矮塔斜拉橋施工實(shí)例分析
2018-05-07
一、工程概述
某橋梁主梁采用單箱3室大懸臂變截面預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)箱梁，支點(diǎn)梁高3.0 m，跨中梁高2.1m，梁底立面按二次拋物線變化；斜拉索采用環(huán)氧噴涂鋼鉸線，錨固點(diǎn)布置在箱梁的中室內(nèi)，索塔為鋼筋砼獨(dú)柱實(shí)心矩形截面，塔高20m，布置圖見圖1。
圖1全橋布置（單位：cm）
二、橋梁施工
?。?）支架搭設(shè)
進(jìn)行臨時(shí)固結(jié)及墩頂0-1#塊施工后，0-1#塊支架利用臨時(shí)支撐立柱上預(yù)埋的牛腿和主墩墩身作為支架的主要承重結(jié)構(gòu)，牛腿上安放貝雷托梁，并在托梁與牛腿之間安裝雙拼16#工字鋼及雙拼10#槽鋼作為卸架墊塊。由于承臺橫橋方向長度遠(yuǎn)小于箱梁頂板長度，為支撐0#塊箱梁兩側(cè)突出的4.5 m翼緣板，利用原老橋外側(cè)漿砌塊石護(hù)坡混凝土基礎(chǔ)以及主墩承臺搭設(shè)貝雷支架，貝雷支架上方搭設(shè)雙拼40a#工字鋼作為蓋梁，蓋梁上方鋪設(shè)20a#工字鋼作為翼緣板模板支點(diǎn)。 0-1#塊底模縱梁前端支撐在托梁上，后端支撐在主墩墩頂上，同時(shí)在墩頂和縱梁之間設(shè)卸架墊塊。
考慮到本橋現(xiàn)澆支架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，0-1#塊除翼緣部分重量外，其余全部作用在墩頂區(qū)域或通過底?？v梁作用在臨時(shí)錨固立柱的牛腿和墩身上，受力基本通過鋼性構(gòu)件進(jìn)行傳遞，支架經(jīng)論證未進(jìn)行預(yù)壓處理。
?。?）混凝土澆注
箱梁混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級為C50，由于0-1#梁段預(yù)應(yīng)力管道集中，鋼筋密集，混凝土量大，施工難度較大，為保證施工質(zhì)量，采取如下措施：
?、賴?yán)格按照設(shè)計(jì)配合比施工。
?、诨炷了椒謱訚沧⒑穸葹?0 cm左右，灌注時(shí)要前后左右基本對稱進(jìn)行，澆注時(shí)要確保在下層混凝土初凝前澆注上層混凝土。
?、蹫楸ＷC混凝土從梁頂直接泵入底板和腹板下部時(shí)灌注和振搗質(zhì)量，在腹板下部的內(nèi)模向上沿高度每2 m、水平每3 m梅花形預(yù)留40 cm×40 cm的“天窗”，“天窗”處斜置一個(gè)簸箕以便于腹板下部混凝土的灌注，此口同時(shí)做搗器的進(jìn)出口，當(dāng)施工到“天窗”高度時(shí)關(guān)閉“天窗”。
④混凝土采用插入式振動器振搗。底板、隔墻等較厚部位采用70型，腹板部位采用50型，錨墊板后等鋼筋較密部位采用30型。振搗器要“快插慢拔”，插入點(diǎn)要均勻排列，防止漏振；插入點(diǎn)間距不宜大于振動棒作用半徑的1.5倍，最邊沿的插入點(diǎn)距離模板應(yīng)不大于10 cm；每插入點(diǎn)的振搗時(shí)間應(yīng)使砼表面呈現(xiàn)浮漿和不再下沉，一般為20～30 s；上層振搗時(shí)插入下層5～10 cm。
⑤頂板表面混凝土用平板式振搗器振搗拖平，人工用模盒壓實(shí)抹平，并將表面的浮漿刮除，待頂板混凝土表面稍結(jié)硬后進(jìn)行二次收面壓實(shí)。
?、藁炷烈稚⒕徛堵?；振搗混凝土?xí)r避免振動棒與波紋管接觸；混凝土入模過程中注意對波紋管保護(hù)，防止波紋管碰撞變形。
?。?）索塔施工
在0-1#塊施工完畢后進(jìn)行橋梁索塔的施工。大橋索塔高20 m，為鋼筋混凝土獨(dú)柱實(shí)心矩形截面，順橋向長3.1 m，橫橋向?qū)?.5 m。
索塔施工分5個(gè)節(jié)段施工，每節(jié)段高約為5 m，砼方量約為24 m3。施工過程中每節(jié)段的模板不拆除，直至全部塔施工完成后拆除。每節(jié)段的主要施工順序?yàn)椋航壴摻罴鞍惭b勁性骨架→安裝鞍座鋼管（上部時(shí)）→安裝調(diào)整模板→澆筑混凝土→拆模→養(yǎng)護(hù)。為有效控制鋼筋骨架整體垂直度，便于施工質(zhì)量控制，在主塔鋼筋骨架內(nèi)部設(shè)置勁性骨架，與鋼筋骨架焊接成空間桁架結(jié)構(gòu)。
斜拉索鋼鉸線通過分絲管穿過塔身，分絲管分別由31根Φ28 mm（外）×3 mm的鋼管焊接成整體，埋設(shè)于混凝土塔內(nèi)。安裝前先按預(yù)定位置將錨管安裝于鋼筋骨架上，預(yù)留一定調(diào)節(jié)空間，隨鋼筋骨架一塊吊裝就位。鋼筋骨架焊接牢固后，在骨架上定出錨管附著點(diǎn)位置，用手拉葫蘆輔助調(diào)整錨管精確就位，位置準(zhǔn)確后用鋼板將分絲管與鋼筋骨架焊接牢固。分絲管安裝完畢后用全站儀進(jìn)行復(fù)測，保證斜拉索錨固中心點(diǎn)高程不超過±10 mm，軸線偏差不超過±5 mm，角度誤差不得大于5″。
塔柱混凝土澆注施工時(shí)，混凝土由外側(cè)向內(nèi)側(cè)對稱、均勻布料，振搗采用插入式振搗棒進(jìn)行振搗，為確保振搗密實(shí)，采用人工入腔內(nèi)振搗。振搗時(shí)注意防止漏振和過振，尤其在分絲管錨管側(cè)周邊混凝土必須振搗到位，確保砼內(nèi)實(shí)外光。
?。?）掛籃懸澆施工
本橋所使用的后置式掛籃為菱形桁架式，由于本橋全寬27 m，同一平面上采用平行式4片掛籃整體施工，掛籃總重量（包括內(nèi)、外模板）為65 t，適應(yīng)最大梁段長度為5 m。掛籃在墩頂0-1#塊件上進(jìn)行安裝，掛籃在安裝前應(yīng)注意檢查各有關(guān)尺寸，如吊桿孔位置、底錨孔位置等。掛籃安裝就位后必須保證承重架頂面水平，并根據(jù)所施工梁段的底板縱坡，調(diào)整后橫梁的位置，以保證吊桿處于豎直狀態(tài)。掛籃在2#塊施工前進(jìn)行預(yù)壓，檢驗(yàn)掛籃結(jié)構(gòu)安全性，測定掛籃主承重架、吊桿在試壓時(shí)的彈性下?lián)蠑?shù)值，繪制撓度曲線，作為修正施工立模標(biāo)高的依據(jù)。
由于影響懸臂施工的因素較多，造成了設(shè)計(jì)狀態(tài)和實(shí)際施工狀態(tài)的差異，為了達(dá)到設(shè)計(jì)的理論線形，必須通過實(shí)際測量資料的積累和分析，找出各階段的撓度變化規(guī)律，修正各項(xiàng)計(jì)算參數(shù)，使計(jì)算狀態(tài)基本吻合實(shí)際?？紤]施工過程的連續(xù)性，在實(shí)際施工中還采用相對標(biāo)高和絕對標(biāo)高立模相結(jié)合的方法指導(dǎo)現(xiàn)場施工，以減小溫度等因素對主梁標(biāo)高的影響，在相對標(biāo)高計(jì)算時(shí)考慮掛籃自重的影響。施工中力求永久荷載和臨時(shí)荷載的平衡施工，在長懸臂狀態(tài)測量標(biāo)高時(shí)，要注意臨時(shí)荷載不平衡的影響。
施工注意事項(xiàng)：①梁段懸臂澆筑時(shí)，“T構(gòu)”兩端施工荷載要盡可能保持平衡，并注意左右偏載；②澆筑梁段混凝土?xí)r應(yīng)水平分層，一次整體澆筑成型，當(dāng)混凝土傾落高度大于2 m時(shí)，采用導(dǎo)管輸送，保證混凝土的澆筑質(zhì)量；③為避免主墩產(chǎn)生過大的不平衡彎距，兩端砼的澆筑必須盡量平衡，混凝土澆筑應(yīng)按先澆筑梁段前端，后澆筑梁段后端，從兩側(cè)腹板向中間方法進(jìn)行，采用水平分層法施工，分層厚度以30 cm為宜；④混凝土表面標(biāo)高控制由焊在橋面鋼筋上的測量點(diǎn)用弦線找平；⑤對后錨鋼筋施加預(yù)應(yīng)力、控制下橫梁的平整度等措施，可有效地降低塊件的接頭高差。
為確保主橋懸澆箱梁內(nèi)（3-8#梁段）斜拉索預(yù)埋管安裝精確，采用以下措施加強(qiáng)安裝質(zhì)量控制：①安裝前要復(fù)核設(shè)計(jì)圖紙?zhí)峁┑臄?shù)據(jù)，利用數(shù)據(jù)計(jì)算出成橋后預(yù)埋管平面坐標(biāo)位置及標(biāo)高。根據(jù)立模標(biāo)高以及各工況主梁曲線變化計(jì)算預(yù)埋管施工控制平面坐標(biāo)位置及標(biāo)高。②在掛籃立模標(biāo)高調(diào)整到位以后根據(jù)預(yù)埋管與該塊件特征部位的相對關(guān)系進(jìn)行定位預(yù)埋管，并根據(jù)施工控制平面坐標(biāo)位置及標(biāo)高進(jìn)行復(fù)核。 ③在掛籃上制作定位支架，支架上用2個(gè)3 t葫蘆吊起預(yù)埋管，使其錨板與模板上理論位置重合，測量錨點(diǎn)中心和高程后，對稱點(diǎn)焊固定，后水準(zhǔn)儀復(fù)核導(dǎo)管前點(diǎn)高程、后錨板上、下高程，無誤后全站儀測量管口軸線及平面位置，直至導(dǎo)管上下口坐標(biāo)無誤后；最后采用鋼筋與主梁鋼筋骨架焊接固定，同時(shí)與底模點(diǎn)焊，以保證錨板中心孔的位置和高程及傾斜度。預(yù)埋管標(biāo)高調(diào)整和固定見圖2、圖3。
圖2 圖3
?。?）合龍段施工
合龍段的施工流程為：掛籃拆除→懸臂端施加平衡配重→安裝體內(nèi)勁性骨架及合龍吊架→立模綁軋鋼筋澆注混凝土、等重卸荷→養(yǎng)護(hù)、張拉→吊架拆除。
施工注意事項(xiàng)：①勁性骨架的鎖定安排在夜間22∶00～24∶00時(shí)進(jìn)行。為縮短勁性骨架合龍時(shí)的焊接時(shí)間，勁性骨架安裝后預(yù)先焊好一端，合龍時(shí)安排4臺焊機(jī)同時(shí)焊接另一端，另外張拉部分預(yù)應(yīng)力束。②合龍段混凝土澆注安排在凌晨0∶00～2∶00時(shí)進(jìn)行。在施工中，合龍段混凝土配合比中加入早強(qiáng)劑，及時(shí)張拉合龍段的預(yù)應(yīng)力束。③為減少現(xiàn)澆段在合龍后自由移動的阻力，現(xiàn)澆段的支架采用碗口支架形式。④加強(qiáng)混凝土覆蓋養(yǎng)護(hù)，保持潮濕狀態(tài)。⑤及時(shí)解除支座的臨時(shí)約束，及時(shí)進(jìn)行體系轉(zhuǎn)換。鑿除臨時(shí)支承墊塊時(shí)要先中間后兩邊，嚴(yán)格控制前后、左右對稱進(jìn)行。墩梁臨時(shí)錨固的放松需做到緩慢均衡釋放，確保結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。在整個(gè)過程中，注意各梁段的標(biāo)高變化以及永久支座的變形。⑥提前2～3個(gè)塊件進(jìn)行撓度和高程的聯(lián)測與監(jiān)控工作，并及時(shí)進(jìn)行合理的調(diào)整，確保合龍時(shí)的高差在規(guī)范要求的±20 mm、軸線偏差10 mm范圍內(nèi)。
?。?）斜拉索施工
斜拉索每根拉索由31根直徑為15.2 mm單根環(huán)氧噴涂鋼鉸線組成，單根拉索張拉力為2 850kN。每個(gè)塔上設(shè)有6對12根斜拉索，全橋共24根。斜拉索梁上縱向標(biāo)準(zhǔn)間距4.5 m，塔上豎向間距為191.1～199.5 cm，斜拉索在塔頂連續(xù)通過鞍座，兩側(cè)對稱錨于梁體，為防止拉索在分絲管內(nèi)滑動，在塔柱兩側(cè)斜拉索出口處，設(shè)有灌注環(huán)氧砂漿的斜拉索錨固裝置。斜拉索錨具采用可換索式OVM250AT-31群錨體系。鋼鉸線采用單根兩端張拉，一次張拉到位，施工中根據(jù)橋梁監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)分析未進(jìn)行整索張拉調(diào)整索力。為保證斜拉索的施工質(zhì)量，請專業(yè)生產(chǎn)廠家負(fù)責(zé)斜拉索的生產(chǎn)安裝及斜拉索張拉封錨等工作。
斜拉索施工機(jī)具包括掛索和張拉機(jī)具，主要有：YDCSl60-150千斤頂、ZB/4-500B油泵、傳感器、檢測儀、鐓頭器、HDPE焊機(jī)、卷揚(yáng)機(jī)、切割機(jī)、張拉撐腳支座等。
斜拉索施工工藝流程及施工注意事項(xiàng)：①張拉端錨具安裝。安裝時(shí)注意使錨具注漿孔在下、排氣孔在上定位好；錨板孔與塔上分絲管錨孔要相互對齊，以免鋼鉸線打絞。②掛索。由于索鞍管內(nèi)有分絲管，拉索順序應(yīng)自上而下逐行進(jìn)行；單根掛索按順序先后穿過防松裝置、抗滑錨具、分絲管，繼續(xù)將鋼鉸線穿出前端的HDPE管到達(dá)預(yù)埋管口，然后穿出端錨具直至單根張拉所需的工作長度；應(yīng)注意鋼鉸線的HDPE護(hù)套的保護(hù)和防止發(fā)生鋼鉸線纏絞現(xiàn)象發(fā)生。③單根張拉。張拉采用YDCSl60-150千斤頂進(jìn)行張拉。鑒于鋼鉸線外涂有鍍鋅層，為防止影響工作夾片的錨固效果和錨固安全，采用兩端同時(shí)進(jìn)行張拉，一次張拉錨固。每根鋼鉸線的拉力以控制壓力表讀數(shù)為準(zhǔn)，傳感器讀數(shù)進(jìn)行監(jiān)測。第1次加載至單根鋼鉸線設(shè)計(jì)張拉應(yīng)力的15％；第2次張拉應(yīng)力到100%后持荷2 min后錨固，嚴(yán)格控制工作夾片的跟進(jìn)平整度；兩側(cè)同時(shí)均衡加載，力求兩端控制應(yīng)力控制在設(shè)計(jì)允許范圍之內(nèi)。④錨固筒內(nèi)段剝皮、清洗。每根鋼鉸線張拉完成后，即按給定長度將錨固筒內(nèi)段的鋼鉸線PE剝除并清洗干凈。⑤緊索、減振器及管口索夾安裝。單根張拉結(jié)束后應(yīng)立即進(jìn)行梁端緊索、減振器及索夾安裝等工作。減振器推入較正管內(nèi)，再收緊螺栓，按內(nèi)縮外漲原理，使其內(nèi)外分別與索體和調(diào)整護(hù)管壁緊緊相貼。在成型的索體相應(yīng)位置裝上鋼質(zhì)索夾并收緊螺栓，使索與索夾之間緊密。⑥防護(hù)。錨具外露鋼鉸線的保護(hù)罩和梁端預(yù)埋管內(nèi)灌注無粘結(jié)筋專用防護(hù)油脂防護(hù)；塔端錨固筒內(nèi)灌注環(huán)氧砂漿防護(hù)。環(huán)氧砂漿灌注在全橋合龍后及橋面鋪裝完成后進(jìn)行。
三、結(jié)束語
在本橋施工過程中，由專門的監(jiān)控單位對橋梁各施工階段的工況進(jìn)行監(jiān)控，及時(shí)對立模標(biāo)高進(jìn)行修正，保證成橋線形。塔柱內(nèi)拉索分絲管、梁段內(nèi)拉索錨墊板、鋼管等的預(yù)埋采用其在結(jié)構(gòu)內(nèi)的相對位置進(jìn)行控制，用施工絕對位置進(jìn)行復(fù)核，確保了工程的質(zhì)量和效率。大橋掛籃采用后置式的菱形掛籃，施工時(shí)先移掛籃后掛索，具有結(jié)構(gòu)受力明確、自重小、移動方便等優(yōu)點(diǎn)，在矮塔斜拉橋施工中值得推廣。矮塔斜拉橋的關(guān)鍵施工環(huán)節(jié)臨時(shí)固結(jié)施工、墩頂0-1#塊施工、索塔施工、掛籃懸澆施工、合龍段施工和斜拉索施工在具體施工時(shí)要結(jié)合工程實(shí)際情況選擇具體施工方案。
作者簡介：李健文；男；1986年11月出生；廣東南海人；于2009年畢業(yè)于廣東工業(yè)大學(xué)；現(xiàn)從事城市道路、橋梁工程管理工作。
