悬臂段施工技术.docx

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悬臂段施工技术

举水河特大桥上部连续刚构

悬臂段施工控制技术

1、工程设计概况

　　举水河特大桥第7联（23#—26#）采用42+65+42米单箱单室变高度预应力砼箱梁，单箱底宽7米，两侧悬臂长2.875米，全宽12.75米，中支点处箱梁中心梁高4.0m，跨中箱梁中心梁高2.10m，梁高及底板厚均以不同半径的圆曲线布置。

　　主桥箱梁采用三向预应力体系，分为纵向预应力束、桥面板横向预应力束和竖向精扎螺纹钢筋。

箱梁纵向分0号段、悬臂浇注段、合拢段及边跨现浇段，其中0号段10m，悬臂纵向分段长度为5×3.5m+3×3.0m，合拢段2.0m，边跨现浇段为8.4m。

第7联箱梁分段图见下图：

2、施工总体方案

主桥连续箱梁悬臂段分别独立采用三角挂篮悬臂浇筑法施工，左、右幅依次进行，全桥共投入2套（4个）挂篮，各“T”构同时施工。

悬灌梁段均一次浇筑成型，并在底板砼凝固以前全部浇筑完毕，避免裂纹的产生。

　　0#段采用在承台上搭设大直径钢管支架法现浇，由于体积较大，钢筋及预应力管道较多，横隔梁处采用预埋波纹管,用循环水降温以避免发生温度收缩裂缝；整个浇筑一次成型，且必须保证浇注质量。

边跨现浇段采用搭设碗扣式满堂支架施工，一次浇筑成型。

　　合拢段采用在箱梁体内设置固结劲性骨架、安装钢筋及波纹管，利用单个挂篮及其模板组成的吊架法施工，在气温该天最底时一次浇筑成型，合拢顺序为：

边跨→中跨。

3、悬臂段施工

　　0号段施工完毕后，从1号段开始悬臂段施工。

四个独立的挂篮在T构两端进行对称悬臂灌注施工。

　　其施工工艺流程如下：

走行滑道铺设→走行支腿安装→挂篮主梁及后锚固结构安装→配重块安装→斜拉索安装→前、后吊带安装→前后横梁及纵梁安装→张拉吊篮安装→底模安装→试压→侧模安装→底板钢筋（锯齿板钢筋极其模板、底板预应力孔道等）→腹板钢筋→腹板纵向预应力管道及竖向粗钢筋→内侧模安装→顶板钢筋安装→顶板纵向、横向波纹管安装→检查验收→砼灌注→砼养护→端头模板拆除并凿毛端头砼→内、外模拆除→纵向、横向、竖向预应力筋张拉→压浆→挂篮各吊带及后锚固放松→挂篮及模板前移→挂篮就位→继续下一节段箱梁施工。

　　3.1三角挂篮施工

　　3.1.1挂篮的安装

　　在0#段施工完毕进行挂篮的安装施工，施工程序如下：

　　A、安装垫枕和轨道；

　　B、拼装挂篮主构架；

　　C、安装前横梁和前吊带；

　　D、用塔吊将桥下拼好的底模平台吊装就位，并与前吊带联结，然后安装后吊带；

　　D、安装后横梁和后外吊带；

　　E、安装内、外模走型梁并至1#段就位；

　　F、调整底模标高，设置预拱度；

　　G、绑扎底板钢筋和腹板钢筋，安装底板和腹板纵向预应力管道；

　　H、安装内模；

　　I、绑扎顶板钢筋，安装顶板纵向预应力管道；

　　J、灌注混凝土；

　　K、养生、张拉、压浆、封锚。

　　3.1.2挂篮的组成及设计检算

　　A、挂篮组成

　　采用三角形桁架式挂篮，由吊架部分、锚固部分、模板部分、走行部分及附属部分组成，具体详见设计图。

　　采用自锚式三角桁架挂篮进行悬灌施工，内、外模板和主构架均可以一次走行到位，施工中主构架和外模板一起走行到位，调整定位，绑扎底板和腹板钢筋后，内模板、内模架再走行到位。

　　主要技术指标：

挂篮由两片三角形主桁组成，自重56t，满足最大梁重87.3t、最大梁段长度3.5m，满足设计要求，导链牵引走行。

前支座安放聚四氟乙烯滑板，后支座设滚轮，减小滑行阻力。

　　B、挂篮检算

　　1）、荷载

　　包括挂篮自重、最大节段砼重量、施工机具等施工荷载、施工人群荷载、振动器自重及振动力等5项。

　　2）、工况分析

　　计算时主要考虑以下两种受力状态：

砼浇注状态：

即节段砼刚浇注完毕，还不能考虑砼初凝对结构的影响，相当于该节段砼重量全部作用于挂篮上，并且还有砼浇注、振动的轻微冲击的影响以及挂篮自重与施工荷载等。

在此荷载组合下分别计算底篮、吊杆、主桁、后锚等结构的强度及刚度，验算挂篮整体的抗倾覆稳定性。

　　行走状态：

主要验算挂篮自重、施工荷载等荷载组合下，轨道的锚固及吊杆等结构。

　　（3）、结构计算

　　详见挂篮设计计算书（后附）

　　（4）、挂篮安装

　　挂篮安装在1#梁段预应力施加后进行，先安装滑轨，并利用预埋竖向精扎螺纹钢筋锚固滑轨。

然后吊装主桁架部分，主桁架在固定平台组装后用吊车吊装到位，最后安装前横梁和模板等。

具体施工步骤如下：

　　A、安装挂篮底模板，用预埋竖向精扎螺纹钢筋锚固挂篮轨道。

　　B、主桁架在地面整体组装后用吊车吊装到位，锚固于挂篮轨道。

　　C、安装前横梁及前吊带，悬吊底模板，解除斜拉钢丝绳。

　　D、0#与1#梁段外模解体，利用吊车和滑车组单侧分次移动就位，置于底模外侧走行纵梁上，上端临时固定于主桁架上。

　　E、安装外模吊梁和吊杆悬吊外模。

　　F、安装内吊梁，吊杆和内模架，内模板。

　　G、安装其他部件。

　　H、安全检查。

　　I、安装前对吊带孔位置，锚固钢筋间距，吊耳间距等进行检查，发现问题及时处理。

　　3.2钢筋及预应力管道制作、安装

（1）、钢筋及管道安装顺序

　　箱梁底模板和外侧模板就位后进行钢筋及管道的安装，其顺序如下：

　　A、绑扎底板下层钢筋。

　　B、安装底板管道定位网片。

　　C、绑扎底板上层钢筋。

底板上下层钢筋之间用Π型钢筋垫起焊牢，防止人踩变形，保持上下层钢筋的设计间距，Π型钢筋架立按间距80cm呈梅花形布置。

　　D、绑扎好腹板骨架钢筋后，再绑扎腹板下倒角的斜筋，安装底板上的螺旋筋和锚垫板，然后穿底板波纹管。

　　E、在腹板钢筋骨架内安装下弯钢筋束管道和竖向预应力筋及其套管。

　　F、绑扎顶板和翼板下层钢筋。

　　G、安装顶板管道定位网片，顶板锚垫板及螺旋筋，穿顶板波纹管。

　　H、绑扎顶板上层钢筋，用Π型架立钢筋固定上下层钢筋间距。

（2）、管道制作与安装

　　预应力孔道采用金属波纹管成孔，并根据预应力筋束及锚具的型号确定波纹管管径。

金属波纹软管，由镀锌薄钢带经波纹卷管机压波卷成，具有重量轻、刚度好、弯折方便、连接简单、与混凝土粘结较好等优点。

对连续结构中呈波浪状布置的曲线束，且高差较大时，在孔道的每个峰顶处设置泌水孔；起伏较大的曲线孔道，在弯曲的低点处设置排水孔；对于较长的直线孔道，应每隔12～15m左右设置排气孔，有竖向弯曲的孔道在最低处及最高处均设排气孔，以利排气和排水及中继压浆。

泌水孔、排气孔必要时考虑作为灌浆孔用。

波纹管的连接采用大一号的同型波纹管，密封胶带封口。

　　波纹管孔道以钢筋网片固定定位，钢筋网片间距为0.5～1.0m，在任何方向的偏差在距跨中4m范围内不大于4mm，其余部位不大于6mm，以确保孔道直顺、位置正确。

在孔道布置中做到：

不死弯；不压、挤、踩、踏；防损伤；发现波纹管损伤，及时以胶带纸或接头管封堵，严防漏浆；平立面布置准确，固定；距中心线误差在5mm以内。

　　（3）、孔道接长

　　纵向预应力孔道，用较通长孔道波纹管直径大5mm的接头管进行接头，接头管长度为200mm，接长后以胶带纸包裹，以防漏浆。

接头管除特殊情况均采用外接头。

防止在穿束时接头管被破坏产生堵孔。

　　（4）、锚垫板的安装

　　锚垫板安放时保持板面与孔道保持垂直，压浆嘴向上，波纹管穿入锚垫板内部，且从锚垫板口部以海棉封堵孔道端口，外包裹胶带，避免漏浆堵孔。

为保证锚垫板定位准确，在施工到齿板处时，换用改装后的内模，精确定位，将齿板与梁体一同浇筑。

　　（5）、防堵孔措施

　　在纵向预应力孔道内，于灌注混凝土前，穿入较孔道孔径小10mm的硬塑料管，在混凝土初凝前抽动，终凝后抽出，以防措施不到漏浆堵孔，此塑料管可多次倒用。

　　（6）、钢筋及管道安装注意事项

　　A、锚垫板应与螺旋筋、波纹管中轴线垂直，螺旋筋应与锚垫板预先焊好，并与端模固牢，防止在混凝土振捣过程中造成锚垫板偏斜。

　　B、在底板、腹板钢筋绑扎完毕，进行内模安装时应在箱梁内设脚手板，防止操作人员踩踏底板钢筋。

　　C、钢筋伸出节段端头的搭接长度应满足设计要求。

　　D、钢筋下应设置砂浆垫块，以保证钢筋的保护层厚度，垫块数量为4块/m2。

　　3.3混凝土施工

　　混凝土的配置及拌和见前面所述的混凝土的拌制与灌注。

　　混凝土的运输采用混凝土搅拌运输车由便桥运输至24#、25#桥墩位置，输送泵灌注入模。

（1）、混凝土灌注

　　混凝土灌注时由前往后对称灌注两腹板混凝土至下倒角，然后再由前往后灌注底板，底板及腹板下部混凝土由串筒导流入模，立模时按规划在腹板上留好天窗，底板灌注完成后继续对称分层灌注腹板混凝土，上部腹板2m范围可由输送管直接插入，分层厚度为30cm。

顶板的灌注遵循由两侧向中央灌注的顺序。

（2）、混凝土捣固

　　混凝土振捣采用附着式和插入式振捣器相结合的形式，底板和顶板以插入式振捣器为主，腹板以附着式振捣器为主并辅以插入式振捣器，箱梁梗腋处两种振捣器相互补充，加强振捣。

插入振捣厚度为30cm，插入下一层混凝土5～10cm，插入间距控制在振捣棒作用半径1.5倍之内，振捣到混凝土不再下沉，表面泛浆有光泽并不再有气泡逸出时将振捣棒缓慢抽出，防止混凝土内留有空隙。

　　（3）、混凝土灌注注意事项

　　混凝土要分散缓慢卸落，防止大量混凝土集中冲击钢筋和波纹管；捣固混凝土时避免振动棒与波纹管接触振动；混凝土入模过程中随时注意保护波纹管，防止波纹管碰撞变形；混凝土灌注过程中要随时测量底板标高，并及时进行调整。

　　（4）、混凝土养生

　　混凝土灌注完成后，表面用塑料布覆盖，并撒水养护，待同等条件养护的混凝土试件其抗压强度达到梁部混凝土设计强度的90%时，揭开塑料布，洒水继续养护，始终保持混凝土表面潮湿，养护天数14天以上。

同时进行底面和侧面的养生。

　　3.4预应力施工工艺

（1）、预应力材料、锚具

　　箱梁纵向预应力钢束采用12Φ15.24的钢绞线，ƒpk=1860Mpa;采用YM锚具，张拉控制应力为1395Mpa;采用径为90mm的波纹管。

竖向预应力筋采用精轧螺纹钢筋Φ32，ƒpk=930Mpa，采用YGM锚，张拉控制应力为837Mpa；采用内径为50mm的波纹管。

横向预应力筋采用2Φ15.24钢绞线，ƒpk=1860Mpa，张拉端采用YMB15-2型锚具，固定端采用YMPB15-2型锚具；张拉方式采用单端张拉，张拉控制应力为1395Mpa；采用50×19mm的扁波纹管。

（2）、预应力材料和机具的进场检验

　　钢绞线和预应力粗钢筋：

外观检查和力学性能试验。

　　波纹管：

外观形状、密水性试验、强度和刚度检验。

　　锚具：

外观检查、硬度试验、静载锚固试验。

预应力束的锚具按设计指定的要求选用，锚口摩阻损失为张拉控制力的3%，钢束锚固时锚具的变形和钢绞线的回缩值为6mm。

锚具进场后严格进行检验，确保技术性能指标符合“预应力用锚具、夹具和连接器”的有关规定。

　　张拉机具：

千斤顶的校验、电动油泵的校验、压力表的校验以及千斤顶、油泵、压力表的配套标定。

　　（3）、油表的校正与千斤顶的标定

　　压力表、张拉千斤顶等计量设备，按规定定期检查并建立卡片备查。

压力表选用防震型，表面最大读数为纵向100Mpa，精度1.5级；在有资质的单位进行标定。

张拉千斤顶的摩擦阻力应不大于张拉吨位的5%。

并建立油压力与千斤顶张拉P--N标定曲线。

　　在下列情况须对油表重作校正：

　　使用超过三个月；张拉300束预应力筋；在使用中发现超过允许误差或发生故障检修后；在运输、存放和使用过程中防止日晒、受潮和震动，否则须校正。

　　（4）、纵向预应力筋施工

　　预应力张拉在混凝土强度达到设计规定的强度后进行。

　　A、预应力筋制作

　　预应力筋即钢绞线下料，长度按梁段长度加千斤顶的工作长度加钢绞线穿束时的联接长度加富余长度10cm计算。

钢绞线采用砂轮机切割，塑料胶带包头。

钢绞线下料够一束的数量后以梳筋板梳理后用细铁丝绑扎，每间隔1.5m绑一道，以便运输和穿束。

钢绞线下料的数量以满足梁段施工为准。

　　B、穿束

　　本桥采用人工穿短束及人工配合卷扬机穿长束的方法穿束。

穿束前在钢束前端安放引导头。

　　C、张拉锚固

　　按照设计要求纵向预应力筋采用一次张拉的工艺，其步骤为：

　　0→10%初应力→20%控制应力→100%控制应力（持荷2min）→锚固。

　　D、伸长值的量测方法：

　　设定初张力，当张拉力达到10%初张力后，量测千斤顶的活塞外露长度L1，然后供油达到控制应力的20%，量测活塞外露长度L2，再张拉至设计吨位的油压值，量测活塞的外露长度L，[L—L1+（L2—L1）]即为实际

　　伸长值。

　　E、张拉施工注意事项

　　1）、采用伸长值与预应力双控。

　　2）、张拉力以千斤顶标定为主，伸长值与设计值的误差在+6%到～－6%之间。

　　3）、当超出此范围后应停止张拉进行原因分析。

　　4）、整个张拉过程应随时注意避免滑丝和断丝现象发生。

　　5）、了解孔道在整个施工过程中的状况，与伸长值进行比较做特定分析。

　　6）、张拉过程中注意安全，千斤顶后部不能站人，防止张拉意外事故时伤人。

　　（5）、竖向预应力筋的张拉

　　A、竖向预应力筋的张拉

　　竖向预应力筋为Ф32精轧螺纹钢筋，YGM型锚具，采用穿心式单作用千斤顶单端张拉，张拉采用双控法，以油压表值为主，控制张拉应力为837MPa，油压表值的误差不超过±2%，伸长量的误差不超过±6%。

伸长量的测量采用千斤顶上的转数表与实际测量活塞杆伸长相结合的办法。

　　1）、安装锚垫板和锚具。

　　2）、安装千斤顶。

　　3）、初张拉10％σk，计数器归零。

　　4）、张拉至σk，持荷2min，拧紧螺母，测量伸长量。

　　5）、卸荷。

　Ф32精轧螺纹钢筋使用前进行冷拉失效处理，如有目测可见的弯折进行调直，并清除表面浮锈、污物、泥土，钢筋表面如有明显凹坑或其它缺陷则剔除该段。

　　下料时采用砂轮切割，严禁用电焊切割，并随时注意不碰火，下料长度预留出挂篮轨道锚固长度。

　　B、张拉施工注意事项

　　采用伸长值与预应力双控。

张拉力以千斤顶标定为主，伸长值与设计

　　值的误差在+6％到-6％之间。

当超出此范围后停止张拉进行原因分析。

　　整个张拉过程随时注意避免滑丝和断丝现象发生。

了解孔道在整个施工过程中的状况，与伸长值进行比较做特定分析。

张拉过程中注意安全，千斤顶后部不能疲倦，防止张拉意外事故时伤人。

　　C、孔道压浆

　　孔道灌浆采用电动柱塞压浆机,且配有搅拌机,使灰浆搅拌均匀,压浆连续。

　　压浆水泥浆采用纯水泥浆，水灰比采用0.4-0.45,水泥等级不低于42.5级；并掺入适量膨胀剂。

　　水泥浆拌和采用先下水再下水泥，拌和时间不少于1分钟，灰浆应过筛、并保持足够数量以保证每根管道的压浆能一次连续完成。

水泥浆自调制到压入管道的间隔时间不得超过40分钟。

　　压浆工艺：

　　孔道压浆顺序为先下后上，将集中在一处的孔一次压完。

若中间因故停歇，应立即将孔道内的水泥浆冲洗干净，以便重新压浆时，孔道畅通。

对曲线孔道和竖向孔道应由最底点的压浆孔压入，由最高点的排气孔排气和泌水。

　　压浆管路超过长30米时，应提高压力100KPa—200Kpa，每个压浆孔道出浆口均安装一节带阀门的断管，以备压注完毕时封闭，保持孔道中的水泥浆在有压状态下凝结。

压浆的压力以保证压入孔内的水泥浆密实为准，开始较小，逐步增加到0.5—0.7Mpa;梁体竖向予应力孔道的压浆最大压力控制在0.3—0.4Mpa。

每个孔道压浆至最大压力后，应有一定的稳压时间。

　　D、封锚

　　压浆完成后，外露锚头封锚时先将锚槽处的水泥浆等杂物清理干净，并将端面混凝土凿毛，同时清除支承垫板、锚具及端面混凝土的污垢，绑扎封锚钢筋，浇筑封锚混凝土，洒水养护。

　　（6）、挂篮前移

　　在张拉压浆结束、待水泥浆终凝后即可前移。

　　A、前移步骤

（1）、接长并锚固挂篮轨道，在轨道表面放置镀锌铁皮、涂润滑油。

　　拆下底模后吊带、松解内外模前后锚杆，并确认模板已经和混凝土脱离，内模和内模架落于降低的内滑梁上，外模板落于底模走行纵梁上；拆除主桁架的后锚杆让后支座受力，放松底模前吊带，使底模离开梁体100mm左右。

（2）、进行走行前的安全检查，重点检查部位为挂篮两轨道是否相对水平和与桥轴线平行，轨道锚固和支垫情况，挂篮前后支座，挂篮上是否有人员在作业。

　　（3）、每片主桁架各用一个20t的倒链牵引，带动挂篮底模、侧模和内模同步前移，滑行时对接缝进行处理，尤其是对拉杆头进行处理，防止锈水污染混凝土表面。

进行修补和处理时挂篮不能移动。

　　（4）、到位后及时安装底模后吊带，内外滑梁吊杆和挂篮主桁架后锚固装置，将临时受力状态变为永久受力状态，确保施工安全。

　　B、注意事项

（1）、T构两端的挂篮同步对称移动；

（2）、拆除后锚前要认真检查反扣轮各部联结是否可靠，发现异常情况及时处理；

　　（3）、挂篮移动前安排专职安全员认真检查新铺滑移轨道的铺设质量和安全情况，确认合格后方可前移；

　　（4）、挂篮移动前调整底模平台和外侧模水平，并仔细检查挂篮各部件联结情况，检查挂篮上的安全网、钢筋头或其它绳索有无与箱梁钩挂情况，发现问题及时处理。

　　（5）、挂篮移动统一指挥，三台手拉葫芦尽量同步，并防止脉冲式行走。

　　（6）、移动过程中用三台手拉葫芦拉住挂篮后节点，随着前端葫芦的收紧同步放松，防止溜车事故发生。

4、结束语

4．1要保证施工中的安全性和稳定性。

因为在施工中容易出现偏载或因风力而产生不平衡弯矩，因此在施工中往往除将墩、梁临时固结外，还有在墩或墩旁加设临时支撑，以承受不平衡弯矩，必须保证施工中双悬臂体系的稳定。

4．2要切实保证混凝土的浇筑质量。

因为悬臂浇筑施工法高空作业工作量大，工作面小，施工周期受混凝土养生、脱模的限制，节段循环作业中遗留的内部接缝等，因此必须从设计和施工全面考虑保证节段混凝土的现浇质量。

4．3要严格控制梁体的几何位置。

悬臂浇筑施工法虽然要比悬臂拼装法容易控制变形，因为逐段浇筑施工可以逐节调整挂篮标高，但是由于逐段浇筑混凝土龄期不同，合拢时需要进行体系转换，因此由于混凝土的徐变和收缩而产生的变形和次内力是复杂的，必须精心设计，精细施工。