廈門同安灣大橋主橋關鍵施工技術應用
2017-12-04
1 工程概況
廈門市同安灣大橋主橋上部結構均為預應力C50砼變截面連續(xù)箱梁，跨徑組成為60+3×100+60=420米。大橋分左右兩幅，單幅采用單箱單室斜腹板截面，雙向預應力箱梁，箱梁墩頂梁高5.6m，跨中及交界墩處梁高2.6m；單幅橋面寬15.5m，橫向設雙向2%橫坡，左右幅間凈距1.0m，橋梁全寬32.0m。
2 主橋下部結構施工
2.1 鉆孔灌注樁施工
主橋下部共有6個橋墩(即0~5號墩)，均采用上下游分離式基礎，主墩基礎上下游兩幅分別采用6根φ2.0m鉆孔灌注樁，交界墩基礎上下游兩幅分別采用4根φ1.8m鉆孔灌注樁。鉆孔灌注樁采用水下C35混凝土，均為嵌巖樁，由于樁徑大、樁長，為保證樁底沉渣厚度不超過5Cm，灌注砼前需用高壓氣管伸至孔底進行吹氣翻漿然后再灌注砼。
2.2 承臺施工
主墩(1#～4#墩)承臺為12.4×7.9×3.5m的C35混凝土，承臺底標高-2.3m，頂標高+1.2m，砼處于水位變動區(qū)的海水環(huán)境，設計要求砼氯離子擴散系數(shù)≤2.5×10-12m2/s，電通量≤1000C（90天齡期），對砼配合比提出了很高的要求；砼配合比采用摻粉煤灰、減水劑、礦粉的三摻技術，砼最大水膠比0.4。原施工組織設計擬采用鋼套箱（約60t）砼封底干法進行施工，封底厚度根據Q+X[Rc×A+nπdt]≥k×r×HA，X經計算為1.5m。
該法施工成本高，工期長，為了縮短工期，節(jié)約成本，我們進行了創(chuàng)新：不采鋼套箱，結合高樁碼頭樁帽趁潮施工經驗直接在樁基上布設吊筋吊住底模，并把承臺原設計標高由-2.3m提高至-1.3m，提高了1m，使在承臺底趕潮水的作業(yè)時間增加了。工藝流程如下：灌注樁樁頭處理→布設吊筋、安放底模承載工字鋼、槽鋼→測量放樣→承臺底模鋪設→承臺鋼筋綁扎→承臺側模板安裝→澆筑第一層砼→施工縫處理養(yǎng)護→澆注第二層厚砼→養(yǎng)護→拆模。
承臺屬大體積砼，應采取措施降低承臺砼的水化熱，防止承臺砼出現(xiàn)裂縫。施工時采用分層澆筑，在分層中埋入鍍鋅冷卻水管，通水以降低承臺砼內部溫度。第一層1.3m厚砼布設一層冷卻管，第二層2.2m厚的砼設兩層冷卻管。采用土工布將砼外露部分履蓋，養(yǎng)護水可利用冷卻管流出的水進行噴灑，該水與混凝土溫度相近，可降低混凝土內外溫差。為盡量降低砼的入模溫度，澆筑時間宜選在下午溫度較低的時候開始進行。使用該新工藝實踐效果良好，并取得了良好的經濟效益，成了各方的借鑒和推廣應用。
承臺砼澆筑：采用商品砼分兩次澆筑成型，澆筑前用高壓水槍的淡水對鋼筋進行沖冼；設置好下灰口及溜槽，使混凝土入模后不發(fā)生離析；根據潮位情況，確保第一車混凝土卸料前潮水剛好退至承臺底模以下。分層砼澆筑，為確保水平施工縫線型水平美觀，在第一層砼的側模處設一25×25mm的水平角鋼，澆筑第二層砼之前拆除角鋼，應注意在第一層砼頂面的側模開口，以防止海水浮托走第一層砼。當砼達到2.5mPa后，進行砼表面的鑿毛處理，并用淡水沖冼干凈，澆筑第二層時施工縫應嚴格按要求先澆一層約2Cm砂漿使新舊砼面結合良好，防止成為海水侵蝕的薄弱面（見圖2）。
3 上部結構施工
3.1 支架荷載的計算
0#塊長12m，混凝土總方量為331m3，總重869t，支架示意圖見圖3：
0#塊支架體系由以下組成：鋼管立柱、立柱連接加固件、支架橫梁、支架橫梁撐桿、貝雷梁、工鋼分配梁、方木、圓曲線底模、側模及墩身預埋件。其中工鋼分配梁、貝雷梁、支架橫梁及撐桿、鋼管立柱為主要受力構件，應對其受力析驗算。
a、懸壁側模按120KN/片，分配到底模的均布荷載約為：0.6t/m2；b、底模及格柵木按0.15t/m2；c、施工人員、料具、內側模、堆放荷載、傾倒砼時產生的沖擊荷載、振搗砼時產生的荷載取0.3t/m2；
3.2受力驗算
3.2.1 荷載（見圖4）：
由表可知各區(qū)分配梁上單根最大均布荷載為2、4區(qū)，應對工字鋼I16分配梁、貝雷梁彎矩及剪力進行驗算。支架橫梁由兩根槽鋼[40b拼成“[]“形狀，也應對支架橫梁、撐桿、鋼管立柱進行計算驗算其剛度、穩(wěn)定性。
3.2.2 臨時支撐體系
主橋變截面箱梁采用掛籃懸澆施工時，為保證穩(wěn)定及安全，需建立臨時支撐體系。箱梁臨時支撐體系由墩身頂部的臨時支座、立于承臺上的4根（兩側各2根）φ800mm鋼管及8根Φ32mm精軋螺紋鋼預應力體系共同組成。墩身頂部的臨時支座由支座砼墊塊及26根Φ32mm精軋螺紋鋼預應力體系共同組成，臨時支座砼墊塊尺寸經計算長×寬×高為190×60×Hcm，其中寬度60cm為縱橋向、H為臨時支座高度比永久盆式支座高約3mm，臨時支座墊塊采用C40混凝土澆筑，其上下兩面各墊一層油毛氈隔離，以便臨時支座的鑿除（見圖5）。
懸澆施工時由臨時支座承受全部箱梁的恒載及施工荷載，并起平衡梁體兩側塊段的不平衡荷載作用，確保箱梁及墩身安全。在臨時錨固體系解除前盆式支座均不參與受力，待邊跨向中跨逐步合攏，拆除相應臨時支座及臨時支撐后，再將箱梁荷載轉移到盆式支座上。
3.3主橋懸臂（掛籃）施工
3.3.1 掛籃預壓
掛籃預壓以消除非彈性變形，并測定其彈性變形與非彈性變形值。在掛籃底模上堆載砂預壓，砂重為懸澆最大梁塊重量120%，分5級加載，每級加載后持續(xù)時間不少于30分鐘，最后一級為1小時。24小時后分5次卸載并觀測其彈性變形及非彈性變形。由預壓實驗整理出加載變形曲線并推算其他梁段掛籃引起的彈性變形值，據此作為各梁段調整模板標高。
3.3.2掛籃懸臂澆筑施工
3.3.2.1懸臂掛籃施工
每個“T“構從0#梁段開始，對稱拼裝掛籃后即可進行懸臂澆注施工。
箱梁采用攪拌站集中攪拌，為縮短泵送距離，混凝土泵車就位于臨近主墩的便橋上，混凝土運輸車直接上便橋運至泵送地點。泵管經搭設在墩身邊上的腳手架垂直到達0#塊頂面，再由0#塊頂面安設的水平三通彎管均分混凝土至兩端對稱施工梁段，以達到平衡施工要求。
箱梁混凝土采用全斷面一次性澆筑。對稱梁段對稱澆筑，澆筑順序為底板→腹板（兩側對稱）→頂板。澆筑箱梁腹板混凝土采用PVC管串筒伸入腹板中澆筑，以免混凝土發(fā)生離析現(xiàn)象，面板混凝土由兩側邊緣向中間相向澆筑，梁段混凝土由前端向后澆筑，在梁段根部與前一已澆注梁段接合?；炷敛捎貌迦胧秸駬v器振搗，應特別注意保證箱梁倒角和預應力錨墊板處振搗質量，防止漏振。嚴格控制混凝土分層高度及振動棒振搗間距，振搗過程中不得觸碰鋼筋及波紋管。
混凝土養(yǎng)護及拆模：待混凝土初凝后立即用土工布覆蓋混凝土頂面，然后用淡水養(yǎng)護，以保持混凝土表面充分濕潤為宜，一般情況下養(yǎng)護不少于14天。內模和側模待混凝土達到一定強度后方可拆除，底模應等張拉完畢后方可拆除。
3.3.2.2箱梁合攏段施工
主橋在下部結構施工完成后，澆筑臨時支座→安裝0#塊支架→施工0#塊→安裝掛籃→對稱懸澆→安裝0#、5#墩邊跨直線段支架→澆筑直線段混凝土→邊跨、次邊跨合攏→中跨合攏。從1#、2#、3#、4#墩的0#梁段上開始利用掛籃懸臂施工各T構的1~12#梁段砼，并按設計要求逐段張拉縱、橫向預應力束；搭設兩個邊跨直線段膺架，并試壓后澆筑直線梁段砼，最后進入合攏段施工，合攏梁段采用合攏吊架施工，懸掛在已澆成型的兩個T構端頭箱梁上。具體施工步驟：
邊跨合攏：a拆除掛籃；b安裝邊跨合攏段吊架，在1#、4#墩兩邊的懸臂端上各壓重水箱26t（合攏段砼重量的一半）；c鎖定邊跨合攏段（安裝焊接型鋼及張拉臨時束），然后澆筑邊跨合攏段砼，在砼澆筑過程中逐級卸載靠邊跨側的壓重26t，但靠次邊跨的壓重不卸載；砼澆筑完成后解除0#、5#墩永久支座的水平約束；d按設計要求張拉頂板及第一批正彎矩鋼絞線束；e拆除邊跨合攏段吊架及直線段膺架。
次邊跨合攏：a安裝次邊跨合攏段吊架，在2#、3#墩兩邊的懸臂端上壓重，其中次邊跨側26t（合攏段砼重量的一半），主跨側33t（合攏段砼重量的一半26t+吊架重量的一半7t）；b鎖定次邊跨合攏段（安裝焊接型鋼及張拉臨時束），然后澆筑次邊跨合攏段砼，在砼澆筑過程中逐級卸載1#、2#、3#、4#靠次邊跨側的壓重26t，但2#、3#靠主跨側的壓重33t不卸載；c按設計要求張拉次邊跨第一批鋼絞線束；d拆除次邊跨合攏段吊架；e體系轉換：拆除1#、4#墩所有臨時錨固墩筋和臨時支座，并解除1#、4#墩永久支座的水平約束完成體系轉換；f拆除2#、3#墩所有臨時錨固墩筋和臨時支座；g按設計要求張拉次邊跨第二批鋼絞線。
中跨合攏：a安裝中跨合攏段吊架，鎖定中跨合攏段（安裝焊接型鋼及張拉臨時束）；b澆筑主跨合攏段砼，在砼澆筑過程中逐級卸載2#、3#、靠主跨側的壓重26t；c解除3#支座的水平約束；d按設計要求張拉主跨第一批鋼絞線束；e拆除主跨合攏段吊架，卸載2#、3#墩靠主跨側的剩余壓重7t。
張拉所有剩余的合攏段預應力束，全橋合攏結束后放松臨時束，最后壓漿形成五跨連續(xù)梁（見圖6）。
箱梁的合攏，即體系轉換，是控制全橋受力狀況和線形的關鍵工序，因此箱梁的合攏順序，合攏溫度和工藝都必須嚴格控制，應選在夜間0點左右溫度相對恒定時間澆筑砼，合攏前要求兩邊懸臂端高差不大于2cm。合攏段永久鋼束張拉前，應盡量減小箱梁的日照溫差，為此應采取覆蓋懸臂等減少溫差的措施。
次邊跨合攏：a安裝次邊跨合攏段吊架，在2#、3#墩兩邊的懸臂端上壓重，其中次邊跨側26t（合攏段砼重量的一半），主跨側33t（合攏段砼重量的一半26t+吊架重量的一半7t）；b鎖定次邊跨合攏段（安裝焊接型鋼及張拉臨時束），然后澆筑次邊跨合攏段砼，在砼澆筑過程中逐級卸載1#、2#、3#、4#靠次邊跨側的壓重26t，但2#、3#靠主跨側的壓重33t不卸載；c按設計要求張拉次邊跨第一批鋼絞線束；d拆除次邊跨合攏段吊架；e體系轉換：拆除1#、4#墩所有臨時錨固墩筋和臨時支座，并解除1#、4#墩永久支座的水平約束完成體系轉換；f拆除2#、3#墩所有臨時錨固墩筋和臨時支座；g按設計要求張拉次邊跨第二批鋼絞線。
結束語
廈門同安灣大橋主橋被評為“閩江杯“優(yōu)質工程，經過幾年的運營狀況良好，為廈門的經濟建設和各方面發(fā)展作出了貢獻。
參考文獻
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