高速公路互通立交匝道桥现浇连续箱梁施工技术

高速公路互通立交匝道桥现浇连续箱梁施工技术1、工程概况xx省xx高速公路第三合同段斗姆湖互通立交是xx高速公路上最大的一座互通立交工程，全合同段主线长3.005Km，路基土石方259.29万方，桥梁2357.368m/11座，其中主线桥梁3座，匝道桥梁8座，匝道桥梁除一座与主线桥并行的为25m空心板梁外，其余上部构造全部为现浇连续箱梁。各单幅匝道桥梁的基本特点是：1）、均为现浇连续箱梁结构；2）、均在圆曲线上，均设超高；3）、箱梁为单箱双室~五室箱形截面；4）、各桥均在岸上；5）、箱梁节段标准跨径分为20m和21m两种；6）、箱梁横坡值在i=-7%~7%之间变化。本文即以其中恢复设计后新增加的IK0+232、JK0+240、JK0+665、JK1+018和DK0+473五座匝道跨线桥梁为例从以下六个方面来叙述一下该立交工程箱梁的施工技术。2、施工方案2.1施工分段根据各匝道桥梁工程特点和设计施工工序，考虑分块管理、加快进度、减少投入、降低成本等因素，将该五座桥梁划分为三个作业面，组织三个专业施工队伍来进行施工。三个作业面为，第一作业面：JK0+240和IK0+232匝道桥，桥长分别为257.195m和185.44m,共13+9=22段箱梁；第二作业面：JK0+665匝道桥，桥梁总长595.86m，分A、B、C三联9+11+10=30段箱梁；第三作业面：JK1+018和DK0+473匝道桥，桥长分别为113m和200.815m,共6+10=16段箱梁，三个作业面合计68段箱梁。第一、三作业面施工顺序为先施工JK0+240桥和JK1+018桥，再施工IK0+232桥和DK0+473桥，第二作业面则由A、C联同时往B联施工，最后在B联合龙，如图1示。2.2方案选择由于本互通立交中以上五座匝道桥梁工程均在岸上施工，加之各桥箱梁底面距地面的最大高度小于16m，箱梁外侧翼板高度随箱梁顶横坡值变化而不断变化，故而全部采用逐跨搭设满堂扣件式钢管支架来进行现浇连续箱梁施工，以加快支架周转时间和施工进度。该法有二大优点：一是不需频繁采用吊车等大型起重设备，仅需少许人工即可将上段箱梁施工材料转移至下段箱梁施工；二是可充分利用钢管支架来方便地调节经常变化的外侧模及翼板模高度。施工时，根据进度计划和经济性要求，每个作业面需配备三孔半钢管支架的各种材料。3、支架施工3.1地基处理支架地基处理时仅需考虑匝道桥与路基交叉处之外的桥梁地基，其处理的方法步骤为：1）、测量放样，平整箱梁支架场地；2）、桥梁支架范围内的遗留泥浆池先用挖掘机挖除，然后换填天然砂砾土，再用压路机碾压密实。无法清除彻底的较大泥浆池范围，在打支架前，按计算的梅花形点距夯打入长2m的Φ12cm松木桩，以加密挤固土基；3）、桥梁两端锥坡处及路基边坡处地基，采用挖台阶夯实的方式处理；4）、JK0+665桥J24~J32号墩为恢复设计前互通内倒弃废土三角区域，恢复设计后又为桩基泥浆池、沉淀池集中处。该处地基处理时，采取从J28号墩位中间分别往J24和J32号墩方向用自卸汽车直接倾倒砂砾土挤瘀方案，在支架范围内填筑1.5~2.0m厚砂砾土，上面再平整碾压密实。经过上述方法处理后，应保证支架地基表层以下0.6m厚深度内土基压实度达到90%以上，压实后的地基承载力要经触探试验检测达到0.2MPa以上，局部范围未达到强度者，应作进一步的地基加固处理或加密该处支架搭设密度。为保证支架场地内无雨水和养生后流水等积水浸泡，在处理好的地基两外侧边缘开挖40cm*40cm的排水沟。3.2支架搭设在支架基础施工处理完成后，对箱梁支架进行放样，确定支架Φ48mm*3.5mm立杆平面位置，立杆底置于面积为40cm*40cm的C25正方形混凝土预制块上。在搭设时按受力计算确定的钢管立杆纵横向间距为90cm×90cm，腹板正下方钢管横向间距加密为50cm×50cm，墩顶横膈梁周边下的立杆纵横间距加密为60cm×60cm。沿高度方向钢管的布距为1.5m。为了确保满堂支架的整体强度、刚度和稳定性，横桥向每4.0m左右设置一道剪力撑，顺桥向在横向最外面两排钢管立杆处各设置一道纵向剪刀撑，沿高度方向均要求连续。钢管支架搭设要求：“横”平“立”直，即横杆要求水平，立杆要求竖直。立杆接长除顶层顶步外，其余各层各步接头必须采用对接扣件连接。纵横竖三个方向的钢管接头要按规定错开布置。立杆顶用可调顶托来调节高度，其高度严格控制在30cm以内，以确保架子顶自由端的固定。在箱梁底板下面范围的钢管顶托上顺桥向布置14号工字钢作为支撑梁，然后横桥向按50cm的间距布置12号槽钢作为分配梁，在槽钢上面铺箱梁底模。在箱梁翼板下方范围的钢管顶托上顺桥向布置12号槽钢，其上再安装箱梁外模。支架搭设时，在支架两侧设置1.5m宽的工作平台。箱梁砼浇注前，对支架体系的安全性进行全面检查合格后，方可进行箱梁混凝土浇筑。本文以JK0+665桥14#—17#墩为例，其箱梁钢管支架立面图和侧面图分别如下图2、图3所示。3.3静载预压支架搭设完毕，箱梁底模铺好后即开始对支架进行预压，目的是为取得相同地质条件下施工的支架沉降数据，同时可通过预压检验脚手架的强度、刚度和稳定性。预压荷载按新浇混凝土自重、钢筋自重和施工人员及设备荷载总和的100％考虑，即预压采用等载预压。预压方法：预压采用砂袋来加载，预压范围为现浇箱梁整个底模范围，预压时间不少于48小时。预压前，在每跨箱梁1/6L、1/3L、1/2L、2/3L、5/6L、L截面横桥向梁中心及两侧3m处取3个点为预压观测点。在未加载情况下分别测出各观测点的水平标高，按预压荷载重量折算出砂袋袋数，在梁长底模上均匀对称加载，加载过程中随时观察支架及支架基础的变形情况。加载完成后，对所取各观测点进行观测，并在以后每隔12h观测一次，至相邻观测沉降值变化小于5mm时为止，通常加载时间不小于48h，将加载用的砂袋卸下，立即观测各测点标高。3.4预压成果分析通过支架预压观测的基础下沉，支架立杆弹性变形与非弹性变形等数据，经过理论计算分析，确定箱梁施工预拱度：在原设计标高的基础上，一般底板跨中预拱度设3.0m，翼板预预拱度设1.0cm，支座处标高调整为零，其余按二次抛物线设置。4、模板4.1模板加工箱梁模板由底模、外侧模及内模三部分组成。全桥箱梁外侧模一律采用钢模。底模除跨高速公路主线处箱梁采用组合钢模外，其余地方和内模则采用高强清水覆塑竹胶板模板。该类型模板具有不现竹纹、不生锈、自重小、砼光泽度好、拆装方便、经济等优点。竹胶板模板厚15mm，模板下用6cm×8cm木方按30cm间距作加劲肋。根据施工分段情况，三个作业面的模板配置情况为：（1）底模底模采用竹胶板底模，每个作业面加工2段半箱梁底模；（2）内侧模各桥箱梁内侧模均采用竹胶板模板，各作业面至少加工1套；（3）外侧模第一、三作业面各配置一套钢外模，且要求每个作业面内两座桥均能共用，第三作业面JK0+665桥则要求A、C联各加工一套，且两套模板在B联施工时均能共用，故三个作业面共需加工四套外模。箱梁外模委托专业模板厂家来设计和加工制作，所有模板要求制成可调式模板，即外模翼板部分可以上下位移1~7cm。箱梁外侧模板（翼板底模）由长2.0m/块的大块钢模拼装而成。4.2模板安拆箱梁预压荷载卸载后，用吊车将箱梁外侧模板吊上箱梁支架平台，由人工拼装箱梁外模。模板拼装好后，局部缝隙较大处，用木条调整，以防止浇筑混凝土时漏浆。底腹板钢筋及预应力安装好后，经检验合格，便可安装腹板内侧模，侧模之间用对拉螺栓来固定，一则可保证混凝土浇筑时模板不变形，二则可以增加模板的周转次数。腹板和外侧模之间也设对拉螺栓固定，防止模板胀模、漏浆发生。第二段及后面箱梁节段施工时，箱梁外模卸落于简易平车上，通过12号槽钢轨道来纵移。整个箱梁内模分二次安装，第一次安装腹板内模及下倒角模，待第一次混凝土浇筑完1天后，第二次安装顶板底模和上倒角模。在每跨箱梁顶板底模处预留天窗，以便施工人员进入箱梁内室拆除顶板底模和张拉压浆。5、钢筋安装所有钢筋及接头的施工严格按有关施工规范和图纸要求操作，在加工前必须作清污、除锈和调直处理。钢筋骨架在钢筋棚内加工后现场安装成型。钢筋安装，先底板和腹板，最后施工顶板钢筋，并注意预埋好防撞栏、伸缩缝钢筋。在有些部位与波纹管的位置有冲突时，适当挪动普通钢筋以保证波纹管位置准确。钢筋安装时应留出保护层厚度。6、混凝土施工6.1混凝土配制箱梁混凝土标号为C50，采用石门坝道42.5号水泥配制。其1m3混凝土配合比中（粗）砂：碎石：水泥：外加剂：水=682kg:1113kg:500kg:5kg:155kg,坍落度在14~18cm。为保证混凝土强度和优良的和易性，应严格控制原材料的质量，对骨料的最大粒径、级配、砂率、水灰比等指标严格控制，并根据浇筑时间、气候条件、混凝土数量及浇筑速度确定混凝土的初凝与终凝时间。6.2混凝土拌和及运输混凝土采用在大型混疑土拌和厂集中拌和好后，再用容量为8m3的混凝土搅拌运输车直接运送到施工现场。6.3混凝土浇筑混凝土的浇筑质量是箱梁的关键技术之一。混凝土浇筑前，应对支架、模板和预埋件进行认真检查，清除模板内的杂物，并用清水对模板进行认真冲洗。考虑到支架安全及施工工艺要求，箱梁混凝土分两次浇筑，第一次浇筑底板和腹板（到上倒角），凿毛施工接缝，安装好顶板底模和钢筋及预应力后，第二次浇筑顶板、腹板上部和翼缘部。墩顶横隔梁应一次浇筑完成。混凝土浇筑时采取纵向分段、水平分层、横向沿半桥轴线对称进行的方法施工，以使支架对称受力。混凝土浇筑采用泵送，施工应连续，以保证混凝土和易性。在混凝土浇筑过程中应加强振捣，防止出现蜂窝麻面。对腹板上下倒角和梁端张拉锚垫板下及其他钢筋密集部位混凝土宜特别注意振捣密实，防止出现蜂窝麻面现象，或因混凝土不密实导致张拉时混凝土爆裂后产生预应力爆束等现象。混凝土浇筑过程中，振动棒要避开波纹管，防止造成破坏。混凝土浇筑期间，要安排专人负责观测支架的沉降，一旦沉降量过大，应立即停止混凝土浇筑，认真分析原因，并立即采取有效应急措施处理，以保证混凝土及支架施工安全。混凝土浇筑完毕立即进行表面收浆，按设计纵横坡收平砼表面，对混凝土表面进行拉毛处理。在浇筑过程中，以翼板边缘为准，拉线初步控制桥面标高。由于每次混凝土浇筑时间较长，需做好施工备用电源等各种应急准备及防范措施。夏季天气炎热时，混凝土浇筑尽量选择在早晚时间，避免在室外气温32℃以上时浇筑混凝土。6.4混凝土养护混凝土养护应根据施工季节分别采取不同的养护措施，尤其针对夏季高温和冬季低温天气施工条件下，更要预先制定切实可行的养护措施。同时，养护一定要安排专人负责，以保证混凝土的养生质量。夏季气温高，混凝土浇筑过程中应随时观察收浆情况，在收浆后尽快利用湿麻袋覆盖和洒水养护，防止混凝土水化热过大而产生大面积的收缩裂缝。养护期间，要经常保持箱梁混凝土面湿润，养生时间一般不少于7天。冬季混凝土养护应作为一道关键工序，严格按规范来组织施工，尤其注意当气温低于5℃时，应覆盖保温，不得向混凝土面上洒水，以确保混凝土的强度提升，缩短混凝土张拉待强时间，加快工程进度。7、预应力施工该五座匝道桥箱梁均采用纵向预应力体系，无竖向和横向预应力，纵向预应力束在逐孔搭设支架现浇梁段时预埋并张拉，顶板和底板均采用9Φj15.24mm钢绞线，通束用连接器接长。7.1波纹管安装本互通匝道桥箱梁全部采用真空灌浆工艺，其预应力管道采用塑料波纹管成孔。施工前，根据箱梁节段长度，塑料波纹管按8m/根定长委托厂家统一定做，以减少下料浪费。安装时，首先按设计图纸尺寸放好样，定位钢筋采用Ф8圆钢，每0.6-1.0m设置一道。波纹管沿梁长、梁高方向的坐标按设计定位，其定位后的偏差在规范许可范围内，以保证预应力质量。7.2预应力筋张拉箱梁混凝土强度达到设计强度80%后方可张拉，张拉需上下左右均匀对称进行。张拉采用双控法，其延伸量误差应控制在6%以内。当预应力张拉完成并经监理工程师检查合格后，则可割除端头预应力筋。预应力筋锚固后的外露长度以3~5cm为宜，宜用砂轮切割机，严禁使用电弧焊或氧割。7.3真空辅助压浆本互通箱梁全部采用的是真空辅助压浆技术。真空辅助压浆技术的原理：在预应力筋张拉完毕，并密封孔道两端后，在孔道一端用真空泵抽吸孔道内空气，使孔道内的真空度达到80％以上，使之产生-0.06至0.1Mpa的真空度，随后在孔道另一端用压浆泵将拌制好的水泥浆压入孔道，待到浆体充满整个孔道，并保持0.7MPa左右的压力，持续一定时间，确保孔道灌浆的饱满与密实，完成真空灌浆。由于孔道内只有极少的空气，很难形成气泡；同时，由于孔道与压浆机之间的正负压力差，大大提高了孔道压浆的饱满度和密实度。配制的水泥浆中加入了减水剂和膨胀剂，减小了水灰比和水泥浆的收缩，提高了水泥浆的流动度，从而保证了浆体的可施工性、充盈孔道的密实性和提高了硬化浆体的强度。孔道压浆的水泥浆要搅拌均匀，调制好后应尽快使用，如延续时间过长将降低其流动性，增加压注时的压力，且不