斜腿刚构桥支架现浇施工工法

斜腿刚构桥支架现浇施工工法刚构桥在桥梁行业应用极为广泛，其施工方法和工艺较为复杂，而斜腿刚构桥为刚构桥中的特别桥型，对施工方法、工艺及施工质量有更高的要求。由于国家的基础建设加快，斜腿刚构桥作为一种景观桥推出，兼顾了直腿刚构与拱桥的特点，采用背压方式施工以克服斜腿的水平力被普遍使用，还有在桥面采用钢束张拉的方式以克服斜腿的水平力，斜腿施工国外有采用先垂直施工，后转体施工的方式，这些方式的选择要和现场实际相结合，最终确定既安全又符合现场的施工方式，好的选择可以使斜腿刚构桥的质量水平提高一个层次并且易施工，这些结合工程实际的施工方法和工艺都能创造较好的经济效益。xxx2#m，为40m+76+40m预应力混凝土斜腿刚构，主跨76m3，施工难度较大。临时支墩要求承载4900t向下垂直力，750t水平力，施工焊接与地基处理的难度非常大。该桥为四川灾区援建工程，在建设过程中，克服了众多难题，保证了施工质量与工期，经过实践总结形成本工法。2.1三角形支撑解决了斜腿、零号块施工过程中产生的水平抗推力的问题。2.2首次采用梯形基础的无纵向剪刀撑满堂支架施工，取消大钢管的纵向剪刀撑，打破传统观念的约束，纵向稳定性靠抗推拉杆，横向稳定靠剪刀撑，受力明确，整体稳定性好。工期短。满堂支架配合军用梁施工相对于挂蓝分节段施工大大缩短了施工时间。施工简便，工艺程序清晰易懂，可操作性强，科学性强。本工法广泛适用于斜腿与斜墩桥梁施工。本工法的工艺主要分2部分，1部分是临时支撑，设计时采用三角形结构，三角形的长斜边的底部固定在承台上。第2部分是满堂支架。4.1三角形支撑的斜边兼做斜腿施工平台承受分布荷载，斜边还要起拉杆的作用承受斜腿与0号块产生的水平推力。4.2三角形立杆主要承受0号块和斜腿产生的垂直力（如图4.2-1所示）。4.3满堂支架上部采用军用梁作为平台，整体纵向抗推由上部军用梁端部的抗拉杆完成，横向稳定性靠钢管立柱间的剪刀撑。军用梁之间也打剪刀撑保证上部的整体性。(如图4.3-1，4.3-2所示)总体施工工艺流程为：三角临时支撑及满堂支架基础施工钢结构安装斜腿铰支座安装测量、斜腿模板定位安装绑扎钢筋分仓分段浇注0#块施工中跨及边跨钢拱架安装测量、底模定位安装绑扎钢筋分段浇注合拢浇注箱梁张拉桥面施工钢结构拆除、全程监测控制。临时支撑基础处理及钢结构安装×0.6m，孔径为10cm，孔深7m，孔内植入Φ32钢筋三根（单根长度为7.5米），外漏部分为0.5m，孔内注M40水泥浆，外漏部分与支撑基础钢筋进行连接。三角临时支撑钢结构采用6根壁厚1.2cm外径1020mm的螺旋管作为主墩，中间用Ф325*8的螺旋管加固联接，6根H型钢H700*300作为斜撑，斜撑预埋件采用T型接头抗拔,预埋在斜腿刚构永久性承台内，斜撑采用Ф325*8钢管相互连接起稳定作用，斜撑兼作为斜腿和0号块的施工平台。满堂支架施工箱梁中跨和边跨采用满堂支架浇注混凝土。满堂支架采用钢管柱上搭设军用梁施工。边跨满堂支架的钢管柱基本落在承台和桥台上，边跨仅北岸中有一排钢管柱落在边坡上。该边坡为岩石，基础凿平处理后浇20cm混凝土作为垫层架设钢管柱。中跨xxx采用石夹土分层碾压回填。碾压层厚最下面50cm，最上面30cm层厚。中跨钢管立柱基础采用梯形截面的C30条形钢筋混凝土基础。满堂支架在中跨设置9排钢管柱，北岸边跨设置5排钢管柱，南岸边跨设置4排钢管柱，支撑材料采用型号为Ф630*7、Ф820*14*12及Ф377*8螺旋管，螺旋管之间用320工字钢及14槽钢联接，钢管柱上横向布置工字钢32，工字钢32上顺桥向布置8品64军用梁。军用梁横桥向50cm间距布置工字钢10。工字钢10再顺桥向布置10*10cm木方，木方下用木楔调节箱梁线形。箱梁进行分部施工，即箱梁0#段，中跨现浇段、边跨现浇段。0#段利用临时支撑浇筑，中跨现浇段用军用梁配合钢管柱浇筑，边跨现浇段用军用梁配合钢管柱浇筑。钢筋由自卸车运输至各墩位置后由塔吊垂直运输至箱梁顶面后绑扎，混凝土由南岸、北岸拌合站一起供应，采用统一配合比与统一原材料拌和。南岸两台泵车接力后至浇注仓位。北岸同样使用泵车接力后至浇注仓位。斜腿旁均设1台共2台38米回转半径塔机作为机械化作业。箱梁施工总体工艺流程为：箱梁0#段→张拉0#段预应力束→中跨现浇段→边跨现浇段→张拉1-8号块顶、腹板束→中跨合龙段→张拉剩余预应力束。1）0#段施工0#段采用整体大块模板搭设支架现浇的施工方案。为保证0#段混凝土的浇注质量，考虑0#段纵向预应力束的布置，在临时支撑平台一次浇注混凝土。另外在浇注时采用温控措施主要采用冷却水管防止混凝土开裂。0#段施工顺序：安装墩顶平台及底模板、安装外侧模、安装底板、腹板钢筋及竖向预应力钢绞线及钢筋、安装内模，并与外侧模对拉、安装顶板钢筋及顶板纵向、横向预应力管道。0#段平台及模板（1）0#段平台的架设：0#段平台中跨悬臂部分利用临时支撑平台搭设，边跨悬臂部分搭设钢管立柱并利用斜腿上的埋件。在支腿侧面翼板利用斜腿上的预埋件焊接三角牛腿搭设。平台四周设置防护立柱和栏杆，防护立柱可直接焊在纵横梁上。有人员操作的纵横梁上密铺脚手板。（2）0#段模板：①外侧模外侧模采用大块钢模板，由塔机吊运至部位分段安装。②内模板和过人洞模板、张拉齿板0#梁段的内腔选用钢木结合的内模。为便于模板的拆运，构件长度宜小于2m。木模5cm厚，模面涂上脱模剂，以使梁面平整光洁。过人洞模板支立牢固，内外加强固定，防止跑模变形。③端板与堵头板端板与堵头板是保证0#梁端和孔道成形要求的关键。端模架为钢结构，骨架∠100×100×10mm角钢做横梁、竖梁，用长拉杆穿过两内模对拉。板面用5cm厚的木板，每端用多根角钢作斜撑与支架联结，以保证端板准确定位。由于0#段顶部纵向预应力管道密集，堵头板钢筋孔道集中，根据施工要求及制作条件，下部堵头板用木料加工，上部用钢板加工后组拼。外侧模、内模、端模间用拉杆螺栓联结并用钢管做内撑，以制约施工时模板变位和变形。④模板安装成形后模板的整体、局部强度和刚度满足安全要求，其允许挠度及变形误差符合规定，外形尺寸准确，模面平整光洁，装拆操作安全方便。模板内部尺寸允许偏差为0-5mm；轴线偏位允许偏差为±10mm，模面平整度（2m内）允许偏差为3mm。模板接口缝采用双面胶粘贴，并做刮腻子处理。模板安装顺序为：安装底板→外侧模→内模→端头板→底板堵头板→顶板内模→顶板堵头板→外翼边板。⑤模板拆卸浇注混凝土后，待强度达到设计强度的75%时按如下顺序脱模：堵头板→端模板→外侧模→过人洞齿板模→底模。（3）0#段波纹管：波纹管必须用U型卡或井型钢筋牢固定位，间距是50cm，在拐弯处加密，间距是30cm。注意按设计图控制横向与竖向波纹管间距，避免交叉的波纹管碰到一起，压浆时容易将没有压浆的波纹管击穿，造成堵管。（4）混凝土施工①混凝土浇注前，必须对模板、钢筋间距、钢筋保护层、预埋件、构件轮廓几何尺寸等作认真检查，报监理批准后方可浇注。②浇注前，必须对材料（水泥、石子、砂）及各岗位的人员、机械的备用一一落实。浇注时应严格控制混凝土的入仓温度，必要时，通过热工计算，采取相应的措施。注意内腔通风，开通气孔并配置排风扇。0号块施工必须在底板腹板布置冷却水管且做温控，原则是升温时降温、降温时保温，以控制混凝土的内外温差。混凝土在拌和过程中，必须严格控制混凝土的配合比和坍落度。③混凝土采用泵送运输，泵管适当覆盖，混凝土必须在30min内运至部位，完成入仓。当入仓卸料高度大于2m时，必须采取防止砼离析的措施（设溜槽或串筒），腹板入仓卸料高度大于2m时，从内腔侧模开天窗用溜槽或串筒运送混凝土。④底层混凝土由于面积大，设计几个下料点，均匀布置；浇注分层厚度30cm，在初凝之前将次层混凝土浇注完毕，保证无层间冷缝，由跨中或边跨向0#段方向浇注，悬臂根部最后浇注。⑤混凝土的振捣，严格按振动棒的作用范围进行，严防漏捣、欠捣和过度振捣，在浇注混凝土时，预应力管道密集，空隙小，配备小直径的插入式振捣器。振捣时不可在钢筋上平拖，不可碰撞预应力管道、模板、钢筋、辅助设施（如定位架等）。腹板混凝土的振捣要求下人到腹板里面去振捣。⑥顶板混凝土分两次抹面，在振捣平整后即进行第一次抹面，第二次抹面应在混凝土近初凝前进行，以防早期无水引起表面干裂。浇注横隔板及腹板时，适当减小坍落度，保证混凝土浇注不翻浆。⑦顶板混凝土高程采用焊接临时竖向钢筋控制，间距1×1m，浇注严格按竖向钢筋顶高程控制。⑧隔墙人洞以下砼与交叉锚齿板采用局部开口的方法加强振捣确保浇注质量。（5）混凝土养生混凝土浇注完成、表面收浆后即进行保温保湿养生。表面覆盖一层塑料薄膜，再盖一层土工布，再盖一层塑料薄膜。养生时间14天。2）中跨现浇段施工（1）总体施工方案箱梁中跨采用在军用梁配合钢管柱上整体现浇施工。中跨基础在浇筑扩大基础前进行预压沉降观测试验，中跨基础采用了截水处理。底模采用胶合板和部分斜退的钢模板，侧模采用胶合板，其余采用钢模板；钢筋在南岸钢筋加工厂加工，自卸车水平运输，塔吊垂直运输，人工绑扎；混凝土由南岸、北岸拌合站一起供应，采用统一配合比与统一原材料拌和。南岸两台泵车接力后至浇注仓位。北岸拌合站采用吊罐装混凝土塔机运送入仓。（2）施工工艺流程中跨现浇段施工工艺流程图如下：基础施工及预压基础施工及预压钢管柱军用梁搭设钢管柱军用梁搭设预压变形测量预留抛高底模铺设及预压预压变形测量预留抛高底模铺设及预压据预压成果调整底模高程据预压成果调整底模高程底板及腹板钢筋及预应力管道安装底板及腹板钢筋及预应力管道安装外侧模及内侧模安装及加固外侧模及内侧模安装及加固内顶模及倒角模安装顶板钢筋及预应力管安装内顶模及倒角模安装顶板钢筋及预应力管安装翼缘及端头模板安装混凝土浇注混凝土养护预应力穿束、张拉、压浆拆除模板、支架内顶模支架架设图跨现浇段施工工艺流程图图跨现浇段施工工艺流程图（3）施工方法及措施①基础处理基础通过回填后进行碾压，分层厚度<50cm。在中跨选择受力最不利的2号临时承台4*15米面积的部位进行用砂袋加载试验，按100%加载15天，设置沉降观测点。施工扩大基础，并埋设好钢管柱的预埋件。②钢管柱与军用梁的搭设施工平台由直径Φ800*14、Φ600*8钢管柱与军用梁架设而成。钢管柱架立在预埋钢板的混凝土扩大基础上。钢管柱共设9排，每排3根，钢管柱顶横桥向安装2根32a工字钢横梁，工字钢横梁上布置8榀军用梁，军用梁顺桥向布置且全部连成整体，军用梁端头设置特殊杆件与临时支撑连接起抗推作用以限制军用梁顺桥向的位移，军用梁上横桥向布置10工字钢，横桥向方木中心间距50cm，横桥向用U型卡卡在军用梁上弦杆上，再布置顺桥向方木，上铺设箱梁底板及翼缘板底模。底模高程调整用楔形木块置于横桥向10工字钢与顺桥向方木之间，并注意滑落。方木之间用抓钉连接牢固。③模板、钢筋安装及混凝土浇注箱梁边跨现浇段混凝土采用整体一次浇注完成，浇注时按底板、腹板、顶板的顺序进行，而腹板浇注时必须分层进行。钢筋、模板加工及安装、混凝土浇注同0#段施工。注意按设计图严格将底板拉筋布置成闭合箍筋形式且30cm布置成梅花形。④波纹管波纹管必须用U型卡或井型钢筋牢固定位，间距是50cm，在拐弯处加密，间距是30cm。注意按设计图控制横向与竖向波纹管间距，避免交叉的波纹管碰到一起，压浆时容易将没有压浆的波纹管击穿，造成堵管。注意按设计图控制底板波纹管位置，防止底板波纹管下沉导致波纹管下有效混凝土过薄，倒致张拉底板预应力筋时产生的径向分力将混凝土拉裂。⑤预应力施工中跨浇混凝土强度达到设计强度的90%，且龄期不少于5天后对预应力束及预应力筋进行张拉及压浆。预应力施工的顺序总的原则是先长束，后短束，先边束后中束。顶板T束和腹板W束严格按设计规定的顺序从1~8顺序张拉。3）边跨现浇段施工（1）总体施工方案箱梁边跨采用在军用梁配合钢管柱上整体现浇施工。底模采用胶合板，侧模采用胶合板，其余全部采用钢模板；钢筋在南岸钢筋加工厂加工，自卸车水平运输，塔吊垂直运输，人工绑扎；混凝土由南岸、北岸拌合站一起供应，采用统一配合比与统一原材料拌和。北岸同样使用泵车接力后至浇注仓位。边跨施工参考中跨，唯一不同的是基本不需要基础处理，仅北岸桥台与承台之间有一排钢管柱基础需要处理。4）桥台支座安装箱梁边支座采用抗震球形支座。每个端横梁下布置3个3000KN活动支座，其中中间为纵向单向活动支座，其余两个为双向活动支座。由于支座的体积和自重都较大，采用两岸桥台侧组装，塔吊整体吊装就位的方法安装。安装前，应先检查产品的技术指标、规格尺寸是否符合设计要求，如不符合，不得使用。必须用小型磨光机打磨垫石表面，以保证整个面上均匀压力。并认真检查所有表面、底座及垫石标高，直至垫石顶任一点标高与设计标高之差都在2mm以内，且四角高差不大于1mm；安装支座时，各先在无灰尘干扰的平整地面上，按产品说明书组装支座并临时锁定，再整体吊起，纵横向对中放到支承垫石上，经复核确定支座标高及纵横向中心数据无误后锚固地脚螺栓。地脚锚固锚螺栓预留孔内用环氧树脂砂浆灌筑密实。5.2.1临时支撑基础处理是关键。斜腿和0#块都将近600方混凝土，处于悬岩峭壁边，所有重量落在临时支撑基础之上，开挖过程中必须挖到基岩，并对基础进行锚杆处理，将临时支撑基础与山体通过锚杆联接成一个整体，增加整个基础的稳定性。5.2.2临时支撑金结安装过程中，对每一道焊缝，每一道联接都必须到达设计要求。5.2.3施工过程中，必须对钢结构进行施工实时监测监控，测量高程应尽可能清晨太阳出来前进行。5.2.4大型活动铰支座安装首先必须控制好预埋钢板的预埋精度，并采用了大吨位吊车对铰支座进行整体吊装的施工工艺，避免了铰支座拆卸后空中安装的困难，控制了铰支座安装精度。5.2.5钢拱架完成后应进行试压，以消除残留的塑性变形量，并验证钢拱架设计时确定的各项技术指标。5.2.6底板标高定位时，标高应考虑预拱度(包括钢拱架非弹性变形值)，并控制桥梁的线型。5.2.7满堂支架基础场平必须进行硬化封水处理。5.2.8满堂支架钢结构充分利用钢管柱与军用梁的特点，适当的调整钢管柱的顶端坡口，将钢管柱及军用梁平顺的焊接，整个钢结构形成一个整体，均匀受力，大大增加了整个结构的安全性。5.2.9满堂支架及临时支撑钢结构拆除必须在纵向钢绞线全部张拉注浆完成时才能进行。（见表5.3）表5.3劳动力组织情况表序号单项工程所需人数备注1管理人员32技术人员63钢筋模板工804金结安装工505起重工16吊装6养护26．材料与设备本工法主要的材料为螺旋管、工字钢、槽钢及64军用梁等，本工法采用的主要机具有塔基、50T履带吊、30T吊车、装载机、挖掘机等。7．质量控制施工总体质量执行《公路桥涵施工技术规范》或《铁路桥涵施工技术规范》梁体各标高测量允许误差为±５mm。梁体轴线允许偏差值为±10mm。7.2.1根据现场的实际情况，研究设计临时支撑的结构形式，并对临时支撑的基础进行处理。7.2.2针对大型活动铰支座自重比较大、安装精度要求高、施工场地狭小等问题，在实践中解决的场地问题，控制了铰支座预埋钢板的安装精度，改进了铰支座拆卸分成两部分进行分别吊装的方法，采用了大吨位吊车对铰支座进行整体吊装的施工工艺，避免了铰支座拆卸后空中安装的困难，成功的将铰支座的安装精度控制在横桥向位移量±2mm，顺桥向位移量为0以内。斜腿混凝土的方量比较大，钢筋比较多，且施工空间小，对混凝土的下料顺序、分仓次数以及混凝土的质量等有很高的要求，项目自行设计斜腿模板，在模板外侧安装六个平板振动器均匀分布，混凝土浇筑时采用天泵直接将混凝土送入仓内，若下料口离仓位的距离大于两米，在用自制的溜槽将混凝土缓缓的送入仓内，以避免骨料分离的现象；在浇筑过程中，适当的移动下料口，已达到混凝土均匀分布的效果，待混凝土浇筑到一定高度时，打开平板振动器进行振捣，致使混凝土更加密实，保证了斜腿混凝土的质量要求。7.2.40号块混凝土浇筑方量大，钢筋比较多，波纹管错综复杂，且箱梁箱室空间小需要进行冷却水管处理，项目首次采用了天泵和地泵相配合的浇筑方法，浇筑顺序先底板、腹板后顶板，下料从一端到另一端，始终采取单向的形式进行，这样很好的解决了每层混凝土之间的衔接，避免了出现冷缝的现象。7.2.5钢筋堆放必须距离地面50cm，已加工好的钢筋分类堆放整齐，并用彩条布覆盖防止雨淋后锈蚀。钢筋加工及安装严格按设计图进行，其偏差符合相应技术规范要求。7.2.6模板安装前应表面平整，清除表面残余混凝土，并涂刷混凝土隔离剂，变形的模板应及时修整。7.2.7混凝土严格按照现场调整配合比进行配料，控制混凝土的水灰比及塌落度，保证足够的拌合时间，对现场经泵送造成塌落度的变化通过现场实测后进行调整；严格控制混凝土振捣的时间及插入间距，防止过振和漏振，严禁使用振动棒平仓。7.2.8浇注合拢段时结合面应仔细凿毛。8．安全措施8.1遵守国家发布的《安全生产法》，遵守建设部、中华全总、劳动人事部联合发布的《建筑安装工人安全技术操作规程》。8.2桥梁施工中高处作业必须设置防护措施，并符合JBJ80-91《建筑施工高处作业安全技术规范》的要求。按照GB3608-83《高处作业分级标准》实行分级级管理。8.3各工种进行上下立体交叉作业时，不得在同一垂直方向操作，操作人员必须严守各自岗位职责，并应防止铁件工具掉落等。8.4钢拱架安装作业必须严格执行塔机吊装施工安全操作，各特殊工种人员必须全部持证上岗。8.5进入施工现场必须按规定进行安全着装，所有在拱架上进行安装作业的人员必须系好安全带及安全绳，尽量减少人员在拱架的作业时间，每节段拼装完成后，拱上作业人员立即到两岸安全地方。8.6雨天和冬天进行作业时，必须采取可靠的防滑、防寒和防冻措施。设置避雷设施，接地电阻≤4Ω。强风、浓雾等恶劣气候不得从事高处作业。强风暴雨后，对高处作业设施逐一进行检查，发现有松动、变形、损坏等现象，立即修理完善。8.7夜间上桥施工保证具有足够的照明强度，危险区悬挂警告标志，施工人员上桥前应集合经安全员教育和检查，任何人员未经批准，不得擅自进入作业现场。8.8安装前制定安装技术措施，金结部分完成后，要进行全面检查。8.9金结安装作业由一名专业人员专业统一指挥，其他参与施工的人员由该员统一调度。金结安装准备时及金结安装施工中，各部位人员均保持通讯的通畅。8.10吊运设备在施工前及施工过程中均应仔细检查钢丝绳、绳卡、吊环、卷扬机等各类吊运机具设备的磨损情况以及各种连接部位及器具的紧固情况，如有可疑情况应立即停止作业，撤离人员，待处理完成后经项目部验收后方可重新起吊作业。8.11钢拱架及螺旋管吊装过程中，应根据作业点的具体情况设置安全防护设施。