大跨径连续梁桥0号块临时约束的几种设计方案的施工

内蒙古巨合滩黄河大桥主桥临时约束长6米，宽1.2米，高48厘米，设计为C55混凝土中间夹3厘米的硫磺砂浆，每肢临时锚固中间有32根精轧钢穿过（具体形式见下图）,共计6个T构，体系转换和青山河的一样。

2：两座桥临时约束的施工：
2.1：青山河特大桥临时约束的施工：
由于各种原因，青山河特大桥临时约束采用直接浇筑C40混凝土和中间夹3厘米的硫磺砂浆的两种方案的进行施工。
2.1.1：直接浇筑混凝土，这种方案在施工时，简单、成本较低，只要按照图纸进行施工即可，但是进行体系转换过程中的解除的时候非常的费事，由于施工解除时空间较小，每次只能3人操作，严重影响合拢时体系转换的施工进度。
2.1.2：中间夹3厘米的硫磺砂浆的施工：
2.1.2.1：硫磺砂浆的工作原理及特点：
硫磺砂浆是利用硫磺在常温下有较高的强度、承载力，而又能在高温下迅速软化、熔化的特点制作而成的。带有硫磺砂浆的临时约束其特点是：在体系转换前有足够的强度，可以满足梁体在施工过程中需要足够的强度进行支撑的要求，在体系转换过程中快捷、安全，有利于减少温度对梁体在体系转换过程中的影响，实现梁体的平稳迅速的体系转换。在解除时只要将中间的硫磺夹层熔掉，既完成体系转换。
2.1.2.2：硫磺砂浆配合比的选定：
一般采用的配合比为:硫磺∶石英砂=6∶4
经过试验一般强度可以达到38～39 Mpa。且强度均匀。
2.1.2.2：硫磺砂浆的施工的技术关键：
硫磺砂浆的夹层如果太薄，一会是造成解除时的困难，二是夹层的厚度必须大于解除临时约束后梁体的下沉量。施工中一般采用3cm的厚度，这样解除时便于工人的操作，另外3cm的沉降量远大于橡胶支座或盆式支座的沉降量。
硫磺砂浆与混凝土的亲和性的问题
一般临时约束的支座由强度层和熔化层构成，强度层为混凝土层，强度和高度可以根据支座及梁体的高度、重量及强度层的受力面积确定。熔化层即为硫磺砂浆层。硫磺砂浆层一般在临时约束的中部。在施工时一般要先浇筑底层混凝土，然后再浇筑硫磺砂浆层。再在硫磺砂浆层上面浇筑调整层的混凝土。由于硫磺砂浆在常温下迅速凝固，会发生微量的收缩。将热的硫磺砂浆倒在混凝土表面，会由于硫磺砂浆的收缩，造成硫磺砂浆和混凝土之间形成空隙，这就是硫磺砂浆和混凝土的亲和性问题。在浇筑好的硫磺砂浆上面轻敲，如果发现有空洞的现象，必须将硫磺砂浆敲掉，重新浇筑。敲掉的硫磺砂浆由于是块状，加热时可能受热不均造成部分硫磺的蒸发，而使强度降低，所以敲掉的硫磺砂浆不得再次使用。为防止上述情况的发生，一般要先用喷灯把混凝土表面烤热，然后再倒硫磺砂浆，这样硫磺砂浆凝固的会慢一些，和混凝土一起冷却，不会造成空隙，或者将硫磺砂浆分成若干小块进行预制，然后用5mm的水泥净浆粘在混凝土的表面，实际操作过程中可以两种方法结合使用，大面积的采用预制粘贴的方法施工，小面积的边角及有精扎螺纹钢筋的地方采用现浇的方法施工。
2.1.2.3：硫磺砂浆的施工：
2.1.2.3.1硫磺砂浆的制作
工具：直径50cm的铁锅一个，铁铲1把，火炉一个，喷灯一个，铁勺一个，砂浆试模若干。
材料：硫磺，石英砂，如果没有石英砂可以用黄砂代替，使用前必须先洗干净，过2.36mm及0.75mm的筛子并烘干。使用黄砂代替石英砂强度会稍有降低。
过程：先称石英砂3000克，放入锅中加热，要边加热边翻拌。加热的温度控制在120℃～130℃之间。要用温度计进行监测，如果温度过高，要把锅拿下来，进行冷却。当砂加热到120℃～130℃时，将称量好的硫磺粉末倒入锅内进行炒拌，硫磺必须充分进行拌和后用铁勺将硫磺砂浆盛出倒入混凝土试模，试模要先用喷灯进行加热，防止硫磺砂浆过快的冷却，中间出现凹起，试模加热到手摸烫手为准。如果在现场浇筑硫磺砂浆倒在混凝土表面时也要对混凝土进行加热。倒入试模后可以用铁棍轻敲，然后等硫磺砂浆冷却后即可拆下试模，轻敲试模底部，硫磺砂浆试块就会脱落。预制好的硫磺砂浆要立放，中间要有软物间隔。
安装硫磺砂浆试块时，水泥净浆控制在5mm左右，安装时要防止硫磺砂浆下面出现空隙。在安装好的硫磺砂浆上面浇筑调整层混凝土，进行标高及横坡的控制。
硫磺砂浆的制作过程中的关键是温度的控制，如果温度过低，会有部分硫磺因受热不足，而以粉末状态存在于硫磺砂浆中，造成强度降低。如果温度过高，会使硫磺的粘度增大，使硫磺与砂结合不充分，或硫磺以蒸汽的形式蒸发，造成硫磺用量的降低。最好的拌和温度为120℃～130℃。在施工时要准备一些沙土，防止硫磺的燃烧。燃烧时要立即撒沙土覆盖，以隔断空气，阻断燃烧。
2.1.2.3.2：硫磺砂浆的解除：
在各种文献中均提出预埋电阻丝，利用电阻丝通电受热，时硫磺砂浆熔化的方式解除。一般电阻丝的功率为1kw，绕成“U”形，间距10cm，但在我们施工主桥的临时约束时，效果并不太理想。主要是：第一，由于临时约束中有精扎罗纹钢筋的通过，预埋的电阻丝在受热时发生弯曲，挨到精扎螺纹钢筋，形成短路。第二是即使有的电阻丝没有形成短路，在通电后电阻丝发热变红，慢慢的硫磺砂浆开始冒烟熔化，熔化下来的硫磺砂浆受热燃烧，使电阻丝受热局部产生的温度过高，造成硫磺烧短电阻丝。在施工中，只有靠边的两根电阻丝完全将硫磺砂浆熔化，并将电阻丝取出。其余的全部烧断，一般熔化深度只有5～6cm。总结经验，可以用降低电压的方法，使电阻丝产生的热量只能够使硫磺砂浆熔化而不能使其燃烧。但由于施工现场没有降压的设备，此法没有实践。
解除施工中我们主要主要采用两种燃烧的办法，效果也不错。
一种是用割炬直接烧，使硫磺砂浆熔化燃烧，将燃烧剩余的石英砂用氧气直接吹出来。这种方法由于割炬的燃烧值比较高，所以解除速度快，一般4~5小时，即完成一个临时约束的解除，但由于硫磺燃烧产生大量的SO2气体，对人体产生侵害，所以在使用前必须做好人体的防护工作，可以选择在风大的天气下进行。产生的有害的气体让风吹走，选择的时间最好在夜间，这样一是温度低利于体系的平稳转换，二是晚上人员少，减少人员受有害气体侵害的几率。
另外一种是，用棉纱浇上汽油或酒精等物，把棉纱粘在硫磺砂浆夹层上，利用棉纱的燃烧点燃硫磺砂浆。这种方法由于棉纱的燃烧值比较低，燃烧的慢，硫磺砂浆燃烧剩余的石英砂必须用人工用棍子拨出，所以比较慢，解除一个临时约束大约用时10~15小时。这种方法解除临时约束的人员不需要长时间的和硫磺砂浆接触，减少对解除人员的侵害。
2.2：巨合滩黄河大桥临时约束的施工：
巨合滩黄河大桥由于工期非常的紧张，从水中钢围堰施工、承台施工、墩身施工、0号块的施工、挂篮悬臂施工直至合拢及完成桥面系的施工仅仅只有165天的时间，如果0号块的临时约束设计不好，解除时消耗时间过长，就会影响到整个桥梁的合拢或者发生质量事故。由于有施工青山河特大桥时的经验，在进行临时约束的施工时，我们根据全T构混凝土的重量，加上挂蓝的全部重量，按照已经发生偏载，一侧的临时约束不受压力时计算，混凝土的标号只要达到6.9Mpa即可，所以设计是非常保守的，根据我们的计算结果，征得业主、监理及设计方的同意，我们把标号减低到C25混凝土。
2.2.1:临时约束的设计:
由于巨合滩的黄河大桥的临时约束比较厚,达到1.2米,如果还是使用硫磺砂浆作为夹层,解除的时候熔化时很难燃烧到里面,所以拆除的时候比较困难,不易解除,考虑解除时的施工,我们在临时约束的底部铺设3-4厘米的砂,在砂上面铺设一层地板革,在地板革上面再浇筑C25混凝土,为了防止砂的流失或挤压出来,造成0号块的沉降而发生质量事故,在砂的外层浇筑15×15厘米的混凝土,中间20厘米一道预埋Φ18钢筋。上部混凝土浇筑时每隔40厘米中间夹一道铁皮或塑料泡沫,以利于拆除。
详见设计图
 

 

2.2.2:临时约束的施工：
在施工墩身的时候要提前在墩顶预埋防滑挡块的钢筋，墩身施工完毕后，立即先进行防滑挡块的施工，防滑挡块施工完毕后，在两个挡块之间铺设3-4厘米的砂，砂要过8mm的筛，砂子的压碎值要满足设计要求，砂铺设好后要用橡皮锤敲击排砸，铺设砂之前我们经过试验用压力机压到30MPa时的沉降量为1mm，满足支座的沉降量要求，砂子铺设好后在砂子上铺一层地板革，地板革之间的缝隙要用胶带纸粘好，防止上层混凝土浇筑时水泥浆流到砂中，给解除时造成麻烦。在地板革上面再浇筑C25混凝土，混凝土表面要平整。
这是施工时的照片。
 

 

铺设好的地板革
2.2.3：临时约束的拆除：
拆除时先凿出外侧的挡块混凝土，由于挡块混凝土只有15厘米高，15厘米厚，所以很好拆除，一般有3-4小时就可以拆除。拆除混凝土挡块后用高压水将砂冲出，就算是完成体系的转换，可以进行下道工序的施工了，上部的混凝土只要凿出清理出来即可，由于下面的砂子已经冲出来了，临时约束混凝土上部又铺设地板革，和箱梁混凝土是隔离的，所以很好进行清理。
3：几种方案的对比分析：
青山河特大桥和巨合滩很好大桥共计使用三种方案进行临时约束施工，在制作施工时的成本及速度上都是差不多的；在悬臂施工时，三种方案都是可行的，但是在解除时就凸显方案的不同，取得的效果的不同了。第一种方案必须把混凝土完全凿出才能完成体系的转换，影响合拢时的施工进度；第二、第三种方案只要把硫磺砂浆融掉或砂冲掉，即可以完成体系的转换，不会影响合拢时的施工进度；第二、第三种方案因为中间的夹层已经没有，上部的混凝土处于悬空的状态，凿出也相对容易些，但是第二种方案适用临时约束不太厚的情况，如果临时约束厚，第二种方案就不适用了，第三种方案施工容易、成本低、解除方便，但是在挡块的施工时要格外注意，防止约束下的砂的流失，造成质量及安全事故。
结束语：
在巨合滩黄河大桥临时约束施工前，我们仔细认真的对临时约束的设计及施工进行了反复的论证，实践证明这种方案在内蒙古巨合滩的施工还是比较成功的。