孫小雷
(青海省交通建設(shè)管理有限公司 西寧 810003)
隨著青海省經(jīng)濟(jì)的不斷增長(zhǎng),道路交通領(lǐng)域得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展,要在青海山區(qū)修建高速公路,橋梁工程成為跨越山谷地帶的一個(gè)重要措施?,F(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)箱梁橋因易于質(zhì)量、線型等控制和抗震性能好而廣泛用于曲線橋梁的設(shè)計(jì),而山區(qū)高速公路高墩現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)箱梁橋的建造成敗離不開(kāi)安全生產(chǎn),故對(duì)相關(guān)施工安全關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行研究是必要的[1]。
新建PK0+317.005 P匝道橋位于G569曼德拉至大通公路克圖至大通段公路工程克圖樞紐互通,全橋共有4聯(lián),橋跨組合為(3×30)m+(3×28.438)m+(3×28.438)m+(2×30+29.51)m,上部結(jié)構(gòu)采用預(yù)應(yīng)力鋼筋砼連續(xù)箱梁,下部結(jié)構(gòu)橋墩采用實(shí)體墩接承臺(tái)、樁基礎(chǔ),墩柱最小高度23.9m,最大高度37.7m。
該橋梁墩柱施工完成后逐聯(lián)進(jìn)行連續(xù)現(xiàn)澆箱梁的施工,現(xiàn)澆支架采用“貝雷梁+鋼管支撐”形式,翼板下方采用碗扣式支架支撐,貝雷梁在橋墩與中間臨時(shí)支墩處斷開(kāi)。根據(jù)箱梁結(jié)構(gòu)形式及施工現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)情況,鋼筋在加工場(chǎng)進(jìn)行下料加工,現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行綁扎和連接。支架預(yù)壓完成后,進(jìn)行支座安裝和梁體各工序施工。底模、側(cè)模、內(nèi)模均采用15mm厚竹膠板加工。底模下設(shè)方木縱梁及工字鋼橫梁,由貝雷支架支撐,內(nèi)模設(shè)鋼管頂撐、橫梁和縱梁頂撐支撐。砼采用砼拌合站集中拌制,罐車運(yùn)輸,泵車輸送入模。支架體系各項(xiàng)指標(biāo)控制需進(jìn)行嚴(yán)格的承載力計(jì)算確定。
為保證鋼管支撐豎直度,在承臺(tái)砼強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后,將承臺(tái)頂面清理干凈,用全站儀放樣出臨時(shí)支墩位置,安裝模板并澆筑高強(qiáng)度調(diào)平砂漿,砂漿尺寸100cm×100cm×3cm,砂漿按照廠家配比調(diào)整。每跨中間需要增設(shè)臨時(shí)C20砼基礎(chǔ),砼基礎(chǔ)采用二級(jí)臺(tái)階,總高度1.3m,基底進(jìn)行夯實(shí)碾壓處理,并鋪填20cm厚級(jí)配碎石墊層,通過(guò)地基土載荷實(shí)驗(yàn)檢測(cè)地基承載力,確?;壮休d力達(dá)到250kPa,否則應(yīng)進(jìn)行換填處理,同時(shí),基礎(chǔ)底部應(yīng)鋪設(shè)細(xì)砂及卵石,以增加地基穩(wěn)定性。要做好臨時(shí)C20砼基礎(chǔ)四周排水設(shè)施,必要時(shí)四周設(shè)置截水溝,確?;A(chǔ)不被水浸泡,以盡可能減小沉降對(duì)臨時(shí)基礎(chǔ)的影響[2]。
立柱采用Φ609×12mm鋼管立柱,鋼柱頂部及底部焊接Φ90×3cm厚鋼板,鋼板四周焊接8塊10cm×20cm三角鋼板以加強(qiáng)鋼柱穩(wěn)定性,立柱底部用8顆M24高強(qiáng)螺栓錨固在承臺(tái)頂面或通過(guò)預(yù)埋鋼板預(yù)埋在砼基層頂面,注意預(yù)埋鋼板頂部需調(diào)水平。立柱之間接長(zhǎng)采用對(duì)接滿焊,焊縫必須飽滿,并在焊縫四周加焊8塊30mm×15mm×8mm鋼板補(bǔ)強(qiáng)。安裝過(guò)程中需嚴(yán)格控制好立柱的垂直度,偏差不超過(guò)H/600,且不超過(guò)3cm。鋼管立柱與墩柱之間采用槽鋼連接,每隔3m安裝一道連接槽鋼,一端采用M16膨脹螺栓固定于墩柱上,一端焊接在鋼支撐上。2根鋼立柱之間間隔3m,用雙16#槽鋼焊接,拼接必須平整,上下焊接成整體,底部與鋼柱頂連接成整體,并保證工字鋼中心與鋼管立柱中心重合。工字鋼頂部安裝砂筒,調(diào)節(jié)箱梁的橫坡,使得梁底標(biāo)高與設(shè)計(jì)標(biāo)高一致。
貝雷梁采用國(guó)產(chǎn)“321”公路鋼橋桁架(3m×1.5m)。在對(duì)貝雷梁進(jìn)行縱向布設(shè)時(shí),必須保證它的節(jié)點(diǎn)位于各臨時(shí)支墩橫梁之上,以免造成貝雷梁的弦桿出現(xiàn)局部失穩(wěn)破壞,若節(jié)點(diǎn)不能放置在橫梁上,需設(shè)置加強(qiáng)豎桿,加強(qiáng)豎桿采用雙12#槽鋼,用螺栓夾在斜桿上,并確保12#槽鋼上下與其弦桿緊靠。
貝雷梁各片橫向之間應(yīng)采用16#槽鋼作為剪刀撐進(jìn)行連接,每段桁架均設(shè)置一個(gè)支撐架,支撐架為行架結(jié)構(gòu),同時(shí)在上部和下部弦桿之上每間隔6m用螺栓、16#槽鋼進(jìn)行橫向連接的加強(qiáng),以提高貝雷梁結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。為提高貝雷梁結(jié)構(gòu)的抗彎強(qiáng)度,在上部和下部弦桿之上增設(shè)弦桿進(jìn)行加強(qiáng)。貝雷梁各片跨間銷釘須打牢靠,防止出現(xiàn)松動(dòng)的情況。安裝采用25t汽車吊,專人指揮操作。為確保起吊時(shí)貝雷梁不出現(xiàn)失穩(wěn),貝雷梁?jiǎn)谓M進(jìn)行起吊時(shí)起吊點(diǎn)須設(shè)置兩處,且等距布置。
安裝前,將貝雷梁在地面連接好,在支墩工字鋼橫梁上準(zhǔn)確標(biāo)記貝雷架安設(shè)位置,再嚴(yán)格按照先中間后兩側(cè)的要求將連接牢固的貝雷梁起吊安裝就位。安裝過(guò)程中要隨時(shí)對(duì)連接桿件進(jìn)行檢查,安裝完成后,再次對(duì)全部連接桿件進(jìn)行檢查,防止出現(xiàn)松動(dòng)現(xiàn)象。貝雷梁安裝固定完成后頂部間隔90cm布置14a工字鋼如圖1所示。
圖1 支架體系布置圖
翼緣板支架采用碗扣式腳手架,鋼管直徑φ48mm,壁厚3.5 mm。組成腳手架的鋼管等材料須滿足國(guó)家和行業(yè)各種規(guī)范的要求,且符合承載力和穩(wěn)定性的計(jì)算要求,橫桿和立桿出現(xiàn)扭曲、變形、裂紋和破損等不利情況時(shí)應(yīng)立即更換,碗扣完好無(wú)損,以保證橫桿和立桿咬合緊密,用于立桿高度調(diào)節(jié)的上、下托要牢固的和立桿套接。腳手架采用可調(diào)式底托和頂托,可調(diào)式頂托采用厚度≥5mm的鋼板,底托是厚度為6mm的鋼板,且調(diào)節(jié)螺母與調(diào)節(jié)絲桿咬合長(zhǎng)度≥6扣,提高腳手架穩(wěn)定性的剪刀撐采用壁厚3.5mm的用鋼管、外徑φ48??v向不大于4.5m布設(shè)一道剪刀撐,嚴(yán)禁剪刀撐連接在橫桿上,且剪刀撐相交處采用回轉(zhuǎn)扣件連接。每道剪刀撐應(yīng)與地面的夾角α∈[45°,60°][3],剪刀撐采用搭接長(zhǎng)度≥1m的方式連接,用3個(gè)可旋轉(zhuǎn)碗扣等間距固定,主搭接桿端與端部扣件邊緣的距離≥10cm。翼緣板處直接采用鋼管及槽鋼焊接成型的固定支架,可重復(fù)使用。槽鋼采用12#普槽,鋼管采用φ48mm、壁厚3.5 mm的鋼管,中間鋼管上下分別與槽鋼及鋼管焊接牢固。支架頂部設(shè)置作業(yè)平臺(tái)及防護(hù)欄桿。同時(shí)在作業(yè)平臺(tái)外側(cè)設(shè)置高18cm的擋腳板,防止工具從外側(cè)滑落,擋腳板用鐵絲與欄桿固定。
(1)荷載設(shè)置
當(dāng)箱梁底模鋪設(shè)完成后,對(duì)全橋的模板、支架進(jìn)行預(yù)壓,預(yù)壓的荷載采用箱梁自重的1.2倍。
(2)加載方法及順序
預(yù)壓荷載分3級(jí)按總荷載的60%、80%、100%進(jìn)行加載,總荷載為箱梁自重的1.2倍[4],各級(jí)荷載施加完后,先停止下級(jí)荷載施加,且每隔12h監(jiān)測(cè)、記錄一次支架頂部的沉降量,當(dāng)沉降量的均值<2mm時(shí),即可施加下級(jí)荷載??v向施加荷載時(shí),必須由跨中向支點(diǎn)位置對(duì)稱加載;橫向施加荷載時(shí),須由結(jié)構(gòu)的中心線位置向兩邊對(duì)稱加載,按梁體等效荷載進(jìn)行布置。
(3)預(yù)壓方式
對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行預(yù)壓時(shí),須用等于現(xiàn)澆箱梁自重(405t/30m)1.2倍重量的沙包對(duì)全橋各跨梁段范圍內(nèi)的模板、支架分別進(jìn)行預(yù)壓[5],滿足以下條件可判定支架變形基本穩(wěn)定:
①每一測(cè)點(diǎn)前24h的沉降量均值小于1mm;
②每一測(cè)點(diǎn)前72h的沉降量均值小于5mm。
達(dá)到上述標(biāo)準(zhǔn)之一即可停止預(yù)壓。采用汽車吊吊裝,沙袋在吊裝堆載前必須過(guò)磅,以保證預(yù)壓重量的準(zhǔn)確性。
(4)觀測(cè)點(diǎn)布設(shè)
支架沉降觀測(cè)點(diǎn)頂部設(shè)置在底部橫向方木的下底面,底部對(duì)應(yīng)位置設(shè)置在底托托板上,測(cè)點(diǎn)布置:橋梁結(jié)構(gòu)的跨徑≤30m,沿縱向橋跨每1/4跨徑位置布設(shè)一處觀測(cè)斷面,各觀測(cè)斷面的觀測(cè)點(diǎn)≥5個(gè),且等距、對(duì)稱的布置如圖2所示。
圖2 沉降觀測(cè)點(diǎn)布置圖
(5)沉降觀測(cè)
采用水準(zhǔn)儀觀測(cè)、記錄,為了能準(zhǔn)確的反映預(yù)壓沉降觀測(cè)數(shù)據(jù),可在方木觀測(cè)點(diǎn)位置釘鐵釘立尺。觀測(cè)時(shí)間及頻率:
①加載前觀測(cè)1次初始標(biāo)高值H1;
②加載箱梁自重1.2倍的荷載的60%、80%、100%時(shí)各觀測(cè)一次標(biāo)高值H2;
③全部加載完成后,每隔24h應(yīng)對(duì)每處監(jiān)測(cè)點(diǎn)標(biāo)高H3進(jìn)行一次監(jiān)測(cè)和記錄,當(dāng)支架結(jié)構(gòu)預(yù)壓后的變形值滿足相關(guān)規(guī)范的要求時(shí),可對(duì)支架進(jìn)行卸載。
④當(dāng)卸載完成6h后觀測(cè)一次標(biāo)高值H4。
預(yù)壓中檢查各支架結(jié)構(gòu)扣件的情況,核查施工時(shí)預(yù)拱度值的合理性,并為其他支架結(jié)構(gòu)預(yù)拱度的確定提供依據(jù)。
(6)數(shù)據(jù)分析
根據(jù)沉降觀測(cè)結(jié)果,計(jì)算出每一觀測(cè)點(diǎn)的變形值如下:
①非彈性變形為△1=H1-H4。經(jīng)過(guò)試壓,可認(rèn)為已消除了地基、方木、模板、支架等的非彈性變形;
②彈性變形為△2=H4-H3。為使現(xiàn)澆箱梁在支架體系變形后線型依然符合設(shè)計(jì)的要求,該彈性變形值可作為現(xiàn)澆箱梁底模上預(yù)拱度△2設(shè)置的依據(jù);
③由H2與H3的差值可分析持續(xù)荷載對(duì)于支架、地基變形的影響程度。
(7)保證措施
①為保證支架結(jié)構(gòu)預(yù)壓后變形無(wú)異常,在鋪設(shè)完成現(xiàn)澆用底模板之后、測(cè)量H1之前,要對(duì)支架體系進(jìn)行全面排查;
②為確保加載、卸載過(guò)程中的安全,應(yīng)加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)安全管控;
③為避免出現(xiàn)安全生產(chǎn)事故,加載時(shí)安排專人對(duì)支架、地基的變形情況進(jìn)行觀測(cè)和如實(shí)記錄,若變形出現(xiàn)異常,應(yīng)立刻停止施加荷載,在采取加固措施且變形正常后才能繼續(xù)加載;
④遇6級(jí)以上的大風(fēng)天氣應(yīng)停止加載,下雨時(shí)需對(duì)水袋或沙包覆蓋遮雨;
⑤預(yù)壓完成之后,應(yīng)根據(jù)地基沉降程度和支架變形情況,對(duì)薄弱環(huán)節(jié)采取必要的措施予以加強(qiáng)。
現(xiàn)澆箱梁施工中與卸架后,上部結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生一定下沉和撓度,為使上部結(jié)構(gòu)外形在卸架之后滿足設(shè)計(jì)要求,在進(jìn)行支架體系和模板的施工時(shí)需設(shè)置合理預(yù)拱度,而預(yù)拱度的確定,需重點(diǎn)考慮如下因素:
①由1/2活載、結(jié)構(gòu)自重引起的彈性變形值δ1;
②支架結(jié)構(gòu)在加載之后由卸落設(shè)備壓縮及桿件接頭的擠壓而產(chǎn)生的非彈性變形值δ2;
③支架結(jié)構(gòu)承受施工荷載時(shí)產(chǎn)生的彈性變形值δ3;
④支架結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)在加載后的非彈性沉陷值δ4。
支架縱向預(yù)拱度,其最小值為0,在橋墩與箱梁固結(jié)處、橋臺(tái)支座處,最大值在跨中,按豎曲線或二次拋物線進(jìn)行計(jì)算和確定。而分析預(yù)壓的結(jié)果,據(jù)此可修正預(yù)拱度理論計(jì)算的數(shù)值,以使所設(shè)置的預(yù)拱度更合理[6]。
模板、支架拆除應(yīng)嚴(yán)格按照審批后的方案執(zhí)行,拆卸前現(xiàn)澆箱梁的砼強(qiáng)度應(yīng)符合設(shè)計(jì)、規(guī)范要求,并按照“由上而下,先搭后拆”的要求卸架,不允許上下兩步同時(shí)或者分立面進(jìn)行拆架,要做到一桿一清、一步一清。立桿拆除時(shí),應(yīng)先抱住立桿再拆最后的兩個(gè)碗扣;剪刀撐、斜撐、大橫桿拆除時(shí),要先拆除中間位置的碗扣,再托住桿件中部和解開(kāi)端頭扣件。按分段拆時(shí)高差應(yīng)≤2步,若高差>2步,應(yīng)增設(shè)臨時(shí)斜撐進(jìn)行加固;為保證支架體系拆除后的穩(wěn)定性,必要時(shí)可設(shè)置臨時(shí)支撐加固。
(1)拆除現(xiàn)澆底模、方木
底模、方木在箱梁翼緣板位置捆綁或打包放置,采用吊車平穩(wěn)地吊運(yùn)至地面合適位置進(jìn)行碼放,起吊過(guò)程中加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)安全管控,吊運(yùn)時(shí)在吊車起吊半徑范圍內(nèi)不可有人員、機(jī)械。
(2)拆除貝雷片
將貝雷片跨中位置銷子敲出、斷開(kāi),再將每組貝雷片拆除、用吊車逐一吊至地面;若不能夠在跨中斷開(kāi)并拆除,可用兩臺(tái)吊車將貝雷片進(jìn)行整體吊運(yùn)拆卸;若吊車不能直接吊運(yùn)拆卸,貝雷片可用倒鏈拉出,再進(jìn)行拆卸[7]。
(3)拆除工字鋼
用氣焊斷開(kāi)鋼管立柱與工字鋼的連接件,再用25t吊車采用平衡起吊的方式將工字鋼吊運(yùn)拆除。
(4)連接系及鋼管柱拆除
先拆除相關(guān)連接構(gòu)件,再割斷鋼管間的連接、采用汽車吊配合吊運(yùn),將基礎(chǔ)預(yù)埋鋼板與鋼管柱割開(kāi),再拆除各鋼管柱。
現(xiàn)澆箱梁混凝土設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)為C50,混凝土由本標(biāo)段砼拌和站供給、混凝土攪拌車運(yùn)輸,澆注方式采用泵送混凝土入模,兩次澆筑成型。根據(jù)箱梁的結(jié)構(gòu)形式、砼數(shù)量及設(shè)計(jì)要求,現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)箱梁按每聯(lián)梁全部橫斷面采取斜向分段、水平分層的方法,以縱向每聯(lián)先中跨、后邊跨,先跨中L/2梁段,后墩頂L/2梁段(L為箱梁跨徑)的順序,兩次澆筑完成?;炷翝仓瓿煽箟簭?qiáng)度達(dá)到2.5MPa以上,開(kāi)始拆除側(cè)模。拆模后由專人負(fù)責(zé)用無(wú)紡?fù)凉げ歼M(jìn)行覆蓋澆水養(yǎng)護(hù),混凝土養(yǎng)護(hù)自表面收漿干燥后即開(kāi)始,先進(jìn)行土工布覆蓋養(yǎng)護(hù),然后進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)保持混凝土表面濕潤(rùn)。
砼強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度100%,同時(shí)滿足日平均氣溫>20℃時(shí),齡期不少于7d,日平均氣溫>10℃時(shí),齡期不少于10d,日平均氣溫≤10℃時(shí),齡期不少于14d;或者通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)同條件試塊養(yǎng)護(hù)取得可靠數(shù)據(jù)時(shí),砼強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度100%,彈性模量達(dá)到95%以上,且任何齡期不小于5d,方可張拉。預(yù)應(yīng)力張拉時(shí),預(yù)應(yīng)力束要對(duì)稱均衡張拉,先張拉橫梁第一批鋼束,再?gòu)埨v向預(yù)應(yīng)力束,然后再?gòu)埨诙鷻M向預(yù)應(yīng)力束[8]??v向預(yù)應(yīng)力束張拉順序:先張拉腹板束,再?gòu)埨敯迨?,交替進(jìn)行;先長(zhǎng)束再短束,先中間后兩側(cè)對(duì)稱張拉,張拉過(guò)程中注意上拱度的變化,在梁兩端、跨中和1/4跨頂面設(shè)置觀測(cè)點(diǎn),在張拉前測(cè)定原始數(shù)據(jù)并做好記錄,張拉后觀測(cè)7d,每天測(cè)定1次,以后每10d觀測(cè)1次,觀測(cè)1個(gè)月。
總結(jié)以往項(xiàng)目管理經(jīng)驗(yàn),要確保高墩連續(xù)箱梁施工安全,就必須建立健全安全保證體系(圖3),并重點(diǎn)做好以下幾個(gè)點(diǎn):
圖3 安全保證體系框圖
一是要建立健全安全生產(chǎn)管理制度,要根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際、職責(zé)范圍建立健全安全會(huì)議、隱患排查、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、應(yīng)急管理、安全生產(chǎn)責(zé)任制度等,嚴(yán)格用制度進(jìn)行管理[9];二是制定教育培訓(xùn)計(jì)劃,對(duì)所有管理人員及施工人員定期、有針對(duì)性的進(jìn)行三級(jí)安全教育及技術(shù)交底,使參建人員懂得安全生產(chǎn)的基本知識(shí),掌握安全生產(chǎn)操作技能,特種作業(yè)人員必須取得特種作業(yè)證書(shū);三是加強(qiáng)安全生產(chǎn)費(fèi)用的管理,按照“規(guī)范計(jì)取、合理計(jì)劃、確保需要”的原則進(jìn)行管理,對(duì)于發(fā)生的安全生產(chǎn)費(fèi)要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)核查,確保安全生產(chǎn)費(fèi)??顚S谩?jù)實(shí)計(jì)量[10];四是建立安全生產(chǎn)事故隱患排查治理長(zhǎng)效機(jī)制,做到按照隱患即是事故、“誰(shuí)主管,誰(shuí)負(fù)責(zé)”的原則,單位負(fù)責(zé)人為安全生產(chǎn)的第一責(zé)任人,各參建人員對(duì)本崗位的事故隱患排查負(fù)責(zé),做到“全覆蓋、零容忍、嚴(yán)執(zhí)法、重實(shí)效”,定期開(kāi)展安全檢查,確保安全生產(chǎn)不流于形式、安全隱患及時(shí)消除在萌芽狀態(tài);五是加強(qiáng)應(yīng)急管理,完善應(yīng)急管理體系,增強(qiáng)應(yīng)急預(yù)案的科學(xué)性、針對(duì)性、實(shí)效性,定期開(kāi)展應(yīng)急演練,提高參建人員的應(yīng)急救援能力,充分利用一切力量和資源,在事故發(fā)生后迅速控制其發(fā)展,保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)職工的健康與安全,并將事故對(duì)環(huán)境和財(cái)產(chǎn)造成的損失降至最小程度[11]。
總之,“安全第一”是一個(gè)永恒的主題,安全與生產(chǎn)相互依存,只有確保安全的情況下橋梁施工才能正常開(kāi)展,我們要反對(duì)“只見(jiàn)局部、不見(jiàn)整體,把安全與生產(chǎn)割裂開(kāi)來(lái)”,始終堅(jiān)持“安全第一、預(yù)防為主、綜合治理”的方針,把人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全放在第一位。山區(qū)高速公路高墩現(xiàn)澆箱梁的施工尤其得注重安全生產(chǎn),要嚴(yán)格按規(guī)范、設(shè)計(jì)進(jìn)行施工,通過(guò)計(jì)算和分析設(shè)置各項(xiàng)安全指標(biāo),認(rèn)真做好支架搭設(shè)與拆除、箱梁現(xiàn)澆等過(guò)程中的各項(xiàng)安全指標(biāo)控制,要加強(qiáng)學(xué)習(xí),提高安全生產(chǎn)的本領(lǐng),做到全員參與,定期開(kāi)展安全檢查,及時(shí)發(fā)現(xiàn)和消除安全隱患,這樣才能最大限度的保證施工的安全。