11、增加预压时间。3.卸载后,计算出弹性变形和塑性变形,据此通过调整同步液压千斤顶及可调式撑座调整支架底模标高。5.2.5 安装底模、侧模1.底模采用优质光面竹胶板,背带采用方木,竹胶板分块拼装,与分布木方固定。底模接缝要保证平顺,在模板底调整方木来消除相邻模板的高差。模板钉装完成后用液体玻璃胶水填塞模板接缝,防止混凝土浇筑中漏浆。2.底模采用人工为主机械配合的方式进行铺设。3.底模安装完后即可进行侧模安装。侧模采用优质光面竹胶板,外背为方木,倒脚、圆弧部分采用定制钢模板。采用吊车安装先使侧模滑移或吊装到位,与底模板的相对位置对准,用顶压杆调整好侧模垂直度,并与端模联结好。4.侧模通过可调式斜撑调
12、节角度、位置并加固。梁体两侧模板间隔在通风孔内设横向拉杆加强固定。5.侧模安装完后,用支撑顶牢固,并上好全部拉杆。调整其它紧固件后检查整体模板的长、宽、高尺寸及不平整度等,不符合要求,要及时调整。5.2.6 底板、腹板钢筋绑扎1.施工前必须严格清查钢筋的规格、数量、型号。2.施工时宜先将普通钢筋制成平面或立体骨架,骨架在地模上制作,焊接牢固。3.每孔腹板骨架筋及横梁骨架筋于地面绑扎成型后整体吊装、安放,以减少在箱梁上的焊接。在箱梁上焊接钢筋时,要用湿棉纱布或薄铁皮等垫在钢筋接头下,避免灼伤模板。腹板、横梁钢筋骨架的高度必须严格控制。在绑扎腹板箍筋时,其弯头交合处应相互错开、交叉布置。4.底板钢
13、筋绑扎前要按钢筋布置间距在箱梁模板或钢筋上作出标记,绑扎时严格按标记布设、绑扎钢筋。5.对于曲线箱梁,横向钢筋两端部间距尺寸要根据曲线半径计算确定。6.底板中两层钢筋的间距用支撑板凳筋控制,板凳筋分布间距按设计要求处理。板凳筋必须绑扎或点焊布设牢固,不得倒塌而减小两层钢筋间距。7.底板钢筋保护层的留设必须严格符合设计及规范要求,以免因保护层原因出现混凝土裂纹或漏筋现象。5.2.7 预应力管道、锚垫板安装1.在腹板及横隔梁钢筋绑扎完成后,按照设计要求进行波纹管安装。2.安装前对波纹管逐根进行外观检查,不使用有锈蚀及沾有油污、泥土或有撞击、压痕、裂口的波纹管,对连接套管,选用大一号的,其长度以0.
14、3m为宜,接口套在中间。3.波纹管随钢筋绑扎随时安设,用定位筋按设计给定座标严格要求固定,定位筋与骨架钢筋焊接牢固。4.管道的竖曲线顶部及梁端最高点和固定端需预留灌浆用排气孔,排气孔用半圆形塑料弧形压板压紧,用两道铁丝绑扎牢固。5.所有波纹管的接口处均加密封条并用宽胶布缠紧密,以防漏浆。波纹管安设好后,在孔道穿入一根10号铁丝,以备穿束时或清理浇筑混凝土时渗入孔道内水泥浆时的牵引线,然后将孔道两端用塑料泡沫封堵,以防杂物进入孔道。5.2.8 安装箱梁芯模1.箱梁芯模采用组拼式竹胶板框架结构,面板采用普通竹胶板,背用方木,形成整体。2.芯模下口不设模板,底板混凝土灌注完毕后抹平。3.芯模支架采用
15、WDJ碗扣式支架。在底板上设钢支架,钢支架上布方木,方木上布支架,如图5.2.8所示。4.模板预先制作成块,由汽车起重机整段吊装,再在梁上进行段与段之间的拼装连接。10*15方木20钢筋马凳,与底部钢筋焊接,支撑在横向方木上10#工字钢60cm10*15方木30cm606060碗扣脚手架支承图图5.2.8 箱梁芯模布置示意图箱梁芯模布置示意图5.2.9 浇筑梁体混凝土1.箱梁采用C50混凝土,在拌和站集中拌和后,采用混凝土罐车运送至现场,混凝土通过混凝土泵车输送入模,同时准备备用泵车以保证混凝土浇筑的连续性。如图5.2.9-1所示。2.在混凝土浇注过程中,派专人全过程检查支架的支撑、加固情况,
16、逐个卡扣敲击检查,松、脱处及时处理。3.混凝土浇注宜先底板、后腹板(分层厚度不大于30cm)由低向高处进行,如图5.2.9-2所示。并根据液压千斤顶处压力应变片实时监测,保证对称浇筑,同时注意混凝土浇注分层长度不宜太长,以免形成施工冷缝。图图5.2.9-1 混凝土浇筑图混凝土浇筑图5.2.9-2 混凝土浇筑顺序示意图混凝土浇筑顺序示意图4.混凝土的振捣用插入式振捣棒,振捣时间要适当掌握不要漏振也不要过振。振捣棒不得撞击波纹管、各种预埋件,避免其跑位。钢筋较密处可以用小直径振捣棒振捣,小直径振捣棒功率低、作用半径小,注意适当延长振捣时间、加强振捣。5.2.10 顶板、翼缘板模板的钢筋、混凝土施工
17、底板、腹板混凝土浇注完成3天后可进行顶板、翼缘板的模板、钢筋及混凝土施工,其施工方法同底板、腹板的模板、钢筋及混凝土施工方法基本相同。5.2.11 养护、拆除芯模1.养护一般采用洒水养护、为防止养护水分蒸发过快,可用麻袋覆盖并浇水,也可以用塑料布苫盖,养护期间不可断水,必须保持箱梁混凝土的表面湿润,防止混凝土表面开裂。2.箱梁混凝土强度达到设计强度的50%时,拆除芯模。5.2.12 预应力张拉1.梁体混凝土强度达到设计允许张拉强度且混凝土龄期满足设计要求后,进行预应力张拉。2.预应力束布置严格按设计布设,张拉顺序按设计要求执行。张拉时根据设计与现场情况采用相匹配的张拉设备。如图5.2.12所示
18、。3.预应力束张拉前,清除管道内的杂物和积水。张拉时,模板松开,不对梁体压缩造成阻碍。4.预应力张拉按预张拉、初张拉和终张拉三个阶段进行。预张拉在箱梁混凝土强度达到设计强度的60%后进行,预张拉时,内模松开,同时两端底板加厚段与跨中段底模间应采取措施预留压缩量,以免对梁体压缩造成阻碍。5.初张拉在箱梁混凝土强度达到设计强度的80%后进行,初张拉后,拆除底模及支撑。6.终张拉在混凝土强度及弹性模量达到设计值后进行。7.预应力张拉采用两端同步张拉,并应左右对称进行。图图5.2.12预应力束布设预应力束布设5.2.13 注浆封锚、吊模封孔1.预应力筋张拉后,孔道应尽早压浆。预应力孔道压浆采用真空辅助
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