峽谷橋梁施工技術(shù)研究
2016-12-26
1 工程概況
上承式鋼筋混凝土箱形拱橋跨越深山峽谷，全長405.4m，橋?qū)?0m，橋面距離水面高137.4m。橋跨布置為5×20m+228m+3×20m，主拱凈跨204.959m，凈矢高f0=51.227m。拱上采用實(shí)心變截面雙柱式橋墩，最大高度為48m，橋面由18孔跨徑12.66～12.68m的預(yù)應(yīng)力空心板梁組成。設(shè)計(jì)荷載為汽-超20，驗(yàn)算荷載為掛車-120?？拐鸢储鞫仍O(shè)防。橋位處為山區(qū)深切河谷地形，山體坡度達(dá)到70～80°。
2工程特點(diǎn)
主拱采用單箱三室斷面形式，寬8m、高3m，其中標(biāo)準(zhǔn)段邊室寬2.5m，中室寬3m，腹板、頂板、底板厚均為25cm。拱腳0號(hào)節(jié)段為實(shí)心段，①節(jié)段設(shè)置拱箱內(nèi)加厚過渡段。主拱肋共分19個(gè)節(jié)段，其中0號(hào)、0′節(jié)段為現(xiàn)澆，其他均為預(yù)制吊裝施工，最大節(jié)段長16.01m，吊重達(dá)118t。拱上結(jié)構(gòu)為現(xiàn)澆，橋面預(yù)應(yīng)力空心板采用纜索吊機(jī)安裝。兩邊箱室的主拱肋設(shè)計(jì)為節(jié)段預(yù)制，纜索吊機(jī)安裝，扣錨索懸臂拼裝的施工方案。兩邊箱室單獨(dú)合龍后現(xiàn)澆中室頂板和底板，形成單箱三室的整體拱圈結(jié)構(gòu)。主拱肋預(yù)制節(jié)段的干接頭采用剪力鍵形式。斜拉扣錨索采用預(yù)應(yīng)力鋼絞線錨固系統(tǒng)。
本橋設(shè)計(jì)施工有以下3個(gè)特點(diǎn)：
2.1 采用斜拉扣錨索懸臂架設(shè)的鋼筋混凝土箱形拱橋?yàn)閲鴥?nèi)最大跨度，世界第2位。
2.2 箱形拱肋采用長線法分節(jié)段預(yù)制，腹板和底板為剪力鍵的干接頭形式。
2.3 采用130t纜索吊機(jī)作為吊裝施工機(jī)械。
3 拱肋施工方案
3.1 130t纜索吊機(jī)設(shè)計(jì)施工
纜索吊機(jī)系統(tǒng)主要由主塔、承重主索、后錨碇、牽引系統(tǒng)、起重系統(tǒng)、通風(fēng)纜錨固系統(tǒng)等組成。纜索吊機(jī)布置為：(120+228+84)m，兩岸塔頂高程均為258.0m，設(shè)計(jì)吊重為1300kN。
3.1.1 承重塔架：承重纜索塔架(高20m)通過鉸座支撐在索塔頂上，索塔塔架(高18m)固結(jié)支承在過渡墩帽梁頂上(高60m)，所有塔架均由萬能桿件組拼而成，纜塔塔頂設(shè)有索鞍橫移滑道。
3.1.2 承重主索：主索采用2組4<60mm鋼絲繩，主索最大垂度f=21.7m，垂跨比f/L=1/10.5；空索安裝張力49kN/根，相應(yīng)垂度14m，垂跨比1/16。
3.1.3 起重索：起重索采用<26mm鋼絲繩走8布置；起重卷揚(yáng)機(jī)選用10t慢速卷揚(yáng)機(jī)，4臺(tái)卷揚(yáng)機(jī)均布置在寧德岸。
3.1.4 牽引索：牽引系統(tǒng)由2臺(tái)15t慢速卷揚(yáng)機(jī)和2根<32.5mm鋼絲繩及若干轉(zhuǎn)向滑輪組成，卷揚(yáng)機(jī)布置在寧德岸；牽引索采用閉合回路，按走2布置。
3.1.5 纜風(fēng)索：鞍座纜風(fēng)系統(tǒng)由通風(fēng)索和后背索組成，采用4根<47.5mm鋼絲繩。塔架纜風(fēng)系統(tǒng)由2組2<26mm鋼絲繩及其錨碇組成，分八字形布置，以抵抗塔架縱、橫向水平荷載，控制塔頂位移。
3.1.6 錨固系統(tǒng)：纜索吊機(jī)后錨布置在0號(hào)和9號(hào)橋臺(tái)后，為預(yù)應(yīng)力巖錨結(jié)構(gòu)，主要用來錨固承重主索、后背索。
3.2拱肋半長線法預(yù)制施工
邊箱拱肋的預(yù)制采用長線法進(jìn)行施工，但由于場地和龍門吊機(jī)高度等限制，難以采用一條線預(yù)制臺(tái)座，施工中采用分段設(shè)置臺(tái)座，具體方案為①-②-③、③-④-⑤、⑤-⑥-⑦、⑦-⑧-⑨，采用4段長線法預(yù)制臺(tái)座布置(見圖1)，每個(gè)臺(tái)座的矢高(或弦高)只有1.5m左右，方便了預(yù)制時(shí)鋼筋、混凝土澆注等施工操作，同時(shí)也方便拱肋吊裝作業(yè)。
預(yù)制臺(tái)座根據(jù)監(jiān)控、設(shè)計(jì)提供的拱肋線形控制要求施工，在施工過程中，用全站儀每2m一個(gè)點(diǎn)精確放線。首先預(yù)制①-②-③、⑦-⑧-⑨，再將預(yù)制好的③、⑤、⑦等節(jié)段吊移至另一臺(tái)座上，并按拱軸線線形進(jìn)行定位，再澆注與之相連的④、⑥拱肋節(jié)段。主拱肋的存放、起吊設(shè)備為2臺(tái)65t龍門吊機(jī)。
3.3拱肋拼裝
3.3.1拱肋吊裝
拱肋吊裝順序如下：安裝上游①、①′號(hào)節(jié)段→橫移纜索吊機(jī)→安裝下游①、①′節(jié)段→橫移纜索吊機(jī)→安裝上游②、②′、③、③′節(jié)段→橫移纜索吊機(jī)→安裝下游②、②′、③、③′節(jié)段→安裝上、下游抗風(fēng)撐架→橫移纜索吊機(jī)→對(duì)稱安裝上游④～⑧、④′～⑧′及⑨節(jié)段合龍→橫移纜索吊機(jī)→對(duì)稱安裝下游④～⑧、④′～⑧′及⑨節(jié)段合龍。
3.3.2拱肋節(jié)段運(yùn)輸及掉頭
梁場及臺(tái)座沿河流方向布置，拱段由2臺(tái)60t運(yùn)梁平車運(yùn)至纜索吊底下，與纜索吊起吊配合進(jìn)行轉(zhuǎn)彎調(diào)頭處理。具體方法為：待架位置為寧德岸―――前鉤起吊前端，待架位置為屏南岸-前鉤起吊后端。
3.3.3拱肋吊裝空中對(duì)接處理
(1)利用纜索吊機(jī)將拱肋吊運(yùn)到距離待架位置0.5～1m的位置，暫停移動(dòng)，進(jìn)入微調(diào)區(qū)域。吊運(yùn)過程中，拱肋起吊高度應(yīng)高過已安裝節(jié)段前端1～2m，以防撞擊已架拱段。
(2)待拱肋穩(wěn)定后，緩慢下降至安裝高度，縱向微調(diào)到拼接接頭間隙為0.3m左右。
3.4扣錨索體系設(shè)計(jì)施工
扣錨索體系由扣索、錨索和索塔3部分組成，扣錨索采用<15.24、1860MPa的鋼絞線，索塔由主橋5號(hào)和6號(hào)過渡墩及其上部鋼塔組成，索塔為采用萬能桿件組拼而成的桁架結(jié)構(gòu)，橫橋向?qū)?4m，縱橋向?qū)?.56m，高18m，塔底與過渡墩蓋梁固結(jié)，頂部橫梁由型鋼焊接而成。
K1～K4扣錨索錨固在過渡墩墩身和蓋梁上，K5～K8扣錨索錨固在索塔頂，扣錨索在墩身、蓋梁和索塔頂臨時(shí)搭設(shè)的張拉平臺(tái)上進(jìn)行張拉。
扣錨索最大索力為2300kN，最小索力為650kN，根據(jù)索力大小，K1、K2、K3扣(錨)索采用2組5-<15.24鋼絞線，K4～K6扣(錨)索采用2組7-<15.24鋼絞線，K7、K8扣(錨)索采用2組11-<15.24鋼絞線，單根鋼絞線張拉力65～104kN，破斷安全系數(shù)K≥3。K1～K4扣錨索張拉端設(shè)置在過渡墩墩身和蓋梁側(cè)面，在墩身和蓋梁施工的同時(shí)，按扣錨索設(shè)計(jì)角度埋設(shè)錨墊板和波紋管，設(shè)置張拉槽，拱肋合龍，扣錨索拆除后，用同標(biāo)號(hào)混凝土將張拉槽抹平。K5～K8扣錨索張拉端設(shè)置在索塔頂，采用型鋼焊接而成的錨梁進(jìn)行錨固。張拉采用4臺(tái)YCW250B千斤頂同步分級(jí)進(jìn)行，張拉時(shí)控制扣錨索張拉力和塔頂偏位，最大不平衡水平力100kN，索塔頂最大縱向控制位移為30mm，索塔頂最大橫向控制位移為20mm。
4 施工中的關(guān)鍵技術(shù)
4.1 斜拉扣索錨索施工
本橋扣錨索均采用<15.24、1860MPa的鋼絞線，分別布置在過渡墩的兩側(cè)。扣索錨固端設(shè)在拱肋節(jié)段上，采用扎花錨，根據(jù)拱肋拼裝角度平行分散預(yù)埋，預(yù)留長度0.8～1.2m，采用單孔連接器接長。錨索根據(jù)地形情況分散錨固。L1、L2錨索錨固于山體巖錨上，錨索與巖錨采用多孔連接器連接。L3～L8錨索則錨固于0號(hào)、9號(hào)后承臺(tái)上，亦采用扎花錨，單孔連接器連接?？坼^索張拉端均在過渡墩或索塔架錨梁上，采用多孔工具錨錨固。
4.2 ①及①′節(jié)段拱肋架設(shè)
?、?、①′拱肋節(jié)段安裝位置正確與否，直接關(guān)系到其他拱肋節(jié)段的架設(shè)精度。本橋①與0號(hào)、①′與0′號(hào)拱肋節(jié)段之接頭采用現(xiàn)澆60cm濕接縫連接，施工中采用2個(gè)“Z”形鋼結(jié)構(gòu)掛架支撐下端，前端由K1扣索拉錨。①塊安裝除注意軸線、標(biāo)高外，應(yīng)特別注意①塊的側(cè)扭和前端點(diǎn)里程。對(duì)扣錨好的①塊及時(shí)焊接鋼筋，濕接頭采用高標(biāo)號(hào)、早強(qiáng)混凝土。只有濕接頭混凝土強(qiáng)度達(dá)到80%時(shí)，才能進(jìn)行下一節(jié)段的安裝工作。
5 結(jié)語
現(xiàn)在橋梁工程已順利實(shí)施完成，施工實(shí)踐證明，該橋施工組織方案、關(guān)鍵部位的施工工藝都是可行的，在施工條件極其艱苦、大型施工機(jī)械完全無法使用的情況下，做到了快速施工，大橋?qū)嶋H工期僅10個(gè)月；大跨度鋼筋混凝土箱形拱橋采用纜索吊裝、斜拉扣掛方案是科學(xué)的、合理的，是安全可靠的，在類似工程的施工中可以借鑒。
