桥梁预应力工程施工难点及技术对策
摘 要:以京津城际轨道交通工程北京环线特大桥跨五环连续梁桥为例, 重点阐述了桥梁预应力工程施工难点, 并针对施工难点提出了施工技术对策, 为类似项目提供技术参考。
关键词:预应力束, 施工难点, 桥梁, 质量, 金属波纹管
1 工程概况
京津城际轨道交通工程, 是我国第一条按照客运专线标准设计的, 时速达350 km的高速铁路建设项目, 工程采用大量引进技术, 科技含量高, 质量要求严。本工程位于华北地区, 连接北京、天津两大直辖市, 地处环渤海湾地区的中心地带, 该地区是全国经济、技术最发达的地区之一。
北京环线特大桥起自北京南DK3+765.6~DK119+449.74,全长15.684 km。线路经行地区地形平坦开阔, 平均海拔高程40.0 m。桥梁均为桩基基础, 圆端形桥墩, 所有跨路地段上部结构均采用三跨P.C. 连续梁形式, 连续梁是本桥的控制性工程。而跨五环连续梁又是全线跨度最大、悬灌节段最多的梁, 因此成为京津城际轨道交通工程全线控制工期的重点工程。
跨五环连续梁桥位于朝阳区十八里店乡老君堂与西直河村附近, 由(80+120+80) m的三跨连续梁组成, 主跨与五环高速公路在25.4 km标志附近上跨斜交。
五环连续梁桥跨组合为(80+128+80) m,梁部设计为变高度三向预应力箱梁, 箱梁节段分为2个0号段、4个悬灌施工段、10个支架现浇段、2个边跨合拢段、1个中跨合拢段。0号段中心梁高9.6 m,梁底加厚段处宽8.8 m,其余宽为7.0 m,梁顶板宽13.4 m,顶板厚45 cm~65 cm;腹板厚110 cm~64 cm;底板厚120 cm~52 cm。
五环连续梁纵向预应力束:有顶板束340束、腹板束184束、底板束224束, 最长的预应力管道达126 m,设计为金属波纹管成孔。横向每50 cm设置一道4-7 5的预应力钢束, 长度13.4 m。竖向在两侧腹板内每50 cm均设置一道 25的高强度精轧螺纹钢束。
2 施工技术难点
针对跨五环连续梁三向预应力束数量多、管道密集, 各种钢筋相互干扰大的设计特点, 在施工过程中存在如下技术难点:
1) 金属波纹管成孔的纵向预应力管道容易进浆堵管。由于在制造、运输和安装金属波纹管时容易变形、开裂、刺穿和接头多等缺点, 在混凝土浇筑过程中容易造成成孔的预应力管道变形、进浆和堵管。2) 在预应力钢筋穿束时容易将金属波纹管壁拉下造成穿束困难, 甚至堵管。由于在穿预应力钢束时使金属波纹管壁造成了破坏。3) 金属波纹管成孔的预应力管道线形定位偏差大, 容易造成管道摩阻系数大。4) 预应力管道和结构钢筋的相互干扰, 线形控制困难。由于连续梁结构钢筋(特别是0号段钢筋和现浇段齿块钢筋) 密集、复杂、钢筋多, 造成预应力管道安装困难, 线形不易控制。5) 由于施工工序多、各种钢筋密集, 容易造成横向和竖向管道的通气孔被钢筋挤压变形和被混凝土堵塞, 造成通气失效、管道压降困难。
3 施工对策
3.1 防止金属波纹管漏浆堵管对策
1) 金属波纹管加工。到场的金属波纹管必须符合JG/T 3013预应力混凝土用金属螺旋管的要求, 直径满足设计要求, 壁厚t≥0.3 mm,卷制接缝牢固、严密不漏浆, 具有足够的强度, 以使其在混凝土的重力作用下能够保持原有的形状。
2) 金属波纹管的运输、吊装和储存。必须采用专门的运输车辆运输, 不能和其他物品混合运输, 防止运输过程中被挤压变形; 必须采用模架整体吊装, 不能采用直接拴住两点吊装金属波纹管; 储存时在金属波纹管下方必须用木板支垫平整, 上方用防雨布覆盖严密, 防止锈蚀。
3) 金属波纹管安装前的检查。所有管道必须形状完好, 没有变形、扭曲和孔眼, 否则应予切除更换。
4) 金属波纹管的切割。采用砂轮机切割, 必须保持管口齐整, 无向管内的毛齿和扁口。必须对每根切割的管口进行检查, 发现有向管内的毛齿和管口变形, 应进行打磨齐平和校正圆顺。
5) 金属波纹管的连接。连接套管比被连接管稍微大一个型号, 连接套管长度不小于40 cm;将两主管(被连接管) 的管头旋进连接套管, 使其管口在连接套管的中间靠近, 尽量密贴; 套好后再用胶带纸将套管两头包裹严密、牢固; 必须采用粘性好的牛皮胶带纸, 不能采用透明薄型的胶带纸。
6) 锚垫板处金属波纹管。金属波纹管必须露出锚垫板长度不小于30 cm;并用棉纱封堵管口和压浆孔。
7) 金属波纹管安装后的保护。防止电焊等火花溅落到金属波纹管上, 气割、电弧焊时防止烧伤管壁, 必须远离金属波纹管; 必须在其附近气割、电弧焊时应该采用保护板(厚铁板或厚木板) 隔离; 安装好的预应力金属波纹管道上不能压重、踩踏。
8) 金属波纹管内穿塑料管。浇筑混凝土前必须在每根管道内穿上内衬塑料管, 内衬塑料管外径比金属波纹管内径小1 cm为宜, 并具有一定的强度和柔韧性, 保证起到金属波纹管的内支撑作用, 使混凝土浇筑时管道不变形; 在混凝土初凝前后, 将内衬塑料管来回抽动数次。
3.2 预应力钢筋穿束困难对策
1) 钢绞线编束:按照钢绞线编束要求, 应每隔1 m~1.5 m用铁丝将整孔钢绞线绑扎成一束; 应将每根钢绞线编号编束, 且梳丝理顺。2) 将钢绞线束一端线头错开绑扎成梭形, 并包裹好或戴好梭形罩, 缓慢伸进管道, 从一端向另一端拖拉就位, 防止钢绞线头碰撞金属波纹管壁。3) 如果整束钢绞线穿过困难时可以采用先穿过一半数量, 起到保护波纹管壁的作用; 将其余钢绞线头错开呈梭形拴在一起, 再在先穿过的中间选用一根筋作为牵引线, 将剩余钢绞线穿入管道。4) 对于以上方法均不能将预应力钢束穿过管道时, 就只有采取破除管道被堵塞位置的结构混凝土, 进行开窗处理。
3.3 管道线形偏差、摩阻系数大的对策
1) 金属波纹管的定位:必须按照设计位置放线定位, 事先加工好定位钢筋, 按照一般直线段不大于60 cm一道定位钢筋来固定金属波纹管; 曲线段应加密, 特别是起弯点前后、最高点、最低点和接头位置等处均应增加定位钢筋, 使其定位后不发生移动。2) 在捣固混凝土前, 捣固工人必须事先知道预应力管道的位置, 并明确给予在管道周围的捣固方法; 不能将捣固棒直接接触金属波纹管。3) 施工人员必须责任心强、工作仔细不马虎, 必须派专人进行金属波纹管的连接、安装、定位和检查。4) 在进行预应力张拉前, 应选择有代表性的管道进行管道摩阻系数测试试验, 计算控制应力时摩阻系数应采用试验测试值。
3.4 预应力管道和结构钢筋的相互干扰对策
1) 认真研读图纸, 确定预应力管道处结构钢筋的安装方法和安装顺序。2) 由于连续梁现浇节段结构钢筋(特别是齿块) 复杂, 与预应力管道的安装定位干扰很大, 在施工的全过程和每个工作面均派技术人员进行指导作业, 防止安装顺序错乱造成返工现象。3) 由技术人员和测量人员在模板上测放出预应力管道的设计位置, 作好线形控制和管道编号标记。4) 安装预应力管道下部的结构钢筋, 再沿管道控制线铺设管道, 套入结构的环形钢筋, 进行管道的架立和定位。5) 进行预应力管道其余部位的结构钢筋安装、定位和连接。
3.5 防止预应力管道通气孔失效对策
1) 在安装结构钢筋时, 避免将通气管挤压变形, 应派专人检查通气管、梳理管道, 尽量从结构钢筋的空隙处穿出来, 防止受压。2) 在通气管内增加一根硬度大的塑料管作内衬, 即使在施工过程中承受一定压力时也不至于将通气管道堵死。3) 应将通气管道口用铁丝绑扎或用封口胶临时封严, 尽量使通气管口高出施工的混凝土面, 防止水泥浆进入管道。
4 结语
通过本工程的施工实践, 可以认识到施工过程工序质量的控制尤其重要。而预应力工程又是一个复杂和系统的工程, 预应力钢筋是连续梁结构中主要的受力承载结构, 保证预应力管道安装质量是结构受力良好的关键, 因此必须在施工的全过程进行施工技术指导和有效的质量控制, 以达到结构的设计标准。
参考文献:
[1]刘 忠. 大跨度预应力梁的施工工作总结[J].山西建筑,2006,32(15):113-114.
桥梁预应力工程施工难点及技术对策
摘 要:以京津城际轨道交通工程北京环线特大桥跨五环连续梁桥为例, 重点阐述了桥梁预应力工程施工难点, 并针对施工难点提出了施工技术对策, 为类似项目提供技术参考。
关键词:预应力束, 施工难点, 桥梁, 质量, 金属波纹管
1 工程概况
京津城际轨道交通工程, 是我国第一条按照客运专线标准设计的, 时速达350 km的高速铁路建设项目, 工程采用大量引进技术, 科技含量高, 质量要求严。本工程位于华北地区, 连接北京、天津两大直辖市, 地处环渤海湾地区的中心地带, 该地区是全国经济、技术最发达的地区之一。
北京环线特大桥起自北京南DK3+765.6~DK119+449.74,全长15.684 km。线路经行地区地形平坦开阔, 平均海拔高程40.0 m。桥梁均为桩基基础, 圆端形桥墩, 所有跨路地段上部结构均采用三跨P.C. 连续梁形式, 连续梁是本桥的控制性工程。而跨五环连续梁又是全线跨度最大、悬灌节段最多的梁, 因此成为京津城际轨道交通工程全线控制工期的重点工程。
跨五环连续梁桥位于朝阳区十八里店乡老君堂与西直河村附近, 由(80+120+80) m的三跨连续梁组成, 主跨与五环高速公路在25.4 km标志附近上跨斜交。
五环连续梁桥跨组合为(80+128+80) m,梁部设计为变高度三向预应力箱梁, 箱梁节段分为2个0号段、4个悬灌施工段、10个支架现浇段、2个边跨合拢段、1个中跨合拢段。0号段中心梁高9.6 m,梁底加厚段处宽8.8 m,其余宽为7.0 m,梁顶板宽13.4 m,顶板厚45 cm~65 cm;腹板厚110 cm~64 cm;底板厚120 cm~52 cm。
五环连续梁纵向预应力束:有顶板束340束、腹板束184束、底板束224束, 最长的预应力管道达126 m,设计为金属波纹管成孔。横向每50 cm设置一道4-7 5的预应力钢束, 长度13.4 m。竖向在两侧腹板内每50 cm均设置一道 25的高强度精轧螺纹钢束。
2 施工技术难点
针对跨五环连续梁三向预应力束数量多、管道密集, 各种钢筋相互干扰大的设计特点, 在施工过程中存在如下技术难点:
1) 金属波纹管成孔的纵向预应力管道容易进浆堵管。由于在制造、运输和安装金属波纹管时容易变形、开裂、刺穿和接头多等缺点, 在混凝土浇筑过程中容易造成成孔的预应力管道变形、进浆和堵管。2) 在预应力钢筋穿束时容易将金属波纹管壁拉下造成穿束困难, 甚至堵管。由于在穿预应力钢束时使金属波纹管壁造成了破坏。3) 金属波纹管成孔的预应力管道线形定位偏差大, 容易造成管道摩阻系数大。4) 预应力管道和结构钢筋的相互干扰, 线形控制困难。由于连续梁结构钢筋(特别是0号段钢筋和现浇段齿块钢筋) 密集、复杂、钢筋多, 造成预应力管道安装困难, 线形不易控制。5) 由于施工工序多、各种钢筋密集, 容易造成横向和竖向管道的通气孔被钢筋挤压变形和被混凝土堵塞, 造成通气失效、管道压降困难。
3 施工对策
3.1 防止金属波纹管漏浆堵管对策
1) 金属波纹管加工。到场的金属波纹管必须符合JG/T 3013预应力混凝土用金属螺旋管的要求, 直径满足设计要求, 壁厚t≥0.3 mm,卷制接缝牢固、严密不漏浆, 具有足够的强度, 以使其在混凝土的重力作用下能够保持原有的形状。
2) 金属波纹管的运输、吊装和储存。必须采用专门的运输车辆运输, 不能和其他物品混合运输, 防止运输过程中被挤压变形; 必须采用模架整体吊装, 不能采用直接拴住两点吊装金属波纹管; 储存时在金属波纹管下方必须用木板支垫平整, 上方用防雨布覆盖严密, 防止锈蚀。
3) 金属波纹管安装前的检查。所有管道必须形状完好, 没有变形、扭曲和孔眼, 否则应予切除更换。
4) 金属波纹管的切割。采用砂轮机切割, 必须保持管口齐整, 无向管内的毛齿和扁口。必须对每根切割的管口进行检查, 发现有向管内的毛齿和管口变形, 应进行打磨齐平和校正圆顺。
5) 金属波纹管的连接。连接套管比被连接管稍微大一个型号, 连接套管长度不小于40 cm;将两主管(被连接管) 的管头旋进连接套管, 使其管口在连接套管的中间靠近, 尽量密贴; 套好后再用胶带纸将套管两头包裹严密、牢固; 必须采用粘性好的牛皮胶带纸, 不能采用透明薄型的胶带纸。
6) 锚垫板处金属波纹管。金属波纹管必须露出锚垫板长度不小于30 cm;并用棉纱封堵管口和压浆孔。
7) 金属波纹管安装后的保护。防止电焊等火花溅落到金属波纹管上, 气割、电弧焊时防止烧伤管壁, 必须远离金属波纹管; 必须在其附近气割、电弧焊时应该采用保护板(厚铁板或厚木板) 隔离; 安装好的预应力金属波纹管道上不能压重、踩踏。
8) 金属波纹管内穿塑料管。浇筑混凝土前必须在每根管道内穿上内衬塑料管, 内衬塑料管外径比金属波纹管内径小1 cm为宜, 并具有一定的强度和柔韧性, 保证起到金属波纹管的内支撑作用, 使混凝土浇筑时管道不变形; 在混凝土初凝前后, 将内衬塑料管来回抽动数次。
3.2 预应力钢筋穿束困难对策
1) 钢绞线编束:按照钢绞线编束要求, 应每隔1 m~1.5 m用铁丝将整孔钢绞线绑扎成一束; 应将每根钢绞线编号编束, 且梳丝理顺。2) 将钢绞线束一端线头错开绑扎成梭形, 并包裹好或戴好梭形罩, 缓慢伸进管道, 从一端向另一端拖拉就位, 防止钢绞线头碰撞金属波纹管壁。3) 如果整束钢绞线穿过困难时可以采用先穿过一半数量, 起到保护波纹管壁的作用; 将其余钢绞线头错开呈梭形拴在一起, 再在先穿过的中间选用一根筋作为牵引线, 将剩余钢绞线穿入管道。4) 对于以上方法均不能将预应力钢束穿过管道时, 就只有采取破除管道被堵塞位置的结构混凝土, 进行开窗处理。
3.3 管道线形偏差、摩阻系数大的对策
1) 金属波纹管的定位:必须按照设计位置放线定位, 事先加工好定位钢筋, 按照一般直线段不大于60 cm一道定位钢筋来固定金属波纹管; 曲线段应加密, 特别是起弯点前后、最高点、最低点和接头位置等处均应增加定位钢筋, 使其定位后不发生移动。2) 在捣固混凝土前, 捣固工人必须事先知道预应力管道的位置, 并明确给予在管道周围的捣固方法; 不能将捣固棒直接接触金属波纹管。3) 施工人员必须责任心强、工作仔细不马虎, 必须派专人进行金属波纹管的连接、安装、定位和检查。4) 在进行预应力张拉前, 应选择有代表性的管道进行管道摩阻系数测试试验, 计算控制应力时摩阻系数应采用试验测试值。
3.4 预应力管道和结构钢筋的相互干扰对策
1) 认真研读图纸, 确定预应力管道处结构钢筋的安装方法和安装顺序。2) 由于连续梁现浇节段结构钢筋(特别是齿块) 复杂, 与预应力管道的安装定位干扰很大, 在施工的全过程和每个工作面均派技术人员进行指导作业, 防止安装顺序错乱造成返工现象。3) 由技术人员和测量人员在模板上测放出预应力管道的设计位置, 作好线形控制和管道编号标记。4) 安装预应力管道下部的结构钢筋, 再沿管道控制线铺设管道, 套入结构的环形钢筋, 进行管道的架立和定位。5) 进行预应力管道其余部位的结构钢筋安装、定位和连接。
3.5 防止预应力管道通气孔失效对策
1) 在安装结构钢筋时, 避免将通气管挤压变形, 应派专人检查通气管、梳理管道, 尽量从结构钢筋的空隙处穿出来, 防止受压。2) 在通气管内增加一根硬度大的塑料管作内衬, 即使在施工过程中承受一定压力时也不至于将通气管道堵死。3) 应将通气管道口用铁丝绑扎或用封口胶临时封严, 尽量使通气管口高出施工的混凝土面, 防止水泥浆进入管道。
4 结语
通过本工程的施工实践, 可以认识到施工过程工序质量的控制尤其重要。而预应力工程又是一个复杂和系统的工程, 预应力钢筋是连续梁结构中主要的受力承载结构, 保证预应力管道安装质量是结构受力良好的关键, 因此必须在施工的全过程进行施工技术指导和有效的质量控制, 以达到结构的设计标准。
参考文献:
[1]刘 忠. 大跨度预应力梁的施工工作总结[J].山西建筑,2006,32(15):113-114.