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矮塔斜拉橋施工實例分析
2018-05-07 
    一、工程概述

    某橋梁主梁采用單箱3室大懸臂變截面預應力砼連續箱梁,支點梁高3.0 m,跨中梁高2.1m,梁底立面按二次拋物線變化;斜拉索采用環氧噴涂鋼鉸線,錨固點布置在箱梁的中室內,索塔為鋼筋砼獨柱實心矩形截面,塔高20m,布置圖見圖1。

   

    圖1全橋布置(單位:cm)

   二、橋梁施工

   (1)支架搭設

   進行臨時固結及墩頂0-1#塊施工后,0-1#塊支架利用臨時支撐立柱上預埋的牛腿和主墩墩身作為支架的主要承重結構,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小于箱梁頂板長度,為支撐0#塊箱梁兩側突出的4.5 m翼緣板,利用原老橋外側漿砌塊石護坡混凝土基礎以及主墩承臺搭設貝雷支架,貝雷支架上方搭設雙拼40a#工字鋼作為蓋梁,蓋梁上方鋪設20a#工字鋼作為翼緣板模板支點。 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,同時在墩頂和縱梁之間設卸架墊塊。

   考慮到本橋現澆支架的結構特點,0-1#塊除翼緣部分重量外,其余全部作用在墩頂區域或通過底模縱梁作用在臨時錨固立柱的牛腿和墩身上,受力基本通過鋼性構件進行傳遞,支架經論證未進行預壓處理。

   (2)混凝土澆注

   箱梁混凝土設計強度等級為C50,由于0-1#梁段預應力管道集中,鋼筋密集,混凝土量大,施工難度較大,為保證施工質量,采取如下措施:

   ①嚴格按照設計配合比施工。

   ②混凝土水平分層澆注厚度為30 cm左右,灌注時要前后左右基本對稱進行,澆注時要確保在下層混凝土初凝前澆注上層混凝土。

   ③為保證混凝土從梁頂直接泵入底板和腹板下部時灌注和振搗質量,在腹板下部的內模向上沿高度每2 m、水平每3 m梅花形預留40 cm×40 cm的“天窗”,“天窗”處斜置一個簸箕以便于腹板下部混凝土的灌注,此口同時做搗器的進出口,當施工到“天窗”高度時關閉“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”,插入點要均勻排列,防止漏振;插入點間距不宜大于振動棒作用半徑的1.5倍,最邊沿的插入點距離模板應不大于10 cm;每插入點的振搗時間應使砼表面呈現浮漿和不再下沉,一般為20~30 s;上層振搗時插入下層5~10 cm。

   ⑤頂板表面混凝土用平板式振搗器振搗拖平,人工用模盒壓實抹平,并將表面的浮漿刮除,待頂板混凝土表面稍結硬后進行二次收面壓實。

   ⑥混凝土要分散緩慢卸落;振搗混凝土時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,防止波紋管碰撞變形。

   (3)索塔施工

   在0-1#塊施工完畢后進行橋梁索塔的施工。大橋索塔高20 m,為鋼筋混凝土獨柱實心矩形截面,順橋向長3.1 m,橫橋向寬1.5 m。

   索塔施工分5個節段施工,每節段高約為5 m,砼方量約為24 m3。施工過程中每節段的模板不拆除,直至全部塔施工完成后拆除。每節段的主要施工順序為:綁扎鋼筋及安裝勁性骨架→安裝鞍座鋼管(上部時)→安裝調整模板→澆筑混凝土→拆模→養護。為有效控制鋼筋骨架整體垂直度,便于施工質量控制,在主塔鋼筋骨架內部設置勁性骨架,與鋼筋骨架焊接成空間桁架結構。

   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,埋設于混凝土塔內。安裝前先按預定位置將錨管安裝于鋼筋骨架上,預留一定調節空間,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位置,用手拉葫蘆輔助調整錨管精確就位,位置準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行復測,保證斜拉索錨固中心點高程不超過±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,混凝土由外側向內側對稱、均勻布料,振搗采用插入式振搗棒進行振搗,為確保振搗密實,采用人工入腔內振搗。振搗時注意防止漏振和過振,尤其在分絲管錨管側周邊混凝土必須振搗到位,確保砼內實外光。

   (4)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、外模板)為65 t,適應最大梁段長度為5 m。掛籃在墩頂0-1#塊件上進行安裝,掛籃在安裝前應注意檢查各有關尺寸,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,并根據所施工梁段的底板縱坡,調整后橫梁的位置,以保證吊桿處于豎直狀態。掛籃在2#塊施工前進行預壓,檢驗掛籃結構安全性,測定掛籃主承重架、吊桿在試壓時的彈性下撓數值,繪制撓度曲線,作為修正施工立模標高的依據。

   由于影響懸臂施工的因素較多,造成了設計狀態和實際施工狀態的差異,為了達到設計的理論線形,必須通過實際測量資料的積累和分析,找出各階段的撓度變化規律,修正各項計算參數,使計算狀態基本吻合實際。考慮施工過程的連續性,在實際施工中還采用相對標高和絕對標高立模相結合的方法指導現場施工,以減小溫度等因素對主梁標高的影響,在相對標高計算時考慮掛籃自重的影響。施工中力求永久荷載和臨時荷載的平衡施工,在長懸臂狀態測量標高時,要注意臨時荷載不平衡的影響。

   施工注意事項:①梁段懸臂澆筑時,“T構”兩端施工荷載要盡可能保持平衡,并注意左右偏載;②澆筑梁段混凝土時應水平分層,一次整體澆筑成型,當混凝土傾落高度大于2 m時,采用導管輸送,保證混凝土的澆筑質量;③為避免主墩產生過大的不平衡彎距,兩端砼的澆筑必須盡量平衡,混凝土澆筑應按先澆筑梁段前端,后澆筑梁段后端,從兩側腹板向中間方法進行,采用水平分層法施工,分層厚度以30 cm為宜;④混凝土表面標高控制由焊在橋面鋼筋上的測量點用弦線找平;⑤對后錨鋼筋施加預應力、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(3-8#梁段)斜拉索預埋管安裝精確,采用以下措施加強安裝質量控制:①安裝前要復核設計圖紙提供的數據,利用數據計算出成橋后預埋管平面坐標位置及標高。根據立模標高以及各工況主梁曲線變化計算預埋管施工控制平面坐標位置及標高。②在掛籃立模標高調整到位以后根據預埋管與該塊件特征部位的相對關系進行定位預埋管,并根據施工控制平面坐標位置及標高進行復核。 ③在掛籃上制作定位支架,支架上用2個3 t葫蘆吊起預埋管,使其錨板與模板上理論位置重合,測量錨點中心和高程后,對稱點焊固定,后水準儀復核導管前點高程、后錨板上、下高程,無誤后全站儀測量管口軸線及平面位置,直至導管上下口坐標無誤后;最后采用鋼筋與主梁鋼筋骨架焊接固定,同時與底模點焊,以保證錨板中心孔的位置和高程及傾斜度。預埋管標高調整和固定見圖2、圖3。

   

    圖2 圖3

   (5)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→養護、張拉→吊架拆除。

   施工注意事項:①勁性骨架的鎖定安排在夜間22∶00~24∶00時進行。為縮短勁性骨架合龍時的焊接時間,勁性骨架安裝后預先焊好一端,合龍時安排4臺焊機同時焊接另一端,另外張拉部分預應力束。②合龍段混凝土澆注安排在凌晨0∶00~2∶00時進行。在施工中,合龍段混凝土配合比中加入早強劑,及時張拉合龍段的預應力束。③為減少現澆段在合龍后自由移動的阻力,現澆段的支架采用碗口支架形式。④加強混凝土覆蓋養護,保持潮濕狀態。⑤及時解除支座的臨時約束,及時進行體系轉換。鑿除臨時支承墊塊時要先中間后兩邊,嚴格控制前后、左右對稱進行。墩梁臨時錨固的放松需做到緩慢均衡釋放,確保結構的穩定性。在整個過程中,注意各梁段的標高變化以及永久支座的變形。⑥提前2~3個塊件進行撓度和高程的聯測與監控工作,并及時進行合理的調整,確保合龍時的高差在規范要求的±20 mm、軸線偏差10 mm范圍內。

   (6)斜拉索施工

   斜拉索每根拉索由31根直徑為15.2 mm單根環氧噴涂鋼鉸線組成,單根拉索張拉力為2 850kN。每個塔上設有6對12根斜拉索,全橋共24根。斜拉索梁上縱向標準間距4.5 m,塔上豎向間距為191.1~199.5 cm,斜拉索在塔頂連續通過鞍座,兩側對稱錨于梁體,為防止拉索在分絲管內滑動,在塔柱兩側斜拉索出口處,設有灌注環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,施工中根據橋梁監控數據分析未進行整索張拉調整索力。為保證斜拉索的施工質量,請專業生產廠家負責斜拉索的生產安裝及斜拉索張拉封錨等工作。

   斜拉索施工機具包括掛索和張拉機具,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、卷揚機、切割機、張拉撐腳支座等。

   斜拉索施工工藝流程及施工注意事項:①張拉端錨具安裝。安裝時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。由于索鞍管內有分絲管,拉索順序應自上而下逐行進行;單根掛索按順序先后穿過防松裝置、抗滑錨具、分絲管,繼續將鋼鉸線穿出前端的HDPE管到達預埋管口,然后穿出端錨具直至單根張拉所需的工作長度;應注意鋼鉸線的HDPE護套的保護和防止發生鋼鉸線纏絞現象發生。③單根張拉。張拉采用YDCSl60-150千斤頂進行張拉。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,采用兩端同時進行張拉,一次張拉錨固。每根鋼鉸線的拉力以控制壓力表讀數為準,傳感器讀數進行監測。第1次加載至單根鋼鉸線設計張拉應力的15%;第2次張拉應力到100%后持荷2 min后錨固,嚴格控制工作夾片的跟進平整度;兩側同時均衡加載,力求兩端控制應力控制在設計允許范圍之內。④錨固筒內段剝皮、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。單根張拉結束后應立即進行梁端緊索、減振器及索夾安裝等工作。減振器推入較正管內,再收緊螺栓,按內縮外漲原理,使其內外分別與索體和調整護管壁緊緊相貼。在成型的索體相應位置裝上鋼質索夾并收緊螺栓,使索與索夾之間緊密。⑥防護。錨具外露鋼鉸線的保護罩和梁端預埋管內灌注無粘結筋專用防護油脂防護;塔端錨固筒內灌注環氧砂漿防護。環氧砂漿灌注在全橋合龍后及橋面鋪裝完成后進行。

   三、結束語

   在本橋施工過程中,由專門的監控單位對橋梁各施工階段的工況進行監控,及時對立模標高進行修正,保證成橋線形。塔柱內拉索分絲管、梁段內拉索錨墊板、鋼管等的預埋采用其在結構內的相對位置進行控制,用施工絕對位置進行復核,確保了工程的質量和效率。大橋掛籃采用后置式的菱形掛籃,施工時先移掛籃后掛索,具有結構受力明確、自重小、移動方便等優點,在矮塔斜拉橋施工中值得推廣。矮塔斜拉橋的關鍵施工環節臨時固結施工、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要結合工程實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年畢業于廣東工業大學;現從事城市道路、橋梁工程管理工作。
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