马来西亚登嘉楼开启桥位于登嘉楼河入海口, 全长632m, 建成后将成为登嘉楼地标性建筑。引桥设计采用3跨连续箱梁, 平面位于曲线段, 跨度大, 梁底呈圆拱形, 纵横坡度连续变化, 其外形、结构与普通箱梁差异较大。由于项目地处海外, 市场资源和规范标准差别较大, 需结合当地特点进行方案选择。

3跨连续箱梁跨径为55m+55m+50.5m, 桥面宽23～30m, 平面最小曲线半径85m, 桥面纵坡5.4%, 横坡由直线段双向2.5%变化至曲线段单向5.5%。采用单箱双室截面, 两侧腹板与底板夹角45°～47°, 底板厚0.25m、腹板厚0.4～0.8m、顶板厚0.25～0.50m、翼缘板厚0.25～0.80m。梁底板为圆弧拱, 最小半径66m, 梁高2～6m, 梁端设置横向通透腹孔。桥下分布P5, P6, P7, P8 4个桩基础桥墩, P6, P7采用薄壁空心墩, 与箱梁刚性连接;P5, P8墩各设1个纵向支座及1个双向支座 (见图1) 。

平、立面均采用曲线线形, 腹板截面存在小半径圆弧, 构造复杂, 梁线形施工及控制难度大。根据施工图纸数据信息及设计预拱度要求, 使用AutoCAD软件绘制箱梁曲线空间参数模型。沿桥中心线每隔1m划分1个横截面, 计算箱梁截面各部位特征坐标控制点及相应标高。建立高程和坐标基准控制网, 对各施工阶段进行定位测量及复核。

结合底板、腹板、顶板与圆弧等区域平面分布, 计算箱梁各部位荷载, 绘制荷载平面分布图, 计算支架体系受力。支架体系受力须考虑底板、腹板、顶板、支架、模板自重及施工荷载。

大型箱梁对基础及支架承载力要求较高, 桥面局部或整体沉降直接影响箱梁线形和施工质量, 传统控制支架沉降方法为支架预压法, 因本工程箱梁底板模板支设坡度大, 全截面预压试验实施难度较大。地基承载力、支架刚度和模板系统间隙对桥梁施工沉降影响较大, 模板系统间隙控制可采用局部分级加载预压法, 测量沉降量作为模板预留沉降值;地基承载力和支架刚度可通过方案设计加强。

结合设计要求, 首先浇筑箱梁底板、然后浇筑腹板、最后浇筑顶板。顶板预应力横向分布, 腹板为纵向, 边跨跨中底板和中墩顶板加强预应力, 纵向预应力利用连接器分段张拉。箱梁内部顶、底板纵向加强预应力, 因张拉设备质量大, 内部施工空间有限, 需预留张拉孔, 用于顶部预应力筋张拉及设备进出, 施工完成后封闭 (见图2) 。

由于圆弧支设标高、轴线控制系统性要求高, 宜安排专业工人连续作业, 保证施工质量;箱梁单跨施工体量大, 单个工序持续时间长;钢绞线在连接器的连接工序受上一跨箱梁施工工序影响较大, 因此将连接器所在部位作为后浇段预留, 提前进行下一跨腹板、顶板施工, 使箱梁钢筋、模板等大体量工作能连续进行。箱梁施工段划分如图3所示, 各施工段施工流程如图4所示。

拟建区域地形复杂, 存在河道、边坡、公路和基坑等, 不同工况采用相应的施工方案。

1) 地基处理基坑处于未扰动砂层, 局部基坑分层回填夯实。场地平整后, 用轻型动力触探试验检验地基承载力及是否存在地下软卧层, 如果存在软卧层, 需进行基础换填或压实, 保证满足承载力要求。达到设计承载力后, 整体铺筑30cm级配砂石地基, 压路机振动压实。地基双向横坡1%, 两侧设置排水沟, 便于地表雨水及时排放。

2) 贝雷梁钢平台架设箱梁水上承台采用贝雷梁钢平台, 共3跨, 每跨13m。中跨基础采用2排760mm钢管桩, 使用液压振动锤施打, 施打过程中, 通过标高控制, 对锤击数进行复核。桩顶横向布置3根I838mm×292mm×194kg/m, 并联焊接为横梁;2排横梁间采用139mm×4mm钢管交叉焊接, 使下部结构连成整体。钢平台边跨在承台上浇筑混凝土墩基础, 表面预埋埋件。

边坡浇筑倒T形钢筋混凝土基础墩台, 基础顶面预埋埋件, 贝雷梁完成地面组拼后吊装就位, 并固定于基础埋件上。

钢平台上部结构纵梁采用标准321型贝雷片 (3m×1.5m) 和非标准贝雷片 (2m×1.5m) , 13m跨组合形式为3×3m+2×2m, 保证贝雷片竖杆位于支座上。根据箱梁荷载分布情况, 由600或900支架组拼成双排单层13m跨贝雷梁, 分跨吊装就位, 角钢固定于墩基础埋件或横梁上。在荷载计算过程中对贝雷梁、横梁最大挠度进行控制, 以保证支架刚度。

3) 支架搭设箱梁支撑采用英标扣件式钢管支架。搭设前, 根据立杆排布在地基上铺设槽钢底座, 贝雷梁上铺设工字钢分配梁, 并通过U形卡固定于贝雷片上弦杆。根据箱梁平面控制坐标及标高, 确定立杆起始点顶标高, 进行立杆顶标高初步控制。

支架钢管为48.3m×4m镀锌钢管, 立杆间距0.8m×0.8m, 步距1.5m, 距地面200mm设1道扫地杆。箱梁腹板和隔板区域加密立杆, 支架超出设计桥面外0.5m。纵横向每隔4m设置1道竖向剪刀撑, 平面每隔3m设置1道水平剪刀撑, 以保证支架稳定性 (见图5) 。

因箱梁角度及平、立面曲线变化复杂, 难以采用标准化钢模板。经对比选用木模体系。底板曲线最小圆弧半径66.5m、最大122.6m, 根据模板宽度由1.22m连续直线组成圆弧。混凝土立、底面在拆模后需进行涂料装饰, 保证表面平整。

1) 箱梁底板模板支架立杆顶部设置可调顶托, 顶托沿横桥向架设底板主肋, 主肋采用2根100mm×50mm×3mm方管;沿纵桥向设置次肋单方管, 间距250mm。在腹板及竖向隔板处加密, 采用12mm厚木模板, 翼缘板顶板主肋沿纵向排布, 其他支设方法同底板。

箱梁底板模板铺设范围须超出腹板位置, 翼缘板须超出桥外边线及与腹板交汇的小半径圆弧切线。根据截面计算控制点进行底模坐标放样和标高复测, 根据复测结果调整模板标高, 使控制点坐标和标高对应。坐标、标高复测完成后, 在底板模板上放出其与腹板相交控制线及其与圆弧相切控制线;在翼缘板模板上放出桥边线及其与圆弧相切定位线, 根据相切定位线裁切翼缘板模板。

2) 箱梁腹板模板根据腹板顶、底部定位控制线, 安装腹板外侧模板, 模板主肋采用48.3mm×4mm钢管, 次肋采用75mm×40mm方木, 间距150mm。

内模板采用三段式组合对拉螺杆加固, 在斜腹板铺设期间, 特有的喇叭头套筒设计能将模板夹紧并固定, 防止外模板长时间露天暴晒出现翘曲;在混凝土浇筑过程中, 可有效控制斜腹板截面尺寸, 防止内模板上浮。螺杆眼密封性好, 保证了混凝土外观质量 (见图6) 。

3) 倒角小半径圆弧腹板安装固定完成后, 根据底板和翼缘板相切定位线进行小半径圆弧施工。圆弧由3mm厚三合板弯曲而成, 三合板上部附加1层彩钢板, 避免出现错台、漏浆现象;根据圆弧半径、弧长等, 切割模板圆弧背肋, 并用圆钉固定 (见图7) 。

1) 混凝土混凝土强度等级C45, 坍落度 (150±25) mm, 粗骨料最大粒径20mm。浇筑过程中混凝土应振捣密实, 尽量避免振捣器直接作用于波纹管。浇筑完成后洒水覆盖养护, 及时凿毛并清理干净。

顶、底板混凝土分别从跨中向桥墩方向连续浇筑, 腹板混凝土从跨中向桥墩方向分层连续浇筑。底板浇筑完成后, 可基本消除模板系统间隙, 对箱梁坐标、标高进行复测, 观测数据显示, 浇筑前对应坐标点的最大沉降量为10mm。

2) 钢筋首先初步定位预应力套管, 然后绑扎钢筋, 钢筋与预应力套管位置发生冲突时优先考虑预应力套管。钢筋骨架绑扎完成后, 穿插预应力套管施工, 预应力套管位置准确、安装牢固、复测无误后可封模板, 防止混凝土浇筑后管道出现偏位。

3) 预应力钢绞线采用15.2mm低松弛钢绞线, 张拉控制应力1 860MPa。腹板纵向钢绞线通过连接器单向逐跨张拉, 张拉力6 250kN。根据设计要求, 在混凝土试块试压强度达到40N/mm²后, 进行预应力张拉。预应力张拉严格按照图纸顺序进行, 按照设计规定的拉应力、伸长值进行控制, 张拉锚固完成后进行压浆封锚。

箱梁与桥墩为刚性连接, 为防止支架拆除后桥墩所受弯矩超出设计值而使承台和桥墩发生偏移, 在第2跨箱梁施工完成并进行顶板附加预应力筋张拉后, 方可拆除第1跨支架;第3跨箱梁预应力张拉完成后, 方可依次拆除第2, 3支架。单跨支架首先拆除翼缘板支架, 箱体下部支架首先拆除跨中支架, 然后向桥墩方向拆除, 分级逐步自上而下进行。

通过分析本工程箱梁结构施工工序特点, 结合传统施工方法并创新, 较好地适应了当地施工条件。桥梁支架拆除后, 线形观测数据显示, 跨中最大沉降量为50mm, 满足设计要求。