高墩、大跨、連拱、大噸位吊裝箱型拱橋施工技術(shù)
發(fā)布時(shí)間：2010-01-14 共2頁(yè)
簡(jiǎn)介： 文中結(jié)合國(guó)道319線重慶長(zhǎng)（壽）涪（陵）高速公路斜陽(yáng)溪大橋工程特點(diǎn)，重點(diǎn)闡述高墩、大跨、連拱、大噸位吊裝箱型拱橋施工技術(shù)以及實(shí)現(xiàn)安全、質(zhì)量、進(jìn)度目標(biāo)的措施。
關(guān)鍵字：橋梁 施工 方案 措施
1前言
拱橋是我國(guó)公路上使用廣泛且歷史悠久的一種橋梁結(jié)構(gòu)型式，它外形宏偉壯觀，且經(jīng)久耐用。近些年來(lái)，梁式橋、斜拉橋、吊橋等橋型修建不少，但我國(guó)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)尚不能提供大量鋼材來(lái)修建公路橋梁，而鋼筋砼拱橋無(wú)需高強(qiáng)鋼材，跨越能力大，造價(jià)較低等特點(diǎn)，符合我國(guó)當(dāng)前的實(shí)際情況，尤其在山區(qū)公路，仍為設(shè)計(jì)者之首選。
國(guó)道319線長(zhǎng)涪高速公路斜陽(yáng)溪大橋是一座四跨、五節(jié)段吊裝箱型拱橋，由四川省交通廳公路規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)，中鐵二局第五工程有限公司承建。該橋于1997年11月30日開(kāi)工，歷時(shí)三載，于2000年10月30日完工。
2工程簡(jiǎn)況
斜陽(yáng)溪大橋位于國(guó)道319線重慶渝涪高速公路K115+473處，路線在此以2.7%的縱坡跨越斜陽(yáng)溪和雙河溪。由于地面橫坡大，左右線按獨(dú)立的兩座橋設(shè)計(jì)。左線橋布置為4×16mPC空心板＋4×132m鋼筋混凝土箱形板拱＋2×16mPC空心板，全橋長(zhǎng)671.62m；右線橋布置為2×16mPC空心板＋4×132m鋼筋混凝土箱形板拱＋2×16mPC空心板，全橋長(zhǎng)637.6m，從美觀及施工方便考慮，主橋墩、臺(tái)設(shè)在相同平面位置。
主橋拱圈為等截面懸鏈線無(wú)鉸拱，正拱斜置。L0=132m，F(xiàn)0/L0=1/5，m=1.756，預(yù)留拱度12cm（按推力影響線分配）。左右線拱圈各由5片寬1.5m的拱箱預(yù)制拼裝形成，拱圈寬7.5m，箱高2.2m，頂?shù)装搴?.2m，中肋厚0.4m，邊肋厚0.25m，普通橫隔板厚0.1m，吊扣點(diǎn)處橫隔板厚0.13m.
拱上采用雙柱式排架墩，大懸臂蓋梁；墩（臺(tái)）上立柱為雙柱式空心柱，壁厚0.25m，外形尺寸為2.5m×1.5m，拱箱吊裝過(guò)程中可作墩扣。
拱上橋面板為9.928mPC簡(jiǎn)支空心板，橋面連續(xù)，在每孔墩（臺(tái)）立柱上設(shè)一道伸縮縫。
主橋下部5#～7#墩采用鋼筋混凝土空心薄壁墩，縱橫向按1：50往下放坡，按單片拱箱合攏水平推力進(jìn)行設(shè)計(jì)；4#、8#臺(tái)及5#墩采用明挖擴(kuò)大基礎(chǔ)，6#、7#墩采用承臺(tái)樁基礎(chǔ)。
引橋設(shè)計(jì)為柱式墩，臺(tái)為重力式U型臺(tái)，基礎(chǔ)為明挖擴(kuò)大基礎(chǔ)。
該橋設(shè)計(jì)荷載：汽車(chē)-超20級(jí)，掛車(chē)-120級(jí)；橋面凈寬：凈-2×11m（行車(chē)道）＋1.5m（中央分隔帶）＋2×0.5m（護(hù)欄）。
該橋的特點(diǎn)是：跨度較大（凈跨徑132m）、連拱較長(zhǎng)（4跨連拱，吊裝纜索跨度較大，設(shè)計(jì)吊裝纜索中跨徑655m）、橋墩和立柱剛度較低（墩高且為空心薄壁結(jié)構(gòu)，最高墩身為64m（6#墩））、橋位風(fēng)速較大（設(shè)計(jì)風(fēng)速27.9m/s）、吊裝重量較大（最大吊重達(dá)70t）、設(shè)計(jì)要求嚴(yán)格控制施工過(guò)程的結(jié)構(gòu)受力與變形指標(biāo)等。該橋是長(zhǎng)涪高速公路上的重、難點(diǎn)工程，重慶市交通局及重慶市高速公路建設(shè)指揮部十分重視，多次到現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)工作，并作為重慶市科技攻關(guān)項(xiàng)目。因此“高效、優(yōu)質(zhì)、安全”施工意義重大……
3施工方案設(shè)計(jì)
該橋施工重、難點(diǎn)是纜索吊裝施工。根據(jù)該橋地形、地勢(shì)情況及工程特點(diǎn)，結(jié)合本單位施工技術(shù)水平、機(jī)具設(shè)備等，確定該工程總體施工方案及控制要點(diǎn)為：①基礎(chǔ)采用常規(guī)方法施工，重點(diǎn)注意大體積承臺(tái)混凝土施工控制；②空心薄壁高墩采用本單位在諸多空心薄壁高墩施工中開(kāi)發(fā)的“采用鋼管爬架倒模新工藝施工空心高墩工法”施工，重點(diǎn)進(jìn)行模型設(shè)計(jì)；③主拱箱采用纜索吊裝施工，重點(diǎn)為纜索吊裝系統(tǒng)設(shè)計(jì)、吊裝工序，解決設(shè)計(jì)要求的主墩只能承受單片拱箱推力而按雙基箱合攏施工技術(shù)；④墩（拱）上排架采用纜索吊裝施工，重點(diǎn)注意排架尺寸、吊裝連接方式；⑤橋面板采用預(yù)制吊裝施工，重點(diǎn)注意預(yù)制構(gòu)件的質(zhì)量。
4施工方法
4.1基礎(chǔ)施工
該橋基礎(chǔ)包括明挖擴(kuò)大基礎(chǔ)和挖孔樁基礎(chǔ)，施工采用常規(guī)方法施工。開(kāi)挖時(shí)首先測(cè)量放線，復(fù)核地面標(biāo)高。明挖基礎(chǔ)施工時(shí)據(jù)左右線基底標(biāo)高確定施工次序，開(kāi)挖至基底時(shí)要禁止放炮，避免基礎(chǔ)整體性受到破壞，并對(duì)放炮振松的巖體清除干凈、徹底。挖孔樁基礎(chǔ)施工時(shí)，要跳孔開(kāi)挖，施工時(shí)孔口設(shè)護(hù)壁，鋼筋籠就地綁扎，樁基檢查驗(yàn)收后，澆灌混凝土。樁基完工后，承臺(tái)基礎(chǔ)檢底，綁扎鋼筋澆灌混凝土。承臺(tái)混凝土屬大體積混凝土，降低水化熱，防止混凝土開(kāi)裂為施控制重點(diǎn)，采取摻部分粉煤灰降低水泥用量，摻高效、緩凝減水劑推遲水化熱高峰值，設(shè)置兩層循環(huán)水管幫助散熱，灌水養(yǎng)護(hù)控制內(nèi)外溫差的施工方法。
4.2墩身施工
空心薄壁高墩施工重點(diǎn)是解決模板模型、模板安裝及拆除方法、混凝土運(yùn)輸?shù)取？招谋”诟叨帐┕ひ话悴捎玫氖┕し椒ㄓ新涞刂Ъ芴嵘０濉⒒０寮胺D(zhuǎn)模板施工方案。落地支架提升模板方案支架材料用量較大，施工速度較慢；滑升模板方案施工速度快，但滑模工藝要求嚴(yán)格，且晝夜連續(xù)作業(yè)，管理難度較大；翻轉(zhuǎn)模板施工方案用料少，工藝較簡(jiǎn)單，且速度較快。一般均需配備塔吊、電梯等設(shè)備。我單位施工該類(lèi)型薄壁空心高墩開(kāi)發(fā)了類(lèi)似翻轉(zhuǎn)模板施工方案的“采用鋼管爬架倒模（簡(jiǎn)稱(chēng)爬模）工藝施工空心薄壁高墩工法”，充分利用常備構(gòu)件，材料用量少，速度較快，且工藝較簡(jiǎn)單。經(jīng)比較，決定采用“爬模”施工方案施工主橋墩身。
根據(jù)本橋墩身設(shè)計(jì)特點(diǎn)（空心、多室、內(nèi)外截面尺寸較大、墩身較高）等，進(jìn)行方案設(shè)計(jì)。墩身外模采用δ＝5mm的鋼板加∠50×50、50×3mm肋條間焊而成，每塊模板尺寸2×3m；內(nèi)模用P3015型鋼模，并特制收坡鋼模和圓端角端模，模型間用螺栓拼合而成，內(nèi)外模間設(shè)對(duì)拉螺栓。模型提升架采用萬(wàn)能桿件組拼內(nèi)爬升架，輔以鋼板組焊的伸縮式箱型梁形成，手動(dòng)葫蘆提升，其頂設(shè)置操作平臺(tái)，安放提升材料卷?yè)P(yáng)機(jī)，設(shè)搖頭扒桿吊運(yùn)鋼筋及機(jī)具；墩身外圍掛鋼筋梯，鋪木板供人員上下立拆模，內(nèi)架上左右設(shè)三層平臺(tái)存放內(nèi)模；模型外圍立面用安全網(wǎng)全封閉防護(hù)；混凝土用泵機(jī)一次輸送，泵管利用預(yù)埋在墩身上的固定架由下而上安裝；施工人員用升降機(jī)載運(yùn)。
施工過(guò)程中，每一節(jié)模板都立在已澆注混凝土的模板上，該節(jié)施工完畢后拆除下節(jié)模板，再轉(zhuǎn)至上節(jié)模板施工，兩節(jié)模板交替輪換往上安裝。墩身鋼筋連接用豎向電渣壓力機(jī)豎焊。墩身施工至頂時(shí)，利用提升架支撐梁作支架，現(xiàn)澆施工各墩頂拱座。由于正拱斜置，拱座斜面標(biāo)高、傾角需認(rèn)真控制，確保滿足設(shè)計(jì)要求。
混凝土輸送采用泵送，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30，一般均用中（粗）砂。因地處長(zhǎng)江中下游，中（粗）砂產(chǎn)量甚微，開(kāi)發(fā)利用豐富的長(zhǎng)江特細(xì)砂（60%）摻石灰?guī)r機(jī)制砂（40%），即改良特細(xì)砂配制高標(biāo)號(hào)混凝土，進(jìn)行混凝土配合比設(shè)計(jì)，經(jīng)工程實(shí)踐，滿足構(gòu)件特性要求。
4.3墩上立柱及蓋梁
墩上立柱充分利用大噸位纜索吊裝索道，主橋5#～7#墩上立柱及蓋梁采用預(yù)制吊裝施工。就近各墩位平整場(chǎng)地，預(yù)制墩上立柱及蓋梁。整根立柱吊重大，分為兩段預(yù)制，對(duì)立柱與墩身頂、立柱與立柱、立柱與蓋梁的連接進(jìn)行加強(qiáng)設(shè)計(jì)。立柱與拱座、立柱與立柱間連接采用螺栓擰緊，立柱與蓋梁連接采用四根鋼筋伸入蓋梁。墩帽施工畢，高架索道試吊驗(yàn)收后，吊運(yùn)立柱就位，安裝時(shí)，先用纜風(fēng)繩調(diào)正軸線，上緊連接螺栓，為調(diào)節(jié)標(biāo)高，上下角鋼間可墊鋼板，并焊接預(yù)留鋼筋后解除吊點(diǎn)，在間隙處沖填干硬性高強(qiáng)砂漿，外澆接頭膨脹混凝土。蓋梁抬運(yùn)就位后，采用水平儀觀測(cè)標(biāo)高。必須保證接頭鋼筋焊接質(zhì)量，縫隙間砂漿填充密實(shí)，接頭混凝土搗固密實(shí)。
主橋4#、8#拱座立柱采用萬(wàn)能桿件搭設(shè)支架現(xiàn)澆施工。立柱施工到頂時(shí)，預(yù)留牛腿支架預(yù)留件，支撐槽鋼橫梁，現(xiàn)澆施工蓋梁。
4.4纜索吊裝設(shè)計(jì)
由于本橋主墩按單片拱箱合攏水平力進(jìn)行設(shè)計(jì)，因此相鄰孔合攏片數(shù)不能大于1.本橋施工的難點(diǎn)在于拱箱吊裝，既要滿足相鄰孔合攏片數(shù)不能大于1，又要確保拱箱吊裝合攏后的穩(wěn)定和安全。對(duì)吊裝施工方案，設(shè)計(jì)曾考慮了兩種方案：①將主橋4#～8#墩臺(tái)用鋼鉸線連結(jié)在一起，設(shè)兩組吊裝天線，采用雙基合攏，由于橋墩只能承受一片拱箱水平力，另一片拱箱水平力由對(duì)拉的鋼鉸線來(lái)平衡。②采用修吊橋的方式進(jìn)行拱箱吊裝，即第一孔、第二孔第一片拱箱端段采用墩扣，間段采用塔扣，頂段扣在主索，再吊裝第一孔第二片拱箱形成雙基合攏。吊裝跨序?yàn)楦⒘臧犊纭锌纭L(zhǎng)壽岸跨。因該橋現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際特點(diǎn)是：4#～5#墩跨有二專(zhuān)路跨越，沿橋軸線地形高差50～60m，主拱箱預(yù)制場(chǎng)無(wú)法安排在兩臺(tái)后路基上或4#～5#墩間，只能選擇在5#～6#間，不能按設(shè)計(jì)吊裝跨序施工；設(shè)置主墩反抵抗單片拱推力裝置設(shè)于地面，反拉繩影響拱箱吊裝時(shí)移梁平車(chē)不能進(jìn)入主纜索下，同時(shí)需要設(shè)置兩付工作索道。經(jīng)檢算單基合攏時(shí)主墩抗扭剛度滿足施工需要，提出了先吊裝左右幅靠路線中心的拱箱，然后用型鋼臨時(shí)聯(lián)接成格構(gòu)，既保證拱箱穩(wěn)定，又不增加橋墩的水平力，并減少吊裝設(shè)備的施工方案，得到各方同意。以此進(jìn)行纜索吊裝系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
本橋纜索總體布置為三跨一組承重天線，長(zhǎng)壽端邊跨115m，涪陵端邊跨145m，中跨度655m，設(shè)計(jì)吊重為70t，兩旁架設(shè)兩付吊重為5t的工作索道。主索道承重繩選用6∮55日本產(chǎn)密封式鋼絲繩，工作索道承重繩選用國(guó)產(chǎn)∮47.5鋼絲繩。主索道用于吊裝主拱箱、墩上立柱及蓋梁以及預(yù)制車(chē)道板等。工作索道用以解決部分混凝土澆注和材料、機(jī)具、人員等運(yùn)輸。兩端塔架利用萬(wàn)能桿件組拼，長(zhǎng)壽端高56m，涪陵端高66m，兩端各布設(shè)輕型樁板式地垅一個(gè)。
4.5主拱箱施工
4.5.1主拱箱預(yù)制
拱箱預(yù)制場(chǎng)設(shè)在5#～6#墩并緊靠6#墩，場(chǎng)內(nèi)設(shè)15個(gè)拱胎，3個(gè)用于預(yù)制中段，6個(gè)用于預(yù)制次邊段，6個(gè)用于預(yù)制邊段。利用萬(wàn)能桿件組拼龍門(mén)吊桁車(chē)用以運(yùn)輸移存拱箱；為減少場(chǎng)地的租用和大量挖填方，拱箱兩層堆碼儲(chǔ)存。為確保5#～6#墩跨拱箱頂段正起吊、正合攏，在該跨跨中位置另設(shè)一組與中軸線垂直的儲(chǔ)存場(chǎng)。
按布置規(guī)劃的場(chǎng)地，夯實(shí)拱胎。施工中準(zhǔn)確按標(biāo)高布設(shè)，夯填堅(jiān)實(shí)、牢固，并預(yù)留出穿拱箱吊點(diǎn)處吊具、脫模打頂?shù)牟蹨衔恢谩?/P>
主拱箱分五段預(yù)制組裝，先平臥預(yù)制腹板與橫隔板，再在拱胎上按常規(guī)組裝將腹板、橫隔板立放在拱胎上焊接成若干格，現(xiàn)澆底板混凝土，再現(xiàn)澆腹板、橫隔板間的接縫混凝土使之形成開(kāi)口箱，最后現(xiàn)澆頂板混凝土，形成封閉箱。組裝施工過(guò)程嚴(yán)格控制接頭傾角、連接角鋼位置準(zhǔn)確，成型后的弦長(zhǎng)誤差不超過(guò)6mm.
養(yǎng)護(hù)頂板混凝土強(qiáng)度達(dá)設(shè)計(jì)的100%后用千斤頂頂升脫落，用龍門(mén)吊桁車(chē)移至儲(chǔ)存場(chǎng)。
4.5.2主拱箱吊裝
先吊裝左右線相鄰最近拱片，合攏后用型鋼連鎖，形成一個(gè)穩(wěn)定的“桁架拱”結(jié)構(gòu)，輔以橫向纜風(fēng)繩再松開(kāi)吊扣索，待全橋“桁架拱”形成后，其它輔助箱遵守相鄰孔合攏片數(shù)相差不大于1的要求依次往外，左、右對(duì)稱(chēng)吊裝合攏。
4.5.2.1橫向臨時(shí)連接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
橫向臨時(shí)連接結(jié)構(gòu)是將緊靠橋軸線的兩肋拱片固接，并輔以纜風(fēng)繩，以便形成穩(wěn)定的“桁架拱”結(jié)構(gòu)后拆除吊扣索，因此設(shè)計(jì)應(yīng)有足夠的剛度，將兩片合攏后的拱肋連接在一起以增強(qiáng)橫向剛度，控制兩拱箱平面尺寸不變形，及其在風(fēng)力作用下共同受力達(dá)到穩(wěn)定。據(jù)此，上、下均橫梁采用2[22組成“Ⅰ”字構(gòu)造，上橫梁焊在拱肋頂板預(yù)埋鋼板上，中部采用萬(wàn)能桿件組拼與上橫梁形成桁架結(jié)構(gòu)，將兩肋拱箱牢固連接。安裝在每跨邊段頂端與次邊段頂端第一個(gè)橫隔板及中段中央共5處。
