1 工程概况
临港重装区D32(E61-E7)市政道路工程西起E7路,东至E61路,规划等级为城市支路,其红线宽度为24m,全长约1.55km,并且与横向道路形成平面交叉。本工程于小泐港新建桥梁1座,小泐港桥为3跨(16m+18m+16m)结构简支,桥面连续的结构形式。桥梁基础为钻孔桩基础,排架墩,一柱一桩,桩间设系梁,轻型埋置式桥台,盖梁为现浇钢筋混凝土盖梁,桥跨结构采用先张预应力空心板梁。小泐港桥结构如图1、图2所示。
图1 小泐港桥纵断面图
图2 小泐港桥横断面图
2 盖梁施工时工况条件
小泐港位于规划浩歌路与玉宇路交叉口西侧,河道宽度45m,河底标高-1m,河道常水位2.5m,无通航要求。小泐港桥Pm02、Pm03桥墩位于小泐港河中,小泐港桥施工前须先施作围堰,再进行桥梁下部结构及上部结构施工。围堰平面图如图3所示。
图3 围堰平面图
3 盖梁概况
小泐港桥盖梁为C40现浇混凝土结构,具体尺寸为:长24.5m,宽1.8m,高1.2m。盖梁构造如图4所示。
图4 小泐港桥盖梁正立面图、平面图、侧立面图
小泐港桥钻孔灌注桩于2021年1月8日开始施工,2021年1月31日施工完成,并于2021年3月25日完成下部系梁及立柱施工。根据临港管委会要求,需在5月底拆除围堰,确保汛期小泐港河能够正常通水。盖梁施工时,下部为围堰内回填土,土方压实度较小,且含水率较高。地基处理难度大、成本高,影响围堰安全,不具备搭设满堂支撑架的条件,故选择抱箍法施工,每榀盖梁一次性浇筑。
4 施工工艺
4.1 抱箍体系介绍
抱箍体系由安全箍、抱箍、主梁、横梁、盖梁模板及防护栏杆等组成,抱箍体系构造如图5所示。
图5 抱箍体系示意图
4.2 抱箍制作
在本工程盖梁施工中,采用双抱箍系统,即在每根墩柱分别设置2层抱箍,上层为受力箍,下层为安全箍,通过增强立柱与抱箍间的接触面积和摩擦力,来提供额外的稳定性和安全保障。
受力箍采用2块厚度为10mm的半圆形钢板制成,抱箍内贴1层10mm厚的橡胶垫,通过平头螺栓与抱箍紧密连接。这层橡胶垫的高度为50cm,其硬度需保持在(60±5)°,拉伸强度不低于9MPa,扯断伸长率需达到或超过375%。抱箍本身的高度也是50cm,而且每个抱箍都通过10个10.9级的M30型高强度螺栓连接。
下层的安全箍高度为30cm,使用6个10.9级M30型高强度螺栓进行固定。受力箍及安全箍构造如图6、图7所示。
图6 受力箍构造图
图7 安全箍构造图
4.3 抱箍安装
小泐港桥盖梁下部有6根立柱,单榀盖梁施工需要6个安全箍、6个受力箍,抱箍体系安装如图8所示。
图 8 盖梁抱箍安装流程图
在抱箍安装前首先需要确定安装高度。抱箍顶面标高为盖梁梁底的设计标高减去支撑体系的总高度(支撑体系的总高度为:555mm,其中包括工字钢高度400mm、横梁高度140mm、盖梁底模板厚度15mm);然后在墩柱上标出抱箍顶面的高程线。
安装抱箍前,需对其进行除锈处理,并检查内侧的橡胶带是否完好。在地面上先用螺栓将2个抱箍初步连接,然后依次连接好所有的孔位并上紧螺帽,螺帽需拧至与螺杆平齐。为防止吊装过程中抱箍晃动损伤墩柱,可在抱箍间隙插入方木条进行临时固定。使用钢丝绳通过抱箍的牛腿顶部的螺栓孔进行吊装,将抱箍套在墩柱外侧,并在墩顶人工辅助定位。安装顺序为先下层后上层。
紧固抱箍时,使用定矩扳手对每个高强度螺栓施加平行预拉力。初紧1h后,在24h以内进行扭矩检查。紧固时应交替对称施加预紧力,防止不对称紧固导致局部螺栓效力不足,降低抱箍与立柱间的摩擦力。同时,观察抱箍与墩柱的结合面,防止不均匀拧紧导致的墩柱偏压问题。检查抱箍的板面及焊缝,确保无变形或开裂。
在混凝土浇筑前、浇筑一半时以及铺设底模板后,分别对抱箍螺栓进行紧固,以消除不规则变形导致的松动问题。
工字钢主梁架设前,需在接触面间焊接楔形块,调整盖梁横向坡度,确保工字钢全断面均匀受力。主梁采用40a工字钢,通过焊接连接,接头位置预留在抱箍牛腿处。主梁架设后,安装并焊接横梁。横梁采用I14工字钢,横梁长度为4m,横梁之间间隔50cm。抱箍体系安装完成后,进行盖梁底模板安装和预压。
4.4 抱箍体系预压
为消除抱箍体系非弹性变形,检验抱箍体系承载能力,盖梁底模板安装完成后,对抱箍体系按以下要求进行预压:
1)预压区域应划分成5个预压单元,即每2根相邻立柱之间为1个预压单元。
2)在每个预压单元中,实际施加的最大预压力不得超过该单元荷载强度平均值的110%,即预压的荷载不应超过590kN/㎡。预压采用袋装土,装满后封口,整齐、均匀码放在预压单元盖梁底模上。
3)加载与卸载注意事项如下:
(1)抱箍体系的预压力应该分级按照预压单元施加,至少分为3个级别。对本工程而言,3个加载级别分别为单元内预压荷载的60%、80%、100%;
(2)在加载过程中,应从混凝土结构的中间开始向两端对称施加荷载;
(3)在完成每个级别的加载后,应暂停,在确定受力抱箍顶部的监测点在12h内的平均沉降量小于2mm后,才能进行下一个级别的加载;
(4)抱箍体系卸载时应保持荷载的对称、均衡和同步。
4)预压监测与合格判定
在开始预压之前,需要在所有受力抱箍顶部位置设置监测点,并且每隔12h对抱箍的沉降情况进行1次监测。在预压过程中,还需对抱箍及其配件(包括螺栓和橡胶带)的稳定性进行观察,并在预压结束后对螺栓的扭矩进行再次检查和调整。所有监测点在最初的24h内沉降不超过1mm, 72h内沉降不超过5mm,否则应对抱箍体系进行全面检查,在排除问题后重新进行预压,确认预压成功后,才能进行后续工序施工。
4.5 模板及抱箍体系拆除
盖梁强度达到设计要求后,进行模板及抱箍体系拆除施工。模板拆除顺序为:拆除盖梁侧模→拆除底模→拆除横梁→拆除纵梁→拆除抱箍。
1)当混凝土的抗压强度达到2.5MPa,并且能确保在拆除模板时不会对混凝土的表面和边角造成损伤时,盖梁侧模才能拆除。
2)在盖梁混凝土达到其设计强度的100%时,底部模板才能拆除。先使用手拉葫芦将主梁和盖梁紧密吊起,并切断主梁与抱箍间的焊接部分;然后同时将6个安全箍下降15cm,再把受力箍降至下一层的安全箍上方;最后主梁和横梁应逐渐降至受力箍的顶面,并依次开始拆除盖梁的底模、横梁、主梁以及抱箍。
如果在抱箍下调后,底模与混凝土没有分离,则可以使用橡胶锤轻敲,确保底模落在横梁上,并将底模移出。在拆除模板的过程中,禁止使用铁锤或铁棍乱敲乱砸,已经拆除的模板应当水平放置并进行清洁。
3)切除主梁与横梁之间的焊接部分后,先从中间开始,再向两侧对称地拆除横梁。横梁拆除完毕后,便可进行纵梁的拆除。在拆除抱箍的时候,应先拆除上层,后拆除下层。
5 抱箍体系应用效果
1)常规满堂支撑架往往对地基承载力要求较高,搭设前需先进行地基处理,在满足要求后方可施工,混凝土基础养护时间较长,从而影响工期。本工程地基处理难度较大,搭设满堂支撑架周期长,围堰需在汛期来临前拆除,确保河道正常通水,工期较为紧张。选择抱箍法施工方便快捷,抱箍由工厂提前加工,安拆方便且无需进行地基处理。本工程小泐港桥2榀盖梁,12根立柱,共使用12组抱箍(受力箍+安全箍),盖梁施工共用25d,相较满堂支撑架施工,无需地基处理及养护,为工程顺利推进节约工期约20d。
2)在小泐港桥盖梁施工期间在每组抱箍顶部均设有监测点,抱箍下沉监测数据均小于2mm,由此可见抱箍体系比较稳定。抱箍与立柱接触面为橡胶垫,不会对立柱结构及外观质量造成损伤,有利于成品保护,且抱箍制造成本较低,并可重复利用。
6 结语
本工程由于盖梁施工在河道内,围堰回填土含水量较高,且工期紧张,因此无法采用支撑架,而采用抱箍法施工。施工过程中,对抱箍的安装、预压、拆除等施工环节进行了重点控制,在工程质量、工期等方面均达到了预期目标,圆满完成了施工任务。今后若遇类似工程,可提供参考。
摘自《上海隧道》