高墩、大跨、連拱、大噸位吊裝箱型拱橋施工技術
發布時間：2010-01-14 共2頁
簡介： 文中結合國道319線重慶長（壽）涪（陵）高速公路斜陽溪大橋工程特點，重點闡述高墩、大跨、連拱、大噸位吊裝箱型拱橋施工技術以及實現安全、質量、進度目標的措施。
關鍵字：橋梁 施工 方案 措施
1前言
拱橋是我國公路上使用廣泛且歷史悠久的一種橋梁結構型式，它外形宏偉壯觀，且經久耐用。近些年來，梁式橋、斜拉橋、吊橋等橋型修建不少，但我國相當長的時間內尚不能提供大量鋼材來修建公路橋梁，而鋼筋砼拱橋無需高強鋼材，跨越能力大，造價較低等特點，符合我國當前的實際情況，尤其在山區公路，仍為設計者之首選。
國道319線長涪高速公路斜陽溪大橋是一座四跨、五節段吊裝箱型拱橋，由四川省交通廳公路規劃勘察設計院設計，中鐵二局第五工程有限公司承建。該橋于1997年11月30日開工，歷時三載，于2000年10月30日完工。
2工程簡況
斜陽溪大橋位于國道319線重慶渝涪高速公路K115+473處，路線在此以2.7%的縱坡跨越斜陽溪和雙河溪。由于地面橫坡大，左右線按獨立的兩座橋設計。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637.6m，從美觀及施工方便考慮，主橋墩、臺設在相同平面位置。
主橋拱圈為等截面懸鏈線無鉸拱，正拱斜置。L0=132m，F0/L0=1/5，m=1.756，預留拱度12cm（按推力影響線分配）。左右線拱圈各由5片寬1.5m的拱箱預制拼裝形成，拱圈寬7.5m，箱高2.2m，頂底板厚0.2m，中肋厚0.4m，邊肋厚0.25m，普通橫隔板厚0.1m，吊扣點處橫隔板厚0.13m.
拱上采用雙柱式排架墩，大懸臂蓋梁；墩（臺）上立柱為雙柱式空心柱，壁厚0.25m，外形尺寸為2.5m×1.5m，拱箱吊裝過程中可作墩扣。
拱上橋面板為9.928mPC簡支空心板，橋面連續，在每孔墩（臺）立柱上設一道伸縮縫。
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行設計；4#、8#臺及5#墩采用明挖擴大基礎，6#、7#墩采用承臺樁基礎。
引橋設計為柱式墩，臺為重力式U型臺，基礎為明挖擴大基礎。
該橋設計荷載：汽車-超20級，掛車-120級；橋面凈寬：凈-2×11m（行車道）＋1.5m（中央分隔帶）＋2×0.5m（護欄）。
該橋的特點是：跨度較大（凈跨徑132m）、連拱較長（4跨連拱，吊裝纜索跨度較大，設計吊裝纜索中跨徑655m）、橋墩和立柱剛度較低（墩高且為空心薄壁結構，最高墩身為64m（6#墩））、橋位風速較大（設計風速27.9m/s）、吊裝重量較大（最大吊重達70t）、設計要求嚴格控制施工過程的結構受力與變形指標等。該橋是長涪高速公路上的重、難點工程，重慶市交通局及重慶市高速公路建設指揮部十分重視，多次到現場指導工作，并作為重慶市科技攻關項目。因此“高效、優質、安全”施工意義重大……
3施工方案設計
該橋施工重、難點是纜索吊裝施工。根據該橋地形、地勢情況及工程特點，結合本單位施工技術水平、機具設備等，確定該工程總體施工方案及控制要點為：①基礎采用常規方法施工，重點注意大體積承臺混凝土施工控制；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發的“采用鋼管爬架倒模新工藝施工空心高墩工法”施工，重點進行模型設計；③主拱箱采用纜索吊裝施工，重點為纜索吊裝系統設計、吊裝工序，解決設計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；④墩（拱）上排架采用纜索吊裝施工，重點注意排架尺寸、吊裝連接方式；⑤橋面板采用預制吊裝施工，重點注意預制構件的質量。
4施工方法
4.1基礎施工
該橋基礎包括明挖擴大基礎和挖孔樁基礎，施工采用常規方法施工。開挖時首先測量放線，復核地面標高。明挖基礎施工時據左右線基底標高確定施工次序，開挖至基底時要禁止放炮，避免基礎整體性受到破壞，并對放炮振松的巖體清除干凈、徹底。挖孔樁基礎施工時，要跳孔開挖，施工時孔口設護壁，鋼筋籠就地綁扎，樁基檢查驗收后，澆灌混凝土。樁基完工后，承臺基礎檢底，綁扎鋼筋澆灌混凝土。承臺混凝土屬大體積混凝土，降低水化熱，防止混凝土開裂為施控制重點，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，設置兩層循環水管幫助散熱，灌水養護控制內外溫差的施工方法。
4.2墩身施工
空心薄壁高墩施工重點是解決模板模型、模板安裝及拆除方法、混凝土運輸等。空心薄壁高墩施工一般采用的施工方法有落地支架提升模板、滑升模板及翻轉模板施工方案。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，但滑模工藝要求嚴格，且晝夜連續作業，管理難度較大；翻轉模板施工方案用料少，工藝較簡單，且速度較快。一般均需配備塔吊、電梯等設備。我單位施工該類型薄壁空心高墩開發了類似翻轉模板施工方案的“采用鋼管爬架倒模（簡稱爬模）工藝施工空心薄壁高墩工法”，充分利用常備構件，材料用量少，速度較快，且工藝較簡單。經比較，決定采用“爬模”施工方案施工主橋墩身。
根據本橋墩身設計特點（空心、多室、內外截面尺寸較大、墩身較高）等，進行方案設計。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，內外模間設對拉螺栓。模型提升架采用萬能桿件組拼內爬升架，輔以鋼板組焊的伸縮式箱型梁形成，手動葫蘆提升，其頂設置操作平臺，安放提升材料卷揚機，設搖頭扒桿吊運鋼筋及機具；墩身外圍掛鋼筋梯，鋪木板供人員上下立拆模，內架上左右設三層平臺存放內模；模型外圍立面用安全網全封閉防護；混凝土用泵機一次輸送，泵管利用預埋在墩身上的固定架由下而上安裝；施工人員用升降機載運。
施工過程中，每一節模板都立在已澆注混凝土的模板上，該節施工完畢后拆除下節模板，再轉至上節模板施工，兩節模板交替輪換往上安裝。墩身鋼筋連接用豎向電渣壓力機豎焊。墩身施工至頂時，利用提升架支撐梁作支架，現澆施工各墩頂拱座。由于正拱斜置，拱座斜面標高、傾角需認真控制，確保滿足設計要求。
混凝土輸送采用泵送，混凝土強度等級為C30，一般均用中（粗）砂。因地處長江中下游，中（粗）砂產量甚微，開發利用豐富的長江特細砂（60%）摻石灰巖機制砂（40%），即改良特細砂配制高標號混凝土，進行混凝土配合比設計，經工程實踐，滿足構件特性要求。
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制吊裝施工。就近各墩位平整場地，預制墩上立柱及蓋梁。整根立柱吊重大，分為兩段預制，對立柱與墩身頂、立柱與立柱、立柱與蓋梁的連接進行加強設計。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，高架索道試吊驗收后，吊運立柱就位，安裝時，先用纜風繩調正軸線，上緊連接螺栓，為調節標高，上下角鋼間可墊鋼板，并焊接預留鋼筋后解除吊點，在間隙處沖填干硬性高強砂漿，外澆接頭膨脹混凝土。蓋梁抬運就位后，采用水平儀觀測標高。必須保證接頭鋼筋焊接質量，縫隙間砂漿填充密實，接頭混凝土搗固密實。
主橋4#、8#拱座立柱采用萬能桿件搭設支架現澆施工。立柱施工到頂時，預留牛腿支架預留件，支撐槽鋼橫梁，現澆施工蓋梁。
4.4纜索吊裝設計
由于本橋主墩按單片拱箱合攏水平力進行設計，因此相鄰孔合攏片數不能大于1.本橋施工的難點在于拱箱吊裝，既要滿足相鄰孔合攏片數不能大于1，又要確保拱箱吊裝合攏后的穩定和安全。對吊裝施工方案，設計曾考慮了兩種方案：①將主橋4#～8#墩臺用鋼鉸線連結在一起，設兩組吊裝天線，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拉的鋼鉸線來平衡。②采用修吊橋的方式進行拱箱吊裝，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。吊裝跨序為涪陵岸跨→中跨→長壽岸跨。因該橋現場實際特點是：4#～5#墩跨有二專路跨越，沿橋軸線地形高差50～60m，主拱箱預制場無法安排在兩臺后路基上或4#～5#墩間，只能選擇在5#～6#間，不能按設計吊裝跨序施工；設置主墩反抵抗單片拱推力裝置設于地面，反拉繩影響拱箱吊裝時移梁平車不能進入主纜索下，同時需要設置兩付工作索道。經檢算單基合攏時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，然后用型鋼臨時聯接成格構，既保證拱箱穩定，又不增加橋墩的水平力，并減少吊裝設備的施工方案，得到各方同意。以此進行纜索吊裝系統設計。
本橋纜索總體布置為三跨一組承重天線，長壽端邊跨115m，涪陵端邊跨145m，中跨度655m，設計吊重為70t，兩旁架設兩付吊重為5t的工作索道。主索道承重繩選用6∮55日本產密封式鋼絲繩，工作索道承重繩選用國產∮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制車道板等。工作索道用以解決部分混凝土澆注和材料、機具、人員等運輸。兩端塔架利用萬能桿件組拼，長壽端高56m，涪陵端高66m，兩端各布設輕型樁板式地垅一個。
4.5主拱箱施工
4.5.1主拱箱預制
拱箱預制場設在5#～6#墩并緊靠6#墩，場內設15個拱胎，3個用于預制中段，6個用于預制次邊段，6個用于預制邊段。利用萬能桿件組拼龍門吊桁車用以運輸移存拱箱；為減少場地的租用和大量挖填方，拱箱兩層堆碼儲存。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一組與中軸線垂直的儲存場。
按布置規劃的場地，夯實拱胎。施工中準確按標高布設，夯填堅實、牢固，并預留出穿拱箱吊點處吊具、脫模打頂的槽溝位置。
主拱箱分五段預制組裝，先平臥預制腹板與橫隔板，再在拱胎上按常規組裝將腹板、橫隔板立放在拱胎上焊接成若干格，現澆底板混凝土，再現澆腹板、橫隔板間的接縫混凝土使之形成開口箱，最后現澆頂板混凝土，形成封閉箱。組裝施工過程嚴格控制接頭傾角、連接角鋼位置準確，成型后的弦長誤差不超過6mm.
養護頂板混凝土強度達設計的100%后用千斤頂頂升脫落，用龍門吊桁車移至儲存場。
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，形成一個穩定的“桁架拱”結構，輔以橫向纜風繩再松開吊扣索，待全橋“桁架拱”形成后，其它輔助箱遵守相鄰孔合攏片數相差不大于1的要求依次往外，左、右對稱吊裝合攏。
4.5.2.1橫向臨時連接結構設計
橫向臨時連接結構是將緊靠橋軸線的兩肋拱片固接，并輔以纜風繩，以便形成穩定的“桁架拱”結構后拆除吊扣索，因此設計應有足夠的剛度，將兩片合攏后的拱肋連接在一起以增強橫向剛度，控制兩拱箱平面尺寸不變形，及其在風力作用下共同受力達到穩定。據此，上、下均橫梁采用2[22組成“Ⅰ”字構造，上橫梁焊在拱肋頂板預埋鋼板上，中部采用萬能桿件組拼與上橫梁形成桁架結構，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橫隔板及中段中央共5處。
