3.3.2 桥梁下部结构施工
3.3.2.1 钢筋工程施工
1.钢筋配料
钢筋配料是根据结构施工图将各个构件的配筋图表编制成便于实际加工、具有准确下料长度和数量的表格(即钢筋配料表)。
(1)钢筋下料长度。
钢筋下料长度是下料时钢筋需要的实际长度,这与图纸上标注的长度并不完全一致。钢筋下料长度一般用下式计算:
钢筋下料长度=∑钢筋标注的各段外包尺寸-∑各处弯曲量度差值+∑钢筋末端弯钩增加长度
实际工程计算中,影响钢筋下料长度计算的因素很多,如混凝土保护层厚度,钢筋弯折后发生的变形,图纸上钢筋尺寸标注方法的多样化,弯折钢筋的直径、级别、形状、弯心半径的大小以及端部弯钩的形状等。
为了便于施工,钢筋下料长度一般取整厘米数即可。
(2)钢筋配料单。
①在施工时,根据施工图纸、库存材料及各钢筋的下料长度,按不同规格、形状的钢筋顺序填制配料单,内容包括工程名称、工程部位、构件名称、图号、钢筋编号、钢筋规格、钢筋形状尺寸简图、下料长度、根数、质量等。
②列入加工计划的配料单,将每一编号的钢筋制作一块料牌作为钢筋加工的依据,并作为区别各工程部位、构件和各种编号钢筋的标志。应严格对钢筋配料单和料牌进行校核,以免返工浪费。
③钢筋配料过程中应注意以下两点。
a.钢筋配料时,若需接长钢筋,应考虑接头搭接、加工损失等长度,统筹考虑接头位置,尽量使接头位于内力较小处,错开布置,并要充分考虑下料后所余段长度的合理使用。
b.钢筋的形状和尺寸应满足设计要求并有利于加工安装,还要考虑施工需要的附加钢筋。
2.钢筋加工
(1)钢筋除锈
钢筋加工前,应将钢筋表面的油渍、漆污和铁锈等清除干净,钢筋除锈的目的是保证钢筋与混凝土之间有可靠的握裹力,钢筋除锈处理可分为以下情况。
①不做除锈处理。当钢筋表面有淡黄色轻微浮锈时可不必处理。
②除锈处理。对于大量的除锈,可在钢筋冷拉或钢筋调直机调直过程中完成;少量的钢筋除锈可采用电动除锈机或喷砂法;局部除锈可采用人工用钢丝刷或砂轮等方法,也可将钢筋通过砂箱往返搓动除锈。
③不使用。如钢筋表面有严重的麻坑、斑点等已伤蚀截面时,应降级使用或剔除不用,带有蜂窝状锈迹的钢丝不得使用。
(2)钢筋调直。
钢筋重制前应先调直,钢筋调直的方法包括机械调直、冷拉调直和人工调直,钢筋宜优先适用机械方法调直。目前,常用的钢筋调直机具有钢筋除锈、调直和下料剪切三个功能,因此也称为钢筋调直切断机。钢筋调直时,应根据钢筋的直径选用调直模和传送压辊,恰当掌握调直模偏移量和压辊的压紧程度,并要求调直装置两端的调直模一定要与前后导轮在同一轴心线上,钢筋表面伤痕不应使截面面积减少5%以上。
采用冷拉法进行调直时,HPB235钢筋冷拉率不得大于2%;HRB335、HRB400钢筋冷拉率不得大于1%。
钢筋人工调直可采用锤直或扳直的方法进行。锤直时,可把钢筋放在工作台上用锤敲直。
扳直时,把钢筋放在卡盘扳柱间,把有弯的地方对着扳柱,然后用扳手卡口卡住钢筋,扳动扳手就可使钢筋调直。
(3)钢筋切断。
钢筋切断分为人工切断与机械切断两种。钢筋切断应符合下列要求。
①应将相同规格钢筋长短搭配,合理统筹配料,一般先断长料,后断短料,以减少损耗。
②避免短尺量长料,产生累积误差。
③切断后的钢筋断口不得有劈裂、缩头、马蹄形或起弯现象,否则应切除。
(4)钢筋弯曲成型。
钢筋弯曲成型应在常温下进行,严禁将钢筋加热后弯曲。钢筋弯曲成型过程中应采取防止油渍、泥浆等物污染和防止受损伤的措施。
①画线。钢筋弯曲前,应画出钢筋的各弯曲点,画线应从钢筋中线开始向两端进行,将不同角度的弯曲调整值在弯曲操作方向相反的一侧长度内扣除。
为保证画线准确,画线时应考虑钢筋的弯曲类型、弯曲伸长值、弯曲曲率半径、操作工具与弯曲程序等因素。
②试弯。钢筋成批弯曲操作前,首先对各种类型的弯曲钢筋都要试弯一根,待检查合格后,再进行成批弯曲。
③手工弯曲。在钢筋开始弯曲前,应注意扳距和弯曲点线、扳柱之间的关系。为了保证钢筋弯曲形状正确,使钢筋弯曲圆弧有一定曲率,且在操作时扳子端勿碰及扳柱,扳手和扳柱间必须有一定的距离,这段距离称为扳距。扳距的大小是依据钢筋的弯制角度和直径来变化的。
进行钢筋弯曲操作时,钢筋弯曲点线在扳柱钢板上的位置要配合划线的操作方向,使弯曲点线与扳柱外边缘相平。
④机械弯曲。心轴直径应满足要求,成形轴宜加偏心轴套以适应不同直径的钢筋弯曲需要。
3.钢筋连接
钢筋常用的连接方法有绑扎连接、焊接连接和机械连接。
除施工或构造条件有困难可采用绑扎接头,应尽量采用焊接接头和钢筋机械连接接头以保证钢筋的连接质量,提高连接效率和节约钢材。
(1)钢筋绑扎连接。
钢筋绑扎是利用混凝土的黏结锚固作用实现两根锚固钢筋的应力传递的。绑扎接头的钢筋直径不宜大于28mm,轴心受拉和小偏心受拉钩件不应采用绑扎接头。钢筋采用绑扎接头时,应符合下列规定。
①受拉区域内,HPB235钢筋绑扎接头的末端应做成弯钩,HRB335、HRB400钢筋可不做弯钩。
②直径不大于12mm的受压HPB235钢筋的末端,以及轴心受压构件中任意直径的受力钢筋的末端,可不做弯钩,但搭接长度不得小于钢筋直径的35倍。
③钢筋接头处,应在中心和两端至少3处用绑丝绑牢,钢筋不得滑移。
④受拉钢筋绑扎接头的搭接长度,应符合规定;受压钢筋绑扎接头的搭接长度,应取受拉钢筋绑扎接头长度的0.7倍。
⑤施工中钢筋受力分不清受拉或受压时,应符合受拉钢筋的规定。
(2)钢筋焊接连接。
钢筋焊接连接宜优先采用闪光对焊,闪光对焊包括连续闪光焊、预热闪光焊或闪光-预热闪光焊三种工艺方法。
闪光对焊时,应按规定选择调伸长度、烧化留量、顶锻留量以及变压器级数等焊接参数。
①调伸长度的选择,应随着钢筋牌号的提高和钢筋直径的加大而增长。
②烧化留量的选择,应根据焊接工艺方法确定。当连续闪光焊时,闪光过程应较长;烧化留量应等于两根钢筋在断料时切断机刀口严重压伤部分,再加810 mm;当闪光-预热闪光焊时,应区分一次烧化留量和二次烧化留量,一次烧化留量不应小于10mm,二次烧化留量不应小于6mm。
③需要预热时,宜采用电阻预热法。预热留量应为1~2mm,预热次数应为1~4次;每次预热时间应为1.5~2s,间歇时间应为3~4s。
④顶锻留量应为3~7mm,并应随钢筋直径的增大和钢筋牌号的提高而增加。
当HRBF335钢筋、HRBF400钢筋、HRBF500钢筋或RRB400W钢筋进行闪光对焊时,与热轧钢筋比较,应减小调伸长度,提高焊接变压器级数,缩短加热时间,快速顶锻,形成快热快冷条件,使热影响区长度控制在钢筋直径的60%范围之内。
变压器级数应根据钢筋牌号、直径、焊机容量以及焊接工艺方法等具体情况选择。
HRB500、HRBF500钢筋焊接时,应采用预热闪光焊或闪光-预热闪光焊工艺。当接头拉伸试验结果,发生脆性断裂或弯曲试验不能达到规定要求时,还应在焊机上进行焊后热处理。
在闪光对焊生产中,当出现异常现象或焊接缺陷时,应查找原因,采取措施,及时消除。
(3)钢筋机械连接。
通过钢筋与连接件的机械咬合作用或钢筋端面的承压作用,将一根钢筋中的力传递至另一根钢筋的连接方法称为钢筋连接。钢筋采用机械连接接头时,应符合下列规定。
①从事钢筋机械连接的操作人员应经专业技术培训,考核合格后,方可上岗。
②钢筋采用机械连接接头时,其应用范围、技术要求、质量检验及采用设备、施工安全、技术培训等应符合国家现行标准《钢筋机械连接技术规程》(JGJ 107—2016)的相关规定。
③当混凝土结构中钢筋接头部位温度低于-10℃时,应进行专门的试验。
④形式检验应由国家、省部级主管部门认定有资质的检验机构进行,并应按《钢筋机械连接技术规程》(JGJ107—2016)规定的格式出具试验报告和评定结论。
⑤带肋钢筋套筒挤压接头的套筒两端外径和壁厚相同时,被连接钢筋直径相差不得大于5mm。套筒在运输和储存中不得腐蚀和沾污。
⑥同一结构内机械连接接头不得使用两个生产厂家提供的产品。
⑦在同条件下经外观检查合格的机械连接接头,应以每300个为一批(不足300个也按一批计算),从中抽取3个试件做单向拉伸试验,并做出评定。如有1个试件抗拉强度不符合要求,应再取6个试件复验,如再有1个试件不合格,则该批接头判为不合格。
4.钢筋安装
(1)钢筋骨架制作与组装。
①钢筋骨架的焊接应在坚固的工作台上进行。
②组装时应按设计图纸放大样,放样时应考虑骨架预拱度。简支梁钢筋骨架预拱度宜符合规定。
③组装时应采取控制焊接局部变形措施。
④骨架接长焊接时,不同直径钢筋的中心线应在同一平面上。
(2)钢筋网片电焊。
①当焊接网片的受力钢筋为HPB235钢筋时,如焊接网片只有一个方向受力,受力主筋与两端的两根横向钢筋的全部交叉点必须焊接;如焊接网片为两个方向受力,则四周边缘的两根钢筋的全部交叉点必须焊接,其余的交叉点可间隔焊接或绑、焊相间。
②当焊接网片的受力钢筋为冷拔低碳钢丝,而另一方向的钢筋间距小于100mm时,除受力主筋与两端的两根横向钢筋的全部交叉点必须焊接外,中间部分的焊点距离可增大至250mm。
(3)钢筋现场绑扎。
①钢筋的交叉点应采用绑丝绑牢,必要时可辅以点焊。
②钢筋网的外围两行钢筋交叉点应全部扎牢,中间部分交叉点可间隔交错扎牢。双向受力的钢筋网的钢筋交叉点必须全部扎牢。
③梁和柱的箍筋,除设计有特殊要求外,应与受力钢筋垂直设置;箍筋弯钩叠合处,应位于梁和柱角的受力钢筋处,并错开设置(同截面上有两个以上箍筋的大截面梁和柱除外);螺旋形箍筋的起点和终点均应绑扎在纵向钢筋上,有抗扭要求的螺旋箍筋,钢筋应伸入核心混凝土中。
④矩形柱角部竖向钢筋的弯钩平面与模板面的夹角应为45°;多边形柱角部竖向钢筋弯钩平面应朝向断面中心;圆形柱所有竖向钢筋弯钩平面应朝向圆心。小型截面柱当采用插入式振捣器时,弯钩平面与模板面的夹角不得小于15°。
⑤绑扎接头搭接长度范围内的箍筋间距:当钢筋受拉时应小于5d(d为钢筋直径),且不得大于100mm;当钢筋受压时应小于10d,且不得大于200mm。
⑥钢筋骨架的多层钢筋之间应用短钢筋支垫,确保位置准确。
(4)钢筋混凝土保护层厚度。
钢筋的混凝土保护层厚度必须符合设计要求。设计无规定时应符合下列规定:
①普通钢筋和预应力直线形钢筋的最小混凝土保护层厚度不得小于钢筋公称直径,后张法构件预应力直线形钢筋不得小于其管道直径的1/2,且应符合规定。
②当受拉区主筋的混凝土保护层厚度大于50mm时,应在保护层内设置直径不小于6mm、间距不大于100mm的钢筋网。
③钢筋机械连接件的最小保护层厚度不得小于20mm。
④应在钢筋与模板之间设置垫块,确保钢筋的混凝土保护层厚度,垫块应与钢筋绑扎牢固、错开布置。
3.3.2.2 模板、支架和拱架工程施工
模板是保证新浇混凝土按设计要求成型的一种模型结构。它要承受混凝土结构施工过程中的各种荷载,避免结构或构件在具有足够强度前产生较大的内力或变形,同时还具有保护混凝土正常硬化和改善混凝土表面质量的作用。模板施工工艺一般包括模板、支架和拱架的设计、制作与安装及拆除。
1.模板、支架和拱架设计
模板、支架和拱架应结构简单、制造与装拆方便,应具有足够的承载能力、刚度和稳定性,并应根据工程结构形式、设计跨径、荷载、地基类别、施工方法、施工设备和材料供应等条件及有关标准进行施工设计。
定型模板和常用的模板拼板在其适用范围内一般不需要进行设计或验算;而对于重要结构的模板、特殊形式结构的模板或超出适用范围的一般模板,应该进行设计或验算以确保安全,保证质量。
钢、木模板、拱架和支架的设计应符合国家现行标准《钢结构设计标准》(GB 50017—2017)、《木结构设计标准》(GB50005—2017)、《组合钢模板技术规范》(GB/T50214—2013)和《公路钢结构桥梁设计规范》(JTGD64—2015)的相关规定。
(1)主要荷载设计。
设计模板、支架和拱架时应按规定进行荷载组合。
(2)稳定设计。
验算水中支架稳定性时,应考虑水流荷载和流水、船只及漂流物等冲击荷载;验算模板、支架和拱架的抗倾覆稳定时,各施工阶段的稳定系数均不得小于1.3。
(3)刚度设计。
验算模板、支架和拱架的刚度时,其变形值不得超过下列规定数值。
①结构表面外露的模板挠度为模板构件跨度的1/400。
②结构表面隐蔽的模板挠度为模板构件跨度的1/250。
③拱架和支架受载后挠曲的杆件,其弹性挠度为相应结构跨度的1/400。
④钢模板的面板变形值为1.5mm。
⑤钢模板的钢楞、柱箍变形值为L/500及B/500(L为计算跨度;B为柱宽度)。
(4)拱度设计。
模板、支架和拱架的设计中应设施工预拱度。
(5)预应力混凝土结构模板设计。
设计预应力混凝土结构模板时应考虑施加预应力后构件的弹性压缩、上拱及支座螺栓或预埋件的位移等。
(6)组合钢模板设计。
模板宜采用标准化的组合钢模板。设计组合模板时,除应符合规定的荷载外,还应验算吊装时刚度。支架、拱架宜采用标准化、系列化的构件。
(7)支承设计。
支架立柱在排架平面内应设水平横撑。碗扣支架立柱高度在5m以内时,水平撑不得少于两道,立柱高于5m时,水平撑间距不得大于2m,并应在两横撑之间加双向剪刀撑。在排架平面外应设斜撑,斜撑与水平交角宜为45°。
2.模板、支架和拱架制作与安装
在模板、支架和拱架安装前,应根据施工图纸与施工现场条件编制模板工程施工组织设计或施工方案,绘制模板加工图和各部位模板安装图,据此进行模板、支架和拱架的制作与安装。
(1)模板、支架和拱架制作。
为保证施工安全与质量,组织钢模板的制作应符合现行国家标准《组合钢模板技术规范》(GB/T50214—2013)的相关规定。采用其他材料制作模板时,应符合下列规定。
①钢框胶合板模板的组配面板宜采用错缝布置。
②高分子合成材料面板、硬塑料或玻璃钢模板,应与边肋及加强肋连接牢固。
(2)模板、支架和拱架安装。
模板、支架和拱架的安装质量关系到工程的施工质量与施工安全,因此,安装时,应严格按以下规定执行。
①模板与混凝土接触面应平整、接缝严密。
②支架立柱必须落在有足够承载力的地基上,立柱底端必须放置垫板或混凝土垫块。支架地基严禁被水浸泡,冬期施工必须采取防止冻胀的措施。
③支架通行孔的两边应加护桩,夜间应设警示灯。施工中易受漂流物冲撞的河中支架应设牢固的防护设施。
④安装拼架前,应对立柱支承面标高进行检查和调整,确认合格后方可安装。在风力较大的地区,应设置风缆。
⑤安设支架、拱架过程中,应随安装随架设临时支撑。采用多层支架时,支架的横垫板应水平,立柱应铅直,上下层立柱应在同一中心线上。
⑥安装模板应符合下列规定。
a.支架、拱架安装完毕,经检验合格后方可安装模板。
b.安装模板应与钢筋工序配合进行,妨碍绑扎钢筋的模板应待钢筋工序结束后再安装。
c.安装墩、台模板时,其底部应与基础预埋件连接牢固,上部应采用拉杆固定。
d.模板在安装过程中,必须设置防倾覆设施。
⑦当采用充气胶囊作空心构件芯模时,模板安装应符合下列规定。
a.胶囊在使用前应经检查确认无漏气。
b.从浇筑混凝土到胶囊放气止,应保持气压稳定。
c.使用胶囊内模时,应采用定位箍筋与模板连接固定,防止上浮和偏移。
d.胶囊放气时间应经试验确定,以混凝土强度达到能保持构件不变形为准。
⑧采用滑模应符合现行国家标准《滑动模板工程技术标准》(GB/T50113—2019)的相关规定。
⑨浇筑混凝土和砌筑前,应对模板、支架和拱架进行检查和验收,合格后方可施工。
3.模板、支架和拱架拆除
为了加快模板周转的速度,减少模板的总用量,降低工程造价,模板应尽早拆除,以提高模板的使用效率。但模板拆除时不得损伤混凝土结构构件,应确保结构安全。在进行模板设计时,要考虑模板的拆除顺序和拆除时间。
(1)拆除顺序。
①模板、支架和拱架拆除应按设计要求的程序和措施进行,遵循“先支后拆、后支先拆”的原则。支架和拱架,应按几个循环卸落,卸落量宜由小渐大。每一循环中,在横向应同时卸落,在纵向应对称均衡卸落。
②预应力混凝土结构的侧模应在预应力张拉前拆除;底模应在结构建立预应力后拆除。
(2)拆除时间。
①非承重侧模应在混凝土强度能保证结构棱角不损坏时方可拆除,混凝土强度宜为2.5MPa及以上。
②芯模和预留孔道内模应在混凝土抗压强度能保证结构表面不发生塌陷和裂缝时,方可拔出。
③钢筋混凝土结构的承重模板、支架和拱架的拆除,应符合设计要求。
④浆砌石、混凝土砌块拱桥拱架的卸落应符合下列规定:
a.浆砌石、混凝土砌块拱桥应在砂浆强度达到设计要求强度后卸落拱架,设计未规定时,砂浆强度应达到设计标准值的80%以上。
b.跨径小于10m的拱桥宜在拱上结构全部完成后卸落拱架;中等跨径实腹式拱桥宜在护拱完成后卸落拱架;大跨径空腹式拱桥宜在腹拱横墙完成(未砌腹拱圈)后卸落拱架。
c.在裸拱状态卸落拱架时,应对主拱进行强度及稳定性验算,并采取必要的稳定措施。
3.3.2.3 预应力混凝土工程施工
1.预应力混凝土浇筑
(1)混合料配制。
预应力混凝土应优先采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥,不宜使用矿渣硅酸盐水泥,不得使用火山灰质硅酸盐水泥及粉煤灰硅酸盐水泥,且水泥密度不宜大于550kg/m3。
预应力混凝土粗集料应采用碎石,其粒径宜为5~25mm。
混凝土中严禁使用含氯化物的外加剂及引气剂或引气型减水剂。
从各种材料引入混凝土中的氯离子最大含量不宜超过水泥用量的0.06%。超过以上规定时,宜采取掺加阻锈剂、增加保护层厚度、提高混凝土密实度等防锈措施。
(2)孔道施工。
①后张法预应力筋孔道的位置、孔径应符合设计要求。可采用预埋铁皮波纹管、胶管抽芯、钢管抽芯、充水充气胶管抽芯等方法预留。
②当采用波纹管预埋成孔时,应符合下列要求。
a.安装前应对波纹管的质量进行抽样检验,卷压铁皮咬合应严密不漏浆,并应具有一定的刚度,接头处应密封不漏浆。
b.当采用先穿束后浇筑混凝土时,对两端可以进行张拉的钢筋束,应随时来回拉动钢筋束防止被渗入孔道的水泥浆堵死;对两端为固定锚的钢筋束,必须有严格防止水泥浆漏进孔道的措施,不得被水泥浆堵死。
③当采用钢管成孔时,应符合下列要求。
a.钢管表面应平直光滑,焊接处应将焊缝磨平。
b.孔道长度超过25m时,为便于抽管可在钢管中部做套管接头,接头处应用铁皮包严,防止漏浆。
c.自混凝土浇筑后至钢管抽拔,每隔5~15min应将钢管转动一次。
当混凝土达到一定强度时(用手指轻按混凝土表面无显著凹痕时)可以抽出钢管,抽拔时应速度均匀,边抽边转,抽拔方向应和孔道保持在同一轴线上。
④当采用胶管成孔时,应符合下列要求。
a.一般可用输水或输气胶管,管内充水或充气的压力不低于0.5MPa,亦可在管内穿入细钢筋。
b.构件长度超过16m时,胶管应在中间对接,可用长400mm的铁皮筒紧套在胶管接头处外面,防止胶管受振、漏浆与外移。
c.抽拔芯管的时间,应根据气温、水泥的性能通过试验确定,一般以混凝土的抗压强度达到0.4~0.8MPa时为宜。
⑤预应力孔道形成后,应立即进行通孔,检查所有孔道是否贯通,如有堵塞应及时疏通。
(3)混凝土浇筑与养护
浇筑混凝土时,宜采用插入式、附着式或平板式振捣器振捣。锚固端及钢筋密集处应加强振捣,并应符合下列要求。
①对先张构件,钢筋张拉后应立即浇筑混凝土,若未能立即浇筑混凝土时,则在混凝土浇筑前应重新进行张拉,达到控制应力后,方允许浇筑混凝土。
②对后张构件则应采取措施防止振捣棒碰撞成孔管道和张拉端的预埋件,浇筑中应经常检查管道与预埋件位置,如有错位应及时纠正。
③振捣时应避免振捣棒碰撞预应力钢筋。
2.先张法预应力施工
先张法施加混凝土预压应力是先将预应力筋在台座上按设计要求的张拉控制力张拉,然后立模浇筑混凝土,待混凝土强度达到设计强度的75%后,放松预应力筋,由于钢筋的回缩,通过其与混凝土之间的黏结力,使混凝土得到预压应力。
(1)建造张拉台座。
张拉台座由承力支架、横梁、定位钢板和台面等组成,张拉台座应具有足够的强度和刚度,其抗倾覆安全系数不得小于1.5,抗滑移安全系数不得小于1.3。张拉横梁应有足够的刚度,受力后的最大挠度不得大于2mm。锚板受力中心应与预应力筋合力中心一致。
(2)预应力钢筋制作。
①钢筋下料。预应力筋的下料长度应根据构件孔道或台座的长度、锚夹具长度等经过计算确定。预应力筋宜使用砂轮锯或切断机切断,不得采用电弧切割。钢绞线切断前,应在距离切口5cm处用绑丝绑牢。
②钢筋焊接。预应力钢筋的接头必须在冷拉前采用对焊焊接,以免冷拉钢筋高温回火后失去冷拉所提高的强度。
普通低合金钢筋的对焊工艺,多采用闪光对焊接。为提高焊质量,对焊后应进行热处理。对焊接头宜设置在受力较小处,在结构受拉区及在相当于预应力筋30d长度(不小于50cm)范围内,对焊接头的预应力筋截面面积不得超过钢筋总截面面积的25%。
③钢筋镦粗。制作预应力混凝土构件过程中,为节约钢材,可将预应力钢筋端部做一个大头(即镦粗头)。
钢筋的镦粗头可采用电热镦粗,高强钢丝采用镦头锚固时,宜采用液压冷镦,冷拔低碳钢丝可以采用冷冲镦粗。
钢筋或钢丝的镦粗头制成后,要经过抗拉力试验,当钢筋或钢丝本身拉断,而镦粗头仍不破坏时,则认为合格;同时外观检查,不得有烧伤、歪斜和裂缝。
④钢筋冷拉。为了提高钢筋强度和节约钢筋,预应力粗钢筋在使用前应进行冷拉,钢筋冷拉即在常温下用超过钢筋屈服强度的拉力拉伸钢筋。
(3)预应力筋张拉。
先张法预应力钢筋、钢丝和钢绞线的张拉按预应力筋数量、间距和张拉力的大小,采用单根张拉和多根张拉。预应力筋的张拉应符合下列要求。
①同时张拉多根预应力筋时,各根预应力筋的初始应力应一致。张拉过程中应使活动横梁与固定横梁保持平行。
②张拉程序应符合设计要求,设计未规定时,其张拉程序应符合规定。张拉钢筋时,为保证施工安全,应在超张拉放张至0.9σcon时安装模板、普通钢筋及预埋件等。σcon为张拉时的控制应力值,包括预应力损失值。
③张拉过程中,预应力筋的断丝、断筋数量不得超过规定。
④放张预应力筋时混凝土强度必须符合设计要求。设计未规定时,不得低于设计强度的75%。放张顺序应符合设计要求。设计未规定时,应分阶段、对称、交错地放张。放张前,应将限制位移的模板拆除。
(4)预应力筋放松。
混凝土强度达到设计规定时,可逐渐放松受拉的预应力筋。预应力筋的放松速度不宜过快。常用的预应力筋放松方法有千斤顶放松和砂箱放松两种。
在台座固定端的承力支架和横梁之间,张拉前预先安放千斤顶。待混凝土达到规定的放松强度后,两个千斤顶同时回程,使拉紧的预应力筋徐徐回缩,张拉力被放松。
以砂箱代替千斤顶。使用时从进砂口灌满烘干的沙子,加上压力压紧。待混凝土达到规定的放松强度后,将出砂口打开,使沙子慢慢流出,放砂速度应均匀一致,预应力筋随之徐徐回缩,张拉力即被放松。当单根钢筋采用拧松螺母的方法放松时,宜先两侧后中间,分阶段、对称地进行。
3.后张法预应力施工
后张法施加混凝土预压应力是先制作留有预应力筋孔道的梁体,待混凝土达到设计强度的75%后,将预应力筋穿入孔道,并利用构件本身作为张拉台座张拉预应力并锚固,然后进行孔道压浆并浇筑封闭锚具的混凝土,混凝土因有锚具传递压力而得到预压应力。
后张法施工时,预应力筋直接在梁体上张拉,不需要专门台座。预应力筋可按设计要求配合弯矩和剪力变化布置成直线形或曲线形,适合于预制或现浇的大型构件。
后张法预应力施工工艺如下。
(1)预应力管道安装。
预应力管道安装时应采用定位钢筋进行固定,其安装位置应符合设计规定。
①金属管道接头应采用套管连接,连接套管宜采用大一个直径型号的同类管道,且应与金属管道封裹严密。
②管道应留压浆孔和溢浆孔;曲线孔道的波峰部位应留排气孔;在最低部位宜留排水孔。
③管道安装就位后应立即通孔检查,发现堵塞应及时疏通。管道经检查合格后应及时将其端面封堵。
④管道安装后,在其附近进行焊接作业时,必须对管道采取保护措施。
(2)预应力筋安装。
预应力筋安装应符合下列要求。
①先穿束后浇筑混凝土时,浇筑之前,必须检查管道,并确认完好;浇筑混凝土时应定时抽动、转动预应力筋。
②先浇筑混凝土后穿束时,浇筑后应立即疏通管道,确保其畅通。
③混凝土采用蒸汽养护时,养护期内不得装入预应力筋。
④穿束后至孔道灌浆完成应控制在下列时间以内,否则应对预应力筋采取防锈措施:
a.空气湿度大于70%或盐分过大时,7d;
b.空气湿度40%~70%时,15d;
c.空气湿度小于40%时,20d。
⑤在预应力筋附近进行电焊时,应对预应力钢筋采取保护措施。
(3)预应力筋张拉。
当构件混凝土强度达到设计强度的75%时,便可进行预应力筋的张拉。预应力筋张拉前,应根据设计要求对孔道的摩阻损失进行实测,以便确定张拉控制的应力,并确定预应力筋的理论伸长值。
①预应力筋张拉端设置。预应力筋张拉端的设置应符合设计要求;当设计未规定时,应符合下列规定。
a.曲线预应力筋或长度大于或等于25m的直线预应力筋,宜在两端张拉;长度小于25m的直线预应力筋,可在一端张拉。
b.当同一截面中有多束一端张拉的预应力筋时,张拉端宜均匀交错地设置在结构的两端。
②预应力筋的张拉顺序应符合设计要求;当设计无规定时,可采取分批、分阶段对称张拉,宜先中间,后上、下或两侧。
③预应力筋的张拉操作。预应力筋的张拉操作方法与配用的锚具和千斤顶的类型有关。如多丝束的张拉可配用锥形锚具、锥锚式千斤顶;粗钢筋的张拉可配用螺丝端杆锚具、拉杆式千斤顶;精轧螺纹钢筋的张拉可配用特制螺帽、穿心式千斤顶;钢绞线束的张拉可配穿心式千斤顶。本节仅以锥形锚具配锥锚式千斤顶为例,介绍预应力筋张拉的操作方法。
a.张拉准备。张拉前把钢丝穿过锚环,随着锚塞的放入将钢丝均匀分布在锚塞周围,用手锤轻敲锚塞,装上对中套,并将钢丝用楔块楔紧在千斤顶夹盘内,但先不要夹太紧。
b.初始张拉。两端同时张拉至钢丝达到初应力。由于夹盘上的钢丝尚未楔紧,此时钢丝发生滑移,从而调整钢丝长度。当钢丝停止滑移后,可打紧楔块,使钢丝牢牢地固定在夹盘上。在分丝盘沟槽处的钢丝上标出测量伸长量的起点标记,在夹盘前端的钢丝上也标出用以辨认是否滑丝的标记。
c.正式张拉。两端轮流分级加载张拉,每级加载值为油压表读数5000kPa的倍数,直至超张拉值。为消除预应力筋的部分松弛损失应持荷5min。减载至控制张拉应力,测量钢丝伸长量。
d.顶锚。当张拉到控制张拉应力后,钢丝伸长量与计算伸长量相符合,即可进行顶锚。顶锚时先从一端开始,在另一端补足预应力损失,再进行另一端的顶锚。若回缩量大于3mm,必须重新张拉。
(4)孔道压浆。
预应力筋张拉后,为了使孔道内预应力筋不受锈蚀,并与构件混凝土结成整体,保证构件的强度和耐久性,应及时进行孔道压浆,压浆前先用清水冲洗孔道,使之湿润,以保持灰浆的流动性。同时,要检查灌浆孔、排气孔是否畅通无阻。
压浆时,对多跨连续有连接器的预应力筋孔道,应张拉完一段灌注一段。孔道压浆宜采用水泥浆,水泥浆的强度应符合设计要求;设计无规定时不得低于30MPa。
压浆过程中及压浆后48h内,结构混凝土的温度不得低于5℃,否则应采取保温措施。当白天气温高于35℃时,压浆宜在夜间进行。
压浆后应从检查孔抽查压浆的密实情况,如有不实,应及时处理。
压浆作业,每一工作班应留取不少于3组砂浆试块,标准养护28d,以其抗压强度作为水泥浆质量的评定依据。
(5)封固锚具。
埋设在结构内的锚具,压浆后应及时浇筑封锚混凝土。封锚混凝土的强度等级应符合设计要求,不宜低于结构混凝土强度等级的80%,且不得低于30 MPa。封锚混凝土必须严格控制梁体长度。浇筑后1~2h带模养护,脱模后继续洒水养护不少于7d。对于长期外露的锚具,应采取可靠的防锈措施。
3.3.2.4 桥梁墩台施工
桥墩是多跨桥梁的中间支承结构物,它将相邻两孔的桥跨结构连接起来。桥墩除承受上部结构的荷载外,还要承受水压力、风力及可能出现的流冰压力、船只及漂浮物的撞击力等。
1.混凝土墩台施工
混凝土墩台施工主要包括制作与安装墩台模板和混凝土浇筑两个主要工序。
(1)制作与安装墩台模板。
模板一般用木材、钢材和其他符合设计要求的材料制成。木模质量轻,便于加工成结构物所需要的尺寸和形状,但装拆时易损坏,重复使用次数少。钢模板造价较高,但可重复多次使用,且拼装拆卸方便。
常用墩台模板的类型如下。
①拼装模板:各种尺寸的标准模板利用销钉连接,并与拉杆、加劲构件等组成墩台所需形状的模板。
拼装式模板在厂内加工制造,板面平整、尺寸准确、体积小、质量轻,拆装容易、快速,运输方便。
②整体吊装模板:将墩台模板水平分成若干段,每段模板组成一个整体,在地面拼装后吊装就位。
拼装模板安装时间短,无须设施工接缝,加快了施工进度,提高了施工质量;将拼装模板的高空作业改为平地操作,有利于施工安全;模板刚性较强,可少设拉筋或不设拉筋,节约钢材:可利用模外框架作简易脚手架,不需另搭施工脚手架:结构简单,装拆方便,对建造较高的桥墩较为经济。
③组合型钢模板:以各种长度、宽度及转角标准构件,用定型的连接件将钢模拼成结构用模板。
组合型钢模板体积小、质量轻、运输方便、装拆简单、接缝紧密,适用于在地面拼装。
④滑动模板:将模板悬挂在工作平台的围圈上,沿着所施工的混凝土结构截面的周界组拼装配,并随着混凝土的浇筑由千斤顶带动向上滑升。
滑动模板适用于各种类型的墩台。
(2)混凝土浇筑。
墩台混凝土浇筑前应对基础混凝土顶面做凿毛处理,清除锚筋污锈。
①混凝土灌注速度。为保证混凝土灌注质量,混凝土配制、输送及灌注速度v应满足下式要求:
式中,v为混凝土配料、输送及灌注的容许最小速度,m3/h;S为灌注的面积,m2;h为灌注层的厚度,m;t为所用水泥的初凝时间,h。
如混凝土的配制、输送及灌注所需时间较长,则应采用下式计算:
式中,t0为混凝土配制、输送及灌筑所消耗的时间,h。式中其他符号意义同前。
②重力式墩台混凝土浇筑。重力式墩台混凝土宜水平分层浇筑,每次浇筑高度宜为1.5~2m。墩台混凝土分块浇筑时,接缝应与墩台截面尺寸较小的一边平行,邻层分块接缝应错开,接缝宜做成企口形。分块数量,墩台水平截面面积在200m2内不得超过两块;在300m2以内不得超过3块。每块面积不得小于50m2。
③柱式墩台混凝土浇筑。浇筑墩台柱混凝土时,应铺相同配合比的水泥砂浆一层。墩台柱的混凝土宜一次连续浇筑完成。柱身高度内有系梁连接时,系梁应与柱同步浇筑。V形墩柱混凝土应对称浇筑。钢管混凝土墩台柱应采用补偿收缩混凝土,一次连续浇筑完成。
2.装配式墩台施工
装配式墩台适用于山谷架桥或跨越平缓无漂流物的河沟、河滩等的桥梁,特别是在工地干扰多、施工场地狭窄、缺水与砂石供应困难地区,其效果更为显著。
(1)装配式柱式墩台施工。
装配式柱式墩台施工是指将桥墩分解成若干部件,在工厂或工地集中预制,再运送到现场装配成桥墩。
①装配式构件安装。基础杯口的混凝土强度必须达到设计要求,方可进行预制构件的安装。
预制柱安装前,应对杯口长、宽、高进行校核,确认合格,对杯口与预制件接触面均应凿毛处理,埋件应除锈并应校核位置,合格后开始安装。预制柱安装就位后应采用硬木楔或钢楔固定,并加斜撑保持柱体稳定,在确保稳定后方可摘去吊钩。并应及时浇筑杯口混凝土,待混凝土硬化后拆除硬楔,浇筑二次混凝土,待杯口混凝土达到设计强度75%后方可拆除斜撑。
预制盖梁安装前应对接头混凝土面凿毛处理,预埋件应除锈。
在墩台柱上安装预制盖梁时,应对墩台柱进行固定和支承,确保稳定。
盖梁就位时,应检查轴线和各部尺寸,确认合格后方可固定,并浇筑接头混凝土。接头混凝土达到设计强度后,方可卸除临时固定设施。
②装配式构件连接接头处理。
a.承插式接头。将预制构件插入相应的预留孔内,插入长度一般为1.2~1.5倍的构件宽度,底部铺设2cm砂浆,四周以半干硬性混凝土填充。
b.钢筋锚固接头。构件上预留钢筋或型钢,插入另一构件的预留槽内,或将钢筋互相焊接,再灌注半干硬性混凝土。
c.焊接接头。将预埋在构件中的铁件与另一构件的预埋铁件用电焊连接,外部再用混凝土封闭。
d.扣环式接头。相互连接的构件按预定位置预埋环式钢筋,安装时柱脚先坐落在承台的柱心上,上下环式钢筋互相错接,扣环间插入U形短钢筋焊牢,四周再绑扎钢筋一圈,立模浇筑外围接头混凝土。
e.法兰盘接头。在相互连接的构件两端安装法兰盘,连接时将法兰盘连接螺栓拧紧即可。
(2)预应力混凝土装配墩施工。
预应力混凝土装配墩施工前,应对混凝土构件进行检验,外观和尺寸应符合质量标准和设计要求。
实体墩身浇筑时要按装配构件孔道的相对位置预留张拉孔道及工作孔。装配墩身由基本构件、隔板、顶板及顶帽四种不同形状的构件组成,用高强钢丝穿入预留的上下贯通的孔道内,张拉锚固而成。
墩身装配时,水平拼装缝采用M3.5水泥砂浆,砂浆厚度为15mm,便于调整构件水平标高,不使误差积累。预应力钢丝束的张拉位置可以在顶帽上张拉,也可在实体墩下张拉。压浆采用纯正泥浆,且应由下而上压注。顶帽上的封锚采用钢筋网罩焊在垫板上,单个或多个连在一起,然后用混凝土封锚。
(3)无承台大直径钻孔埋入空心桩墩施工。
无承台大直径钻孔埋入空心桩墩是由预钻孔、预制大直径钢筋混凝土桩墩节、吊拼桩墩节、用预应力后张连接成整体、桩周填石压浆、桩底高压压浆、吊拼墩节、浇筑或组装盖梁等工序组成,各工序施工应符合下列要求。
①成孔深度大于设计深度,成孔直径应大于设计直径。
②预制桩节质量应符合《公路桥涵施工技术规范》(JTG/T3650—2020)的相关规定。
③桩壁压浆结石混凝土质量控制标准:桩底与桩节间交界处抛填5~20mm小石子作过渡段,厚度为0.5m,以避免桩底注浆混凝土收缩缝集中在预制混凝土底节钢板下;抛掷落水高度不大于0.5m;填石粒料直径应选20mm、40mm、40~60mm或40~80mm间断级配;压浆水泥应选42.5级以上普通硅酸盐水泥;水泥浆液流动速度应根据填石空隙率和吸浆量确定,以确保注浆石混凝土抗压强度。
④桩周压浆结石混凝土强度达到60%后即可进行桩底高压压浆;压力值以扬压管为控制标准,不超过设计值的±1%:桩的上抬量不超过设计值的±1%;注浆量应大于计算值的1.2倍;闭浆时间应在15~30min,由闭浆时的吸浆量决定。
3.砌体墩台施工
砌体墩台施工具有取材方便、经久耐用等特点。条件允许时,应优先选择砌体墩台。
(1)同一层石料及水平灰缝的厚度要均匀一致,每层按水平砌筑,丁顺相间,砌石灰缝互相垂直,灰缝宽度和错缝按规定办理。
(2)砌石顺序为先角石,再镶面,后填腹。填腹石的分层厚度应与镶面相同;圆端、尖端及转角形砌体的砌石顺序,应自顶点开始,按丁顺排列接砌镶面石。
(3)圆端形桥墩的砌筑:圆端形桥墩的圆端顶点不得有垂直灰缝,砌石应从顶端开始,然后按丁顺相间排列,安砌四周镶面石。
(4)尖端形桥墩的砌筑:尖端形桥墩的尖端及转角处不得有垂直灰缝,砌石应从两端开始,先砌石块,再砌侧面转角,然后按丁顺相间排列,安砌四周的镶面石。
4.墩台附属工程施工
(1)台背施工。
台背填土不得使用含杂质、腐殖物或冻土块的土类,宜采用透水性土。
台背填土与路基填土同时进行,应按设计高度一次填齐,台背填土应采用机械碾压。台背0.8~1m范围内宜回填砂石、半刚性材料,并采用小型压实设备或人工夯实。
(2)锥体护坡施工。
坡面式基面夯实,整平后,方可开始铺砌锥体护坡,以保证护坡稳定。
锥坡填土应与台背填土同时进行,桥涵台背、锥坡、护坡及拱上等各项填土,宜采用透水性土,不得采用含有泥草、腐殖物或冻土块的土。填土应在接近最佳含水量的情况下分层填筑和夯实填土应按标高及坡度填足,每层厚度不得超过0.30m,密实度应达到规范要求。
为防止坡角滑走,护坡基础与坡角的连接面应与护坡坡度垂直。
片石护坡的外露面和坡顶、边口,应选用较大、较平整并略加修凿的块石铺砌。
砌石时拉线要张紧,砌面要平顺,护坡片石背后应按规定做碎石倒滤层,以防止锥体土方被水冲蚀变形。护坡与路肩或地面的连接必须平顺,以利排水,并避免背后冲刷或渗透坍塌。
砌体勾缝除设计有规定外,一般可采用凸缝或平缝,且宜待坡体土方稳定后进行。浆砌砌体应在砂浆初凝后,覆盖养护7~10d。养护期间应避免碰撞、振动或承重。
(3)泄水盲沟施工。
泄水盲沟以片石、碎石或卵石等透水材料砌筑,并按要求坡度设置,沟底用黏土夯实。盲沟应建在下游方向,出口处应高出一般水位0.2m,平时无水的干河应高出地面0.2m;如桥台在挖方内横向无法排水时,泄水盲沟在平面上可在下游方向的锥体填土内折向桥台前端排出,在平面上呈L形。
3.3.2.5 桥梁支座施工
1.板式橡胶支座安设
板式橡胶支座由多层橡胶片与薄壁板镶嵌、黏合、压制而成。安装前,应将垫块顶面清理干净,采用干硬性水泥砂浆抹平,且检查顶面标高是否满足设计要求;板式橡胶支座安装前还应对支座的长、宽、厚、硬度、容许荷载、容许最大温差及外观等进行全面检查,如不符合设计要求,则不得使用。
板式橡胶支座安装时,支座中心尽可能对准梁的计算支点,必须使整个橡胶支座的承压面上受力均匀。如就位不准或与支座不密贴时,必须重新起吊,采取垫钢板等措施,并应使支座位置控制在允许偏差内。不得用撬棍移动梁、板。
为保证板式橡胶支座安装装置准确,支座安装尽可能在接近年平均气温的季节里进行,以减小由于温差变化过大而引起的剪切变形。
梁、板安装时,必须细致稳妥,使梁、板就位准确且与支座密贴,勿使支座产生剪切变形;就位不准时,必须吊起重放,不得用撬杠移动梁、板。
当墩台两端标高不同,顺桥向或横桥向有坡度时,支座安装必须严格按设计规定办理。
支座周围应设排水坡,防止积水,并及时清除支座附近的尘土、油脂与污垢等。
2.盆式橡胶支座安设
盆式橡胶活动支座分为固定支座、双向活动支座和单向活动支座。安装前应将支座的各相对滑移面和其他部分用丙酮或酒精擦拭干净。
盆式橡胶支座各部件进行组装时,支座底面和顶面的钢垫板必须埋置牢固,垫板与支座间平整密贴,支座四周探测不得有0.3mm以上的缝隙,支座中线、水平、位置不得有大于2mm的偏差,当支座上、下座板与梁底和墩台顶采用螺栓连接时,螺栓预留孔尺寸应符合设计要求,安装前应清理干净,采用环氧砂浆灌注;当采用电焊连接时,预埋钢垫板应锚固可靠、位置准确。墩顶预埋钢板下的混凝土宜分两次浇筑,且一端灌入,另一端排气,预埋钢板不得出现空鼓。焊接时应采取防止烧坏混凝土的措施。
盆式橡胶固定支座安装时,其上下各部件纵轴线必须对正。
3.球形支座安设
球形支座由顶板、底板、凸形中间板及两块不同形状的聚四氟乙烯板组成。球形支座出厂时,应由生产厂家将支座调平,并拧紧连接螺栓,防止运输安装过程中发生转动和倾覆。球形支座可根据设计需要预设转角和位移,应在厂内装配时调整好。
球形支座安装前应开箱检查配件清单、检验报告、支座产品合格证及支座安装养护细则。施工单位开箱后不得拆卸、转动连接螺栓。
当下支座板与墩台采用螺栓连接时,应先用钢楔块将下支座板四角调平,高程、位置应符合设计要求,用环氧砂浆灌注地脚螺栓孔及支座底面垫层。环氧砂浆硬化后,方可拆除四角钢楔,并用环氧砂浆填满楔块位置。当下支座板与墩台采用焊接连接时,应采用对称、间断焊接方法将下支座板与墩台上预埋钢板焊接。焊接时应采取防止烧伤支座和混凝土的措施。
当梁体安装完毕,或现浇混凝土梁体达到设计强度后,在梁体预应力张拉之前,应拆除上、下支座板连接板。
对于跨径为10m左右的小型钢筋混凝土梁(板)桥,可采用油毡石棉垫或铅板支座。安设这类支座时,应先对墩台支承面的平整度和横向坡度进行检查,若与设计要求不符应修凿平整并以水泥砂浆抹平,再铺垫油毡、石棉垫或铅板。梁(板)就位后梁(板)与支承间不得有空隙和翘动现象,否则将发生局部应力集中,使梁(板)受损,也不利于梁(板)的伸缩与滑动。