桥梁上部结构支架现浇施工技术与实例分析_施工

桥梁上部结构支架现浇施工技术与实例分析

 李水轩

摘要：桥梁上部结构的施工方法总体上分为现场浇筑法和预制安装法。

浇筑法是在桥位处搭设支架，在支架上浇筑梁体混凝土，达到强度后拆除模板、支架后成桥。该施工方法无需预制场地，而且不需要大型起吊、运输设备，梁体的主筋可不中断，桥梁整体性好。本文现结合工程实例，对其进行了简要的论述。

关键词：桥梁；浇筑施工；支架预压；质量问题

1 支架现浇施工的关键工序---混凝土的浇筑

箱梁施工前，应做混凝土的配合比设计及各种原材料试验，报请监理工程师批准后方能施工。同时在施工工序上还应根据实际情况进行综合比较确定箱梁混凝土采用一次、两次或多次浇筑。以下两点在支架混凝土施工中应给予重视。①混凝土浇筑时要安排好浇筑顺序，其浇筑速度要确保下层混凝土初凝前覆盖上层混凝土。一般为防止墩顶与支架沉降差而导致墩顶处梁体混凝土产生裂缝，应自跨中向两边墩台连续浇筑。混凝土如果分次浇筑时，第二次混凝土浇筑前，应将接触面上第一次混凝土凿毛，清除浮浆，冲洗干净后再进行。由于分次浇筑会产生很多控制工序和质量隐患，在条件允许的情况下，尽量不要采用。②混凝土的振捣采用插入式振捣器进行，振捣器的移动间距不超过其作用半径的1．5倍，并插入下层混凝土5～lOcm。对于每一个振动部位，必须振动到该部位混凝土密实为止，不得欠振，同时也不得超振。振捣时要避免振捣棒碰撞模板、钢筋，尤其是波纹管，不得用振捣器拖送混凝土。对于锚下混凝土及预应力管道下的混凝土振捣要特别仔细，保证混凝土密实，由于该处钢筋密、空隙小，振捣棒一般要选用小直径的。

对于混凝土要求方面，骨料要有良好的级配，根据钢筋的最小间距控制最大粒径，和易性要好。现场对于坍落度不合格的混凝土必须严禁使用。根据单次混凝土最大浇筑方量的施工时间调整好混凝土缓凝时间，混凝土浇筑分层控制在30cm左右，浇筑的总时间应该控制混凝土的终凝时间内完成。

2 桥梁支架预压

为减少施工时支架发生变形，解决方木与方木、方木与顶托以及支架立柱间各节接头和地基的沉降，按设计和有关规范要求，每跨均应进行预压。为减少对箱梁底模板的损伤，在支架搭设完成并铺设完方木，未铺底模前即对支架进行预压，预压荷载为梁体自重和施工荷载的120% ,按0→50%→80%→120%顺序分级加载。某四线铁路桥简支箱梁，设计跨径为40.6米，单箱单室结构，单跨混凝土378 m3，自重约900吨。按120%加载，加载重量将近1100吨。由于现场按截面模拟加载材料有限，施工单位提出把支架设计成刚性支架，控制支架的沉降变形在规范要求内。根据不同截面荷载受力情况，支架基础采用钻孔桩与打入钢管桩两种形式。通过计算不同截面的受力情况（主要是各中间支架立柱），支架立柱采用不同壁厚的钢管，支架纵横梁采用工地现有型钢（槽20a）连接，底模板采用钢模板，钢管立柱两端设法兰盘，用螺栓进行钢管节与节间的连接。基础预埋件与立柱、立柱与受力桁架以及桁架与分配梁之间均用电焊焊接牢固，尽量消除残余变形。先对支架受力最大的部位进行局部的预压，检算实际沉降与理论值是否吻合。如果实际沉降符合理论计算的弹性变形，即可按照设计提出的预拱值对箱梁进行模板的安装、钢筋的绑扎以及混凝土的施工。在混凝土的浇筑过程中应该安排技术人员对支架的沉降进行全过程的观测。从该桥8跨箱梁施工过程中来看，采用该方法均可以满足沉降的有关要求，效果很好，这是一个比较成功的支架现浇施工实例。

3 支架现浇三孔连续梁预应力出现问题

某山区县城附近修建一座小桥，跨越一呈V形山谷，为3孔预应力混凝土连续箱梁。布孔为34m+38m+34m，梁高为2.0m左右，箱梁断面为单箱三室等截面，4个腹板厚均为50cm，预应力都布在腹板上，每个腹板上6束19根直径为15.24的钢绞线，群锚预应力体系，共计24束通索、竖弯索。单束张拉控制力为3300kN，使用YCW400型千斤顶在梁两端张拉。由于施工单位及监理单位对桥梁及预应力施工很不熟悉。采用一次性搭设满堂支架，绑扎钢筋，安装预应力管道与模板，一次浇筑三孔梁的施工方法。由于施工时预应力管道安装不规范，在浇混凝土时没有保护好管道，混凝土达到强度穿预应力钢绞线时，管道移动且堵塞相当严重，箱梁混凝土多处开窗，管道不平顺，预应力损失相当大，张拉伸长值达不到规范要求，中跨跨径大，不能满足受力要求。

对于三跨跨径不大的连续梁，如果设计采用7孔钢绞线群锚，除了在腹板布置部分弯索来抵抗腹板上主拉应力与剪切应力外，其余主要在顶板的负弯矩区，底板正弯矩布置短索、预应力吨位少，张拉千斤顶体积小，安装移动方便，施工难度减小，施工质量也好控制。该桥预应力出现的问题，很难拿出合适的办法来补救，只能先检测中跨预应力损失情况，再考虑在边墩顶面(负弯矩区)和中跨底板(正弯矩区)设置明槽和体外预应力索来补救的措施。这样将大大增加施工成本和工期。

由于在偏远山区施工，劳动力难组织，一次浇筑时间长，施工人员容易疲劳，施工机械容易发生故障，也没有备用措施，施工中难以确保不出问题，如果分三次浇筑难度将大大地降低。分三次现浇，第一次为34m+8m左右，第二次为38m，第三次34m左右，施工缝设在1/4跨径附近，这样即可以节省支架投入，每一次浇混凝土体积减少，预应力束可以先张拉一部分，采用连接器连成通索，另一部分随浇筑梁段加长，管道安装、钢绞线也跟着穿入，保证管道的畅通和固定，这样质量容易得到保证。

4 支架现浇施工连续刚构出现开裂

某乡村小桥跨越不到40m小河，设计为2孔20m普通钢筋混凝土连续刚构，即河中桥墩与梁固结，两岸桥台上设置板式橡胶支座。采用支架现浇施工。施工时将桥面混凝土在支架上浇完后再卸支架。在中墩横隔墙纵向两侧出现开裂，呈45°角延伸至下缘，严重渗水。显然是桥台基础的沉降或支座的压缩造成中间墩顶附近负弯矩增加，混凝土拉应力大于容许应力而出现开裂现象。这种两跨普通钢筋混凝土连续刚构在跨越高速公路的上行桥梁应用也相当多，卸架成桥后开裂现象也时有发生。连续刚构比简支梁受力要复杂得多，负弯矩比正弯矩大得多，施工中支架变形与支座的压缩是肯定存在的，如果设计上布置了预应力弯索给施工多留一点余地，采用两跨简支梁，开裂的可能性大大减少。在施工中支架拆除前，对于两跨钢筋混凝土连续刚构，特别应注意严格支架的变形，支座的非弹性及弹性压缩，必须进行认真的预压，支座要固定牢固，要设法消除支承垫石、支座及底模之间的空隙。或者要求卸架前在两个桥台上用千斤顶对称顶升，加垫一定厚度钢板来消除各种因素产生的沉降值。混凝土的浇筑顺序不能只图方便，简单从一头开始向另一头浇筑，应该考虑支架的变形，从两桥台开始先浇筑，最后浇筑中间桥墩负弯矩区的混凝土。支架现浇施工卸架顺序也应先从正弯矩区对称向负弯矩完成落架，桥面混凝土应该卸架后再浇筑完成。该桥修补方案:对开裂部位进行压注环氧树脂，对裂缝进行封闭，开凿桥面混凝土，重新浇筑，然后在两岸桥台用千斤顶对称顶升，加垫一定厚度的钢板，弥补桥台沉降和支座的压缩。这样能够增加梁体正弯矩，降低墩顶负弯矩峰值。

5 设计没有充分考虑施工来选择合理的桥梁结构

某库区由于新建水库即将蓄水，将造成库区内的村庄没有进出道路，移民局决定拨款建造一个宽约4.5m的小桥。初步设计为2孔20m预应力空心板梁，采用预制吊装施工，桥台、桥墩均采用2根直径为1.5m的人工挖孔桩基础。进行初步设计评审时，专家对此方案进行否定。因为实际施工时桥下无水，桥净高不到5.0m，桥下地基情况好。原设计方案中施工梁片少，只有10片梁，既要预制场，又要吊装设备，吊装又存在安装隐患问题，还有预应力施工技术，把施工复杂化了，对承建的单位技术素质要求高得多，专家提出了修改意见:采用3孔13m的普通钢筋混凝土实心板简支梁，满堂支架施工，墩、台基础均采用为2根直径为1.2m的人工挖孔桩基。这样施工技术简单，安全和质量容易得到保证，施工单位选择性

大，节省工程成本，经济实用。

6 结束语

文章总结了桥梁上部结构施工与设计中的经验与教训：(1)在桥梁上部结构箱梁施工时，混凝土的施工顺序和施工质量对梁体的影响相当大，有的甚至产生不可预计的损失，施工过程中必须予以高度的重视；(2)采用现浇支架施工时应充分考虑支架、基础等的弹性及非弹性变形，做好相关的预压工作。在不能满足预压的情况下应选择受力最大的截面做好相关的试验工作，收集相关准确数据以指导施工；(3)连续梁施工应注意施工顺序和预应力的施工方法，尽量采用受力明确的结构形式，降低施工风险；(4)连续刚构施工时应注意各永久支承的受力，在结构负弯矩区应采取相应的控制措施，避免结构受力裂纹的出现；(5)在没有对美观有特别要求的前提下，设计时尽量遵循“经济、适用”的原则，优先考虑因施工风险对结构产生的影响。