多层现浇箱梁重叠施工方法与流程

本发明涉及水平投影存在重叠的多层现浇箱梁技术，特别涉及多层现浇箱梁重叠施工方法，适用于周边条件导致无法采用跨越式支架等常规施工方法避开下层箱梁实施上层箱梁的现场。

背景技术：

随着我国基础设施建设不断迅速推进，桥梁工程施工技术日新月异。城市立交以及交叉跨线箱梁上下投影区域存在重叠的情况十分普遍。在特殊条件下，施工时不得不先施工下层桥梁，再将上层桥梁支架体系置于下层桥梁，随后施工上层桥梁。

从理论上，将上层支架体系置于下层桥梁是一种较为简单直接的方案思路，即在多个箱梁交叉的时候，现有技术中的施工顺序是先做上层梁，再做下层梁。采用先做下层梁的时候，下层梁施工完成，再施工上层梁，支撑架就只能搭设在已经完成的下层梁上，致使下层荷载的承载能力降低，使施工作业危险程度增大，还使桥梁支架体系存在安全风险，并且上层梁体支架转换落地以确保下层梁体结构安全这个施工技术成本投入也较高，此施工技术采用自上而下的施工顺序，造成箱梁支架体系反复搭拆所造成的浪费，还延长了施工工期，增大劳动强度。

技术实现要素：

为解决现有技术存在的问题，本发明提供多层现浇箱梁重叠施工方法，改善结构受力，提高支架体系承载能力，不用增加额外材料，且使支架用量降低，降低了施工成本，有效的提高了工程质量。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：

多层现浇箱梁重叠施工方法，包括以下步骤：

步骤1、施工准备：收集梁体设计信息，计算上下层桥梁荷载，进行临时支撑体系布置，通过计算分析，确定经济、安全的下层梁体施工支架，主要控制下层梁体临时支撑体系的刚度，编制预应力专项施工方案和梁体变形监测及应力、应变监控方案；

步骤2、浇筑平台搭设及模板安装：支架平台的搭设应根据现场实际情况确定的专项施工方案进行，模板安装时是底板的两侧安装有腹板，两块腹板的上方分别安装有翼板，现浇平台及模板支架系统的搭建符合常规设计，能承受新浇混凝土的重量和侧压力，以及在施工过程中所产生的各种荷载；

步骤3、支架预压：支架预压加载分三级进行，依次施加荷载为节段单元预压荷载值的60%、80%、100%，预压加载时，横向从中线向两侧对称加载，每级加载完成后，每间隔12h对支架沉降量进行监测，检测时合理布置支架变形观测点，当支架观测点连续2次沉降差平均值小于2mm时，再继续加载，加载至100%后，当各点沉降量平均值小于1mm或连续3次各点沉降量平均值累计小于5mm后再进行一次性卸载，卸载采用对称、均衡、同步卸载；支架预压是为检测支架体系的承载能力以及消除支架体系的非弹性变形，并测量出支架体系的弹性变形，加载时应根据按照工况计算得出的最大荷载工况进行加载，预压重量为最大计算工况荷载的110%，加载可以采用预制混凝土块或砂袋等；

步骤4、监控传感器设置：梁体预埋除开设计要求及常规施工要求需要进行的预埋外，为了加强梁体应力监控，埋设应力监控传感器对梁体的应力进行监控；监控数据采集时间分工况进行、每个工况前后所有预埋传感器进行采集；

步骤5、下层箱梁钢筋预应力施工及混凝土浇筑：先依据常规技术对钢筋预应力进行施工，而后进行混凝土浇筑，混凝土浇筑前对波纹管安装质量进行检查，保护波纹管管道，避免波纹管接触振捣棒和定位钢筋，浇筑时避免混凝土直接冲击管道以及定位钢筋，混凝土浇筑后及时采用高压水进行波纹管管道冲洗，打开排水孔，将管道内的漏浆液体、杂质冲洗干净，再用高压风将管道吹干；针对下层箱梁的梁体浇筑前检查检查预埋件预埋位置的准确程度，在对下层箱梁的梁体浇筑时，首先从变形大的位置开始，加强混凝土施工组织；

由于预埋件、钢筋等导致混凝土浇筑难度增加，在砼施工过程中，应全面进行振捣密实，防止漏振、过振现象发生，振捣棒应离开模板，不允许紧贴模板振捣，造成模板变形，影响砼的外观质量；砼浇筑完成后应加强收面工作与养护工作，以防产生收缩裂缝，控制拆模时间，禁止在凝固早期拆模，破坏砼表面。

步骤6、：下层桥梁箱体顶板内支架约束释放：多层现浇箱梁施工时，上部荷载将置于下层桥梁顶板上，由箱体内顶板支架传力，在现浇梁完成施工后，且达到设计承重模板拆除要求后，首先松开箱体顶板内支架模板，再进行张拉桥梁永久预应力；

步骤7、下层桥梁预应力张拉：预应力张拉前，应仔细检查锚板位置混凝土密实情况，敲击是否存在空响，侧面非承重模板松开，将预应力管道内杂物清理冲洗干净，并用高压风吹干，张拉时遵循“左右对称、先内后外，先张拉长束，后张拉短束”的原则进行；

步骤8、顶紧箱体内支架至顶板：在张拉桥梁永久预应力后，在施工上层梁体前上调箱体内顶板支架顶托座，使之与顶板底部接触，且在此期间进行应力监控，顶板受力后出现下挠趋势时，将荷载传递至底板，再传递至下层桥梁底板下支架；

步骤9、上层梁体支架搭设及混凝土浇筑：

根据常规设计将支架体系均匀分布在桥面，上下层支架体系在搭设时顶板以上的上层桥梁荷载与下层桥梁箱体内支架对齐，当上下层桥梁存在斜向交叉的现象时，支架斜向搭设在下层桥面上，且在设计下层桥梁箱体内支架时进行加密；上层梁体支架搭设完毕后，进行预压，而后对上层箱梁进行混凝土浇筑；

步骤10、上层桥梁预应力张拉：首先拆除上层桥梁箱体内支架，再按照常规预应力体系张拉施工；

步骤11、支架体系拆除：支架体系的拆除顺序，在上层桥梁浇筑完成后应为：拆除上层箱体内支架或松开→张拉上层桥梁预应力→拆除置于下层桥梁的上层桥梁支架→拆除下层箱体内支架→拆除下层箱梁底部支架；拆除一般遵循“先支后拆、后支先拆”原则，确保施工安全；

步骤12、下层箱梁混凝土检测：上层桥梁主体结构施工完毕后对下层桥梁箱梁混凝土进行完整性检测。

进一步限定，在施工准备与浇筑平台搭设及模板安装的两个步骤之间要进行施工设计计算分析，满足下层桥梁混凝土在上层桥梁载荷作用下的施工要求，计算分析工况包括：下层桥梁混凝土浇筑支架计算、支架体系受力情况、层桥面顶板局部应力，计算分析过后与传感器监控的数据进行比对验证，比对验证确认无误后再进行下一步施工。

进一步限定，传感器埋设位置为箱梁顶板上端面和箱梁底板下底面的纵横面上，按照箱梁1/4、1/2、3/4的跨径距离均匀埋设。

进一步限定，在对监控传感器设置的时候应符合下列规定：当箱梁梁体跨径不超过40m时，沿结构的纵向每隔1/4跨径应布置一个观测断面；当结构跨径＞40m时，纵向相邻观测断面之间距离≤10m；每个观测断面上的观测点应不少于5个，且对称布置。

进一步限定，在下层桥梁预应力张拉之前，采用单束张拉千斤顶逐根进行调束，将调束张拉力为10%σk，σk为控制应力，在预应力张拉时按照0→初始10%σk张拉吨位→100%σk张拉吨位→持荷5分钟锚固的程序进行。

进一步限定，对上层梁体支架的预压加载按20%、40%、60%、80%、100%分五个阶段进行。

本发明与现有技术相比，施工顺序不相同，现有技术的常规施工顺序是先做上层箱梁再做下层箱梁，而本发明的方法是在浇筑下层箱梁混凝土后，不拆除梁底支架体系，张拉下层箱梁永久预应力，搭设上层桥箱梁支架，浇筑上层箱梁混凝土；张拉下层箱梁预应力后，可以分担部分上层荷载，改善了支架体系的受力，降低下层支架用量，避免了先做下层箱梁的时候，下层箱梁施工完成，再施工上层箱梁，支架体系就只能搭设在已经完成的下层梁上的危险系数，导致结构存在安全风险，此方法增加了改善结构受力，提高了支架体系承载能力，并且不用增加额外材料，且使支架用量降低，降低了施工成本，有效提高工程质量，解决技术难题。

附图说明

图1为多层现浇箱梁重叠施工方法的施工工艺流程图；

图2为下层梁体传感器预埋位置纵断面示意图；

图3为下层梁体传感器预埋位置横断面示意图；

图4为上下层桥梁支架布置示意图；

图5为荷载加载示意图；

图6为施工工艺原理荷载与变形示意图。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员可以更好地理解，下面结合附图和实施例对本发明技术方案进一步说明。

如图1、图2、图3、图4所示的多层现浇箱梁重叠施工方法，包括以下步骤：

步骤1、施工准备：收集梁体设计信息，计算上下层桥梁荷载，进行临时支撑体系布置，通过计算分析，确定经济、安全的下层梁体施工支架，主要控制下层梁体临时支撑体系的刚度，编制预应力专项施工方案和梁体变形监测及应力、应变监控方案；

步骤2、浇筑平台搭设及模板安装：支架平台的搭设应根据现场实际情况确定的专项施工方案进行，模板安装时是底板4的两侧安装有腹板5，两块腹板5的上方分别安装有翼板6，现浇平台及模板支架系统的搭建符合常规设计，能承受新浇混凝土的重量和侧压力，以及在施工过程中所产生的各种荷载；

步骤3、支架预压：平台安装完成后按照《钢结构工程施工规范》gb50755及设计方案进行检查验收，合格后才能进行下一步施工，支架预压工艺参考《钢管满堂支架预压技术规程》jgj/t194进行分级加载；支架预压加载分三级进行，依次施加荷载为节段单元预压荷载值的60%、80%、100%，预压加载时，横向从中线向两侧对称加载，每级加载完成后，每间隔12h对支架沉降量进行监测，检测时合理布置支架变形观测点，当支架观测点连续2次沉降差平均值小于2mm时，再继续加载，加载至100%后，当各点沉降量平均值小于1mm或连续3次各点沉降量平均值累计小于5mm后再进行一次性卸载；

步骤4、监控传感器设置：埋设应力监控传感器对梁体的应力进行监控，应力监控传感器一般选择具有代表性构件位置，以便张拉过程全面评估应力状态；

步骤5、下层箱梁钢筋预应力施工及混凝土浇筑：先依据常规技术对钢筋预应力进行施工，而后进行混凝土浇筑，混凝土浇筑前对波纹管安装质量进行检查，保护波纹管管道，避免波纹管接触振捣棒和定位钢筋，浇筑时避免混凝土直接冲击管道以及定位钢筋，混凝土浇筑后及时采用高压水进行波纹管管道冲洗，打开排水孔，将管道内的漏浆液体、杂质冲洗干净，再用高压风将管道吹干；针对下层箱梁的梁体浇筑前检查检查预埋件预埋位置的准确程度，在对下层箱梁的梁体浇筑时，首先从变形大的位置开始，加强混凝土施工组织；

梁体浇筑前应全面检查预埋件预埋位置的准确程度，主要控制好预埋标高，平面位置，并仔细检查预埋件固定是否稳固。浇筑混凝土时，下料口应避免对预埋传感器产生冲击变位。由于预埋件位置受力比较集中，浇筑时应特别注意保证混凝土的密实程度。特别注意确保混凝土施工性能的保证，具有较好的流动性，确保混凝土在钢筋密集区的密实度。浇筑时，首先从变形大的位置开始，加强混凝土施工组织，避免浇筑时间过长，导致后浇混凝土对先浇筑混凝土的影响，在混凝土配合比设计时应充分考虑其缓凝性；浇筑时，应特别注意留设同条件养护试验试块，对同期混凝土强度、弹性模量等指标进行测试。

步骤6、：下层桥梁箱体顶板内支架约束释放：多层现浇箱梁施工时，上部荷载将置于下层桥梁顶板上，由箱体内顶板支架传力，但如果浇筑后不松开内箱体支架，由于预应力张拉荷载可能通过箱体内支架传递至箱梁顶板，将导致顶板开裂；在现浇梁完成施工后，且达到设计承重模板拆除要求后，首先松开箱体顶板内支架模板，再进行张拉桥梁永久预应力；桥梁箱体内支架一般采用wdj碗扣支架体系或钢管脚手架搭设，松开箱体内支架体时，将上托座松开即可，松开间隙根据桥梁张拉箱体传力变形确定。

步骤7、下层桥梁预应力张拉：下层桥梁混凝土浇筑后，在同条件养护试验试件达到了设计计算强度、弹模等要求后，才可进行预应力张拉，预应力张拉前，应仔细检查锚板位置混凝土密实情况，敲击是否存在空响，侧面非承重模板松开，将预应力管道内杂物清理冲洗干净，并用高压风吹干，张拉时遵循“左右对称、先内后外，先张拉长束，后张拉短束”的原则进行；

步骤8、顶紧箱体内支架至顶板：在张拉桥梁永久预应力后，在施工上层梁体前上调箱体内顶板支架顶托座，使之与顶板底部接触，且在此期间进行应力监控，顶板受力后出现下挠趋势时，将荷载传递至底板，再传递至下层桥梁底板下支架；

步骤9、上层梁体支架搭设及混凝土浇筑：

根据常规设计将支架体系均匀分布在桥面，上下层支架体系在搭设时顶板以上的上层桥梁荷载与下层桥梁箱体内支架对齐，当上下层桥梁存在斜向交叉的现象时，支架斜向搭设在下层桥面上，且在设计下层桥梁箱体内支架时进行加密；上层梁体支架搭设完毕后，进行预压，而后对上层箱梁进行混凝土浇筑；

步骤10、上层桥梁预应力张拉：首先拆除上层桥梁箱体内支架，再按照常规预应力体系张拉施工；

步骤11、支架体系拆除：支架体系的拆除顺序，在上层桥梁浇筑完成后应为：拆除上层箱体内支架或松开→张拉上层桥梁预应力→拆除置于下层桥梁的上层桥梁支架→拆除下层箱体内支架→拆除下层箱梁底部支架；

步骤12、下层箱梁混凝土检测：上层桥梁主体结构施工完毕后对下层桥梁箱梁混凝土进行完整性检测。

如图6所示，多层投影重叠的箱梁现浇施工时，上层箱梁荷载将置于下层箱梁顶板之上，由于箱梁为空心结构，顶板不能直接承受荷载，需要箱体内的顶板支架传力。但如果张拉前不松开箱体内支架，预应力张拉时则可能导致顶板开裂，故在下层箱梁张拉前先松开箱体顶板内支架模板，再进行张拉；在施工上层梁体前，再将箱体内顶板支架顶托顶紧箱梁顶板，则在承受上层荷载时可将分布在顶板空心段的荷载传递至底板，再传递至下层箱梁支架体系。

当上层箱梁荷载作用于下层箱梁顶板上时，荷载将会首先由预应力抵抗，之后向下逐渐变形，支架将逐步提供弹性支撑，当达到张拉变形前的位置时，除开支架提供下层梁体自重的回弹支撑力外，尚有预应力张拉荷载；利用箱梁张拉预应力与支架体系联合承受上层箱梁荷载，支架体系的承载能力得到了提高。

由于箱体内支架的存在，梁体张拉呈弧线时可能会导致顶板承受拉应力开裂，故张拉前应松开箱体内顶板支架，d2>d1>d3，d4应根据结构荷载确定；分析时，将联合支架及梁体整体进行，查看整体应力情况。

在施工准备与浇筑平台搭设及模板安装的两个步骤之间要进行施工设计计算分析，计算分析参照《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》jtgd62中7.2节对钢筋混凝土构件短暂情况下应力大小的要求，c50混凝土正截面压应力≤0.80fc，混凝土主拉应力≤0.75ft，fc、ft为施加预应力时同条件养护混凝土抗压抗拉强度指标，满足下层桥梁混凝土在上层桥梁载荷作用下的施工要求，计算分析工况包括：下层桥梁混凝土浇筑支架计算：支架荷载按照下层桥梁荷载考虑；下层桥梁混凝土浇筑后，达到设计预应力施工条件，松开箱体内顶板模板，张拉永久预应力，查看分析支架体系受力情况；顶紧下层桥梁箱体内支架，将荷载作用在下层桥梁桥面上，下层桥梁与支架联合计算以及上层荷载布置下，下层桥面顶板局部应力是否存在超限。超限则应局部进行加强或进一步均布荷载，降低荷载集度；计算分析中应考虑混凝土时间依存特性，如随时间及环境温度等发展的混凝土强度、收缩及徐变等影响，力求准确；施工过程采用“双控”原则，通过埋设的传感器，对应力应变进行监控，与计算分析进行比对验证，比对验证确认无误后再进行下一步施工。

如图2、图3所示的传感器3埋设位置为箱梁顶板1上端面和箱梁底板2下底面的纵横面上，按照箱梁1/4、1/2、3/4的跨径距离均匀埋设。

在对监控传感器设置的时候应符合下列规定：当箱梁梁体跨径不超过40m时，沿结构的纵向每隔1/4跨径应布置一个观测断面；当结构跨径＞40m时，纵向相邻观测断面之间距离≤10m；每个观测断面上的观测点应不少于5个，且对称布置。

传感器设置后要进行记录和成果应用，根据高程实测数据，结合设计标高和梁底预拱度值，确定和调整梁底立模标高=设计梁底标高+支架弹性变形值，预压观测记录表可参照《钢管满堂支架预压技术规程》jgj/t194附表进行。

在下层桥梁预应力张拉之前，采用单束张拉千斤顶逐根进行调束，将调束张拉力为10%σk，σk为控制应力，在预应力张拉时按照0→初始10%σk张拉吨位→100%σk张拉吨位→持荷5分钟锚固的程序进行。

对上层梁体支架的预压加载按20%、40%、60%、80%、100%分五个阶段进行。

本实施例中预应力张拉时所采取的安全措施如下：

（1）张拉作业区，应设警告标志，无关人员，严禁入内；

（2）检查张拉设备工具是否符合施工安全的要求，如千斤顶、油泵、压力表、油管、顶楔器液控顶压阀等，压力表应按规定周期进行检定；

（3）张拉时，千斤顶的对面及后面严禁站人，作业人员应站在千斤顶的两侧，以防锚具及销子弹出伤人；

（4）张拉时，应检查混凝土的强度，必须达到常规设计要求强度后，方可进行张拉；

（5）张拉作业中，应集中精力，看准仪表，记录要准确无误；

（6）张拉操作中，若出现异常现象，如油表振动剧烈、发生漏油，电机声音异常，发生断丝、滑丝等，应立即停机检查；

（7）张拉完毕退销时，应采取安全防护措施，防止销子弹出伤人，卸销时，不得强击；

（8）张拉时和张拉完毕后，对张拉施锚两侧均应妥善保护，不得压重物，张拉完毕，尚未灌浆前，梁端应设围护和挡板，严禁撞击锚具、钢束。不得在梁端附近作业或休息。

本实施例中的预应力施工质量控制：

（1）预应力的张拉班组必须固定，且应在有经验的预应力张拉工长的指导下进行，不允许临时工承担此项工作，每次张拉应有完整的原始张拉记录，且应在监理在场的情况下进行。

（2）预应力采用伸长量与张拉力双控，实际伸长量与理论伸长量的差值应控制在6%以内，否则应暂停张拉，待查明原因并采取措施予以调整后，方可继续张拉；每一截面的断丝率滑移率不得大于该截面总钢丝数的1%。

（3）应根据每批钢绞线的实际直径随时调整千斤顶限位板的尺寸，最标准的限位板尺寸应使钢绞线只有夹片的牙痕而无刮伤，如钢绞线出现严重刮伤则限位板位尺寸过小，如出现滑丝或无明显夹片牙痕则有可能是限位板限位尺寸大。

（4）张拉设备的校准期限不得超过半年，且不得超过200次张拉作业。

（5）张拉前应检查其内摩阻是否符合有关规定要求，否则应停止使用。

（6）严禁将钢绞线作电焊机导线用，且钢绞线的放置应远离电焊区。

（7）绑扎普通钢筋时预应力钢束锚固端应严格按设计图纸所示位置及相应的倾角进行固定。

（8）千斤顶加载和卸载时要做到平稳、均匀、缓慢、无冲击；千斤顶在加载过程中如混入气体，在空载下将千斤顶油缸往返二至三次即可排出空气，保证千斤顶运行平稳。

（9）张拉完毕卸下工具锚及千斤顶后，要检查是否有断丝，以及工具锚每根钢绞线上的楔片压痕是否平齐，若不平衡说明有滑丝。若出现这种情况，视具体的问题采取相应的解决措施后，方可进行下一道工序。

以上对本发明提供的多层现浇箱梁重叠施工方法进行了详细介绍。具体实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。