甘竹溪特大橋主橋施工概述
2017-08-21
1、工程概況
甘竹溪特大橋主橋采用獨(dú)塔雙索面、墩塔梁固結(jié)體系的預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋，主跨210m，邊跨165m，邊跨設(shè)置1個輔助墩，主橋跨徑組合為50+115+210=375m（如圖1）。
2、基礎(chǔ)承臺施工
主塔承臺為分離式啞鈴型承臺，承臺及系梁體積約為3924m3。承臺基礎(chǔ)由2組共18根直徑為3.0m～2.8m變截面灌注樁組成，承臺外輪廓尺寸為為2個17m×17m矩形承臺，中間有4m×19.3m×6m系梁連接2個承臺。主塔位于甘竹溪河灘一魚塘中央。主塔樁基施工需先回填魚塘，樁基施工完成后插打拉伸Ⅳ型鋼板樁圍堰，開挖承臺基坑，澆筑封底混凝土和承臺混凝土，完成主塔承臺施工。
3、下塔柱施工
甘竹溪特大橋下塔柱塔底為直徑8m的圓形塔柱，向上線性變化到下塔柱橫梁下底面寬4m長8m的圓端形，下塔柱高9.492m。施工時采用滿堂式腳手架施工。滿堂式腳手架采用φ48*3.5mm的鋼管搭設(shè)而成，直接支撐在承臺上，下塔柱施工用的勁性骨架和模板均自行設(shè)計加工。
4、上塔柱施工
中、上塔柱采用ZPM-100型液壓自爬模進(jìn)行施工，考慮到塔身為傾斜式，每次澆注高度為4.5m，共分26次澆筑完成。砼澆筑到第14層時，在塔柱橫橋向兩側(cè)各減一榀模板支架；砼澆筑到第17層時需將附加支架的埋件埋于相應(yīng)位置，以便第18層時重新調(diào)整平臺，更換軌道。
5、主橋下橫梁B0段及現(xiàn)澆段施工
甘竹溪特大橋主橋索塔下橫梁高6m，寬6.5m，橫梁位于索塔兩立柱之塔梁固結(jié)處。主塔橫梁主要材料為C60鋼筋混凝土，橫梁底部部分構(gòu)件采用CF60鋼纖維混凝土，預(yù)應(yīng)力材料為鋼絞線和精軋螺紋粗鋼筋。
邊跨現(xiàn)澆梁段采用鋼管柱支架現(xiàn)澆施工，支架基礎(chǔ)設(shè)計使用2.0m×2.0m×2.0m小承臺及預(yù)應(yīng)力管樁和φ100cmδ10mm鋼管作支承。
邊跨壓重現(xiàn)澆段總長52.5m，總方量為2008.65m3，該處底板厚40cm，壓重為鐵礦砂，每延米填19.4t，總共填重4250t。
6、主梁牽索掛籃施工
甘竹溪特大橋主橋箱梁采用前支點(diǎn)式牽索掛籃施工，該掛籃除模板外總重約為140t，走道自重約20t，為方便吊裝作業(yè)，最重的構(gòu)件不超過15.8t（如圖2）。
6.1 牽索掛籃安裝工藝流程
?、?、準(zhǔn)備工作：包括預(yù)埋提升吊帶孔、場地整平硬化、測量放樣拼裝支架臺座等；
?、?、掛籃承重系統(tǒng)拼裝：掛籃承重系統(tǒng)拼裝時要注意構(gòu)件編號與加工廠家編號對應(yīng)安裝。
?、邸惭b反力架；
?、堋惭b吊桿：吊桿采用φ32精扎螺紋鋼；
⑤、頂升：使用8臺150t液壓千斤頂頂升；
?、?、安裝后橫梁及主縱梁主吊桿并預(yù)緊；
?、?、安裝底模系統(tǒng)及相關(guān)附屬設(shè)施；
?、?、安裝主縱梁尾端反拉吊桿并預(yù)緊；
?、?、安裝掛籃前端牽索系統(tǒng)；
⑩、掛設(shè)L02、R02斜拉索并進(jìn)行初張拉，調(diào)整模板標(biāo)高。
6.2、掛籃預(yù)壓試驗(yàn)
由于本橋標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段方量大，荷載重，且橋幅很寬達(dá)到了38.7m，對掛籃在施工過程中受力的安全性和剛度具有很高的要求。因此掛籃在施工前應(yīng)進(jìn)行加載試驗(yàn)確保掛籃的安全及性能。通過對掛籃進(jìn)行荷載試驗(yàn)，驗(yàn)證了該掛籃結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性方面均能滿足規(guī)范要求，并有較高的應(yīng)力安全儲備。
6.3、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段牽索掛籃懸澆施工
6.3.1、主梁標(biāo)準(zhǔn)段掛籃懸澆施工工藝流程如下
6.3.2、掛籃前移
6.3.2.1掛籃前移準(zhǔn)備工作
?、俨鸪髁猴L(fēng)嘴區(qū)錨塊處底模及支架；
?、谒髁D(zhuǎn)換，使索力傳至已澆混凝土梁段上；
?、鄄鸪雇茩C(jī)構(gòu)，安裝行走軌道系統(tǒng)（兩側(cè)滑道高差小于3mm）；
?、馨惭b落籃吊桿，拆除掛籃錨固拉桿；
⑤落籃，C型掛鉤落至縱移軌道上，此過程底模脫離；
?、薨惭b行走反滾輪；
⑦安裝頂推機(jī)構(gòu)。
6.3.2.2掛籃前移
掛籃具有自行步履移機(jī)功能。步履移機(jī)作業(yè)是在軌道和掛籃C型掛鉤之間，借助0.45m行程油缸頂推完成。油缸固定端銷接在滑道滑塊上，活塞桿端的橫銷嵌入移運(yùn)器耳板內(nèi)。掛籃前移前先測出橋中軸線，確定掛籃在縱橋向的位置。掛籃前移過程中應(yīng)盡量保證掛籃整體平移，并隨時對偏位進(jìn)行糾正。
掛籃前移時，先拴接固定軌道于橋面，再開機(jī)泵油使油缸活塞桿頂推。油缸頂推最大行程約0.45m，需要回縮活塞桿頭并借助人工將滑塊重新嵌入前方開孔內(nèi)，完成另一個0.35m（軌道開孔距離）的頂推行程。軌道長度設(shè)計長為8.1m，因而掛籃在軌道上頂推17次移機(jī)6m后，需要再一次移動軌道方可完成下一次6m頂推。
軌道在梁面設(shè)置有螺栓固定孔位，可確保掛籃在指定的位置移機(jī)就位。
6.3.3、掛籃提升、定位、錨固和調(diào)整立模標(biāo)高
6.3.4、索導(dǎo)管、模板、鋼筋、預(yù)應(yīng)力、預(yù)埋件、混凝土施工
6.3.4.1.模板施工
模板系統(tǒng)由箱梁底模及風(fēng)嘴側(cè)模、內(nèi)模及支撐架組成。
6.3.4.2.索導(dǎo)管的安裝與定位
掛籃前移到位，調(diào)好外模標(biāo)高安裝好錨塊模板后，即可利用吊車吊裝索導(dǎo)管和墊板到設(shè)計位置臨時固定，再安裝勁性骨架到位，進(jìn)行索導(dǎo)管調(diào)整固定。根據(jù)索導(dǎo)管角度、索導(dǎo)管處的箱梁錨塊幾何尺寸，施工前設(shè)計一個勁性骨架，在索導(dǎo)管在每節(jié)梁段的空間角度測量中線位置預(yù)留鐵板。安裝過程在勁性骨架上測量放樣處索導(dǎo)管中線兩點(diǎn)，用吊球法引線校正、調(diào)整索導(dǎo)管位置，調(diào)整好用型鋼在勁性骨架上加固索導(dǎo)管固定。定好位后，勁性骨架四個腳在模板上做好標(biāo)記，就可以安裝斜拉索。梁端索導(dǎo)管口處，用木板和麻袋在勁性骨架上墊實(shí)索導(dǎo)管出口處，將安裝斜拉索產(chǎn)生的水平力傳遞給混凝土箱梁和避免磨損PE護(hù)套。勁性骨架分臨時支撐骨架和定位骨架。索導(dǎo)管定位骨架由型鋼做成框架形式，用以抵消安裝斜拉索時產(chǎn)生的水平力，斜拉索安裝到位拆除臨時勁性骨架鋼筋綁扎好后加固索導(dǎo)管定位勁性骨架，澆筑混凝土。 索導(dǎo)管的定位指標(biāo)有兩項(xiàng)：其一是錨板中的位置和高程，其二是索導(dǎo)管的傾斜度。其定位分初定位和精確定位兩個步驟。
6.3.4.3.鋼筋、預(yù)埋件工程
6.3.4.3.1鋼筋安裝
由于主梁標(biāo)準(zhǔn)段模板分兩次安裝成形，故鋼筋應(yīng)根據(jù)施工情況進(jìn)行安裝，箍筋按混凝土澆筑標(biāo)高進(jìn)行控制。
鋼筋安裝如遇斜拉索索導(dǎo)管和預(yù)應(yīng)力管道，可適當(dāng)挪動，但不得任意取消或剪斷。
6.3.4.3.2預(yù)埋件施工
主梁標(biāo)準(zhǔn)段施工時的預(yù)埋件包括泄水管，欄桿預(yù)埋件，拉索減震裝置埋件及施工預(yù)埋件。預(yù)埋件埋設(shè)必須嚴(yán)格安裝設(shè)計圖的位置尺寸進(jìn)行埋設(shè)，并控制好表面平整度。
6.3.4.4.混凝土施工
主梁為C55（頂板為C60鋼纖維）高強(qiáng)混凝土，具有高集料、低水膠比、高泵揚(yáng)程、早強(qiáng)、緩凝等特性。采用泵送，對混凝土的可泵性、和易性、泌水性以及緩凝早強(qiáng)性能要求很高。混凝土配合比要求：坍落度為18～22cm，粗骨料最大直徑不超過25mm。
鋼筋、預(yù)應(yīng)力筋及管道、模板安裝檢查合格后，即可進(jìn)行混凝土澆注。澆筑順序從掛籃前端往后澆，左右對稱，先中箱后邊箱。
6.3.4.5.預(yù)應(yīng)力施工
主梁采用縱、橫向預(yù)應(yīng)力體系。主梁橫向預(yù)應(yīng)力布置于主梁橫隔梁內(nèi)，采用和高強(qiáng)低松弛鋼絞線，縱向預(yù)應(yīng)力采用高強(qiáng)度低松弛鋼鉸線和JL32精軋螺紋粗鋼筋混合使用。張拉后均采用真空壓漿工藝灌漿。
橫向預(yù)應(yīng)力束張拉施工平臺以主梁側(cè)模支架為依托鋪設(shè)木板而成，縱向預(yù)應(yīng)力張拉施工平臺以前懸橫梁走道為依托鋪設(shè)平臺。
7、斜拉索施工
7.1、斜拉索基本規(guī)格
甘竹溪特大橋斜拉索為PES（FD）7-139～PES（FD）7-265規(guī)格的雙層HDPE防護(hù)低應(yīng)力半平行熱鍍鋅拉索（輔墩內(nèi)拉索采用PES（FD）7-61拉索），全橋共66對，最長索長226.125m，重18.13t。梁上標(biāo)準(zhǔn)索距6m，邊跨錨跨區(qū)段為3m，塔上豎向標(biāo)準(zhǔn)索距為2m；斜拉索為平行索面，兩索面橫向間距36.3m。斜拉索直接錨固在預(yù)應(yīng)力混凝土主塔身上。
7.2、施工工藝方法
施工方案選擇：斜拉索安裝施工主要包括運(yùn)輸、索上橋面、展索、掛設(shè)、張拉、索力檢測、調(diào)整以及減振裝置安裝等工序。根據(jù)斜拉索的重量、錨固牽引力的大小以及張拉施工空間要求，采用不同的方法進(jìn)行施工。中跨索采用汽車吊吊到橋面臥式放索機(jī)上，用卷揚(yáng)機(jī)牽引斜拉索移動到中跨對應(yīng)錨點(diǎn)梁段，橫移，采用塔吊和塔頂卷揚(yáng)機(jī)提升展開斜拉索，利用塔內(nèi)手拉葫蘆、卷揚(yáng)機(jī)牽引錨頭進(jìn)入索導(dǎo)管錨固；梁端卷揚(yáng)機(jī)輔助牽引進(jìn)行梁端臨時錨固，在梁端進(jìn)行一張，最后在塔端進(jìn)行張拉及調(diào)索。邊跨由于梁端采用止槽的錨固形式，在梁端牽引是不實(shí)際的，所以采用塔吊、橋面吊機(jī)和塔內(nèi)卷揚(yáng)機(jī)牽引臨時錨固。主梁端卷揚(yáng)機(jī)牽引進(jìn)行錨固之后，在塔端牽引、錨固、張拉、調(diào)索。
7.3 斜拉索的張拉及索力調(diào)整
7.3.1 第一次張拉
一般來說，第一次張拉時施工荷載同步加載，所以第一次張拉控制在該節(jié)段斜拉索控制應(yīng)力的30%左右（該值需根據(jù)具體項(xiàng)目監(jiān)控實(shí)際給出）。
7.3.2 第二次張拉
第二次張拉安排在標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段澆注到1/2砼時進(jìn)行。
7.3.3 第三次張拉（體系轉(zhuǎn)換）
節(jié)段砼經(jīng)過3天以上養(yǎng)護(hù)后（強(qiáng)度、彈模均滿足要求后），張拉體內(nèi)預(yù)應(yīng)力，然后進(jìn)行體系轉(zhuǎn)換，即第三次張拉。
7.3.4 第四次張拉
斜拉索第四次張拉是斜拉索控制索力的建立過程，此次張拉拉索的增量大約占整個拉索控制應(yīng)力的45%～50%，彈性伸長和垂度變化值全部建立在拉索軸線方向上，此種情況下對張拉設(shè)備的安裝縱向尺寸必須嚴(yán)格要求。
7.3.5 第五次張拉（階段性調(diào)索）
主梁超寬超重，所以施工過程中要求掛籃必須滿足承載要求，這勢必增大了掛籃的實(shí)際重量，按照0.45節(jié)段重來考慮掛籃就基本上達(dá)到了300t，所以在節(jié)段懸澆時為掛籃提供牽引，該工況下索力估計有所偏大（根據(jù)實(shí)際情況而定），待到掛籃前移一定距離之后，需要對已經(jīng)安裝的斜拉索進(jìn)行索力調(diào)整，調(diào)整范圍根據(jù)施工過程控制而確定，但張拉調(diào)整量不會對設(shè)備安裝造成影響。
7.3.6 第六次張拉（邊跨合龍調(diào)索）
7.3.7 第七次張拉（中跨合龍調(diào)索）
7.3.8 第八次張拉（全橋調(diào)索）
主橋合龍之后，進(jìn)行二次恒載的加載，此時根據(jù)橋面線形和拉索實(shí)際索力，對全橋斜拉索應(yīng)力和主橋線形進(jìn)行大調(diào)整，基本上完成該橋在恒載作用下和使用過程中的實(shí)際索力。
8、結(jié)語
甘竹溪特大橋主梁標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段采用了結(jié)構(gòu)安全新穎、操作簡便的牽索掛籃施工，大大降低了工人的勞動強(qiáng)度，提高了效率，為南二環(huán)高速公路的順利如期通車奠定了基礎(chǔ)。
