橋梁施工與BIM應用

模塊三、連續剛構橋施工

工程概況：某特大橋起迄里程為K272+212.4～K272+843.6，橋全長631.2m，其下游約30km為一座水庫，常年水深5～12m，最大水深13m。兩岸地形陡峭，常水位水深較大，河段內相鄰橋梁孔跨的協調要求滿足5級通航要求，主橋采用一聯（75+2×136+75）m連續剛構，引橋采用32m預應力混凝土簡支梁，其具體孔跨布置情況為3-32m+（75+2*136+75）m連續剛構+3-32m梁橋。本項目主要講解（75+2*136+75）一聯連續鋼構橋的施工。

該橋梁上部結構施工采用懸筑法施工，0#塊現澆段采用墩頂托架現澆施工，邊跨現澆段采用支架現澆施工；懸澆段采用菱形掛籃對稱懸臂澆注，中跨和邊跨合龍段采用底模吊架法施工。本橋施工過程主要包括施工準備、橋梁下部結構施工、上部結構施工、附屬設施施工等施工任務。

任務四：懸臂掛籃施工懸臂澆筑施工是采用移動式掛籃作為主要施工設備，以橋墩為中心，對稱向兩岸利用掛籃逐段澆筑梁段混凝土，待混凝土達到要求強度后，張拉預應力束，再移動掛籃，進行下一節段的施工。

懸臂澆筑法：每個節段長2-6m，節段過長，將增加砼自重，及掛籃結構重力，同時還要增加平衡重及掛籃后錨設施；節段過短，影響施工進度。應根據設備情況及工期，選擇合適的節段長度。懸臂澆筑法是橋梁施工中技術含量高、施工難度較大的一種施工工藝,需要一定的施工設備及一支熟悉懸臂澆筑工藝的技術隊伍。

懸澆施工內容包括：0號塊施工、橋墩臨時固結、施工掛籃、澆筑梁段混凝土、結構體系轉換、合龍段施工及施工控制等幾個方面。懸臂灌筑法圖示

懸臂澆筑施工程序：懸臂澆筑施工時，梁體一般要分四大部分進行澆筑。A為墩頂梁段，即0號段，B為由O號段兩側對稱分段懸臂澆筑部分，C為邊孔在支架上澆筑部分；D為主梁在跨中澆筑合攏部分。懸臂澆筑分段示意圖：

步驟一、0號塊施工1、0#梁段施工支架設計和安裝0號段位于橋墩上方，灌注0號段相當于給掛籃提供一個安裝場地。0號段一般需在橋墩兩側設托架或支架現澆。起步段結構復雜，預埋件、鋼筋和各向預應力鋼束及其孔道、錨具密集交錯，梁面有縱橫坡度。

端面與待澆段密切相連。澆筑時分2~3層澆筑，先底板，再腹板后頂板。0號段施工時間一般40～60天。主要包括支架與模板工程、鋼筋工程、混凝土工程的施工。0號段位于橋墩上方，灌注0號段相當于給掛籃提供一個安裝場地。

0號段一般需在橋墩兩側設托架或支架現澆。立0號段底模時，同時安裝支座及防傾覆錨固裝置。施工托架有扇形、門式等形式；托架可采用萬能桿件、貝雷梁、型鋼等構件拼裝，也可采用鋼筋混凝土構件作臨時支撐。

托架總長度視拼裝掛籃的需要而定，橫向寬度要考慮箱梁外側主模的要求，寬出1.5m-2m托架頂面應與箱梁底面縱向線形一致。

0#梁段在膺架上進行現澆施工，按膺架安裝位置區分為內外部膺架，均采用型鋼加工，利用塔吊吊裝。膺架的截面尺寸大于梁體寬度，并留出操作平臺；膺架上鋪設兩道分配梁，分配梁上部鋪模板。

墩身施工完成后利用墩身施工平臺安裝膺架，安裝順序為先內后外(墩內平臺先安裝)，膺架桿件利用塔吊吊裝，人工配合安裝；因膺架連接螺栓孔與預埋螺栓套為配套加工，安裝時按編號進行。

模板與模架在地面分段組裝，重點在于側面模架、模板的吊裝。組裝完畢后，按照結構尺寸要求控制頂面分配梁的高程，地面分三段整體拼裝模板和模架，利用塔吊吊裝，精確測量定位后進行鎖定，再以此為基礎順序吊裝。對側模板頂部利用型鋼進行剛性連接，在上部形成施工平臺，懸吊內模模架和模板。

2、永久支座安裝3#、7#墩永久支座為球型鋼支座，墩支座的規格與安裝按設計執行。安裝支座的高程符合設計要求，支座頂板、底座表面水平，支座承壓能力小于或等于5000kN時，其四角高差不大于1mm；支座承壓能力大于5000kN時，不大于2mm。

球型鋼支座的頂板和底板用焊接或錨固螺栓栓接在梁體底面和墩臺頂面的預埋鋼板上；采用焊接時，防止燒壞混凝土；安裝錨固螺栓時，其外露桿的高度不大于螺母的厚度。

支座安裝的順序，先將上座板固定在大梁上，而后根據頂板位置確定底盆在墩臺上的位置，最后予以固定。

支座中線與主梁中線重合，其最大水平位置偏差不大于2mm；安裝時，支座上下各個部件縱軸線進行對正，對活動支座，其上下部件的橫軸線根據安裝時的溫度與年平均的最高、最低溫差，由計算確定其錯位距離；支座上下導向擋塊平行，最大偏差的交叉角不大于5＇。

3、支架搭設與預壓支架預壓的目的是消除非彈性變形和測定彈性變形量，為確立立模高程提供參數。采用預應力體系在模架、模板組裝前對支架完全模擬施工狀態下的荷載進行加載試驗。

具體方法為根據支架結構和需要的噸位情況布置施力位置，在支架頂面的四角、中心、千斤頂附近的分配梁頂面及分配梁的跨中等具代表性的位置布設觀測點，承臺施工時在承臺內預埋P型錨作為持力點，通過預應力筋和支架頂面的千斤頂及傳力分配裝置實現對支架預壓，經過對張拉前、張拉持荷放張前、放張后各觀測點的高程檢測和計算確定變形量，提供施工參數。

4、模板制作、安裝順橋向懸臂端底模板：采用板面為6mm厚大塊鋼模板，提前在地面組拼，與底模架連成一體，注意板縫嚴實，大面平整，用吊車整體吊裝就位，校正高程后，底模架與模架上的分配梁鎖死

5、鋼筋綁扎及預應力管道安裝鋼筋綁扎與管道安裝同步進行。預應力管道采用定位鋼筋網片進行固定，定位網片安裝與鋼筋綁扎同步進行。

6、0#梁段混凝土施工混凝土澆筑前，必須對模板、鋼筋間距、鋼筋保護層、預埋件、構件輪廓幾何尺寸等作認真檢查，報監理批準后方可澆筑。

7、0號塊預應力工程(1)預應力體系本橋箱梁采用全預應力理論設計。鋼絞線均采用符合GB5224標準的Φs15.2mm高強度、地松弛鋼絞線，抗拉強度標準值fpk=1860MPa，彈性模量Ep=1.95*105MPa。

縱向鋼束：除中跨底板合龍束采用19Φs15.2mm鋼絞線，內徑Φ100mm金屬波紋管成孔，M15-19錨具錨固外，其余說有鋼束均采用15Φs15.2mm鋼絞線Φ90mm金屬波紋管成孔，M15-5錨具錨固；所有鋼束均采用雙端張拉。

橫向頂板鋼束：采用4Φs15.2mm鋼絞線，配用BM15-4及BM15P-4型扁錨，采用內徑70*19mm金屬扁波紋管成孔，順橋向鋼束間距50cm左右，采用單端張拉，張拉、端交錯布置。

豎向預應力鋼筋：采用直徑32mmPSB830精軋螺紋鋼筋，其應符合相應標準的規定，抗拉強度標準值fpk=830MPa，彈性模量Ep=2.0*105MPa。配用JLM-32精軋螺紋錨，采用內徑Φ50mm金屬波紋管成孔。箱梁每道腹板根據腹板厚度設置一根或兩根豎向預應力鋼筋，豎向橋間距50cm。

(2)預應力筋下料時、根據施工圖所提供的鋼束編號和下料長度采用切斷機或砂輪鋸切斷，不得采用電弧切斷，鋼絞線下料不得散頭，鋼絞線在編束時要梳理順，每隔1～2m捆扎成束，并作出編號標志，搬運時，不準在地上拖拉；預應力筋在儲存，運輸和安裝過程中不得淋雨生銹和損傷。

(3)預應力張拉前，要根據上述預應力體系所提供的張拉設備，配套標定，配套使用，不得混用，配套標定期一般不大于1個月或標定后使用次數不得大于200次。標定要在國家授權的法定計量機構定期進行。預應力鋼束和粗鋼筋等在使用前還必須做張拉，錨固試驗，并進行管道摩阻，喇叭口磨阻等預應力瞬時損失測試，以保證張拉力準確。

(4)施加預應力采用分階段一次張拉完成。預應力鋼束在梁段混凝土彈性模量達到設計值100%，強度達到設計強度的95%（合攏段100%）以上且養生齡期不少于7天（合攏段混凝土齡期不少于10天）后才能張拉。預應力鋼束（鋼筋）張拉順序為先縱向鋼束、其次豎向預應力鋼筋，最后橫向鋼束。

8、管道真空壓漿(1)預應力筋張拉完成后，在48h內進行管道壓漿，壓漿前清除管道內積水，壓入管道內的水泥漿要飽滿密實，水泥漿攪拌結束至壓入管道的時間不應大于40min

(2)壓漿漿體采用凈漿并在漿體中摻入FDN-5高效減水劑和粉煤灰，以及阻銹劑和膨脹劑，以提高漿體的工作性和密實性及防護性能，水膠比不大于0.35，控制漿體終凝時間不大于24h

(3)真空灌漿工作原理在孔道的一端采用真空泵對孔道進行抽真空使之產生負壓(-0.06～-0.1MPa左右)，在孔道的另一端用灌漿泵進行灌漿，直至充滿整條孔道，然后灌漿泵再給孔道施加≤0.7MPa的正壓力。從而獲得更加飽滿、密實的灌漿效果。

(4)砼封錨①外露多余的鋼絞線用手提砂輪機切割，離夾片外口至少保留30mm以上。①扎局部構造鋼筋并支模，澆注砼封裹。

步驟二、1#～16#梁段懸臂灌注施工方法及措施從1#段開始采用各墩處采用1套掛籃進行對稱懸臂灌注施工。懸臂灌注法的主要施工設備掛籃是一個能夠沿軌道行走的活動作業臺車，它支承在已完成的懸臂梁段上用以進行下一個梁段的施工。待新灌梁段施加預應力及管道壓漿后，掛籃即前移進行下一個梁段的施工。如此逐段循環直至完成全部懸灌梁段。1#～16#梁段施工掛籃采用三角桁架式掛籃。

1、掛籃的設計掛籃組成：采用三角形桁架式掛籃，分模板部分、走行部分及附屬部分組成。采用自錨式三角桁架掛籃進行懸灌施工，內、外模板和主構架均可以一次走行到位，施工中主構架和外模板一起走行到位，調整定位，綁扎底板和腹板鋼筋后，內模板、內模架再走行到位。

2、掛籃構造一臺掛籃總長11米，高5.5米，后錨在已澆好梁段上5米處，懸臂長5米。掛籃及附屬設備的重量約560KN。掛籃主要由主桁架、行走及錨固系統、吊帶系統、底平臺系統、模板系統五大部分組成。

3掛籃拼裝（1）主桁結構拼裝(2)底平臺和模板結構拼裝（3）內模拼裝（4）張拉工作平臺拼裝（5）模板系統澆注梁段的尺寸參數變化。

4、掛籃預壓（1）、預壓目的充分消除掛籃產生的非彈性變形，將掛籃的彈性變形量納入梁段施工預拱度計算中，確保掛籃安全可靠。

（2）、預壓方法掛籃預壓壓重為懸臂梁段重量（最重梁段）的1.2倍。預壓采用堆砂袋或預壓塊的加載方式進行,加載分5級進行,空載-20%-50%-70%-100%-120%,卸載時,也按此級別進行120%-100%-70%-50%-20%-空載

每級荷載在加載(或卸載)完成時,應停留半個小時以上,待沉降穩定后進行觀測,得出有關變形數據。滿載后應停留至少一天后才可進行觀測。

（3）、沉降觀測沉降觀測分級進行，滿載沉降量-卸完空載沉降量（即最終沉降量），即為掛籃彈性變形量，彈性變形量在施工中要計算到施工預拱度中。立模時，要考慮非彈性變形。

5、掛籃走行及錨固體系轉換在每一梁段混凝土澆注及預應力張拉完畢后，掛籃將移至下一梁段位置進行施工，直到懸臂澆注梁段施工完畢。

6、掛籃試驗荷載試驗時，加載時按施工中掛籃受力最不利的梁段荷載進行等效加載。試驗過程中加載分級進行，測定各級荷載作用下掛籃產生的撓度和最大荷載作用下掛籃控制桿件的內力。

7掛籃結構拆除箱梁懸臂澆注梁段施工完畢后，進行掛籃結構拆除。拆除時，將掛籃退至墩頂位置，先按拼裝時的相反順序拆除掛籃的底籃及模板系統，然后拆除掛籃主桁桿件。

8、鋼筋及預應力管道制作、安裝

8、混凝土灌注混凝土由自動計量拌和工廠集中拌制。混凝土灌注時應由前往后對稱灌注兩腹板下倒角混凝土，然后再由前往后灌注底板，底板混凝土應由串筒入模，底板灌注完成后繼續對稱分層灌注腹板混凝土，腹板可由串筒入模送入，分層厚度為30cm。

頂板的灌注遵循由兩側向中央灌注的順序。T構兩端應對稱施工，任何時候兩端施工的不平衡重控制在設計要求的20t以內。

混凝土振搗采用插入式振搗器，插入振搗厚度為30cm，插入下一層混凝土5～10cm，插入間距控制在振搗器作用半徑1.5