李豪

摘 要：滬昆高鐵北盤江特大橋?yàn)橹骺?45m上承式混凝土拱橋，主拱圈采用鋼管混凝土勁性骨架法施工，勁性骨架施工完成后，依托勁性骨架外包C60高強(qiáng)混凝土。針對設(shè)計(jì)采用的“拱圈斜拉全斷面+六工作面分環(huán)澆筑”的主拱施工方法的技術(shù)特點(diǎn)和難點(diǎn)，在主拱混凝土外包施工上進(jìn)行了多項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新，該技術(shù)已在北盤江特大橋中成功運(yùn)用，各項(xiàng)指標(biāo)均以達(dá)到設(shè)計(jì)要求，可為后期同類大跨混凝土拱橋的建設(shè)提供技術(shù)參考。

關(guān)鍵詞：勁性骨架;外包混凝土;技術(shù)創(chuàng)新

中圖分類號：U445.72 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）07-0143-02

0 引言

拱橋是我國常用的橋型之一，早期拱橋主要以石材為主，經(jīng)濟(jì)性較差，無法推廣應(yīng)用，鋼材和混凝土材料的出現(xiàn)，使拱橋得到快速發(fā)展，修建大跨度混凝土拱橋的關(guān)鍵是施工方法的選擇，傳統(tǒng)的拱架施工法已經(jīng)無法滿足大跨度拱橋結(jié)構(gòu)的建設(shè)，無拱架施工法使拱橋結(jié)構(gòu)較其他橋型更具競爭力，如纜索吊裝法、懸臂施工法、轉(zhuǎn)體施工法[1-4]。1980年，南斯拉夫采用懸臂法建成了當(dāng)時(shí)世界最大跨度的鋼筋混凝土拱橋，即主跨390m的KRK大橋;我國1999年采用鋼管混凝土勁性骨架法建成了主跨420m的四川萬縣公路長江大橋，保持混凝土拱橋世界第一跨徑紀(jì)錄近20年。

勁性骨架法為勁性骨架施工完成后，以此為施工平臺，掛模進(jìn)行外包混凝土的澆筑，最理想的方法是一次連續(xù)澆筑完成，即經(jīng)濟(jì)又能保證混凝土的完整性和密實(shí)性，但是外包混凝土的強(qiáng)度和剛度是在施工過程中逐漸形成的，在澆筑初期，是以一種荷載的形式施加在勁性骨架上的，外包混凝土的澆筑方法將直接影響結(jié)構(gòu)的整體安全，鄭皆連[5]結(jié)合邕寧邕江大橋提出了斜拉扣掛連續(xù)澆筑外包混凝土的施工方法，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益;林春嬌[6]等人以南盤江特大橋?yàn)檠芯勘尘?，采用斜拉索扣掛結(jié)合多工作面澆筑混凝土的方法，取得了良好的效果;楊國靜[7]等人對北盤江大橋外包混凝土的澆筑方案進(jìn)行了理論分析，詳細(xì)對比了幾種施工方案中勁性骨架的受力情況;目前相關(guān)研究資料多偏于理論分析，對實(shí)際施工過程的詳細(xì)介紹較少，本文對滬昆高鐵北盤江特大橋主拱外包混凝土施工技術(shù)創(chuàng)新進(jìn)行詳細(xì)介紹。

1 工程概況

1.1 總體布置

滬昆高鐵北盤江特大橋?yàn)橹骺?45m的上承式鋼筋混凝土拱橋，拱圈立面為懸鏈線，拱軸系數(shù)m=1.6，拱圈中心跨度445m，矢高100m，矢跨比1/4.45，該橋于2016年12月建成通車，目前為世界最大跨度鋼筋混凝土拱橋。總體布置如圖1所示。

1.2 主拱施工方法與主要工序

北盤江特大橋主拱外包混凝土施工方法為：依托鋼管混凝土勁性骨架，采用多工作面結(jié)合斜拉索扣掛調(diào)載澆筑法按照分環(huán)、分段、兩岸對稱平衡加載的原則外包主拱C60高強(qiáng)混凝土。拱圈外包混凝土施工步驟為：①依托勁性骨架全拱分六個(gè)工作面澆筑邊箱底板直至合龍，其中拱腳全斷面段（軸線水平投影45m）為中邊箱底板一起形成;②兩岸對稱澆筑拱腳全斷面段（軸線水平投影45m）腹板和頂板，因此造成的不平衡力采取張拉拱腳段扣背索進(jìn)行抵消;③分六個(gè)工作面，兩岸對稱澆筑拱頂段（軸線水平投影355m）邊箱及中箱腹板直至合龍;④分六個(gè)工作面，兩岸對稱澆筑拱頂段（軸線水平投影355m）邊箱頂板直至合龍;⑤分六個(gè)工作面，兩岸對稱澆筑拱頂段（軸線水平投影355m）中箱底板直至合龍;⑥分六個(gè)工作面，兩岸對稱澆筑拱頂（軸線水平投影355m）中箱頂板直至合龍。采用二次扣背索抵消拱圈外包混凝土施工中拱腳段不平衡受力，如圖2所示。

2 主拱外包混凝土施工控制關(guān)鍵問題

北盤江特大橋整體施工工序繁雜，工藝要求高，澆筑次數(shù)多，高空臨邊作業(yè)多，材料及設(shè)備保障難，安全風(fēng)險(xiǎn)高，質(zhì)量控制難度大，目前在國內(nèi)工程實(shí)例中并不多見，外包混凝土需要依托勁性骨架按照分環(huán)、分段、兩邊對稱的原則澆筑混凝土，施工組織難度大，混凝土輸送距離遠(yuǎn)，高差大;根據(jù)施工現(xiàn)場實(shí)際環(huán)境，昆明岸需要采用分級泵送的施工方法，即大泵將混凝土泵送至拱腳，再由小泵接力的施工方法。在外包混凝土澆筑過程中，主拱圈的所受影響因素較多，需要對勁性骨架進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，確保加載一致，兩拱腳端受力平衡。

主拱外包混凝土施工中勁性骨架與臨時(shí)錨索系統(tǒng)以及索塔共同構(gòu)成一個(gè)平衡系統(tǒng)，確保施工中拱圈的安全性以及穩(wěn)定性，拱圈共分六個(gè)部分外包完成，分別為邊箱底板、拱腳段邊箱全斷面、腹板、邊箱頂板、中箱底板和中箱頂板。每一環(huán)需縱向貫通后再澆筑下一環(huán)。拱腳全斷面外包拱軸水平投影長度為45m，在拱腳全斷面澆筑段，澆筑邊箱底板時(shí)，澆筑相應(yīng)的中箱底板;中箱頂板則和相應(yīng)的邊箱頂板以及腹板同時(shí)澆筑。除拱腳邊箱全斷面外包節(jié)段與邊箱底板的節(jié)段錯(cuò)縫為2m以外，其余各部分澆筑階段的錯(cuò)縫均為3.0m。拱圈混凝土的澆筑順序應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙要求分環(huán)、分段、對稱平衡加載進(jìn)行施工。每一節(jié)段混凝土澆筑完成后，應(yīng)間隔5天以上，保證已澆筑的混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%，彈性模量達(dá)到設(shè)計(jì)值的90%后才能進(jìn)行下一個(gè)節(jié)段混凝土的澆筑。拱圈施工過程中，應(yīng)由符合資質(zhì)的監(jiān)控單位全程監(jiān)控拱圈鋼管及混凝土應(yīng)力、線形、扣索索力及索塔偏位等參數(shù)，并結(jié)合溫度效應(yīng)，材料參數(shù)等適時(shí)調(diào)整，如圖3所示。

3 主拱外包混凝土施工技術(shù)創(chuàng)新

施工技術(shù)及工藝水平的進(jìn)步在于不斷的創(chuàng)新，以適應(yīng)各種環(huán)境下的挑戰(zhàn)。北盤江特大橋在建造過程中，也使用了多項(xiàng)創(chuàng)新的施工工藝以及技術(shù)方法。

（1）勁性骨架帶底模架設(shè)：勁性骨架架設(shè)前在起吊平臺將勁性骨架底模平臺安裝完成后一起吊裝;利用起拱段現(xiàn)澆支架進(jìn)行拱腳實(shí)體段大體積混凝土澆筑，設(shè)置4進(jìn)4出的循環(huán)冷卻水系統(tǒng);（2）合理設(shè)置輔助措施：設(shè)置拱頂安全通道及材料存放轉(zhuǎn)運(yùn)平臺、拱頂設(shè)置水箱、拱圈臨邊側(cè)設(shè)置輔助安裝及拆除外模的鷹嘴扒桿、作業(yè)人員采用安全帶+防墜器的雙保險(xiǎn)措施;（3）在拱圈外包混凝土施工時(shí)自跨中向兩岸均分為三個(gè)工作面，每個(gè)工作面分為5～6個(gè)節(jié)段，施工中為盡可能保證拱圈加載的平衡性和對稱性，并確保拱腳先澆段混凝土的質(zhì)量;（4）北盤江特大橋勁性骨架內(nèi)注C80、外包C60高性能混凝土，在原材料選擇、配合比設(shè)計(jì)、施工工藝、遠(yuǎn)距離泵送等方面均進(jìn)行了探索研究，取得了成功，且實(shí)現(xiàn)安全質(zhì)量零事故;（5）在主橋拱圈外包混凝土施工前，同步建造1：7.5縮尺模型橋（跨度59.33m、高度13.33m）模擬實(shí)橋外包混凝土施工過程，從而驗(yàn)證結(jié)構(gòu)的安全性和成橋后受力變形穩(wěn)定性;同步還建造了C80、C60高性能混凝土徐變試驗(yàn)承臺，通過加載和模擬的方式，測試高性能混凝土試件在荷載和溫度作用下的徐變情況，從而驗(yàn)證實(shí)橋成橋后的工后沉降及混凝土徐變情況[8-9]。

4 結(jié)語

拱腳段全斷面混凝土澆筑法，并結(jié)合六工作面澆筑和斜拉索扣掛調(diào)載技術(shù)在滬昆客專北盤江特大橋主拱圈施工中的成功應(yīng)用，為國內(nèi)鋼筋混凝土拱橋建造技術(shù)積累了經(jīng)驗(yàn)，為同類型橋梁施工提供了技術(shù)保證，推動了我國特大跨度混凝土拱橋施工技術(shù)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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