駱鵬，陳聰，韓陽(yáng)

（1.中國(guó)瑞林工程技術(shù)股份有限公司 深圳分公司，廣東深圳 518040；2.中國(guó)中鐵一局集團(tuán)橋梁工程有限公司,重慶 401121)

1 項(xiàng)目概況

湖北省道南鶴公路南渡江特大橋位于恩施州鶴峰縣境內(nèi)，上跨南渡江V字形峽谷，橋梁全長(zhǎng)為272.276 m，橋?qū)挒?0 m，橋高為163 m，橋跨布置為2×18.6 m（走馬岸引橋）+204.6 m(主橋）+25 m（鶴峰岸引橋）。主橋?yàn)閮艨?90 m上承式鋼筋砼等截面箱型拱橋，拱上建筑為11孔跨徑18.6 m的裝配式預(yù)應(yīng)力砼小箱梁橋，兩岸引橋也為裝配式預(yù)應(yīng)力砼小箱梁橋。

該橋主拱圈采用有平衡重轉(zhuǎn)體施工，轉(zhuǎn)出的橋體為帶混凝土底板的小直徑鋼管勁性骨架。轉(zhuǎn)動(dòng)體系在岸邊制作完成后，轉(zhuǎn)體到位合攏成拱，再分環(huán)分段澆筑形成設(shè)計(jì)斷面拱圈，在拱圈上搭設(shè)支架澆筑拱上建筑，吊裝橋面小箱梁，澆筑橋面系完成全橋。本文擬對(duì)該橋轉(zhuǎn)動(dòng)體系制作、驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)體過(guò)程以及后期橋梁結(jié)構(gòu)施工進(jìn)行詳細(xì)分析介紹，以期為山區(qū)大跨度橋梁建設(shè)提供參考。

2 轉(zhuǎn)動(dòng)體系制作

2.1 基礎(chǔ)施工

主橋兩岸拱座基礎(chǔ)尺寸為19.7 m×11.4 m×3.0 m，基底均嵌入整體穩(wěn)定、質(zhì)地堅(jiān)硬的微風(fēng)化灰?guī)r內(nèi)。場(chǎng)地巖層裸露，基坑開(kāi)挖深度較深。為加快施工進(jìn)度，現(xiàn)場(chǎng)主要采用分層小型爆破施工，局部采用機(jī)械開(kāi)鑿修整，確保拱座周邊巖體邊坡穩(wěn)定及基巖完整。拱座基礎(chǔ)混凝土采用一次性澆筑成型，布設(shè)冷卻管避免混凝土開(kāi)裂；同時(shí)對(duì)影響橋體轉(zhuǎn)體的邊坡巖體進(jìn)行開(kāi)挖處理，以確保轉(zhuǎn)體過(guò)程中無(wú)障礙物。

2.2 普通鋼筋混凝土球鉸制作

球鉸包括下盤基礎(chǔ)中的磨心與上轉(zhuǎn)盤中的磨蓋。磨心、磨蓋為C50普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，磨心直徑為2.60 m，矢高10 cm，磨蓋直徑為2.64 m，凹面矢高為10 cm。磨心成型主要靠一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的母線樣板在磨心混凝土終凝前反覆刮制而成（圖1）。磨心混凝土澆筑完成后，進(jìn)行磨心表面同心圓上高程測(cè)量，同心圓間距為15 cm，測(cè)點(diǎn)間距約為20 cm，每個(gè)同心圓上測(cè)點(diǎn)高差≤±1 mm。磨蓋以磨心頂面隔離鋪設(shè)雙層塑料薄膜為底模進(jìn)行澆筑，利用卷?yè)P(yáng)機(jī)采用水磨法機(jī)械反復(fù)磨合時(shí)間≥8 h（圖2）。

圖1 打磨后的磨心

圖2 磨心、磨蓋反復(fù)磨合

為保證磨心周邊混凝土不因局部承壓破壞，要在磨心表面周邊15 cm寬度范圍內(nèi)墊兩層油毛氈，再澆上球鉸混凝土，以使上、下球鉸周邊之間形成間隙，磨心周邊不承受壓力。磨心、磨蓋磨合完畢后，將磨蓋提起，在磨心頂面均勻涂抹了約8 mm厚黃油和四氟粉作為潤(rùn)滑劑（V黃油∶V四氟粉=70∶30），再進(jìn)行后續(xù)施工。

2.3 上轉(zhuǎn)盤及交界墩施工

以下盤為基礎(chǔ)，在下盤上設(shè)置鋼管砼支柱輔助砂胎澆筑上轉(zhuǎn)盤及交界墩，砂胎方便后續(xù)脫架。上轉(zhuǎn)盤尺寸為17.7 m×10.0 m×4.4 m，采用C40砼，內(nèi)設(shè)有縱、橫雙向預(yù)應(yīng)力，澆筑砼前預(yù)埋預(yù)應(yīng)力波紋管。交界墩背后的背索穿過(guò)上轉(zhuǎn)盤，相應(yīng)預(yù)埋穿索波紋管。拱座位置預(yù)埋與轉(zhuǎn)出橋體連接的鋼管、角鋼以及鋼筋。交界墩是1個(gè)40多米高的空心墩，采用C30砼，墩中有預(yù)埋背索波紋管。交界墩尺寸為9.0 m×4.0 m，壁厚為1.0 m，采用翻模法施工。

2.4 轉(zhuǎn)出橋體的制作

轉(zhuǎn)出的橋體為帶混凝土底板的小直徑鋼管勁性骨架。勁性骨架曲由工廠制作，半跨勁性骨架的平面桁架共分為21片，每片桁架長(zhǎng)度約為14.48 m或17.40 m，每片重量約為10.4～12.5 t。桁架制作完成后運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)，通過(guò)塔吊吊至拱肋支架模板上。拱肋支架采用鋼管墩支架，支架須進(jìn)行堆沙袋預(yù)壓。一期拱肋底板砼澆筑厚為15 cm，采用現(xiàn)澆施工。為減輕轉(zhuǎn)體質(zhì)量，轉(zhuǎn)出橋體的上弦鋼管采用空鋼管。

3 驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)體

3.1 脫架形成轉(zhuǎn)動(dòng)體系

待轉(zhuǎn)動(dòng)體系各部分砼養(yǎng)護(hù)齡期＞28 d，強(qiáng)度達(dá)到100%以后，穿好扣索和背索，然后按5級(jí)交替張拉背索和扣索，實(shí)現(xiàn)脫架，形成轉(zhuǎn)動(dòng)體系。為使帶砼底板的小直徑鋼管勁性骨架能平穩(wěn)脫架，在土牛拱胎端部拱頂處對(duì)應(yīng)腹板的下方設(shè)置1排3個(gè)堅(jiān)固穩(wěn)妥的支撐柱，以備放置千斤頂輔助脫架。脫架后上盤底四周的保險(xiǎn)墩在環(huán)道上完全脫空，轉(zhuǎn)動(dòng)體系的重心基本就在磨心上，轉(zhuǎn)體體系質(zhì)量約為6 006 t。轉(zhuǎn)動(dòng)體系見(jiàn)圖3、圖4。

圖3 轉(zhuǎn)動(dòng)體系構(gòu)造

圖4 轉(zhuǎn)動(dòng)體系照片

3.2 驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)體

以環(huán)道對(duì)應(yīng)的上盤底保險(xiǎn)墩作為施加轉(zhuǎn)動(dòng)力矩的受力點(diǎn)，下盤順環(huán)道四周預(yù)留的孔洞中插入鋼棒作為反力點(diǎn)，利用頂鐵、反力梁及墊塊組合，通過(guò)水平放置千斤頂施加力矩驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)體(圖5)，千斤頂噸位為200 t，兩岸最大轉(zhuǎn)體角度為155°，轉(zhuǎn)體到位時(shí)間為6～7 h。

圖5 千斤頂驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)體

3.3 合攏成拱

轉(zhuǎn)體到位后，通過(guò)事先準(zhǔn)備好的兩岸各2臺(tái)500 t千斤頂，作用在上轉(zhuǎn)盤下緣，調(diào)整拱的合攏標(biāo)高（見(jiàn)圖6）。標(biāo)高調(diào)整到位后，通過(guò)鋼楔子將保險(xiǎn)墩與下盤基礎(chǔ)焊接牢固，安裝合攏段臨時(shí)固結(jié)的措施，實(shí)現(xiàn)主拱瞬時(shí)合攏。澆筑砼密封上下盤空間以及上盤背后超挖部分基坑，使拱作用力傳至基巖，密封砼養(yǎng)護(hù)齡期達(dá)7 d，砼強(qiáng)度大于設(shè)計(jì)強(qiáng)度90%后，澆筑拱頂合攏段底板砼實(shí)現(xiàn)主拱圈真正合攏成拱。至此，在兩岸橋臺(tái)之間，峽谷高空已架設(shè)好1個(gè)有足夠剛度、強(qiáng)度和穩(wěn)定安全系數(shù)的空間拱形骨架。

圖6 千斤頂調(diào)整合攏標(biāo)高

4 后期橋梁結(jié)構(gòu)施工

4.1 二期主拱砼施工

灌注勁性骨架上弦空鋼管微膨脹C50砼。鋼管內(nèi)混凝土養(yǎng)護(hù)齡期＞7 d，強(qiáng)度＞90%后，澆筑拱圈側(cè)壁和中腹板混凝土。腹板混凝土澆筑完成后再加厚底板混凝土，最后澆拱圈頂板混凝土形成單箱雙室的鋼筋混凝土主拱圈，此時(shí)松去背索和扣索，實(shí)現(xiàn)體系轉(zhuǎn)換成為拱式結(jié)構(gòu)。主拱分環(huán)分段澆筑見(jiàn)圖7。

圖7 分環(huán)分段澆筑主拱圈

4.2 拱上建筑施工

在拱上對(duì)稱搭設(shè)支架澆筑墊梁、立柱、系梁、蓋梁。拱上小箱梁由兩端向跨中、左右半拱對(duì)稱架設(shè)（見(jiàn)圖8），最后吊?，F(xiàn)澆濕接縫。防撞護(hù)欄、橋面現(xiàn)澆層及鋪裝層也按左右半拱對(duì)稱澆筑，至此全橋施工完成。成橋后照片見(jiàn)圖9。

圖8 架設(shè)小箱梁

圖9 成橋照片

5 設(shè)計(jì)優(yōu)化

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工情況，對(duì)原設(shè)計(jì)做出以下優(yōu)化：1）轉(zhuǎn)出的橋體兩側(cè)增加空中施工通道（圖10），方便施工人員快速上下主拱、方便外腹板模板的搭設(shè)。轉(zhuǎn)體前將腹板、橫隔板鋼筋及部分底板二期鋼筋綁扎完成，減少了轉(zhuǎn)體合攏后空中作業(yè)量，加快了施工進(jìn)度。轉(zhuǎn)體前將拱腳底部26 m范圍底板砼一次澆筑到位，確保砼澆筑質(zhì)量。由于以上設(shè)計(jì)，使轉(zhuǎn)動(dòng)體系橋體側(cè)質(zhì)量增加較多，基于“中心承重轉(zhuǎn)體”思路，為控制轉(zhuǎn)動(dòng)體系重心位于磨心軸線附近，對(duì)轉(zhuǎn)體體系進(jìn)行以下調(diào)整：距離拱腳26.0～97.6 m（弧長(zhǎng)）范圍，主拱底板澆筑厚度由原設(shè)計(jì)的15 cm變?yōu)?3 cm，將交界墩背墻結(jié)構(gòu)位置向引橋方向移動(dòng)20 cm，將背墻底部11.1 m高空心段調(diào)整為實(shí)心段。2）轉(zhuǎn)體合攏后，利用轉(zhuǎn)體階段的扣索，制作1條空中施工便道（圖11）。

圖10 拱兩外側(cè)施工便道

圖11 扣索空中便道

6 結(jié)語(yǔ)

南渡江特大橋于2015年月7開(kāi)工建設(shè)，2018年8月正式通車，為目前國(guó)內(nèi)采用有平衡重轉(zhuǎn)體工藝建造的最大跨度的公路鋼筋混凝土箱型拱橋。實(shí)踐證明，拱橋采用有平衡重轉(zhuǎn)體施工，施工方便、簡(jiǎn)易，施工安全系數(shù)高，特別適用于山區(qū)大跨度橋梁建設(shè)。