劉愛林

(中鐵大橋局寧安鐵路安慶長(zhǎng)江大橋工程指揮部，安徽安慶 246008)

1 工程概況

寧安鐵路安慶長(zhǎng)江大橋是南京至安慶鐵路和阜陽(yáng)至景德鎮(zhèn)鐵路的重要組成部分，是寧安鐵路重點(diǎn)控制工程。全橋長(zhǎng)2996.8 m，橋跨布置從東向西依次為:14-32 m簡(jiǎn)支箱梁+2×32 m連續(xù)梁+(102.29+188.5+580+217.5+159.5+117.3)m的鋼桁梁斜拉橋+6-64 m簡(jiǎn)支箱梁+(48.9+86+48.8)m連續(xù)梁+15-32 m簡(jiǎn)支箱梁+2-24 m簡(jiǎn)支箱梁。其中西岸灘地非通航孔正橋7～W06號(hào)墩共6孔12片64 m簡(jiǎn)支箱梁，因其體積大、質(zhì)量大，無(wú)法采取制、運(yùn)、架一體化的預(yù)制架設(shè)法施工;另因其總量?jī)H12片(數(shù)量少)且為上下游并行寧安線和阜景線各6孔，同時(shí)還受橋墩墩頂寬度和施工場(chǎng)地限制，采用造橋機(jī)施工難度大、成本高。綜合考慮以上各種因素決定采用支架現(xiàn)澆法施工。

2 梁體結(jié)構(gòu)

64 m等高簡(jiǎn)支箱梁(圖1)，單箱單室直腹板截面，采用C50混凝土。橋梁中心線處梁高5.5 m，箱梁頂板寬12.2 m，雙向設(shè)2%的橫坡，底板寬6.4 m，腹板為直腹板。主梁兩側(cè)各懸臂2.9 m，懸臂端部厚度24.9 cm，懸臂根部厚度62.6 cm?？缰薪孛骓敯搴穸葹?4 cm，底板厚度為30 cm，腹板厚度為55 cm;支點(diǎn)部位漸變?yōu)轫敯搴?9 cm，底板厚150 cm，腹板厚105 cm。在梁端設(shè)橫隔墻，隔墻厚度為1.2 m，橫隔墻上設(shè)有150 cm×150 cm的進(jìn)人孔。單片梁重約26 000 kN，其中 C50混凝土990.7 m3，預(yù)應(yīng)力鋼筋403 kN，普通鋼筋1 759 kN。

圖164 m梁跨中橫斷面(單位:cm)

3 施工工藝流程

插打鋼管樁→鋼管樁接高→管樁連接系及樁頂分配梁安裝→搭設(shè)貝雷梁支架→貝雷梁上分配梁安裝→支座安裝→底模安裝→支架預(yù)壓試驗(yàn)→外模安裝→綁扎底板和腹板鋼筋→穿底板、腹板鋼絞線→安裝內(nèi)?！壴敯邃摻睢鷻z查簽證，合格后灌注混凝土→混凝土養(yǎng)護(hù)→拆端模、松腹板拉桿→預(yù)張拉部分底板和腹板鋼絞線→拆內(nèi)模、外?！A(yù)應(yīng)力張拉→壓漿封錨→拆底模和支架。

4 支架、模板結(jié)構(gòu)形式

每片梁現(xiàn)澆支架共布置5個(gè)臨時(shí)支墩(圖2)，其中兩邊支墩均采用單排4根φ820 mm×8 mm鋼管支承在承臺(tái)頂面上，離墩中心5 m，鋼管橫向設(shè)置2［14、2［10連接系，縱橋向分別利用墩身拉桿孔設(shè)置附墻;中間3個(gè)臨時(shí)支墩均采用雙排16根φ820 mm×8 mm鋼管?，F(xiàn)澆支架最大跨度13.5 m。鋼管頂部設(shè)置縱橫向分配梁(其中中間3個(gè)臨時(shí)支墩鋼管樁在樁帽頂上先安設(shè)順橋向2HN700×300分配梁，再在其上安設(shè)橫向2I56b分配梁;邊支墩直接在鋼管樁樁帽上安設(shè)2I56b橫向分配梁)，分配梁間用砂筒聯(lián)結(jié)。支架主桁采用標(biāo)準(zhǔn)貝雷片結(jié)構(gòu)，每片箱梁下貝雷梁橫向布置26片，其中每邊腹板下附近各布置7片;立柱支點(diǎn)處貝雷梁均增設(shè)加強(qiáng)立柱。桁架頂節(jié)點(diǎn)位置鋪設(shè)橫向2［14分配梁。

圖264 m梁施工支架布置(單位:m)

外側(cè)模及底模均采用18 mm厚竹膠板和120 mm×100 mm帶木組成，翼緣處底托架采用 φ48 mm×3.5 mm鋼管支架(圖3)。模板拉桿采用φ32 mm圓鋼，共設(shè)置6層，縱向間距不小于1 m?，F(xiàn)場(chǎng)施工照片見圖4。

圖364 m梁支架及模板布置(單位:cm)

圖4 64 m梁支架施工現(xiàn)場(chǎng)照片

5 大臨設(shè)施結(jié)構(gòu)受力情況

按臨江中心最近的7～W01號(hào)墩最不利情況進(jìn)行支架計(jì)算。貝雷梁弦桿最大組合應(yīng)力為158.3 MPa，出現(xiàn)在跨中立柱上弦處;豎桿最大組合應(yīng)力為210.6 MPa，出現(xiàn)在臨近邊墩兩立柱支撐處;斜桿最大組合應(yīng)力為137.9 MPa，出現(xiàn)在兩邊墩立柱支撐頂處;加強(qiáng)豎桿最大組合應(yīng)力為63.2 MPa，出現(xiàn)在兩邊墩立柱支撐處。橫橋向2I56b分配梁最大正應(yīng)力為117.2 MPa，出現(xiàn)在兩邊墩立柱支撐頂處;最大剪應(yīng)力為96.2 MPa，由于剪應(yīng)力較大，此處分配梁需要加強(qiáng)，采取在單根I56b腹板處貼厚度為20 mm的鋼板，加強(qiáng)后的最大剪應(yīng)力44.7 MPa;順橋向2HN700×300分配梁最大正應(yīng)力為77.3 MPa，剪應(yīng)力57.7 MPa。打入鋼管樁的最大反力為1 031 kN。砂筒承載力按3 000 kN設(shè)計(jì)，預(yù)壓力適當(dāng)提高，預(yù)壓后高度以53 cm控制。

6 施工關(guān)鍵點(diǎn)及控制方法

6.1 鋼管樁插打和接高質(zhì)量控制

臨時(shí)支墩鋼管樁插打采用定位架進(jìn)行定位，插打時(shí)按單樁反力與貫入度進(jìn)行雙控，打入深度作為參考，單樁反力按1 200 kN控制。采用DZJ180振動(dòng)打樁錘插打。加強(qiáng)對(duì)鋼管樁接高的檢查驗(yàn)收工作，確保鋼管樁接高質(zhì)量。采取對(duì)W05～W06跨之間鋼管樁進(jìn)行了單樁豎向加載試驗(yàn)，加1 500 kN荷載并持續(xù)24 h卸載，鋼管樁累計(jì)沉降1 mm，滿足設(shè)計(jì)要求。

6.2 支架預(yù)拱值的確定

對(duì)于支架彈性變形和非彈性變形的取得，采用壓重的辦法進(jìn)行［1］。分別選取岸上和水上各1跨進(jìn)行支架預(yù)壓。岸上選取W04～W05號(hào)墩下游跨、水上選取7～W01號(hào)墩下游跨，壓重量為半跨箱梁重的1.2倍，約為15 600 kN。通過(guò)模擬壓重，對(duì)壓重前后各工況狀態(tài)下的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行分析，并與理論計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較。分析結(jié)果表明:理論計(jì)算的結(jié)果與實(shí)測(cè)值的數(shù)據(jù)基本吻合，故在其他孔跨梁體施工中取消壓重環(huán)節(jié)，均按理論計(jì)算結(jié)果設(shè)置預(yù)拱值?？⒐y(cè)量結(jié)果證明按照以上方法確定的預(yù)拱值是準(zhǔn)確的。

現(xiàn)澆梁跨中預(yù)拱度 δ=δ1+δ2+δ3+δ4+δ5［2］。其中δ1為支架卸載后由上部構(gòu)造自重及一半活載產(chǎn)生的豎向撓度，δ2為支架在荷載作用下的彈性壓縮變形，δ3為支架在荷載作用下的非彈性壓縮變形，δ4為支架基底在荷載作用下的非彈性沉陷，δ5為由混凝土收縮、溫度變化引起的撓度。

通過(guò)設(shè)計(jì)計(jì)算，一期恒載產(chǎn)生的上拱值為47.45 mm，二期恒載產(chǎn)生的撓度為29.49 mm，1/2凈活載撓度9.05 mm。貝雷梁支架最大變形設(shè)計(jì)計(jì)算最大變形為27 mm＜13 500/400≈34 mm。通過(guò)對(duì)支架沉降進(jìn)行監(jiān)測(cè)，最大撓度值為18.8 mm;張拉后梁體跨中起拱28.77 mm(張拉前后梁體底板壓縮量為24 mm，頂板壓縮量為6 mm)，混凝土收縮徐變最大值3.5 mm;通過(guò)計(jì)算確定梁體跨中預(yù)抬值為23 mm，施工期預(yù)拱度值按二次拋物線設(shè)置。

6.3 施工過(guò)程中支架沉降和混凝土應(yīng)力監(jiān)測(cè)

為在橋梁施工過(guò)程實(shí)現(xiàn)以變形量數(shù)據(jù)進(jìn)行模板高程的調(diào)整及預(yù)拱度設(shè)置，達(dá)到預(yù)防因系統(tǒng)支撐變形過(guò)大導(dǎo)致已澆筑混凝土內(nèi)部產(chǎn)生較大的次應(yīng)力和混凝土開裂，同時(shí)為將此科技成果指導(dǎo)類似工程施工提供有力的科學(xué)依據(jù)，本項(xiàng)目委托中鐵大橋局集團(tuán)武漢橋梁科學(xué)研究院有限公司進(jìn)行支架沉降監(jiān)測(cè)和混凝土應(yīng)力監(jiān)測(cè)工作。沉降監(jiān)測(cè)采用BDM-Ⅱ型數(shù)字式橋梁撓度監(jiān)測(cè)儀，混凝土應(yīng)力監(jiān)測(cè)采用在混凝土內(nèi)部鋼弦埋入式MHY-150型混凝土應(yīng)變計(jì)。

沉降監(jiān)測(cè)結(jié)果跨中最大撓度值為18.8 mm，基礎(chǔ)沉降較小，可忽略不計(jì)?；炷翝仓戤吅蟮谋O(jiān)測(cè)過(guò)程中，主梁最大正壓應(yīng)力表現(xiàn)在混凝土澆筑完成第3 d溫度最大時(shí)跨中頂板為4.71 MPa(規(guī)定值0.8fc=26.80 MPa);主梁最大拉應(yīng)力表現(xiàn)在混凝土澆筑完成后第1 d跨中頂板為0.19 MPa(規(guī)定值0.8fct=2.48 MPa)。預(yù)應(yīng)力張拉完成后，各斷面混凝土內(nèi)部應(yīng)力狀態(tài)均滿足規(guī)范要求。其中壓應(yīng)力最大值為4.71 MPa，表現(xiàn)在跨中頂板處;拉應(yīng)力最大值為0.65 MPa，表現(xiàn)在離墩中心18.7 m斷面底板處;混凝土內(nèi)部應(yīng)力處于可控狀態(tài)。同時(shí)在每孔梁施工過(guò)程中對(duì)支架沉降進(jìn)行了觀測(cè)。

6.4 采取預(yù)張拉措施防止梁體混凝土開裂

預(yù)張拉束包括腹板6束(兩側(cè)腹板各 F1、F4、F7束)和底板2束(第4和第7束B1)，張拉前腹板拉桿應(yīng)全部松開。預(yù)張拉時(shí)的箱梁混凝土強(qiáng)度按箱梁同條件養(yǎng)護(hù)試件強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)值的40%控制，彈性模量不小于20 GPa，張拉控制力按箱梁腹板設(shè)計(jì)索力的30%控制。預(yù)張拉順序如下:F4→F1→F7→B1。64 m梁預(yù)應(yīng)力束布置如圖5所示。

6.5 預(yù)應(yīng)力施工

(1)箱梁采用縱向預(yù)應(yīng)力體系(圖5)。主梁所有預(yù)應(yīng)力束均為主梁通長(zhǎng)布置，腹板束共采用14束19-φ15.24鋼絞線，每道腹板7束;底板共采用20束15-φ15.24鋼絞線，沿底板較均勻布置。

(2)縱向預(yù)應(yīng)力管道采用塑料波紋管，施工前先進(jìn)行孔道摩阻系數(shù)μ和偏差系數(shù)K的試驗(yàn)。

(3)施工過(guò)程中鋼絞線管道準(zhǔn)確定位，定位網(wǎng)、加強(qiáng)螺旋鋼筋位置準(zhǔn)確且數(shù)量滿足設(shè)計(jì)要求，管節(jié)間連接平順，鋼束錨固端的支承墊板垂直于孔道中心線，混凝土振搗過(guò)程中加強(qiáng)對(duì)波紋管的保護(hù)，不得破壞波紋管。

圖564 m梁預(yù)應(yīng)力束布置(單位:cm)

(4)預(yù)應(yīng)力筋終張拉實(shí)行“三控”［3］:即張拉時(shí)梁體混凝土強(qiáng)度、彈性模量達(dá)到設(shè)計(jì)值的100%且混凝土齡期滿足10 d的條件下才能進(jìn)行預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉。

(5)所有預(yù)應(yīng)力筋均采用兩端張拉，以張拉力和鋼絞線伸長(zhǎng)量進(jìn)行雙控，張拉力均不得超過(guò)0.8×1 860(MPa)×Ay(鋼絞線截面積)，按照“對(duì)稱、均衡”原則進(jìn)行，先張拉腹板預(yù)應(yīng)力束，再?gòu)埨装孱A(yù)應(yīng)力束，底板預(yù)應(yīng)力束張拉時(shí)先長(zhǎng)束再短束。

(6)張拉完成后及時(shí)進(jìn)行壓漿(混凝土澆筑完成后48 h內(nèi)，采用真空壓漿)，壓漿完成后對(duì)預(yù)應(yīng)力筋張拉端進(jìn)行封錨、封端(采用微膨脹混凝土)和防水處理。

6.6 混凝土施工措施

(1)施工前進(jìn)行了不同材料、不同配合比的設(shè)計(jì)，找出了適合本工程特點(diǎn)的最優(yōu)混凝土配合比，減少了膠凝材料用量，降低總的水化熱，采用摻加粉煤灰和磨細(xì)礦渣粉［4］的雙摻技術(shù)。

(2)嚴(yán)格控制混凝土的澆筑順序及澆筑總時(shí)間(不超過(guò)20 h)，盡量降低粗骨料、水泥的溫度，并將攪拌用水用冰塊冷卻至10℃以下，降低混凝土入模溫度，混凝土入模溫度不宜超過(guò)28℃，不應(yīng)超過(guò)30℃［5］;混凝土表面與接觸物的溫差不大于15℃;混凝土的出機(jī)溫度控制在5～28℃。

(3)嚴(yán)格執(zhí)行制定的混凝土振搗工藝，在橫截面方向先澆筑底板，再澆筑腹板，最后澆筑橋面部分，澆筑時(shí)腹板及橋面均從兩側(cè)對(duì)稱并同步進(jìn)行。

(4)澆筑腹板混凝土?xí)r采用串筒確保混凝土下落高度小于2 m，輔以探照燈照明確保能觀察振動(dòng)棒插放到位。梁端頭橫隔墻和外翼緣厚實(shí)處采取事先在模板上開觀察孔，混凝土澆筑到開孔處以下約10 cm時(shí)方封閉觀察孔，確保振動(dòng)棒插搗到位和混凝土振搗質(zhì)量。

(5)加強(qiáng)混凝土收漿抹面和養(yǎng)護(hù)工作，混凝土表面拉毛以后立即整體覆蓋塑料薄膜，待混凝土初凝后再換上土工布覆蓋并澆水保濕養(yǎng)生14 d，確保新澆混凝土能及時(shí)并有連續(xù)較長(zhǎng)的養(yǎng)護(hù)時(shí)間。

(6)加強(qiáng)混凝土原材料質(zhì)量控制，確保其滿足高性能混凝土［6］施工要求。

7 結(jié)語(yǔ)

(1)通過(guò)科學(xué)的理論計(jì)算、分析和規(guī)范化施工，64 m簡(jiǎn)支箱梁支架現(xiàn)澆法施工能很好地控制梁體質(zhì)量。但在施工過(guò)程中要重點(diǎn)關(guān)注支架變形的理論計(jì)算、現(xiàn)場(chǎng)加載試驗(yàn)和監(jiān)測(cè)工作，加強(qiáng)混凝土原材料質(zhì)量控制和施工工藝控制，采取預(yù)張拉部分鋼絞線等措施防止混凝土開裂。

(2)現(xiàn)澆支架經(jīng)預(yù)壓和實(shí)際施工過(guò)程中觀測(cè)，與理論計(jì)算基本相符，很好地確保了施工質(zhì)量。加載試驗(yàn)可根據(jù)理論計(jì)算有針對(duì)性地進(jìn)行即可，不必逐孔預(yù)壓。

(3)雙線64 m簡(jiǎn)支箱梁能實(shí)現(xiàn)快速施工，現(xiàn)澆一片64 m雙線簡(jiǎn)支梁需要15 d，支架搭設(shè)可基本實(shí)現(xiàn)同步施工;雙線64 m簡(jiǎn)支梁現(xiàn)澆法施工比采用移動(dòng)支架造橋機(jī)施工方法能節(jié)省40萬(wàn)元/片的費(fèi)用，施工質(zhì)量和工期都能得到有效保證［10］。在施工場(chǎng)地受限制和工期緊張的工點(diǎn)值得推廣使用。

(4)高空中支架的拆除和橫移施工方式有待于進(jìn)一步完善，建議采用橫向分配梁上設(shè)置橫移滑道的方式解決。

［1］秦順全，等.宜昌宜陵長(zhǎng)江大橋［M］.武漢:湖北科學(xué)技術(shù)出版社，2003:133-139.

［2］周永興，何兆益，鄒毅松，等.路橋施工計(jì)算手冊(cè)［M］.北京:人民交通出版社，2007:439.

［3］楊 勇，劉治寶.秦沈客運(yùn)專線PC箱形簡(jiǎn)支梁現(xiàn)澆施工［J］.鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2002(1):49-53.

［4］鐵道部科學(xué)研究院.鐵路混凝土工程施工技術(shù)指南［S］.北京:中國(guó)鐵道出版社，2009:41.

［5］中國(guó)鐵路工程總公司.客運(yùn)專線鐵路橋涵工程施工質(zhì)量驗(yàn)收暫行標(biāo)準(zhǔn)［S］.北京:中國(guó)鐵道出版社，2005:75.

［6］張 鴻，劉先鵬.特大型橋梁深水高樁承臺(tái)基礎(chǔ)施工技術(shù)［M］.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2005:229-231.

［7］劉衛(wèi)星，左偉民.哈大鐵路客運(yùn)專線雙線箱梁預(yù)制施工工藝研究［J］.城市軌道交通研究，2010，13(2):68-72.

［8］林南昌.淺談秦沈客運(yùn)專線PC箱梁施工［J］.鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2002(1):61-61，64.

［9］盛興旺，李志國(guó)，鄧運(yùn)清.京滬高速鐵路預(yù)應(yīng)力簡(jiǎn)支箱梁結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)選［J］.鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2003(6):6-9.

［10］文望青.客運(yùn)專線橋梁設(shè)計(jì)的思考［J］.鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2005(11):19-22.