閆貝貝

（中交二公局第二工程有限公司，西安710000）

1 工程概況

貴州省貴陽至黃平高速公路工程TJ6合同段路線總長4.574 km，起訖樁號K38+500～K43+074，全線為雙向六車道技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。陽寶山特大橋?yàn)殇撹旒軕宜鳂?。重力錨錨體由錨塊、散索鞍支墩及基礎(chǔ)、前錨室組成。錨碇設(shè)計(jì)長度為58 m，設(shè)計(jì)寬度為54 m。其中，錨塊、支墩基礎(chǔ)、錨塊與支墩基礎(chǔ)間分別斷開，同時(shí)設(shè)置了寬度為2 m的后澆段。兩側(cè)錨塊混凝土方量分別為貴陽岸38 021 m3、黃平岸36 673.6 m3，支墩基礎(chǔ)混凝土方量分別為貴陽岸15 489 m3、黃平岸14 260 m3，支墩混凝土方量分別為貴陽岸641.5 m3、黃平岸647.4 m3，錨碇部位劃分圖如圖1所示。

圖1 錨碇部位劃分圖

2 錨體、基礎(chǔ)及支墩豎向分層

基于錨碇的結(jié)構(gòu)尺寸比較龐大，為規(guī)避支墩基礎(chǔ)、錨體在混凝土澆筑后出現(xiàn)收縮裂縫及溫度影響裂縫，將錨體結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)分為4個(gè)塊件分別澆筑，各塊件澆筑完成后，所產(chǎn)生的后澆段澆筑連接。后澆段設(shè)置一定數(shù)量的接縫連接鋼筋，并配合采用微膨脹混凝土澆筑。

錨碇錨塊設(shè)計(jì)為高31.9 m，從結(jié)構(gòu)臺階分開，下部結(jié)構(gòu)分為5層，每層高2 m。上面結(jié)構(gòu)分為12層，每層高2 m，共計(jì)分為17層。支墩基礎(chǔ)設(shè)計(jì)為高26 m，按結(jié)構(gòu)臺階從下至上依次分為2層，每層高2.5 m；2層，每層高2.5 m；2層，每層高2 m；3層，每層高2 m；3層，每層高2 m，共計(jì)12層。散索鞍支墩設(shè)計(jì)為高7.02 m，按結(jié)構(gòu)分2層澆筑，第一層高3.06 m、第二層高3.96 m。

3 錨碇預(yù)應(yīng)力錨固系統(tǒng)支架設(shè)計(jì)和安裝

3.1 定位支架設(shè)計(jì)

在國家信息化高速發(fā)展與應(yīng)用的背景下，基礎(chǔ)建設(shè)不斷涌現(xiàn)出一些新技術(shù)，其中，BIM技術(shù)通過3D模型來模擬實(shí)際結(jié)構(gòu)，已應(yīng)用于建筑工程設(shè)計(jì)、建造和管理，提高了項(xiàng)目管理效率，降低了施工風(fēng)險(xiǎn)。從鋼支架設(shè)計(jì)安裝、預(yù)應(yīng)力管道定位、預(yù)應(yīng)力體系安裝把控、碰撞檢查等方面對錨固系統(tǒng)定位安裝進(jìn)行嚴(yán)格的復(fù)核把控，能夠?qū)崿F(xiàn)施工高質(zhì)量定位，提高施工過程嚴(yán)謹(jǐn)性和布設(shè)合理性。根據(jù)錨碇錨體內(nèi)預(yù)應(yīng)力布置，同時(shí)借鑒以往錨碇施工經(jīng)驗(yàn)，針對陽寶山特大橋錨碇結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力布設(shè)特點(diǎn)，將BIM技術(shù)運(yùn)用到錨固系統(tǒng)預(yù)應(yīng)力管道的定位支架系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，為橋梁的預(yù)應(yīng)力管道精準(zhǔn)定位提供更好的服務(wù)。

采用對扣[28鋼作為預(yù)應(yīng)力管道定位支架的立柱，立柱平聯(lián)采用[14，斜撐采用[18鋼，片架采用L100 mm×10 mm、100 mm×6 mm方鋼及8 mm預(yù)制凹槽的定位鋼片，上述所有鋼材材質(zhì)為Q235。預(yù)應(yīng)力管道經(jīng)過設(shè)計(jì)，最后采用φ24.45 cm的無縫鋼管材質(zhì)。

3.2 定位支架的受力計(jì)算

重力式錨碇施工中，各部位受力情況尤為關(guān)鍵，尤其是基礎(chǔ)部分的荷載情況。因此，在設(shè)計(jì)階段就需要進(jìn)行全面分析，進(jìn)行受力計(jì)算并驗(yàn)算驗(yàn)證結(jié)果。從而確定重力式錨碇的基礎(chǔ)形式，保證其符合施工要求。應(yīng)充分考慮基礎(chǔ)的受力情況，并在具體的計(jì)算中，對受力情況和承載力進(jìn)行研究分析，確保整個(gè)驗(yàn)算過程的嚴(yán)謹(jǐn)性和準(zhǔn)確全面性。通過系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算與驗(yàn)算求證確定重力式錨碇的受力情況。

施工過程中，由于設(shè)計(jì)存在考慮不全面的問題，而使錨碇構(gòu)件之間會(huì)發(fā)生干擾，所以，需要提前對錨碇體系進(jìn)行干擾碰撞模擬。采用BIM模型建模并進(jìn)行透徹分析，檢查預(yù)應(yīng)力管道與定位架兩者是否干擾；預(yù)應(yīng)力管道與冷卻水管的情況；預(yù)應(yīng)力管道與止水板之間有無安裝障礙，冷卻水管和鋼筋之間布設(shè)影響等。

對預(yù)應(yīng)力管道定位支架進(jìn)行設(shè)計(jì)與計(jì)算時(shí)，定位管道跨徑取最大值，按簡支梁的荷載驗(yàn)算其撓度，滿足強(qiáng)度要求。完成上述定位支架設(shè)計(jì)后，得出預(yù)應(yīng)力管道的最大跨徑4.5 m，按照4.8 m進(jìn)行驗(yàn)算，中心索股最大傾角為40°。預(yù)應(yīng)力管道自重取12.8 kg/m。建立BIM模型，最后得出預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)管道存在豎向位移，且最大位移只有1.05 mm，滿足JTG F80/1—2017《大橋施工注意事項(xiàng)及驗(yàn)收評定標(biāo)準(zhǔn)》的要求。因此，按照設(shè)計(jì)要求合理布置懸挑梁施工，得到預(yù)應(yīng)力管道對橫梁的作用反力是317.7 N，滿足施工要求。

3.3 定位支架加工及安裝

3.3.1 定位支架的加工

定位支架的加工件屬于精度結(jié)構(gòu)件，對預(yù)應(yīng)力管道的定位極為重要，是施工定位的重要部分。項(xiàng)目選擇了專業(yè)的構(gòu)件加工隊(duì)伍，在后場加工棚進(jìn)行精加工制作并驗(yàn)收。

根據(jù)錨體混凝土澆筑施工工藝、場地運(yùn)輸及錨體原位拼裝條件，將定位鋼支架豎向分為4個(gè)節(jié)段，貴陽岸節(jié)段分別為9.0 m、5.5 m、5.5 m、6.5 m，支架總高26.5 m；黃平岸節(jié)段分別為10 m、4 m、5.5 m、7.5 m，支架高27.0 m。

3.3.2 定位支架安裝

1）立柱定位安裝。定位鋼支架立柱定位的關(guān)鍵在于控制立柱柱腳的位置（高程、平面），以確保上部片架結(jié)構(gòu)的精確安裝。

混凝土澆筑施工前，在定位立柱底部先放置由鋼板和角鋼焊接組成的預(yù)埋件。進(jìn)行準(zhǔn)確放樣定位，然后澆筑混凝土?；炷吝_(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，再次在預(yù)埋件鋼板上準(zhǔn)確放樣型鋼立柱位置，進(jìn)行安裝定位。按上述方式依次安裝其他立柱，同時(shí)安裝各立柱平聯(lián)，最后將各立柱連接成框架體結(jié)構(gòu)。

2）斜桿及橫撐、拉桿定位安裝。由于布置在立柱上的斜桿、橫撐、拉桿型鋼長度和高度尺較大，為達(dá)到定位的準(zhǔn)確性，不便于一次施工，需要根據(jù)混凝土澆筑分層逐步地接長安裝施工。支架定位的關(guān)鍵是斜桿接長施工，其施工質(zhì)量和精度嚴(yán)重影響整個(gè)預(yù)應(yīng)力定位系統(tǒng)的精度。綜合考慮型鋼連接面平整度及斜桿型鋼加工誤差造成的長度誤差，在安裝過程中，先要準(zhǔn)確定位整個(gè)片架連接面的平整度及準(zhǔn)確性。再以整個(gè)片架的軸線坐標(biāo)進(jìn)行定位調(diào)整，逐漸達(dá)到斜面位置定位要求。這樣可以避免因上述加工造成的累加誤差對片架整體造成的影響。安裝施工可配合施工法蘭螺栓調(diào)節(jié)，待測量放樣及安裝定位準(zhǔn)確后，進(jìn)行焊接牢固。

3）片架定位安裝。準(zhǔn)確定位安裝斜桿完成后，進(jìn)行檢驗(yàn)復(fù)核。相應(yīng)的片架安裝定位坐標(biāo)放樣，通過法蘭螺栓初步固定，復(fù)核無誤后進(jìn)行焊接牢固。

定位支架檢測：預(yù)應(yīng)力管道安裝完全依托于定位支架的安裝精度，因此，在支架定位完成后，需要進(jìn)行逐個(gè)測量及焊接質(zhì)量驗(yàn)收。記錄測量結(jié)果，便于檢查糾偏。保證施工過程的嚴(yán)肅性和可靠性。

定位支架糾偏措施：立柱垂直度需勤測勤調(diào)，若發(fā)生傾斜，需對立柱位置進(jìn)行微調(diào)，確保支架立柱豎直。支架骨架及片

架需準(zhǔn)確、牢固焊接，焊接后需仔細(xì)檢查，若發(fā)現(xiàn)偏差，需對片架進(jìn)行加寬或重新焊接。

3.3.3 預(yù)應(yīng)力管道的安裝

設(shè)計(jì)采用厚度σ=5 mm的無縫鋼管作為預(yù)應(yīng)力管道，接頭連接采用設(shè)計(jì)長度為25 cm，直徑大于預(yù)應(yīng)力管道15.5 mm的接頭管進(jìn)行焊接連接。施工時(shí)嚴(yán)格檢查接頭管與預(yù)應(yīng)力管道之間的焊縫，保證焊縫質(zhì)量和焊縫厚度，避免漏漿，使預(yù)應(yīng)力管道堵塞，同時(shí)在澆筑接頭管處混凝土?xí)r，定時(shí)用檢孔器檢查預(yù)應(yīng)力管道，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)管道是否漏漿，確保預(yù)應(yīng)力管道通暢，如圖2所示。

圖2 錨碇預(yù)應(yīng)力鋼管連接加固圖

1）第一段管道安裝。在后錨面模板安裝完成后，準(zhǔn)確放樣錨點(diǎn)坐標(biāo)，做好標(biāo)記。然后在定位片架上進(jìn)行管道位置放樣，做好標(biāo)記。兩點(diǎn)確定管道位置進(jìn)行安裝，再進(jìn)行整體放樣調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)骨架上的片架，測量鋼管測控點(diǎn)坐標(biāo)，滿足要求后，將下層片架與骨架焊牢，預(yù)應(yīng)力管道與片架暫時(shí)不焊死，待后錨具安裝完成后再焊接牢固。

2）后續(xù)預(yù)應(yīng)力管道的安裝。第二、第三段管道以第一段管道的接頭點(diǎn)以及下一片架上的定位點(diǎn)進(jìn)行定位，調(diào)節(jié)下層片架，鋼管調(diào)整到設(shè)計(jì)位置后，將片架焊牢在骨架上，管道按照焊接標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行加長，完成后進(jìn)行驗(yàn)收，確定無誤后將管道和片架焊接固定。

在施工中做好加工件的超聲波探傷和磁分檢查，能夠有效發(fā)現(xiàn)加工件的內(nèi)部瑕疵，提前采取干預(yù)措施予以解決，對于存在瑕疵和內(nèi)部結(jié)構(gòu)問題的加工件應(yīng)予以替換。確保預(yù)應(yīng)力錨固系統(tǒng)的安裝精度及安裝質(zhì)量在允許誤差范圍內(nèi)，進(jìn)行逐項(xiàng)復(fù)核和檢查，保證施工安全可靠[1]。

3.4 前、后錨面錨墊板及槽口定位安裝

施工時(shí)，在前錨面預(yù)埋相應(yīng)的型鋼，用于固定錨頭與槽口。在模板上焊接限位型鋼及自制鋼板錨盒固定后錨面錨頭及槽口。

錨固系統(tǒng)分為索股錨固連接構(gòu)造成品鑄件和預(yù)應(yīng)力錨固成品鑄件。索股錨固連接構(gòu)造分為拉桿成品鑄件、球面螺母成品鑄件、連接墊板成品鑄件。預(yù)應(yīng)力錨固構(gòu)造分為管道成品鑄件、環(huán)氧鋼絞線、成品索及錨具成品鑄件、錨頭防護(hù)帽成品件。由拉桿和錨靴在前錨面連接，其余端用連接墊板相連。每個(gè)連接墊板下設(shè)置4個(gè)3×GJ15EB-5預(yù)應(yīng)力成品索。

預(yù)埋件、錨墊板及支承板的安裝方法和穿索、預(yù)應(yīng)力束張拉控制如下：

1）安裝預(yù)埋件。錨體施工嚴(yán)格檢查，避免漏埋預(yù)埋件。澆筑混凝土前，檢查后錨墊板、預(yù)埋管道、連接管、前輔助錨墊板等是否安裝到位，然后進(jìn)行分層澆筑。分層拼裝定位支架時(shí)，分層檢查，整體復(fù)核。分段接長預(yù)應(yīng)力管道時(shí)，分段檢查，整體復(fù)核。確保前錨面孔道中心坐標(biāo)滿足規(guī)范要求，允許誤差控制在+5 mm內(nèi)。

2）安裝錨墊板和支承板。在前錨面，逐個(gè)安裝固定輔助錨墊板，用螺栓進(jìn)行連接器和輔助錨墊板的安裝；在后錨面，逐個(gè)安裝支承板，用螺栓進(jìn)行支承板與后錨墊板的安裝。連接器穿索孔與預(yù)應(yīng)力孔道按照編號統(tǒng)一對應(yīng)，前錨面孔道角度需滿足規(guī)范要求，控制在誤差在+0.1°內(nèi)。

3）穿索。使用牽引索進(jìn)行孔道穿索，從下端支承板穿索孔至上端連接器上相對應(yīng)的穿索孔完全穿出。在前錨面位置，將擠壓拉索與牽引索有效連接完成。在后錨面位置，通過卷揚(yáng)機(jī)將拖牽引索拉出，擠壓拉索在前錨面緩慢下放，逐步完成至擠壓拉索下端露出支承板端面，然后拆下牽引索完成一個(gè)循環(huán)。

4）預(yù)應(yīng)力束張拉。預(yù)應(yīng)力束張拉要求錨下混凝土達(dá)到100%強(qiáng)度。設(shè)計(jì)張拉應(yīng)力為1 116 MPa。同時(shí)，GJ15EB-5型成品索張拉控制應(yīng)力設(shè)計(jì)為781 kN。設(shè)計(jì)采用前錨面單端張拉控制，施工過程要求嚴(yán)格。錨固系統(tǒng)的張拉按照分級張拉及張拉束布置順序，并遵照雙控原則完成預(yù)應(yīng)力張拉施工。

4 結(jié)語

通過貴陽至黃平高速公路陽寶山特大橋錨碇預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)的定位施工，成功地完成了主纜架設(shè)和全橋合龍。預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)施工的規(guī)范操作及技術(shù)研究，提高了錨碇施工效率，保證了整個(gè)懸索橋的可靠性和安全性，達(dá)到了橋梁施工的預(yù)期目標(biāo)，為后續(xù)懸索橋的施工奠定了良好的基礎(chǔ)。