热带沙漠地区满堂支架现浇连续箱梁施工方法

热带沙漠地区满堂支架现浇连续箱梁施工方法

刘辉

四川公路与桥梁建设有限责任公司海外分公司  四川省成都市高新区  610041

摘要：连续箱梁施工方法很多，而陆上连续箱梁施工目前主要采用满堂式支架现浇。本文已投项目实践，详细阐述了在中东热带沙漠地区满堂支架现浇连续箱梁的施工工艺及施工方法。

关键词：满堂支架  钢木组合模板  现浇连续箱梁

1.工程概况

科威特RA259项目位于中东国家科威特城郊沙漠地区，属于热带沙漠型气候；项目为科威特到沙特的连接线，路线全长21.97Km，项目为科威特6环线至82号立交桥之间道路和立交系统的建设维护工程，原M70道路加宽改造升级，路面主要为双向8车道。

本项目主要结构物为1座3层互通式立交桥，其中：

第1层MD01及MD02桥，上部结构为6-140m预应力连续箱型梁，梁高1.8m，梁宽27.0m +27.0m；

第2层MD04及MD05桥，上部结构为10-200m+2-150m+2-165m预应力连续箱型梁，梁高3.0m，梁宽10.4 m；

第3层左幅MD08桥，上部结构为6-200m+1-179m预应力连续箱型梁，梁高3.0m，梁宽10.4m；

第3层右幅MD09桥，上部结构为6-200m+1-187m预应力连续箱型梁，梁高3.0m，梁宽14.1m；

2.自然地理条件

项目位于科威特城郊，为沙漠平原地貌，地势平坦，高差起伏不大；地表被风沙覆盖，厚度约20cm，主要以砂砾为主。

项目属于热带沙漠型气候，夏季漫长（每年5~9月为夏季），常刮西风，干燥，气温通常为45度，最高可达52度；冬季短暂（每年12月~次年2月份为冬季），常刮南风，最低气温可低至0度。冬季为雨季，年降雨量约108毫米，每年5月~8月为沙尘暴多发季节。

3. 现浇箱梁施工方法

本项目箱梁支架是由具有专业资质的公司提供，支架公司对所有箱梁支架分别提供设计图以及支架验算书，并报监理工程师批准。支架公司除提出专业设计及验算、材料加工及运输外，同时提供工程师指导现场安装，并负责支架检查验收，并出具支架验收确认书。

3.1.地基处理

首先用平地机及装载机清除基础表面约20cm厚的松砂，清理长度按桥跨尺寸每端加长20m，宽按支架宽度每边增加1m。表面浮沙清理后，回填20cm～30cm厚Gatch土，并与基础原状土翻松并洒水拌合，平整压实。基础压实后每100m选择2处进行压实度以及地基承载力检测，压实度不得小于95%，地基承载力不得小于250Kpa。回填采用的Gatch土是中东地区特有土质，属半刚性材料，成型后不宜变型，承载力较高，项目通过多次工艺试验，显示地基沉降很小（可以忽略），后续的施工支架预压流程可以省略。

地基处理后

3.2.支架搭设

3.2.1 垫块预制

支架搭设前，必须完成砼垫块预制，垫块尺寸为50cm*50cm*25cm，垫块平整完整，无缺角掉块，垫块砼强度不低于K250。

3.2.2 垫块铺设及顶/底托布设

垫块应严格按照支架设计图纸的间距进行摆放，支架底托应置于砼垫块中心位置，并严禁进行切割，其伸出长度需根据支架搭设高度进行调整，其中60cm长的顶/底托最大伸出长度不大于35cm，80cm长的顶/底托最大伸出长度不大于42cm。如果60cm长的顶/底托伸出长度确需要大于35cm,则在顶/底托伸出部分加设钢管与扣件并与支架固定在一起。

3.2.3 门子架及调节杆安装

门子架对接时插销安装牢固，起保险作用的弹簧销应按要求安装到位。在门子架的任意侧离地面约50cm处设置第1层水平杆，其后每3层门子架必须加设1层水平杆，水平杆采用50钢管，钢管与门子架之间采用十字扣件连接，钢管之间采用直卡或扣件连接形成整体；同时在门子架水平杆的同侧，采用50钢管及旋转扣件根据图纸要求设置剪刀撑。

为调整支架的搭设高度，某些支架顶端设置支架伸缩调节杆，其调节高度从52.5cm～162.5cm之间，每30cm调节1次，当调节高度大于82.5cm时，调节支架之间安装十字撑。

门式满堂支架搭设               

3.3.模板安装

3.3.1 预拱度设置

本项目所有箱梁的预拱度均由专业预应力设计公司设计，并参照桥梁竖曲线以及箱梁结构图，每5m绘制1个箱梁横断面，将预拱度计算在内的设计标高标在图纸上，报请监理工程师批准后，现场按其进行实施。

3.3.2 槽钢分配梁安装

支架搭设完成后，在顶托上铺设分配梁槽钢，槽钢铺设后按照上述将预拱度计算在内的横断面图纸，调节顶托高度将标高调整至设计标高，在顶托与槽钢之间加垫木楔，确保每根槽钢下的顶托与槽钢形成全断面支撑。标高调整到位后将槽钢之间通过钢管及构件连接固定，形成整体。

3.3.3 工字木铺设及模板安装

分配梁槽钢安装完毕后，按要求铺设工字木、底板模板、腹板及翼缘板外模，其中除底板倒角及腹板倒角采用钢模板外，其余模板均采用1.8cm厚的竹胶板。模板安装线性顺直、美观，模板接缝需严密无错台，并采用胶布粘贴在模板接缝处，确保模板平顺不漏浆。

模板安装完毕后，报请监理测量监理工程师进行验收，分别按照设计断面（每5m/1个断面），检查底板倒角及翼缘板边缘共4个位置的坐标及高程，坐标偏差控制在1cm以内，高程偏差控制在+5mm～+12mm。

钢木组合式模板组装

3.3.4缆风绳设置

模板安装完毕后，为防止槽钢因横坡以及受风力作用较大产生滑动（横坡设计为6%），在箱梁横坡高处设计缆风绳，每个门子架单元设置2道（原设计为支架2侧均设置缆风绳，每个门子架单元宽为2.5m，左右幅分别设置1道缆风绳）。缆风绳采用15.2mm的钢丝绳，顶端系于槽钢分配梁之上，每道分配梁上设置1道，底端采用3t的链子葫芦铰接在地锚之上，地锚采用1m×1m×1m的砼块，砼块置于原地面，砼块至支架之间的距离严格按照设计图纸12.1m的距离布设，确保缆风绳于原地面的夹角符合设计60°的要求。

3.3.5支座安装

首先应拔出墩帽施工时预埋的地脚螺栓PVC管，及时清理垫石钢筋上的砂浆、砼、锈蚀以及油污。同时对垫石底面砼进行凿毛，凿除松散的砂浆、石子及砼并进行清理，露出新鲜砼，露出的新鲜砼不得有裂缝。

准确放样出支座纵横向中心线，通过调节支座底下设置的架立钢筋的长度调节支座顶面标高，并报请测量监理工程师验收。

支座灌浆分2步进行。其中面层5cm采用环氧树脂砂浆进行灌注，面层5cm以下采用高强度细石砼进行灌注。

细石砼每袋混合料应添加4～4.2L水进行拌合,拌合时间不少于5分钟，拌合温度不高于30℃，当拌合温度高于30℃时需添加适量的冰水进行拌合。

支座灌注前应对支座表面进行覆盖，防止灌浆料污染支座表面。灌浆料拌合好后，应从支座一侧进行灌注，灌注同时在支座底部用铁链来回拖动，确保支座灌浆密实。

3.3.6镦头模板安装

镦头模板以钢板或竹胶板制作，锚垫板之间的尺寸应严格按照施工图进行安装，锚垫板要牢牢固定在镦头模板上，并与孔道端部垂直，喇叭口与波纹管道要连接平顺、密封。

3.3.7箱梁钢筋及预应力波纹管安装

箱梁钢筋安装前应检查表面是否洁净，使用前应将表面油渍、漆皮、鳞锈等清除干净。钢筋保护层采用K500砼保护层，其中箱梁底板下表面、腹板外侧以及翼缘板下表面砼保护层厚度为6cm；而箱梁底板上表面、腹板内侧以及顶板内腔下表面砼保护层厚度为5cm；箱梁顶板砼保护层厚度为5.5cm，保护层垫块应按梅花形均匀布置。

箱梁钢筋均采用绑扎搭接，搭接长度符合施工图的要求（Φ32的钢筋搭接长度不小于1.5m；Φ16的钢筋搭接长度不小于60cm；Φ12的钢筋搭接长度不小于45cm）。钢筋在制作时注意其错头长度，保证钢筋同一截面区段内接头数量，在受压区不超过50%。钢筋绑扎必须牢靠，绑扎的扎丝不得侵入钢筋保护层以内。普通钢筋若与预应力筋发生位置冲突，应适当调整普通钢筋位置，确保预应力筋位置准确。

本项目预应力均采用后穿束施工工艺，波纹管外径为111mm，内径100mm，布设时应严格按照施工图布设，每隔60cm设置1处定位钢筋，波纹管连接采用专用接头连接，并用胶布密封严密，防止浇筑混凝土时水泥浆渗入，接头必须平顺，在每根波纹管上最低点及最高点均设置排水孔。

箱梁底、腹板钢筋及波纹管安装

3.3.8箱梁内模安装

本项目箱梁内模采用槽钢与工字木支撑，面板采用竹胶板。内模支撑在底板钢筋顶面保护层垫块上，通过拉杆将内模的双拼槽钢与箱梁外膜的双拼槽钢连接一起。

箱梁内模安装

3.4.箱梁底、腹板混凝土浇筑

本项目箱梁混凝土分2次浇筑，第1次混凝土浇筑至箱梁腹板顶面，第2次浇筑箱梁顶板。所以，箱梁第1次混凝土浇筑前内模安装倒角模板（底板与腹板）以及腹板模板（不设置底模）。

3.4.1混凝土拌制及测试

本项目箱梁混凝土均采用商砼，罐车运输至现场，强度等级为K500；水泥均使用波特兰水泥，粗骨料、细骨料等均符合规范和设计的要求，每罐车混凝土进场前均需提供检验鉴定报告单，经监理批准后入场。

1）混凝土进场后，需对混凝土的性能参数进行测试并留取试件，具体要求如下：

2）初凝时间不得小于3.5h，坍落度为18～24cm；

3）入模温度不得大于32摄氏度；

4）通过观测判断混凝土的流动性、和易性满足泵送混凝土的质量要求；

5）对箱梁混凝土按每100m³取样4组共12个试件进行取样。

3.4.2混凝土浇筑

本项目箱梁混凝土浇筑均采用泵车泵送入模，插入式振捣棒振捣密实的施工工艺。混凝土浇筑前必须密切关注天气预报，浇筑过程中要规避雨、大风、沙尘暴等恶劣天气。

具体浇筑顺序如下：

竖直方向：下齿块→横隔梁→腹板与底板的倒角→底板→混凝土待强1～2小时→腹板；

水平纵向：纵坡低点→纵坡高点

水平横向：横坡低点→横坡高点

混凝土浇注前，清除模内杂物，并通过洒水使模板湿润并降温；箱梁混凝土采取分层浇筑，每层混凝土厚度不超过50cm，自由塌落的高度不超过1.5m；浇注过程中采用插入式震捣器震捣，快插慢拔，直至混凝土表面泛浆不冒气泡为止；在下层混凝土初凝前浇注上层混凝土，振动棒插入下层混凝土10cm进行振捣。混凝土下料点应避开预应力波纹管的接头位置，混凝土振捣过程中应禁止将振捣棒直接放在波纹管上进行振捣，防止波纹管变形移位；在锚垫板和支座网格钢筋密集处应加强振捣，确保混凝土密实，并保证锚垫板位置和倾角正确。

混凝土浇筑过程中应安排专人随时检查支架及模板系统的稳定性，同时应安排专人检查波纹管的通畅，防止波纹管发生堵塞。

预应力混凝土梁混凝土浇筑后，应在收浆后尽快覆盖麻袋及薄膜，并洒水养护，养护时间不少于7天。

3.4.3内模拆除及顶板模板安装及钢筋绑扎

箱梁混凝土浇筑48小时后即需拆除内模并开始搭设顶板支撑及模板。内模拆除的同时对腹板顶面混凝土进行凿毛，露出的新鲜混凝土表面必须密实无裂纹，并清除浮渣以及粘结在锚固钢筋上的混凝土。

箱梁顶板采用架管加顶托支撑，在顶托上设置H20工字木分配梁，面板采用1.8cm厚竹胶板。顶板模板安装过程中，在每跨箱梁1/4跨径及3/4跨径处分别预留2个90cm×120cm的开口，方便内模顶板支架及模板的拆卸以及后续的箱式内齿块预应力张拉。

箱梁模板安装完毕后开始进行顶板钢筋绑扎，顶板钢筋保护层采用混凝土保护层，厚度为50mm，并确保顶板顶面钢筋保护层55mm。顶板钢筋绑扎过程中应注意预埋护栏钢筋以及照明灯塔基础钢筋和桥面排水口。

箱梁顶板钢筋安装完毕后，为确保箱梁顶面混凝土的高程必须设置标高带。在箱梁底、腹板混凝土浇筑过程中，为方便顶板标高带的设置，在腹板混凝土顶面相应位置预埋钢筋。顶板钢筋绑扎完毕后，在钢筋上焊接钢管作，并通过水准测试调整钢管顶面标高符合设计要求。

箱梁顶板支架搭设       箱梁顶板钢筋绑扎       箱梁顶板标高带设置

3.4.4箱梁顶板混凝土浇筑

箱梁顶板混凝土亦采用商砼，罐车运输至现场，泵车泵送入模，插入式振捣棒振捣。浇筑前必须先洒水湿润腹板顶面混凝土。浇筑顺序如下：

水平纵向：纵坡低点→纵坡高点

水平横向：横坡低点→横坡高点

箱梁顶板混凝土浇筑过程中应根据标高带及时进行收面，收面时应收至光面，并确保平整度符合规范要求。收面完成后，立即喷洒混凝土养护液，防止混凝土因水分散失产生收缩裂缝，混凝土达到初凝后立即覆盖麻袋或土工布，洒水养护。

箱梁顶板混凝土收面及喷洒养护液

3.5.箱梁预应力施工

3.5.1张拉前的准备工作

本项目预应力钢绞线采用混凝土浇筑完后穿束的施工工艺。钢绞线进场后支垫加盖存放，防止日晒雨淋而锈蚀，钢铰线用砂轮切割机下料，下料长度按计算长度加工作长度（张拉端的工作长度按1.3m计算）确定，并按设计图纸编号。钢绞线束按长度和孔位编号，穿束时核对长度，对号穿入孔道。对于长度超过140m的钢束，采用卷扬机辅以穿束机整束穿；其它钢束采用穿束机穿束。

钢绞线穿束完成后，即可安装锚具及工作夹片。同时应对油表、千斤顶进行配套检校确定张拉力与压力表读数的关系曲线。油表或压力计的精确度能达到满刻度读数的±1%。张拉时所使用的千斤顶和油表按照标定报告所示组合配套。张拉前，根据每个千斤顶各自的用途，按照设计及规范要求，利用标定报告计算各张拉力所对应的油表读数，作为张拉时油泵操作依据。

张拉前应确保在预应力孔道内无积水、无杂物及钢绞线能自由滑移，混凝土强度达到40MPa，且最后一次砼浇筑龄期≧10d才允许进行张拉。

3.5.2预应力张拉

钢束张拉时，预应力筋的张拉控制应力为0.75fpk（为锚下控制应力，而非油表读数），预应力筋张拉时需同时满足张拉力及引伸量的要求（双控），以张拉力为主，引伸量校核，实测引伸量与计算引伸量之差应在±5%以内。若张拉吨位与相应引伸量值误差过大，应及时查明原因，研究处理方法。预应力钢束应整束整体张拉，不得单股张拉。

张拉程序：对于设计为单端张拉的钢束，采用分级张拉（0→初应力20%→40%σ控制→60%σ控制→80%σ控制→100%σ控制→测定伸长量→锚固。

对于设计为双端张拉的钢束，首先从一端进行张拉，张拉采用分级张拉（0→初应力20%→40%σ控制→60%σ控制→80%σ控制→100%σ控制→测定伸长量；当测定的伸长量不满足设计要求时，即从另一端进行补充张拉，确保伸长值满足设计要求；当测定的伸长量符合设计及规范要求时，即可停止张拉。

张拉完成后距锚头30mm处切除多余钢绞线，钢绞线切除采用手持切割机切除，严禁采用电弧焊或氧焊切割。

3.5.3 预应力施工安全注意事项：

1）张拉现场有明显标志，与该工作无关的人员严禁靠近；

2）张拉时，千斤顶后面不得站人，以防预应力筋拉断或锚具弹出伤人；

3）油泵运转有不正常情况时，立即停车。在有压情况下，不拧动油泵或千斤顶各部位的螺丝；

4）作业由专人负责指挥，操作时不摸踩及碰撞受力筋，在测量伸长值时，停止开动千斤顶；

5）千斤顶支架与梁端垫板接触良好，位置正直对称，严禁多加垫块，以防支架不稳或受力不均倾倒伤人；

6）在高压油管的接头加防护套，以防喷油伤人；

7）已张拉完而尚未压浆的梁，严禁剧烈震动，以防预应力筋裂断而酿成重大事故。

箱梁预应力钢绞线张拉

3.5.4 孔道压浆

箱梁预应力束张拉完成后，经监理工程师同意，必须在预应力束灌浆之前先进行封锚施工，具体步骤如下：

1）钢绞线切割完成后，对封锚处的砼进行凿毛，凿毛采用电钻等小型机具凿毛，严禁使用风镐等大型设备，防止预应力钢束被破坏；

2）植筋：原设计封锚钢筋直径为12mm，植筋长度为10d且不得小于10cm ，直径为14mm～16mm；钻孔完成后，先将孔洞清理干净，报监理工程师检查验收合格后，贯入植筋胶，依次插入所植钢筋；在封锚槽口的上下、左右对称进行植筋，所植钢筋之间绑扎搭接。

3）封锚端钢筋安装完成，并经监理工程师检验合格后，安装封锚端模板，封锚端模板采用竹胶板，在模板安装前，必须先将每束钢绞线的压浆管接出模板，并确保连接密实可靠。

4）浇筑封锚混凝土。

封锚施工完成后，在预应力筋张拉后7天内，且不早于12个小时进行孔道压浆。正式压浆以前，先要对每根预应力孔道进行空气压力测试，检查预应力孔道是否密封。先将预应力孔道的上下排气孔全部封闭，用空压机从孔道一端注入压力为3.3Mpa的空气，在另一端封闭后安装空气压力测试表，并确保3.3MPa的空气压力在孔道内稳压2min以上，另一端的空气压力始终满足≥2.3MPa，说明孔道密封良好；反之，则需要逐步排查孔道漏气点，发现漏气点后采用石膏进行堵塞，并重新进行测试，直至测试符合要求。

压浆材料采用波特兰水泥、外摻剂以及拌合用水现场搅拌制成，拌制时先向搅拌机内注入拌合用水，再添加水泥及外摻剂，均匀搅拌后形成的灌浆料需符合以下要求：

1）灌浆料的设计水灰比为0.32；外摻剂用量：水泥用量=0.06：1；

2）灌浆料的稠度范围为15～30s；泌水率不大于0.3%；

3）灌浆料的入模温度不大于32℃。

孔道压浆的主要工艺流程如下：封闭预应力孔道的下排气孔，并保持上排气孔畅通→浆液从孔道一端活塞式压入→通过上排气孔冒出浆液判断浆液到达的位置，并封闭该顶面排气孔→直至孔道另一端出浆口排出与压入端相同稠度的水泥浆，封闭另一端的出浆口，并打开1个顶面排气孔→保持0.5MPa的压力压浆2min，确保孔道内浆液充盈。

压浆工作应缓慢，均匀地进行，不得中断，每根预应力孔道正常压浆时间不得超过15min。

3.6.箱梁模板及支架拆除

3.6.1拆除前需满足的要求

箱梁支架及模板拆除前，箱梁混凝土强度必须达到K500的设计强度，所有混凝土缺陷修补完成并得到监理工程师的认可。原则上，箱梁纵向主预应力束张拉完毕，经监理工程师认可后，可以拆除箱梁翼缘板模板及支撑；箱梁所有预应力张拉完成，经监理工程师认可后，方可拆除箱梁底板模板及整体支架。

3.6.2拆除顺序

模板的拆除顺序应遵循先支后拆、后支先拆的原则，各部位拆除顺序如下：

翼缘板模板及支架拆除顺序：拆除下斜撑钢管及翼缘板扶手→在预拆除单元翼缘板支撑槽钢上设置吊点→拆除1颗翼缘板与腹板连接块上的连接销→拆除翼缘板支撑杆件，使翼缘板模板脱离混凝土面→人工拆除部分翼缘板竹胶板→再对应单元的腹板双拼槽钢或工字木上安装吊点→拆除腹板外支撑杆→拆除底板与腹板连接块的连接销→用撬棍使腹板模板脱离→采用吊车将该单元翼缘板模板及支撑整体吊离

底板模板、工字木及槽钢拆除顺序：松顶托，使底板模板与底板混凝土分离→分块拆除底板竹胶板，并将竹胶板堆积分块堆积到支架边缘，采用吊车吊离→拆除工字木半扣件，并将工字木成捆到支架边缘，采用吊车吊装→拆除双拼槽钢的联接片，并将槽钢移至支架边缘，采用吊车吊装→拆除支架顶托。

支架拆除顺序：拆除支架的斜撑钢管，采用吊车成捆吊装→拆除支架顶层的调节门架，采用吊车成捆吊装→分层拆除支架的横杆及水平杆件，采用吊车成捆吊装→分层拆除门子架的斜撑，采用吊车成捆吊装→拆除门子架的弹簧销及柳钉固定销，集中收集到吊篮内，采用吊车吊装→拆除门子架立杆，采用吊车成捆吊装→拆除底托→移除混凝土垫块。

4. 结语

本文介绍的满堂门式支架现浇箱梁施工方法，施工工艺比较成熟，搭拆无需大型机械设备，杆件装运卸方便，设备成本投入小，可以平行作业，加快施工进度，且杆件整体受力性能好，外型美观，目前在中东热带沙漠地区现浇连续箱梁施工过程中被普遍采用，可为类似项目（特别是工期紧张项目）提供很好借鉴作用。

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