江錫龍，朱立山

(1.池州市公路管理局，安徽池州 247000;2.湖南路橋建設(shè)集團(tuán)公司，湖南長(zhǎng)沙 410004)

1 工程概況

秋浦河主橋?yàn)?80+140+80)m跨徑布置的矮塔斜拉橋，主梁為三跨連續(xù)整體式變截面連續(xù)箱梁。索塔高23.5 m，為鋼筋混凝土獨(dú)柱實(shí)心矩形結(jié)構(gòu)，截面尺寸為3 m×4 m。斜拉索為雙索面，每個(gè)塔均設(shè)有9對(duì)斜拉索。梁上錨固點(diǎn)順橋向間距為5 m，橫橋向間距為1.3 m。

主橋共包含 8#、9#、10#、11#四個(gè)墩身，其中 9#、10#為主橋主墩。具體見(jiàn)圖1。

圖1 主橋南跨布置圖(單位:cm)

2 樁基施工

主墩每承臺(tái)下均有16根直徑2 m的鉆孔灌注樁，其中9號(hào)墩樁長(zhǎng) 30.2 m，10號(hào)墩樁長(zhǎng) 42.9 m，采用C30水下混凝土，按端承樁設(shè)計(jì)。

主墩墩位均位于河床上，樁基上部覆蓋層基本為淤泥質(zhì)土，下部伸入微風(fēng)化基巖。由于樁基鉆孔深度大，成樁時(shí)間長(zhǎng)，為確保在洪水期來(lái)臨前完成基礎(chǔ)施工，結(jié)合本橋端承樁的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，對(duì)于淤泥質(zhì)土層，采用沖擊鉆快速?zèng)_擊成孔，并利用優(yōu)質(zhì)泥漿在孔壁形成穩(wěn)定泥皮，確保樁孔穩(wěn)定;對(duì)于高硬度的微風(fēng)化巖層，采用回旋鉆機(jī)刮刀鉆頭反循環(huán)鉆進(jìn)成孔。同時(shí)，為防止孔內(nèi)沉淀過(guò)厚，影響端承樁的受力性能，在鉆孔完成后，利用新鮮泥漿置換孔內(nèi)的鉆孔泥漿。

樁基施工時(shí)，由于水深較淺，在墩位處修建平島作為主要的施工平臺(tái)。

3 承臺(tái)施工

主墩基礎(chǔ)為矩形承臺(tái)，承臺(tái)平面尺寸為19.5 m×19.5 m，厚5 m，采用C30混凝土。為有利于施工，承臺(tái)施工均安排在枯水季節(jié)施工。圍堰分兩次進(jìn)行澆筑，澆筑高度分別為2 m、3 m。

3.1 主橋9#墩承臺(tái)鋼板樁圍堰施工

9#墩緊側(cè)鄰枯水期徑流，無(wú)法采用明挖基坑。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際施工條件，采用鋼板樁圍堰進(jìn)行施工，為確保承臺(tái)的施工質(zhì)量，圍堰與承臺(tái)間保持1.5 m間距，以有利于大面積鋼模板的安裝。圍堰內(nèi)部共采用兩道內(nèi)撐，每道內(nèi)撐均位于每層混凝土頂面。每施工完一層混凝土，在承臺(tái)混凝土及鋼板樁圍堰間分層夯實(shí)回填沙礫，然后拆除其頂面相應(yīng)層內(nèi)撐。承臺(tái)混凝土施工完成后，即可拔除鋼板樁(見(jiàn)圖2)。

圖2 鋼板樁圍堰承臺(tái)施工示意圖

3.2 主橋10#墩承臺(tái)明挖基坑施工

10#墩離枯水期徑流距離較遠(yuǎn)，且承臺(tái)地勢(shì)較高，承臺(tái)底標(biāo)高位于枯水期水位以上。施工時(shí)，采用明挖基礎(chǔ)施工?；娱_(kāi)挖深度為8 m以上。由于墩位處覆蓋層主要為淤泥質(zhì)土，土體穩(wěn)定性較差，施工時(shí)，采用了緩坡、分級(jí)開(kāi)挖、反壓護(hù)腳、局部支擋、坡面防護(hù)、集中排水等措施確保了基坑的邊坡穩(wěn)定，防止基坑垮塌(見(jiàn)圖3)。

3.3 承臺(tái)大體積混凝土溫控

承臺(tái)施工的關(guān)鍵問(wèn)題就是大體積混凝土溫度控制，為利于大體積混凝土溫度控制:①將承臺(tái)分兩次澆筑，每層厚分別為2 m、3 m，此種分層方法也方便墩身鋼筋預(yù)埋;②對(duì)承臺(tái)混凝土配合比進(jìn)行專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)及試驗(yàn)，以配制出泵送性能良好、水化熱低、抗裂性能好的承臺(tái)大體積混凝土，在施工時(shí)對(duì)混凝土配合比進(jìn)行嚴(yán)格控制;③按要求控制混凝土澆筑溫度，布設(shè)冷卻水循環(huán)降溫。

4 主塔施工

大橋主塔設(shè)計(jì)為實(shí)心矩形截面，主塔底截面尺寸為3 m×4 m，塔高23.5 m，布置在中央分隔帶上。塔柱分節(jié)段進(jìn)行施工，共8節(jié):標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段高度為3 m，共七節(jié);塔頂段節(jié)段高2.5 m。

大橋主塔鋼筋密集，豎、橫、縱向鋼筋間距最小為10 cm，混凝土澆筑振搗難度大;索塔內(nèi)預(yù)埋的斜拉索分絲管索鞍體積、重量大，安裝精度要求高;景觀性要求高。

施工時(shí)，考慮到這些因素，采取了一系列技術(shù)措施確保了塔柱施工質(zhì)量、外觀滿足設(shè)計(jì)要求:

1)為減少塔柱錯(cuò)臺(tái)，采用翻模法進(jìn)行節(jié)段混凝土澆筑施工。

2)考慮到塔柱截面較小，且為實(shí)心結(jié)構(gòu)，采用無(wú)對(duì)拉螺桿大剛度模板施工技術(shù)進(jìn)行混凝土澆筑:模板體系取消常規(guī)設(shè)置的對(duì)拉螺桿，通過(guò)在模板外側(cè)設(shè)置大剛度橫向鋼圍檁，模板轉(zhuǎn)角處布置斜向拉桿拉桿，形成平面“□”受力體系，以有效抵抗混凝土澆筑時(shí)的側(cè)向壓力。

同時(shí)，通過(guò)采用大剛度的I36b型鋼圍檁;調(diào)整混凝土初凝時(shí)間;合理控制澆筑速度等技術(shù)措施降低混凝土側(cè)壓力，減少模板的變形。

3)為確保混凝土施工質(zhì)量，在鋼筋綁扎時(shí)，預(yù)設(shè)布料孔、振搗孔。

4)混凝土塑料膜包裹保濕養(yǎng)生，即可防止混凝土表面微裂紋的產(chǎn)生，又可避免混凝土表面污染，確保外觀色澤美觀。

5)索鞍安裝采用型鋼制作的勁性骨架進(jìn)行定位，同“初調(diào)—精調(diào)”方式確保索鞍位置符合設(shè)計(jì)要求。

5 主橋上構(gòu)箱梁懸臂施工

主橋混凝土梁段總長(zhǎng)300 m，分離式雙箱室結(jié)構(gòu)，全寬34 m。0號(hào)塊梁高4.5 m，梁長(zhǎng)8 m，為直線段;跨中合龍?zhí)幜焊?.5 m，梁長(zhǎng)2 m;箱梁高度、底板厚度均按二次拋物線變化。梁標(biāo)準(zhǔn)斷面如圖4所示。

圖4 混凝土梁標(biāo)準(zhǔn)斷面圖(單位:cm)

主橋上構(gòu)箱梁從墩頂0號(hào)塊開(kāi)始施工，主橋共2個(gè)“T”，各有14對(duì)懸澆段，其中梁段數(shù)及梁長(zhǎng)從墩頂至跨中依次為:1～5號(hào)梁段為5×3.4 m、6～13號(hào)梁段為8×5.0 m、14～15號(hào)梁段為2×4.0 m、合龍段為2.0 m。0、1號(hào)塊擬采用支架現(xiàn)澆施工，2～15號(hào)塊采用掛籃懸澆施工。懸臂澆筑最重梁段為6號(hào)梁段，重約 463.5 t。

5.1 四柱桁掛籃設(shè)計(jì)

懸臂澆筑節(jié)段采用三角形輕型掛籃進(jìn)行施工。掛籃主要由以下部分組成:三角形主桁系統(tǒng)，懸吊系統(tǒng)，行走系統(tǒng)，錨固系統(tǒng)，模板系統(tǒng)，單個(gè)掛籃重達(dá)150 t。掛籃結(jié)構(gòu)系統(tǒng)見(jiàn)圖5。

掛籃主桁采用三角型結(jié)構(gòu)，為型鋼與斜拉板組合結(jié)構(gòu)，單個(gè)掛籃采用四片主桁，主桁之間利用平聯(lián)聯(lián)結(jié)成整體;懸吊系統(tǒng)及底籃系統(tǒng)橫梁均采用桁架梁，為解決主桁架、橫梁系統(tǒng)受力不均勻、沉降變形大的問(wèn)題，設(shè)計(jì)時(shí)采用總變形控制。

圖5 掛籃結(jié)構(gòu)圖(單位:cm)

5.2 掛籃結(jié)構(gòu)驗(yàn)算

整套掛籃的設(shè)計(jì)采用了ansys通用有限元程序，按照掛籃實(shí)際結(jié)構(gòu)建立1/2空間模型進(jìn)行整體分析計(jì)算。考慮掛籃承受的荷載有懸澆節(jié)段箱梁混凝土自重、人行荷載、施工荷載、掛籃荷載、工作平臺(tái)荷載等，掛籃最不利荷載按6號(hào)梁段463.5 t計(jì)算，并考慮5%的超方。

由于箱梁翼板懸臂長(zhǎng)，重量大，荷載主要作用于前吊模梁懸臂段，所以前吊模梁懸臂端絕對(duì)位移相對(duì)較大，最大為33 mm，在澆筑混凝土前，須對(duì)外側(cè)模前端進(jìn)行預(yù)抬高處理，以滿足施工要求。掛籃各構(gòu)件總體位移及其變形模擬如圖8所示，其中底模縱梁相對(duì)前下橫梁的相對(duì)最大位移為8 mm，滿足要求(見(jiàn)圖6)。

圖6 掛籃整體變形圖

5.3 掛籃的施工

掛籃拼裝和預(yù)壓:

拼裝掛籃時(shí)，利用墩側(cè)1臺(tái)120 t·m塔吊將主桁架及平聯(lián)各構(gòu)件吊裝至橋面進(jìn)行拼裝，由于前吊橫梁重量大，無(wú)法一次吊裝就位，因而采取分段吊裝至支點(diǎn)位置，高空拼焊;底籃系統(tǒng)、外側(cè)模及其行走梁則利用0號(hào)節(jié)段現(xiàn)澆支架作為掛籃拼裝平臺(tái)，利用掛籃的懸吊系統(tǒng)整體起吊就位。

預(yù)壓荷載選用大型沙包，總加載量按最大節(jié)段箱梁重量463.5 t的1.05倍實(shí)施，荷載在掛籃上按混凝土澆筑施工時(shí)的實(shí)際受載模擬布置。同時(shí)，為減少堆載高度，部分沙包堆載采用鋼筋代替。

荷載分4級(jí)進(jìn)行加、卸載。在主桁架及底模板各設(shè)4個(gè)測(cè)點(diǎn)，外側(cè)模前端外側(cè)角點(diǎn)各設(shè)1個(gè)測(cè)點(diǎn)。加載前和每級(jí)加、卸載時(shí)對(duì)掛籃各測(cè)點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)并記錄，以形成荷載—撓度曲線圖，為梁段的立模標(biāo)高提供依據(jù)。

5.4 掛籃的移動(dòng)和懸臂澆筑

由于掛籃橫向?qū)挾却?，主桁架片?shù)多，為確保各主桁架能同步前移，掛籃行走系統(tǒng)采用可調(diào)同步前移液壓頂推系統(tǒng)。該系統(tǒng)由油泵、大行程液壓桿等組成。液壓桿頂升端連接于主桁架前支點(diǎn)，后點(diǎn)支撐于掛籃縱移軌道上。液壓桿相互之間通過(guò)三通管、分支油管采用并聯(lián)方式與油泵連接，以實(shí)現(xiàn)各液壓桿同步頂升，確保掛籃各主桁架能同步整體前移;同時(shí)，通過(guò)各分支油管油閥的開(kāi)、關(guān)實(shí)現(xiàn)單、多臺(tái)液壓桿的靈活頂升，確?？蓪?shí)現(xiàn)掛籃上下游端相對(duì)平面位置的調(diào)整。

箱梁混凝土總體按懸臂端向根部的方向進(jìn)行澆筑。澆筑時(shí)，先施工箱梁底板混凝土，再澆注腹板、橫隔板混凝土，最后澆注頂板混凝土。豎向采用30 cm厚度進(jìn)行分層澆筑。

由于箱梁橫向?qū)挾却?，荷載分布不均勻，混凝土澆筑在橫橋向上應(yīng)進(jìn)行對(duì)稱(chēng)澆筑，澆筑時(shí)兩側(cè)腹板混凝土高差不得大于1 m。

6 斜拉索施工

6.1 斜拉索體系

秋浦河矮塔斜拉主橋采用鋼絞線斜拉索體系，體系由可換索式OVM250AT－43/55群錨錨具+多層防護(hù)的環(huán)氧樹(shù)脂斜拉索組成。見(jiàn)圖7。

圖7 斜拉索體系組成

6.2 斜拉索體系選型

斜拉索為橋梁易損構(gòu)件，為提高其耐久抗腐蝕性及后期易維護(hù)性，施工時(shí)，對(duì)大橋的斜拉索體系進(jìn)行了選型。通過(guò)對(duì)比，最終選擇了可換索式OVM250AT－43/55群錨錨具+多層防護(hù)的環(huán)氧樹(shù)脂斜拉索組成的斜拉索體系，該體系具有以下特點(diǎn):

1)采用環(huán)氧鋼絞線斜拉索體提高斜拉索耐久抗腐蝕性。

2)采用可換索式OVM250AT－43/55群錨體系提高斜拉索后期易維護(hù)性。

6.3 斜拉索安裝

根據(jù)池州秋浦河特大橋斜拉主橋斜拉索單根鋼絞線間相互無(wú)粘結(jié)的特性，安裝時(shí)，采用單根掛索、單根張拉的施工方法。即通過(guò)斜拉索組成的鋼絞線的單根掛索實(shí)現(xiàn)整束斜拉索的掛索完成;通過(guò)斜拉索組成的鋼絞線單根張拉實(shí)現(xiàn)整束斜拉索的張拉到位。

6.3.1 斜拉索掛索

單根穿索前，按設(shè)計(jì)要求，在鋼絞線的穿索路線上安裝好PE套管、錨杯、護(hù)套等其它附屬構(gòu)件，同時(shí)，在其內(nèi)部采用張緊的臨時(shí)鋼絞線對(duì)PE套管進(jìn)行空間定型。然后，由梁面一端的PE套管底口穿入，經(jīng)過(guò)塔柱索鞍，由塔柱另一端梁面的PE套管底口穿穿出。再將鋼絞線兩端穿入梁索導(dǎo)管并伸出索道管的錨墊板、錨杯并留有足夠工作長(zhǎng)度。

由于大橋塔柱較矮，整個(gè)施工過(guò)程均采用人工穿索，塔端搭設(shè)腳手架平臺(tái)作為施工平臺(tái)。

6.3.2 斜拉索張拉

斜拉索多根鋼絞線分先后依次進(jìn)行單根張拉，每一根張拉的鋼絞線會(huì)使梁端上抬，致使前面張拉的鋼絞線縮短，產(chǎn)生應(yīng)力損失。鋼絞線張拉順序越靠前的，損失越大。

因此，斜拉索鋼絞線單根張拉時(shí)，為防止索力不均勻，各鋼絞線根根據(jù)張拉順序不不同而張拉控制力不同:首根張拉的鋼絞線張拉控制應(yīng)力相對(duì)于設(shè)計(jì)控制應(yīng)力放大，然后，逐根遞減，直至到最后一根張拉的鋼絞線應(yīng)力等于設(shè)計(jì)控制張拉應(yīng)力。

首根張拉的鋼絞線的張拉控制應(yīng)力=設(shè)計(jì)控制張拉應(yīng)力+斜拉索全部張拉完成后的梁端上抬量導(dǎo)致的單根鋼絞線應(yīng)力損失值。同時(shí)，該張拉控制應(yīng)力應(yīng)在施工過(guò)程中根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行修正。

每根斜拉索張拉控制應(yīng)力的理論遞減值=斜拉索全部張拉完成后的梁端上抬量導(dǎo)致的單根鋼絞線應(yīng)力損失值÷斜拉索根數(shù)。實(shí)際施工過(guò)程中，由于多種因數(shù)的影響，每根斜拉索的理論遞減值不一定等于實(shí)際遞減值，理論遞減量在實(shí)際施工中僅具有參考價(jià)值。

施工時(shí)，通過(guò)在首根張拉的鋼絞線下設(shè)置壓力傳感器，實(shí)際測(cè)定每根斜拉索張拉后的首根鋼絞線應(yīng)力損失值，作為下一根斜拉索張拉的張拉控制應(yīng)力實(shí)際遞減值。

于是，張拉過(guò)程中各鋼絞線的控制應(yīng)力=前一絞線張拉力－前兩根絞線放張后傳感器讀數(shù)的差值。

通過(guò)該方法，進(jìn)行秋浦河大橋斜拉索的張拉，經(jīng)測(cè)定，斜拉索鋼絞線的應(yīng)力偏差值均在設(shè)計(jì)及規(guī)范允許的范圍內(nèi)。

7 結(jié)語(yǔ)

矮塔斜拉橋結(jié)合了連續(xù)梁橋和斜拉橋的剛性、柔性美，具備優(yōu)雅的美學(xué)景觀效果和可觀的經(jīng)濟(jì)效益，且其應(yīng)用的跨徑布置靈活，施工簡(jiǎn)便，在國(guó)內(nèi)具有越來(lái)越大的發(fā)展?jié)摿?。秋浦河矮塔斜拉橋的成功建設(shè)也將為同類(lèi)型橋梁的建設(shè)提供寶貴的借鑒經(jīng)驗(yàn)。

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