洞庭湖特大橋斜拉橋主塔施工關(guān)鍵技術(shù)
2017-02-27 
   1 工程簡介

   蒙西華中鐵路洞庭湖特大橋主橋為(98+140+406+406+140+98)m 三塔雙索面鋼箱鋼桁結(jié)合梁斜拉橋,全長1290.24m。3、4、5號墩為洞庭湖特大橋主橋主墩,位于洞庭湖主航道中,文章的主塔施工技術(shù)主要闡述以3號墩為例,3號墩主塔采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),橋面以上為倒Y形,橋面以下塔柱內(nèi)收為鉆石形。塔根(承臺頂)高程+13.5m,塔頂高程+170.0m,整個塔高156.5m,分為下塔柱、下橫梁、中塔柱、上塔柱4部分,主塔分節(jié)施工具體見圖1。

   主塔下塔柱高35.5m,采用單箱雙室空心矩形截面。底部設(shè)基座,下塔柱與中塔柱交界處設(shè)橫梁;下橫梁為預應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu),采用單箱三室空心矩形結(jié)構(gòu),高6.0m,寬7.8m,支座處設(shè)有橫隔板。每塔布置60束17ΦS15.2預應(yīng)力鋼絞線。橫梁以上至塔柱合并段為中塔柱,高71m,采用空心矩形截面;上塔柱高50m,塔柱內(nèi)壁設(shè)外凸的鋸齒塊作為斜拉索的錨點。上塔柱斜拉索錨固區(qū)設(shè)計為預應(yīng)力混凝土構(gòu)件,錨固塔壁內(nèi)采用井字型布置Φ32預應(yīng)力粗鋼筋。

   2 總體施工方案

   2.1 總體施工方案

   塔座與主塔第1節(jié)(起步段)一次性澆筑,以有效防止塔柱底部產(chǎn)生裂紋。塔柱采用標準節(jié)段6m液壓爬模施工,橫梁與兩側(cè)塔柱采用同步施工,支架為鋼管立柱支架,分兩次澆筑。3號墩主塔分29個節(jié)段,其下塔柱為1-8號節(jié)段,7號和8號節(jié)段與橫梁同步澆筑,中塔柱為9~19號節(jié)段,上塔柱為20~29號節(jié)段。主塔分節(jié)詳見圖1。

   2.2 施工設(shè)備的布置

   2.2.1 塔吊的布置

   材料、設(shè)備的垂直運輸由墩旁固定式塔吊完成。

   3號墩兩臺塔吊分別為TC7052和TC6015,塔吊平面布置見圖2。

   3號墩TC7052安裝臂長55m(吊重6.59t),能滿足3號墩棧橋上直接吊裝倒運物資的需求。最大吊重25t(四倍率,臂長18.85m),工作幅度40m范圍內(nèi)即可覆蓋整個塔柱,吊重10.08t(四倍率)。塔柱最大起吊物為塔頂15t卷揚機(含鋼絲繩重量約12t),可滿足施工現(xiàn)場需要。兩臺塔吊優(yōu)化調(diào)整為同步提升到頂,確保上塔柱的施工安全和質(zhì)量。

   2.2.2 施工電梯的布置

   3號墩人員的垂直運輸由墩旁上下游兩臺電梯調(diào)整為下游側(cè)1臺斜電梯完成。電梯設(shè)置在主塔下游側(cè),上游側(cè)在兩套爬模間設(shè)置通道。保證電梯的傾斜角度和最大附臂長度不大于6m,特優(yōu)化電梯的位置,讓其坐落在承臺上的一個平臺上。

   2.2.3 混凝土輸送設(shè)備的設(shè)置

   3號墩混凝土輸送采用泵送。每個墩配備3臺HBT-90高壓混凝土輸送泵(1臺備用),其垂直輸送能力350m,滿足主塔施工需要。下塔柱利用布料機施工,中塔柱每個塔肢分別布置一套輸送泵管,上塔柱在下游側(cè)設(shè)置1套共用。每套混凝土輸送泵的輸送量不小于20m3/h。養(yǎng)護水管與泵管同步推進。

   3 主塔施工方法與關(guān)鍵技術(shù)

   3.1 施工主要方法

   3.1.1 下塔柱施工

   3號墩下塔柱第1~2節(jié)采用翻模模板,第1節(jié)與塔座一起澆筑,從第3節(jié)段開始采用液壓爬模施工。塔柱內(nèi)側(cè)面采用掛架系統(tǒng)施工,與外模通過拉桿固定牢靠?;炷翝仓捎玫乇眉硬剂蠙C施工。

   3.1.2 中塔柱施工

   下塔柱施工完成后將下塔柱爬模轉(zhuǎn)換成中塔柱爬模施工,中塔柱爬模施工方法與下塔柱施工相同。模板除異形段內(nèi)模用普通木模外,其余均使用爬模施工。在中塔柱內(nèi)側(cè)設(shè)置水平橫撐來抵消塔柱內(nèi)傾產(chǎn)生的水平力,塔柱合攏段施工完成后拆除水平橫撐。

   3.1.3 上塔柱施工

   中塔柱施工完成后將下塔柱爬模轉(zhuǎn)換成上塔柱爬模施工,上塔柱爬模施工方法與中塔柱施工方法相同。上塔柱外模采用爬模,內(nèi)模除異形段內(nèi)模用普通木模外,其余均使用爬模施工。上塔柱重點控制內(nèi)容有索導管定位、預應(yīng)力粗鋼筋施工、合攏段施工等??紤]到混凝土的收縮、徐變和塔柱彈性變形的影響,為確保斜拉索塔柱錨固位置的準確,上塔柱施工設(shè)置預抬量,預抬量由監(jiān)控單位提供。

   3.1.4 主塔橫梁施工

   主塔橫梁在高度方向分二次施工(3+3m),分段高度范圍塔柱同步施工。采用支架法,支架采用Φ1000mm鋼管立柱(壁厚10mm)。橫梁混凝土第一次為3m,與塔柱第7節(jié)段同步澆筑,第一次澆筑完成后,對部分預應(yīng)力束進行預張拉,以防止混凝土收縮裂紋;第二次為3m,與塔柱第8節(jié)段同步澆筑?;炷吝_到設(shè)計要求后,進行預應(yīng)力張拉、壓漿、封錨。

   3.2 施工關(guān)鍵技術(shù)

   測量控制→鋼筋工程→模板體系→混凝土施工及養(yǎng)護→下一節(jié)段施工

   3.2.1 測量控制

   塔柱施工測量的重點是保證塔柱的傾斜度、垂直度和外形幾何尺寸以及一些內(nèi)部構(gòu)件的空間位置。

   測量的主要內(nèi)容有:塔柱的中心線放樣、各節(jié)段勁性骨架的定位與檢查、模板定位與檢查、預埋件定位、各節(jié)段竣工測量及施工中的各項變形觀測等,如塔柱沉降觀測、塔身擺動觀測。

   基本方案:主要采取GPS、全站儀、水準測量三者相互結(jié)合的測量實施原則,充分利用三種測量手段優(yōu)勢互補的特點,互相檢驗,形成有機的整體系統(tǒng),采取嚴密措施,嚴格按照交叉計算復核的原則,保證主塔施工各環(huán)節(jié)萬無一失。塔柱施工定位放樣采用三維坐標法。 主要測量標準如下:

   主塔軸線允許偏差10mm,高程允許偏差±20mm;

   傾斜度:1/3000H,且不大于30mm;

   斷面尺寸允許偏差:+10mm,-5mm;

   斜拉索錨固點允許偏差:孔中心各方向偏差<3mm,角度偏差<5″;

   斜拉索錨具軸線偏差5mm。

   3.2.2 鋼筋工程

   3#墩主塔鋼筋為HRB400鋼筋,主要有Φ32mm、Φ20mm、Φ16mm及Φ12mm。Φ16mm和Φ20mm鋼筋均采用單面搭接焊,焊縫長度不小于10d;Φ32mm鋼筋采用滾軋直螺紋接頭。塔柱豎向主筋在塔座施工時已預埋,塔柱施工時進行接長。擬定每節(jié)安裝鋼筋高度6m。

   塔柱錨固區(qū)預應(yīng)力采用直徑32mm預應(yīng)力高強精軋螺紋粗鋼筋,為保證主筋的間距和施工進度,把錨板,螺旋筋、排氣管等由廠家配套提供。

   3.2.3 爬模體系

   爬模體系采用ZPM-100架體,共配置26榀爬升架體。由21mm進口板、H20木工字梁、橫向背楞和專用連接件組成;膠合板與豎肋(木工字梁)采用自攻螺絲正面連接,豎肋與橫肋(雙槽鋼背楞)采用連接爪連接,在豎肋上兩側(cè)對稱設(shè)置兩個吊鉤。兩塊模板之間采用芯帶連接,用芯帶銷固定,從而保證模板的整體性,使模板受力更加合理、可靠。木梁直模板為裝卸式模板,拼裝方便,在一定的范圍和程度上能拼裝成各種大小的模板。

   爬模的工作原理是通過液壓油缸對導軌和爬架交替頂升來實現(xiàn)。爬模體系見圖3

   爬升流程如下:混凝土澆筑完后→拆模后移→安裝附裝置→提升導軌→爬升架體→綁扎鋼筋→模板清理刷脫模劑→埋件固定模板上→合模→澆筑混凝土

   3.2.4 混凝土工程

   3號墩利用岸上拌和站拌料,罐車運輸至棧橋頭,下塔柱和橫梁施工利用24m長布料機泵送入模,中、上塔柱施工利用兩臺HBT-90型地泵將混凝土泵送至各個灌注點下料。

   為確保洞庭湖特大橋的混凝土外觀質(zhì)量要求,采取以下措施:

  ?。?)采用色拉油作脫模劑的一面混凝土外觀最好,具體表現(xiàn)在混凝土成色均勻、氣泡少、表面光潔,故在整個塔柱施工中,均選用色拉油作脫模劑。

  ?。?)混凝土性能優(yōu)化:

   初凝時間:結(jié)合試驗結(jié)果,不小于16小時;

   坍落度:16~20cm;

   具有良好的流動性、和易性及泵送性能。

  ?。?)施工工序優(yōu)化

   在混凝土節(jié)段接口處統(tǒng)一下用白色膠帶水平包裹一周,以保證接頭密貼。混凝土振搗棒采用70的高頻振搗棒分區(qū)域振搗,確保振搗密實。拆模選擇在白天溫度較高的時段進行,避免因混凝土表面和環(huán)境溫差過大而出現(xiàn)溫度裂紋。混凝土澆筑完畢后,頂面采用蓄水養(yǎng)護,側(cè)模拆除后立即涂刷養(yǎng)護液進行養(yǎng)護。

   4 施工質(zhì)量控制要點

  ?。?)嚴格控制塔柱的傾斜度、塔柱斷面尺寸及軸線偏位等。施工模板應(yīng)具有足夠的強度和剛度,以確保結(jié)構(gòu)尺寸偏差在設(shè)計要求之內(nèi)。嚴格控制斜拉索錨點處墊板及索導管定位精度鋼墊板定位容許誤差:孔中心各方向偏差<3mm,角度偏差<5″,以確保后期斜拉索順利安裝。

  ?。?)主塔下塔柱施工時須注意及時封堵施工用臨時孔洞,以防止后期水及漂浮物流入塔柱內(nèi)。注意通風孔的設(shè)置方向(向外傾斜3°)以防雨水流入塔柱內(nèi)。

   (3)塔柱混凝土表面要求平整潔凈、顏色一致,混凝土澆筑過程中注意加強振搗工作,確?;炷撩軐嵍?,杜絕蜂窩、麻面現(xiàn)象,在鋼筋密集處應(yīng)使用小尺寸振搗棒,且水平方向不得留有接口分隔縫,混凝土施工接縫處理應(yīng)滿足相關(guān)施工規(guī)范的要求。

  ?。?)豎向主筋采用機械接頭,機械連接應(yīng)滿足《鋼筋混凝土機械連接暫行規(guī)范》(鐵建設(shè)[2010]41號)的規(guī)定;所有鋼筋接頭應(yīng)錯開布置,在同一斷面上接頭率不得大于50%;同時應(yīng)注意保證各類鋼筋保護層厚度。

   (5)預應(yīng)力鋼束張拉時采用張拉力與伸長量雙控制,以張拉力控制為主,測量的張拉伸長量與理論計算的誤差應(yīng)控制在±6%之間。預應(yīng)力鋼束張拉完畢后應(yīng)嚴格按照施工規(guī)范的相關(guān)要求及時對管道進行壓漿、封錨,以確保結(jié)構(gòu)的耐久性。孔道壓漿采用真空輔助灌漿法,漿體材料應(yīng)摻入真空灌漿專用高效減水劑,摻量通過試驗確定。漿體指標應(yīng)滿足《鐵路后張法預應(yīng)力混凝土梁管道壓漿劑技術(shù)條件》的要求。

   (6)施工中注意附屬工程的預埋鋼筋及預埋件的設(shè)置,避免遺漏。主塔施工屬于高空作業(yè),施工時應(yīng)采取必要的措施,保證施工安全。

   5 結(jié)束語

   洞庭湖大橋3#墩主塔從塔座開始到塔柱封頂共用時360d,采用分節(jié)段同步施工,主塔結(jié)構(gòu)復雜,技術(shù)含量大,施工安全和質(zhì)量要求嚴格,尤其是塔柱外觀質(zhì)量控制,蒙西華中鐵路的理念就是質(zhì)量質(zhì)量就是生命線。施工過程中每道工序都有檢查簽證,上道工序不合格嚴禁進入下道工序,在大臨結(jié)構(gòu)、鋼筋工程、模板體系、混凝土工程等獲取了斜拉橋主塔施工過程的相關(guān)的數(shù)據(jù)和經(jīng)驗,為我們今后的施工及其他類似主塔施工提供了寶貴經(jīng)驗。

   參考文獻

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