多孔多点振捣技术在高铁连续梁0号块施工中的应用

作者:卜东兴
单位:中铁十六局集团第五工程有限公司
摘要:在高速铁路大跨度预应力混凝土连续梁0号块施工中,常因混凝土浇筑工艺不合理导致局部,尤其是支座上方钢筋密集区混凝土振捣不密实,出现蜂窝、孔洞、骨料堆积等病害。结合工程实际,利用BIM建模,优化钢筋安装工艺,实现钢筋精确定位;设置布料串筒,解决混凝土布料离析问题;在顶板预留竖向振捣通道及两侧加宽段侧模顶部、过人孔处开设振捣天窗,消除振捣盲区。通过上述措施,有效保证0号块各部位混凝土的充分振捣,较好地控制了混凝土的施工质量。
关键词:铁路工程 混凝土 振捣技术 连续梁 BIM
作者简介:卜东兴,工程师,E-mail:2723142655@qq.com;

0 引言

近年来,在铁路项目静态验收中,连续梁0号块表面蜂窝麻面、支座上方钢筋密集区空鼓、混凝土强度不足等病害时有发生。更有严重者,由于支座上方混凝土空鼓,连续梁支座受力形式发生改变,导致支座变形、脱空。传统施工工艺无法确保0号块混凝土施工质量。此类病害处理非常棘手,其工艺复杂、程序繁琐、代价高昂。本文以新建福厦铁路3标木兰溪特大桥跨莆炎高速连续梁0号块施工为例,着重阐述多孔多点振捣施工工艺在连续梁0号块施工中的应用,以期为类似工程提供借鉴。

1 工程概况

新建福厦铁路3标木兰溪特大桥335~339号墩连续梁上跨莆炎高速公路,桥跨组合为(60+100+100+60)m预应力混凝土连续箱梁,梁全长321.5m,顶宽12.6m,底宽6.7m。箱梁中支点截面中心线处梁高7.82m,跨中直线段及边跨直线段截面中心线处梁高4.82m,梁底下缘按二次抛物线变化。箱梁横截面为单箱单室直腹板截面,顶板厚38.5cm,腹板厚分别为60,80,100cm,底板厚由跨中的40cm按抛物线至中支点根部120cm,中支点局部加厚到130cm。全桥分别于中支点处、端支点处设置5道横隔梁。中支点处设厚2.4m的横隔梁,端支点处设厚1.45m的横隔梁。横隔梁设有孔洞,供检查人员通过。

2 连续梁0号块病害原因分析及对策

高速铁路大跨度预应力混凝土连续梁采用箱形截面,0号块位于连续梁中支点处,体积庞大,空间结构复杂,钢筋非常密集,由此使得0号块浇筑过程中,混凝土下料困难,不易振捣且存在多处振捣盲区。传统施工工艺在混凝土浇筑过程中由于钢筋阻隔,混凝土下料困难时,采用振捣棒强行驱赶下料,易造成混凝土中粗骨料与胶凝材料分离;又由于钢筋密集,在浇筑腹板和横隔板下部混凝土时,振捣棒难以深入到混凝土中,若强行深入其中,易被密集钢筋卡住,故仅使用振捣棒或附着式振动器振捣模板外侧达不到振捣效果;复杂的结构形式使振捣棒无法直接抵达某些需振捣区域,导致漏振。为解决此类问题,采用多孔多点振捣施工工艺,通过BIM建模、钢筋精确定位、设置布料串筒、预留振捣通道、模板开窗等措施,确保0号块混凝土施工质量。

3 多孔多点振捣施工技术要点

3.1 BIM技术应用

利用BIM建模技术,对0号块顶板、腹板、底板、支座上方钢筋网片和横隔板纵横向钢筋,以及预应力管道和预埋件进行碰撞检查,掌握钢筋、预应力管道及预埋件的分布状态。在规范和设计允许的条件下,优化微调钢筋排布,保证钢筋间距统一、上下对应,为振捣通道和下料串筒预留足够的空间,同时也便于混凝土振捣。

3.2 钢筋和预应力管道精确定位

钢筋和波纹管的精确定位技术不仅是保证0号块实体质量的前提,也是实现多孔多点振捣技术的关键所在。通过采用角钢卡具、端模卡槽、可拆卸组合式劲性骨架和全截面井字架实现钢筋及预应力波纹管的精确定位。

3.2.1 钢筋定位

1)角钢卡具定位横向及竖向结构钢筋采用角钢卡具定位,角钢卡具采用∟63×63×5精确开槽,槽口按钢筋设计间距布置,钢筋绑扎前先固定好角钢卡具,钢筋入槽后绑扎固定,完成后拆除角钢卡具,实现钢筋竖向层距、水平间距的精确定位。

2)端模卡槽定位端模采用1cm厚钢板,钢板应具有足够的刚度,根据结构纵向主筋位置精确开槽,卡槽直径大于钢筋直径约4mm,如图1所示。在混凝土浇筑前使用泡沫胶封堵卡槽与钢筋间缝隙。

图1 端模卡槽定位

图1 端模卡槽定位

 

3)可拆卸组合式劲性骨架定位劲性骨架用于支撑内模顶板混凝土荷载和施工荷载,同时也用于实现底板上层钢筋网片的精确定位。组合式劲性骨架定位由下角钢、定位筋、承插筋、上钢管组合而成。

3.2.2 全截面井字架预应力管道定位

1)坐标采集坐标采集以端模、顶板、侧模为基准面,按直线段60cm、曲线段30cm截取全截面井字架与基准面相对位置,确定全截面井字架各管道相对坐标。

2)井字架制作与安装根据截取的各断面相对坐标,工厂加工井字架。井字架采用φ12钢筋,每侧钢筋与管道间隙控制在2mm左右。井字架安装前,截取井字架与基准面的相对位置,精确定位,而后将井字架固定点焊于梁体钢筋上。

3.3 布料串筒和预留振捣通道的设置

3.3.1 设置布料串筒

在腹板处预置φ100mm布料钢管(亦可作为振捣通道),间距宜为1.0~1.5m,混凝土自由落差不大于1m。在支座上方等钢筋密集区应加密布料管。

3.3.2 预留振捣通道

竖向振捣通道的间距应小于振捣棒振捣半径的1.5倍,φ50mm振捣棒振捣影响半径经验值为30~50cm,振捣通道按50cm间距梅花形交错布置,以确保混凝土振捣密实。通道采用φ75mm无缝钢管,钢管底部距支座顶层钢筋网片上方约30cm,采用井字形支架予以限位。

3.4 模板开窗

3.4.1 加宽段侧向模板开窗

0号块加宽段侧模上部每侧开设7个50cm×40cm振捣天窗,用于插入式振捣棒振捣加宽段及支座处混凝土,如图2所示。天窗设置插销式封闭门,四周设橡胶条,待混凝土浇筑至天窗位置时,关闭封闭门,并可靠固定。

3.4.2 横隔板过人孔处模板开窗

横隔板过人孔底模处,根据振捣棒作用范围,沿纵向中心线左右对称各开设3个20cm×30cm振捣天窗,以对横隔板下部及底板进行振捣。

3.5 混凝土浇筑及振捣

混凝土通过预置下料管逐管入模为主、箱室内下料为辅,防止混凝土离析。混凝土通过竖向预留振捣通道、侧模窗口、过人孔处窗口进行振捣。采用以内部插入振动为主、外部侧振为辅,比较困难的区段利用钢钎辅助插捣。振捣棒应快插慢拔,振捣时间一般不小于15s,支座上方等钢筋密集区振捣时间应控制在20~30s。此过程中应密切观察混凝土表面状态,混凝土表面不再显著下沉,不再出现气泡且表面泛浆,一般可视为振捣到位。振捣棒应避免碰触钢筋、模板壁、预应力管道及预埋件。混凝土振捣完成后,应及时进行初次抹面和二次收面,并覆盖、喷淋或洒水养护,保持混凝土表面湿润。

图2 加宽段侧向模板开窗(单位:cm)

图2 加宽段侧向模板开窗(单位:cm)

 

4 质量检测

木兰溪特大桥338号墩连续梁0号块拆模后,进行了外观检查,梁体表面光滑、颜色均一,无蜂窝、麻面等现象。混凝土达到龄期后,采用敲击和雷达扫描的方式对0号块进行质量检查,结果表明,混凝土密实无空洞。

5 结语

连续梁0号块混凝土质量问题一直是困扰桥梁施工的一大难题,利用BIM建模技术和钢筋定位卡具,实现钢筋精确定位;设置布料串筒,避免混凝土离析;预留竖向振捣通道,模板开设振捣天窗,消除振捣盲区。通过以上措施,确保连续梁0号块混凝土的施工质量,可为相关连续梁的施工提供有意义的借鉴。

 

 

参考文献[1]王立作,周剑,郝建省.悬臂连续梁0号段多孔振捣施工技术研究[J].铁道建筑技术,2018(2):9-11,16.

[2]汪杭州.高速铁路连续梁0号块三角托架不同结构体系的受力性能比较[J].山西建筑,2020,46(1):133-135.
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