论文部分内容阅读
【摘 要】悬臂施工技术于1950年由前联邦德国发明，它利用已建成的桥墩沿桥跨径方向逐节的悬臂接长对称施工。该方法40多年来得到蓬勃发展，由早期应用于T型钢构，后来有被推广用于悬臂梁桥、连续梁桥和斜拉桥等结构。连续梁悬臂施工时，桥墩临时固结，合拢后梁墩处改设支座，利用砂箱转换体系而成连续梁。
本文主要通过对江苏淮（安）盐（城）高速某标段Z大桥在现场施工过程中影响线形的因素进行分析，以及针对这些因素所应采取的措施，以便对悬臂施工法中连续箱梁线形进一步控制、优化。
1、工程概况
Z大桥主桥上部结构采用（40+60+40）m PC变截面预应力混凝土连续箱梁，引桥采用30m跨径部分预应力混凝土连续箱梁；平面位置于R=8700米（左偏）圆曲线内，纵面位于R=18000米的竖曲线上，最大纵坡1.75%。PC箱梁由上、下行分离的单箱双室截面组成，箱梁根部箱高3.3米，为跨径的1/37.5，主梁下缘按二次抛物线y=0.18889x2/3变化，箱梁顶板厚22cm，腹板厚变从根部40cm变化至跨中25cm。桥面横坡2%由腹板变高形成，箱梁底版则做成水平（横桥向）。
单幅主桥跨共设有39个节块，其中1个中跨合拢段（3.0m长），两个边跨合拢段（1.4×2长），两个边跨现浇直线段（单个组合为3.04+2×3.5m），两个主墩顶现浇块件（单个组合为3.0＋2×3.5m），14个标准块件。主桥连续箱梁墩顶现浇块件（0号～1号块）及现浇直线段，采用在墩旁搭设支架浇筑施工，标准块件则分别独立采用挂篮体系单幅对称、以两主墩平衡悬臂逐段浇筑施工。
2、施工现状调查
进行左幅箱梁施工前，认真检测成型的右幅线形，即轴向平面线形和纵断面高程线形。采取挂线法检测纵断面高程线形，靠水平尺法检测轴向平面线形，经检测：
2.1标准块间轴向平面线形较流畅，边跨合拢段两端的衔接断面有1～2.5cm的错位；
2.2纵断面线形较差，标准块间拉线拱值最大值达1.1cm（7号墩的3号与4号块断面）；两个边跨合拢段处，纵断面呈折线布置，拉线拱值为：7号墩边跨底板1.1cm、翼板下缘2.1cm、翼板拐点2.8cm；8号墩边跨底板1.4cm，翼板下缘2.6cm、翼板拐点3.2cm。并且均为直线段截面端低，没有达到圆顺通畅的美观效果。
3、过程调查及初步分析
现收集当时施工控制的基础资料：翻阅测量资料及施工工序报验纪录、询问模板工及混凝土工的实际操作过程，以及各节块的施工环境，并对照现场的情形，进行比较分析，找出影响线形的诸因素。
3.1测量
3.1.1主墩0#、1#块三个块件采取满堂钢管支架现浇法，先进行支架及底模系统预压，消除非弹性变形，测出弹性变形值，拟作立模的预拱值。标准块施工采用菱形挂篮体系悬挂施工，第一次使用前进行走挂篮体系预压，测出其弹性变形值，拟作立模预拱值的一部分。沉降观测采用因瓦尺，精度高，满足施工要求；
3.1.2预埋的工况观测点，采用的是焊接钢筋头于箱梁骨架筋上，但未生根至有支撑的模板顶，且未作明显的标志，在浇筑混凝土时，有可能被施工机械碰坏，且一定会随着施工荷载的增加，观测点随着骨架筋的下沉，代表不了梁段的下扰；
3.1.3各工况观测时未严格按照同一时间（早上的八时左右）观测，而是为图方便，每一施工工序结束后就观测，如此测得的数据反应的变形与梁段实际发生的变形情况不吻合；
3.1.4工况前后观测不是专人，对观测数据存在误差；
3.1.5各节块立模高程测量报验不是同一时间、同一环境下，如此对挂篮的吊带引起的变形不一致，所以各节块的实际立模高程与设计高程的偏差值不一致。
3.2模板安装及高程调整
3.2.1后錨点扣死于前一节块的梁段混凝土上，不作高程调整；前吊点上端挂于挂篮的悬臂，下端挂于底模及侧模的横梁及纵梁上，通过现场测量人员的指挥，采取旋松或旋紧精压螺母的方法调整模板的高度。此项工作进行前未做检查精压螺母与精压螺纹钢、精压螺母与横梁间是否有水泥浆块的工作，且上钢筋后，浇筑前未复核模板高程，存在模板系统承受荷载后瞬间下沉的可能，而又没及时调整，导致该节块高程失控；
3.2.2标准块模板采用特制钢模，而现浇直线段和墩顶现浇块采用的是现拼的竹胶板模板，因此形成的箱梁截面特征拐点尺寸有差异。经测量，4节定型钢侧模的翼板上、下口高差值不等于设计高差值，且4个高差值均不同，而竹胶板模是严格按照设计尺寸拼装；并且两个模板的体系的稳定性、稳固性不一致，有引起轴向偏向的可能；
3.2.3边跨合拢段采取支架现浇，但未进行支架预压，在浇筑边跨混凝土时，支架下扰，导致“T”构在边跨段下扰。
3.3混凝土施工
3.3.1混凝土工并不知晓预焊的工况观测点的用途及保护的重要性，施工期间有踩踏的现象，并有被地泵管压制的现象；
3.3.2“T”构的两端浇筑速度存在差异，未严格按照“对称、平衡”施工工艺施工。
3.4其它
3.4.1成型的箱梁顶有时会有不对称堆载，并且没有及时反馈给东南大学监控小组，造成施工控制参数与计算模式拟定的数据不符，影响立模高程的推算；
3.4.2各节块的自重不一致，吊带的弹性值不一致；
3.4.3完全采用某大学监控小组下发的立模高程数据组织施工，没有考虑现场实际情况进行适当的调整。
根据以上调查分析，得出标准块及边跨合拢段施工线形质量差的相关原因，用鱼刺图分析如下：
4、对策与方法
通过以上分析，要按设计严格控制PC变截面预应力混凝土连续箱梁的线形，必须从以下方面控制。
4.1测量部分：严格按“三定”原则进行测量（定时、定仪器、定人）。观测、扶尺指定专人；每个工况观测统一在上午八点进行；7号预埋点附近的骨架筋采取加劲，并通过垫块生根至模板面；合理工序安排。
4.2模板部分：确保吊带锚固系统稳定，吊带使用前，检查其扣丝及附着物，并根据情况进行调整；由于直线段腹板模抵抗对砼的侧压力能力较标准块差，可能导致轴向偏位，在直线段底板宽度设置按小设计10mm拼装，并加固侧向支撑，在两端采取上下锁口措施；考虑标准块与直线段模板所形成混凝土截面尺寸不同，根据定型钢模的尺寸拼装直线段和合拢段模板。
4.3工艺部分：直线段支架与合拢段支架一起预压；直线段模板待7号块张拉后再安装，其立模高程不单单考虑沉降补偿，还应考虑成型的7号块截面特征点高程。
4.4人员部分：对全体作业人员进行详细技术交底，形成档案，责任具体到人。
悬臂法施工中的挂篮施工工序复杂，影响线形的因素较多，合理安排工序，严格把关细节，不仅有利于工程质量，还能促进施工进度。
本文主要通过对江苏淮（安）盐（城）高速某标段Z大桥在现场施工过程中影响线形的因素进行分析，以及针对这些因素所应采取的措施，以便对悬臂施工法中连续箱梁线形进一步控制、优化。
1、工程概况
Z大桥主桥上部结构采用（40+60+40）m PC变截面预应力混凝土连续箱梁，引桥采用30m跨径部分预应力混凝土连续箱梁；平面位置于R=8700米（左偏）圆曲线内，纵面位于R=18000米的竖曲线上，最大纵坡1.75%。PC箱梁由上、下行分离的单箱双室截面组成，箱梁根部箱高3.3米，为跨径的1/37.5，主梁下缘按二次抛物线y=0.18889x2/3变化，箱梁顶板厚22cm，腹板厚变从根部40cm变化至跨中25cm。桥面横坡2%由腹板变高形成，箱梁底版则做成水平（横桥向）。
单幅主桥跨共设有39个节块，其中1个中跨合拢段（3.0m长），两个边跨合拢段（1.4×2长），两个边跨现浇直线段（单个组合为3.04+2×3.5m），两个主墩顶现浇块件（单个组合为3.0＋2×3.5m），14个标准块件。主桥连续箱梁墩顶现浇块件（0号～1号块）及现浇直线段，采用在墩旁搭设支架浇筑施工，标准块件则分别独立采用挂篮体系单幅对称、以两主墩平衡悬臂逐段浇筑施工。
2、施工现状调查
进行左幅箱梁施工前，认真检测成型的右幅线形，即轴向平面线形和纵断面高程线形。采取挂线法检测纵断面高程线形，靠水平尺法检测轴向平面线形，经检测：
2.1标准块间轴向平面线形较流畅，边跨合拢段两端的衔接断面有1～2.5cm的错位；
2.2纵断面线形较差，标准块间拉线拱值最大值达1.1cm（7号墩的3号与4号块断面）；两个边跨合拢段处，纵断面呈折线布置，拉线拱值为：7号墩边跨底板1.1cm、翼板下缘2.1cm、翼板拐点2.8cm；8号墩边跨底板1.4cm，翼板下缘2.6cm、翼板拐点3.2cm。并且均为直线段截面端低，没有达到圆顺通畅的美观效果。
3、过程调查及初步分析
现收集当时施工控制的基础资料：翻阅测量资料及施工工序报验纪录、询问模板工及混凝土工的实际操作过程，以及各节块的施工环境，并对照现场的情形，进行比较分析，找出影响线形的诸因素。
3.1测量
3.1.1主墩0#、1#块三个块件采取满堂钢管支架现浇法，先进行支架及底模系统预压，消除非弹性变形，测出弹性变形值，拟作立模的预拱值。标准块施工采用菱形挂篮体系悬挂施工，第一次使用前进行走挂篮体系预压，测出其弹性变形值，拟作立模预拱值的一部分。沉降观测采用因瓦尺，精度高，满足施工要求；
3.1.2预埋的工况观测点，采用的是焊接钢筋头于箱梁骨架筋上，但未生根至有支撑的模板顶，且未作明显的标志，在浇筑混凝土时，有可能被施工机械碰坏，且一定会随着施工荷载的增加，观测点随着骨架筋的下沉，代表不了梁段的下扰；
3.1.3各工况观测时未严格按照同一时间（早上的八时左右）观测，而是为图方便，每一施工工序结束后就观测，如此测得的数据反应的变形与梁段实际发生的变形情况不吻合；
3.1.4工况前后观测不是专人，对观测数据存在误差；
3.1.5各节块立模高程测量报验不是同一时间、同一环境下，如此对挂篮的吊带引起的变形不一致，所以各节块的实际立模高程与设计高程的偏差值不一致。
3.2模板安装及高程调整
3.2.1后錨点扣死于前一节块的梁段混凝土上，不作高程调整；前吊点上端挂于挂篮的悬臂，下端挂于底模及侧模的横梁及纵梁上，通过现场测量人员的指挥，采取旋松或旋紧精压螺母的方法调整模板的高度。此项工作进行前未做检查精压螺母与精压螺纹钢、精压螺母与横梁间是否有水泥浆块的工作，且上钢筋后，浇筑前未复核模板高程，存在模板系统承受荷载后瞬间下沉的可能，而又没及时调整，导致该节块高程失控；
3.2.2标准块模板采用特制钢模，而现浇直线段和墩顶现浇块采用的是现拼的竹胶板模板，因此形成的箱梁截面特征拐点尺寸有差异。经测量，4节定型钢侧模的翼板上、下口高差值不等于设计高差值，且4个高差值均不同，而竹胶板模是严格按照设计尺寸拼装；并且两个模板的体系的稳定性、稳固性不一致，有引起轴向偏向的可能；
3.2.3边跨合拢段采取支架现浇，但未进行支架预压，在浇筑边跨混凝土时，支架下扰，导致“T”构在边跨段下扰。
3.3混凝土施工
3.3.1混凝土工并不知晓预焊的工况观测点的用途及保护的重要性，施工期间有踩踏的现象，并有被地泵管压制的现象；
3.3.2“T”构的两端浇筑速度存在差异，未严格按照“对称、平衡”施工工艺施工。
3.4其它
3.4.1成型的箱梁顶有时会有不对称堆载，并且没有及时反馈给东南大学监控小组，造成施工控制参数与计算模式拟定的数据不符，影响立模高程的推算；
3.4.2各节块的自重不一致，吊带的弹性值不一致；
3.4.3完全采用某大学监控小组下发的立模高程数据组织施工，没有考虑现场实际情况进行适当的调整。
根据以上调查分析，得出标准块及边跨合拢段施工线形质量差的相关原因，用鱼刺图分析如下：
4、对策与方法
通过以上分析，要按设计严格控制PC变截面预应力混凝土连续箱梁的线形，必须从以下方面控制。
4.1测量部分：严格按“三定”原则进行测量（定时、定仪器、定人）。观测、扶尺指定专人；每个工况观测统一在上午八点进行；7号预埋点附近的骨架筋采取加劲，并通过垫块生根至模板面；合理工序安排。
4.2模板部分：确保吊带锚固系统稳定，吊带使用前，检查其扣丝及附着物，并根据情况进行调整；由于直线段腹板模抵抗对砼的侧压力能力较标准块差，可能导致轴向偏位，在直线段底板宽度设置按小设计10mm拼装，并加固侧向支撑，在两端采取上下锁口措施；考虑标准块与直线段模板所形成混凝土截面尺寸不同，根据定型钢模的尺寸拼装直线段和合拢段模板。
4.3工艺部分：直线段支架与合拢段支架一起预压；直线段模板待7号块张拉后再安装，其立模高程不单单考虑沉降补偿，还应考虑成型的7号块截面特征点高程。
4.4人员部分：对全体作业人员进行详细技术交底，形成档案，责任具体到人。
悬臂法施工中的挂篮施工工序复杂，影响线形的因素较多，合理安排工序，严格把关细节，不仅有利于工程质量，还能促进施工进度。