碾北公路公铁立交桥施工技术与质量控制

1、 工程概况
　　黑龙江省碾北公路k64+802公铁立交桥，采用分离式立体立叉形式与滨洲铁路交汇于k312+521m。交叉形式：与铁路交角145度，与盖梁交角125度。此桥座落在3000米半径的公路平曲线上，全长101.54米。大桥采用主线上跨形式，结构形式：上部为装配或预应力混凝土箱梁，共计三孔（30m+35m+30m）。下部为三柱式桥墩、肋板埋置式桥台。基础为钻孔桩基础。
　　其30m、35m两种箱梁（本桥箱梁为斜角）的设计与施工，达到了90年代先进水平。而盖梁上垫石、楔形块、锚栓的设计，也对施工单位提出了新的课题。
　　 2、 施工工艺
　　对在施工中经常采用的工艺，如钻孔桩基础施工工艺等，本文不再论述。仅就碾北公路，公铁立交桥采用的新工艺、新技术做介绍。
　　 2.1桥墩盖（帽）梁无支架法施工
　　由于公铁立交桥靠近铁路限界，施工场地十分狭小，而桥墩又较高，给施工带来一定困难。在盖梁施工中如果采用常规的木排架或其它支托设备、费工费料，很不经济，故在本桥施工中采用“无支架法”施工。施工用具由钢轴、扣件、工字钢组成。
　　（1） 施工准备
　　 ① 在浇筑墩柱混凝土前，设定预留孔位置、尺寸。钢轴、扣件、工字钢经计算验证是否符合要求（主要是剪力计算）。
　　 ② 计算高度。计算高度为墩柱顶面（即盖梁底面）距预留孔的高度，即钢轴直径、扣件高、工字钢高、垫木、木楔、底模厚度之和。
　　 ③ 预留孔采用预埋薄壁钢管成孔的方法，管径以大于钢轴直径2cm为宜。预埋时在管两端用编织袋塞住，以防浇筑墩柱混凝土时，混凝土进入管内。孔向为顺桥向。
　　 (2)安装
　　 ① 墩柱混凝土达到设计强度50%以后，即可凿出预留孔。将钢轴穿入预留孔，将扣件扣在钢轴两端，然后将同盖梁等长的工字钢两片分别放置在钢轴两端扣件上，用倒链将工字钢捆牢与墩柱密切。
　　 ② 在工字钢上横铺方木（枕木亦可）及盖梁底模，抄侧盖梁底模标高及轴线，检查几何尺寸，合格后即可进行钢筋绑扎、支立侧模等工序，进行盖梁混凝施工。
　　 (3)拆除
　　 ① 盖梁混凝土强度达到设计强度70%以时后，即可拆除盖梁底模、方木、工字钢、扣件、钢轴。
　　 ② 用高标号混凝土将预留孔封死。
　　 2.2盖梁垫石、楔形块、锚栓
　　（1）因箱梁不等高（30m箱梁高1.3m,35m箱梁高1.55米），故设计在盖梁上分别设计了垫石、楔形块（楔形块是使所采用的板式支座处于水平状态）。用垫石的高度来弥补30m箱梁的高度，使35m箱梁同30m箱梁得以结合成一体。在施工中垫石及楔形块须在盖梁混凝土浇筑完毕，混凝土达到初凝后再进行支模浇筑，采用此方法保证了垫石及楔形块位置及几何尺寸。
　　（2）锚栓施工采用“预埋钢管法”，如不采用此法，箱梁无法架设（横移），而且锚栓位置也无法保证。预埋钢管直径比锚栓略大，埋置位置等严格依照设计设置的锚栓位置，当盖梁混凝土强度达到设计强度100％后，即可割除高出垫石、楔形块的钢管，待箱梁架设完毕后，即可将锚栓插入钢管内，用电焊焊结牢固。 2.3箱梁预制
　　箱梁预制的工艺流程为：安装底模→安装钢筋骨架→埋设波纹管→支模→穿钢丝束→浇筑混凝土→养护拆模→张拉预应力钢丝→孔道压浆→封锚→移梁。
　　工艺原理与一般现场预制梁基本相似，不同处及改进处：采用组合钢形式的侧模、活动形式的钢、木芯模、预应力孔道为钢波纹管、采用后张钢锥型锚张拉体系、孔道注浆采用压浆帽、混凝土自然法养生、卷扬机移梁。本文仅就不同处和改进处做论述。余不再述。
　　（1）模板体系。采用钢模板、钢支架，结构形式为拼装式。模板由底模、侧模和芯模三部分组成。
　　 ①底模由2mm厚钢板和150mm木方及60mm厚木板构成（木材选用东北落叶松，材质一等）。用预埋螺栓置于台座上，在梁吊起点处设置活动升降板，以便吊装。考谍到箱梁混凝土强度达到设计强度100%后方可张拉，故底模不设反拱。
　　 ②侧模。侧模沿梁长分成10个节段（以梁横隔板为界），每套侧模由26块单元模板组成，每次单元模板由面板、支承面板的肋条及钢支架，顶拉杆、底拉杆及震动支架组成。单元模板由2.8厚钢板模压成型，与钢模板形式结构相同。钢支架采用75#角钢，单件结构，布设采用60cm长度为段的自由组合式，然后用拉杆固定，使之与侧模密贴。
　　 ③芯模。芯模采用钢、木模结合式，结构为铰接式，以便于每次的拆装组合，反复使用。
　　（2）孔道留设。孔道留设采用预埋波纹管法。预埋波纹管是采用镀锌双波纹金属软管永久埋设在箱梁中而形成预留孔道。
　　 ①波纹管是由镀锌薄钢带经制管机压波后卷成，具有重量轻、刚度好、弯折方便、连接容易、与混凝土粘结性好等优点，可以作成各种形状的孔道。
　　 ②安装时须先根据所给定的坐标及位置，用钢筋做成支架（井字架）与梁体钢筋固定好，然后穿入波纹管，波纹管长度不够时，可用大一号的同型波纹管连接，接头管长度为200mm，用密封胶带将接处封好，以防止水泥浆漏入，阻塞管道。
　　 ③波纹管埋设完毕后，电、气焊严禁靠近，以防灼管。
　　 (3)张拉钢丝。预应力钢材张拉时的控制应力，应以张拉时的伸长值进行校核。实际伸长值与理论伸长值相差应控制在6%以内，否则就暂停张拉，查明原因并采取措施加以调整后，再继续张拉。理论伸长值的计算方法如下：
　　 p · L100
　　 Ay·Eg
　　 ΔＬ＝p· ［1-e-(kL +uθ )
　　 P＝KL+uθ
　　式中：ΔＬ—预应力钢材理论伸长值（cm）。
　　　　　Ｐ—预应力钢材的平均张拉力（Ｎ）
　　　Ｌ—从张拉端至计算截面孔道长度（m）。
　　　Ａy—预应力钢材截面面积（mm2）；
　　 Eg—预应力钢材的弹性模量Mpa(N/mm2)
　　 P—预应力钢材张拉端的张拉力（Ｎ）
　　 θ—从张拉端至计算截面曲线孔道部分切线的夹角之和（rad）。
　　 K—孔道理每m局部偏差对摩擦的影响系数；
　　 u—预应力钢材孔道壁的摩擦系数。
　　张拉顺序按照规定，张拉程序为：
　　 0→初应力→105%δk(持荷5分钟)→δk。（锚固）
　　 ①张拉前对梁的几何尺寸和外观要进行检查，张拉时混凝土强度不得低于设计规定的100%(C40)。
②张拉按设计要求的顺序进行，用张拉力与伸长值双控制，合格后即可锚固，张拉过程中要认真观察梁端有无裂纹，反拱度及其发展速度。张拉中的情况和应及时做好记录。
　　 ③张拉以张拉应力控制为主，以钢丝伸长量进行校核，故张拉前要对钢丝束的理论伸长进行计算，经便张拉时与实际伸长值进行比较。
　　 ④顶锚要逐端进行，一端顶完后，需观测另一端，大缸油压是否下降，如下降则需补至控制力后再施顶。两端顶完后，即可退楔，张拉即告完成。经检查合格后，方可割支超长部分钢丝，钢丝外露长度为自锚塞尾端起30mm长度。
　　 (4)孔道注浆。孔道注浆采用比锚具直径大2cm的钢管（用钢板卷制亦可）一端封住留一孔成帽子状，罩在锚具上，用螺栓固定好，将压浆咀插入即可压浆。注浆一次注完，待压浆后，即可将帽子摘下。相比其它方法省工。
　　 ①压浆工作应在张拉工作结束后尽早进行，最多不超过24小时。压浆顺序自下而上逐孔进行，一片梁应连续压完。
　　 ②水泥浆标号为40#采用525#水泥，水灰比宜在0.4以内，泌水率最大不超过4%，拌和3小时时泌水率控制在2%,24小时后泌水须能全部被吸收。水泥浆掺FDN—５高效减水剂，掺量为水泥用量的0.7%，掺入铝粉（膨胀剂），掺量为水泥用量的0.01%。
　　 ③水泥浆稠度控制在14s~18s之间，水泥浆调制后应经常搅动，并应在30~40分钟时间内用完，压浆时灰浆泵的压力取0.5~0.7Mpa。由于箱梁孔道较长，压力可适当加大。
　　 ④打开两端压浆嘴阀门，由一端压入水泥浆，当另一端冒出浓浆时，关闭其压浆嘴，压浆端继续压浆，压力达到1Mpa时，保压2分钟左右，然后关闭阀门，水泥浆终凝后，方可拆除压浆嘴。
　　 3施工质量控制
　　质量控制严格按照《公路工程质量检验评定标准》进行分项工程检验评定，严格按照《公路桥涵施工》进行施工作业。
　　 3.1轴线及标高控制
　　 (1)轴线控制。根据JD18-1、JD18-2、ZD1、ZD7,找出ZD18,测出其曲线转角是否为24度25分13秒。以JD18为起点，用经纬仪，光电测距仪测出YZ点。在ZY点支经纬仪，测出0#台、1#墩、2#墩、3#台的位置，并设置控制桩。
　　 (2)标高控制。根据设计水准点：BM31: 218.145m、BM32: 210.826m、BM33: 190.156m,复核BM32是否准确，无误后即用BM32控制全桥标高。
　　 3.2预应力钢丝张拉质量控制
　　 (1)张拉时，混凝土强度不低于设计规定的40Mpa，且养生期不低于3天。
　　 (2)张拉过程中，现场检查，确保按设计及《公路桥涵施工技术》的有关规定进行。
　　初始应力张拉时应划线作标记，以便记录伸长量和滑丝情况，超应力张拉时应复查伸长量，顶塞退楔时，应认真检查有无断、滑丝现象，并做好钢丝及锚塞回缩量记录。在核对张拉力满足设计要求后，方可压浆、封锚。
　　 3.3材料质量控制
　　 (1)水泥出厂合格证、二次试验报告必须齐全，出厂超过3个月要重新检验，合格后方可使用。
　　 (2)砂、石各项性能指标必须符合有关《》规定。
　　 (3)钢筋、钢丝必须符合国家现行标准，必须有出犬　合格证和二次试验、化验合格检验单。
　　通过对施工完成桥梁主体工程的检验，证明上述工艺方法可行，质量评定达到优良。碾北公路公铁立交桥的建设，标志着我公司的建桥水平处省内领先地位。进一步提高了我公司在公路建设市场的竞争力，使我公司取得了良好的经济效益和社会效益。