某水電站尾水大橋連續(xù)預(yù)應(yīng)力箱梁施工技術(shù)

1、瀘定水電站尾水大橋連續(xù)預(yù)應(yīng)力箱梁施工技術(shù)胡傳安 黎文海 趙華榮 (中國水利水電第十四工程局有限公司曲靖分公司，云南 曲靖 655000)摘 要：瀘定水電站尾水大橋?qū)儆?18公路改線組成部分，橫跨發(fā)電廠房尾水渠，上部為連續(xù)預(yù)應(yīng)力箱梁結(jié)構(gòu)。為滿足上、下游接線需要，尾水大橋為彎箱梁，縱坡達4%。因轉(zhuǎn)彎半徑小，縱坡大，橋墩較高，橋墩最大高度達，底板地質(zhì)條件較差，與廠房施工干擾較大，施工難度較大。經(jīng)過分析論證，最終采用滿堂支架方案，順利完成了施工任務(wù)，對類似工程具有較好的借鑒參考價值。關(guān)鍵詞：尾水大橋 連續(xù)預(yù)應(yīng)力箱梁 滿堂支架1 工程概況跨尾水渠大橋為G318公路瀘定水電站發(fā)電廠房段的改線工程。橋梁的布

2、孔受橋下尾水渠邊墻布置、尾水渠和廠房基礎(chǔ)開挖及場內(nèi)道路布置等因素控制，設(shè)計為6-40m預(yù)應(yīng)力連續(xù)彎箱梁，全長。橋軸線為路中線，布置在緩-圓-緩型的平面曲線上。橋面按路面超高設(shè)置橫坡，橋墩按法線方向布置。箱梁為單箱單室寬翼緣截面，翼緣板寬，端部厚18cm，根部增至50cm。箱室底寬，腹板為斜腹板，腹板厚度均為50cm，頂板厚25cm，底板厚25 cm，梁體為250cm等高度箱梁。箱梁位于半徑為255m的平曲線上，為增加箱梁的整體抗扭能力，在支座處設(shè)有橫隔梁，在每跨跨中設(shè)有一道橫隔板。橋墩采用設(shè)倒角的矩形實體墩，1#、2#、3#、5#橋墩基礎(chǔ)為帶承臺的樁基，4#橋墩基礎(chǔ)設(shè)計為與尾水渠墻體結(jié)合在一起

3、。橋臺設(shè)計為雙柱式輕型橋臺，樁基礎(chǔ)。箱梁采用C50混凝土澆筑，橋面鋪裝采用C40合成纖維混凝土，橋墩、橋臺蓋梁采用C40混凝土，橋墩承臺及擴大基礎(chǔ)采用C35混凝土，樁基均采用C35水下混凝土。預(yù)應(yīng)力束由719根鋼絞線組成。預(yù)應(yīng)力管道采用預(yù)埋塑料波紋管。2 施工難點分析（1）上部結(jié)構(gòu)為連續(xù)預(yù)應(yīng)力箱梁，為滿足接線需要，平面轉(zhuǎn)彎，轉(zhuǎn)彎半徑僅255m，縱坡達4%，因特殊的線形，方案決策難度較大。（2）橋墩較高，最大高度達，無論是采用支架方案還是貝雷架方案，均有較大的難度。（3）尾水渠底板覆蓋層深厚，以漂卵石覆蓋層為主，局部為粉土地層，受滲水影響，地基軟化，地基承載力較差。（4）第一跨、第四六跨基礎(chǔ)與尾

4、水渠結(jié)構(gòu)干擾，或位于尾水渠開挖覆蓋層邊坡之上，如采用支架方案，基礎(chǔ)處理難度較大。（5）施工干擾大，尾水大橋與廠房基坑施工及壓力鋼管運輸，均存在較的干擾。3箱梁方案選擇（1） 移動模架方案。移動模架方案具有施工快速，安全，與基坑施工干擾小等優(yōu)勢。但由于本箱梁平面轉(zhuǎn)彎，且轉(zhuǎn)彎半徑較小，縱坡大，經(jīng)與眾多移動模架專業(yè)廠家咨詢，參照移動模架施工工法，一般采用移動模架的橋梁平面轉(zhuǎn)彎半徑須大于400m，因本工程線形特殊，移動模架的穩(wěn)定問題突出，幾乎無法采用移動模架澆筑，即使采用特制移動模架澆筑，因須量身定制，后續(xù)無法與其他工程周轉(zhuǎn)使用，施工成本極高，是極為不經(jīng)濟的。（2） 貝雷架方案。貝雷架方案簡便，通常在

5、須保證底部通行的工程上使用。本箱梁單跨度達40m，跨中必須設(shè)置鋼管支墩，鋼管支墩高度大，截面小，長細比小，自身穩(wěn)定問題突出，加之地基承載力較差，存在較大的安全隱患。（3） 滿堂支架方案。滿堂支架是最常規(guī)的方案，具有機動靈活、安全可靠等優(yōu)點，有快插體系支架與普通滿堂支架兩種形式，快插體系支架鋼管材質(zhì)有保證，軸心抗壓性能優(yōu)良，但缺點是整體穩(wěn)定性較差，如基礎(chǔ)產(chǎn)生不均勻沉降，產(chǎn)生整體失穩(wěn)的風(fēng)險較大。經(jīng)上述分析對比，根據(jù)現(xiàn)場的實際條件，最終決定采用普通滿堂支架方案。4滿堂支架方案面臨的問題與對策 （1）地基承載力問題。滿堂支架對地基承載力要求較高，尾水渠底板覆蓋層無法滿足承載力要求。對局部地基承載力較低

6、部位，采用石渣進行換填，采用振動碾分層碾壓密實，經(jīng)承載力檢驗合格后，澆筑墊層混凝土，墊層混凝土根據(jù)現(xiàn)場的地質(zhì)條件，厚度按2060cm控制，局部增設(shè)鋼筋網(wǎng)，提高基礎(chǔ)的整體性。對于支架基礎(chǔ)部位出露的滲水，采用引排措施，避免浸泡軟化地基。（2）上、下游斜坡基礎(chǔ)問題。滿堂支架立桿基礎(chǔ)必須水平，且承載力須滿足要求，如立桿直接布置在斜坡覆蓋層基礎(chǔ)上，無法滿足整體穩(wěn)定要求。統(tǒng)籌安排尾水渠施工進度，對于第一跨、第四跨、第五跨斜坡基礎(chǔ)，在搭設(shè)相應(yīng)部位支架前，將相應(yīng)的擋墻混凝土澆筑至一定高程，并及時對墻背進行回填，回填形成水平基礎(chǔ)，再對基礎(chǔ)進行硬化處理。對于第六跨斜坡基礎(chǔ)，在支架基礎(chǔ)水平投影范圍內(nèi)，順坡面自下而上

7、澆筑混凝土臺階，形成臺階式基礎(chǔ)。（3）施工干擾問題。尾水大橋施工與壓力鋼管運輸、廠房基坑施工及機電安裝交叉作業(yè)，通道干擾問題突出。統(tǒng)籌安排尾水渠底板與箱梁施工進度，在第三跨箱梁施工期間，滿堂支架將下基坑道路封堵，暫停尾水渠底板施工；在施工第六跨腳手架前，完成壓力鋼管運輸，施工第六跨時，在第五跨設(shè)置門洞，確保機電安裝通道暢通。（4）材質(zhì)問題。根據(jù)國內(nèi)鋼管供應(yīng)市場實際情況，基本無符合國標(biāo)的產(chǎn)品，實際壁厚遠低于國標(biāo)標(biāo)準。在滿堂支架的設(shè)計計算時，按照實際的鋼管壁厚進行設(shè)計計算，按照理論計算厚度選擇鋼管供應(yīng)商，以計算厚度作為材質(zhì)標(biāo)準。5滿堂支架設(shè)計及質(zhì)量控制滿堂支架結(jié)構(gòu)參數(shù)按照最高一跨腳手架進行設(shè)計計算

8、，箱梁支撐腳手架選用外徑48mm、壁厚鋼管，材質(zhì)為Q235，步距，立桿間、排距均為，長寬方向均設(shè)置剪刀撐，寬度方向剪刀撐按每4跨設(shè)置一道，內(nèi)外側(cè)立面設(shè)置連續(xù)剪刀撐，剪刀撐與地面夾角按50°控制。為降低風(fēng)荷載，僅上部通道兩側(cè)掛安全網(wǎng)。支架搭設(shè)寬度為箱梁水平投影寬度加兩側(cè)走道寬度。支架立桿基礎(chǔ)設(shè)置鋼墊板，以分散立桿基礎(chǔ)應(yīng)力。立桿采用對接接長，剪刀撐采用搭接接長。立桿及水平桿接頭避免在同一截面上。遇橋墩時，利用支架附墩，增加整體性。滿堂支架質(zhì)量控制要點（1）材質(zhì)。用于支架的鋼管、扣件必須有出廠材質(zhì)檢驗報告，并經(jīng)進場抽檢合格，方可投入使用。（2）地基承載力。地基承載力檢驗合格，標(biāo)準值不小于2

9、00kpa，并經(jīng)監(jiān)理工程師驗收簽證。（3）嚴格控制立桿間距、排距，以及步距，偏差不大于10%。（4）立桿垂直度是確保支架達到設(shè)計受力工況的關(guān)鍵，立桿垂直度按0.5%控制。（5）扣件緊固程度?？奂捎门ちΠ馐殖闄z，合格標(biāo)準為緊固力不小于35kn*m，抽檢合格率不低于85%。滿堂支架預(yù)壓為消除承重架、模板的非彈性變形和地基的壓縮沉降影響，測量承重架彈性變形的實際數(shù)值，作為箱梁立模預(yù)拱度設(shè)置的參考；同時，檢驗承重架的受力穩(wěn)定情況，確保承重架安全，按照規(guī)范要求對支架進行預(yù)壓。采用堆載砂袋預(yù)壓。為保證預(yù)壓荷載的合理分布，模擬混凝土澆筑順序進行加載，第一步加載底板鋼筋混凝土重量，第二步加載腹板鋼筋混凝土重

10、量，第三步加載翼緣板及頂板鋼筋混凝土重量?？紤]到混凝土振搗產(chǎn)生的動荷載、小型機具荷載及風(fēng)荷載，預(yù)壓荷載按總荷載的倍考慮。砂袋采用裝載機配合人工裝礦袋，50t汽車吊、塔機吊運。在預(yù)壓過程中，加載、卸載前后對底模、腹板模板進行觀測，計算非彈性變形及彈性變形量。根據(jù)第一跨預(yù)壓實測成果，50%的測點非彈性變形大于10mm，局部達22mm。根據(jù)預(yù)壓過程中的巡視檢查，因?qū)A(chǔ)進行了特殊處理，基礎(chǔ)沉降變形的因素較小?？紤]到張拉后，跨中起拱約12cm，跨中按5cm設(shè)置預(yù)拱度，全跨按拋物線分配。后因工期緊張，經(jīng)參建各方協(xié)商，自第二跨起取消系統(tǒng)預(yù)壓，僅對第四跨基礎(chǔ)條件較差部位進行局部預(yù)壓，預(yù)拱度按7cm設(shè)置。6連

11、續(xù)預(yù)應(yīng)力箱梁施工技術(shù)方案澆筑分段、分層方案為利于支架穩(wěn)定，分兩層澆筑，第一層澆筑底板及腹板，第二層澆筑頂板及翼緣板，分縫位置避免倒角等應(yīng)力集中部位。按照設(shè)計要求，在零彎矩附近設(shè)置施工縫，第一跨長47m，第二五跨40m，第六跨33m。模板及支撐加固方式采用竹膠板模板，堵頭采用木模。底板鋪設(shè)縱橫向雙層枋木，橫向枋木截面為15×15cm，間距60cm，縱向枋木截面為5×10cm，間距20cm，枋木表面鋪竹膠板模板，底模利用頂托調(diào)節(jié)。腹板外側(cè)模采用增加斜鋼管支撐，并與支架連接支撐，內(nèi)、外模均采用枋木作背枋，縱向鋼管做圍令，對拉加固。反倒角部位以及進人孔底板等部位，設(shè)置排氣孔、振搗孔

12、。頂板采用在底板上搭設(shè)腳手架支撐，支撐方式同底模。材料垂直運輸方案采用支架方案，材料垂直運輸工程量大，為滿足材料垂直運輸需要，分別在2#橋墩外側(cè)及4#橋墩內(nèi)側(cè)各安裝1臺塔機，局部采用汽車吊輔助吊運。細骨料問題研究箱梁混凝土標(biāo)號為C50高性能混凝土。因大渡河流域天然砂含泥量、云母含量超標(biāo)，只能采用機制砂，但瀘定水電站的砂石系統(tǒng)按照水工規(guī)范設(shè)計，采用半干半濕法生產(chǎn)工藝，石粉含量符合水工規(guī)范，但不滿足橋涵規(guī)范。經(jīng)實地考察、取樣試驗，濕法生產(chǎn)的皮帶上取樣檢測的石粉含量滿足橋涵規(guī)范要求，對砂石系統(tǒng)生產(chǎn)方式進行調(diào)整，集中為箱梁生產(chǎn)一批水洗砂。石粉洗掉后，細度模數(shù)達，超過規(guī)范上限。經(jīng)試驗分析，細度模數(shù)超標(biāo)主

13、要影響混凝土和易性，對于混凝土強度有利無弊，通過適當(dāng)增加膠凝材料、調(diào)整聚羧酸摻量改善混凝土和易性，滿足施工要求，獲得了成功?；炷翝仓桨富炷敛捎?8m汽車泵入倉澆筑。第一層先澆筑腹板根部，再依次澆筑底板、腹板，左、右兩側(cè)對稱下料澆筑，長度方向上分段、分層澆筑。第二層全斷面推進，縱向分段分層澆筑。采用50mm振搗器振搗。底板及頂板設(shè)置樣架控制收倉高度，人工抹面。對于錨固端等鋼筋密集部位，采用小直徑振搗器仔細振搗。混凝土養(yǎng)護措施根據(jù)外界的氣候條件，分別采用灑水養(yǎng)護、蓄熱法養(yǎng)護，根據(jù)監(jiān)測資料，23天混凝土內(nèi)部溫度達到峰值，重點做好前7天的養(yǎng)護措施，確?；炷帘砻姹３譂駶?，持續(xù)養(yǎng)護時間一般按14d

14、控制。預(yù)應(yīng)力施工箱梁線形為平面轉(zhuǎn)彎，縱坡較大，波紋管安裝精度要求較高，測量放線困難。提前由測量人員編制放樣圖紙，繪制每根波紋管沿樁號方向相對于底模的高程變化，現(xiàn)場以樁號、側(cè)模、底模為參照控制定位。塑料波紋管采用樣架鋼筋固定，間距按80100cm控制，對弧段加密樣架鋼筋，確保波紋管精度，局部鋼筋與波紋管有干擾，在不影響結(jié)構(gòu)的前提下，對局部鋼筋進行適當(dāng)調(diào)整。鋼絞線端頭設(shè)置P錨，采用擠壓機現(xiàn)場加工錨頭，鋼絞線采用連接器接長?；炷翉姸冗_到設(shè)計強度90%以后開始張拉，一般5d后可開始張拉，采用400t穿心式千斤頂整體張拉，左、右兩側(cè)對稱張拉，張拉順序為自腹板根部向頂板張拉，先張拉腹板，再張拉底板，最后

15、張拉頂板支座負彎矩預(yù)應(yīng)力束。張拉完成后，立即進行孔道壓漿，采用真空壓漿工藝，制漿時摻入膨脹劑，排氣管采用鍍鋅鐵管，并安裝球閥，以便于控制注漿飽滿度。橋面系施工（1）墊石及支座施工根據(jù)原方案，支座設(shè)置下墊石和上墊石，上墊石高度較小，鋼筋網(wǎng)層數(shù)多，難以控制施工質(zhì)量，經(jīng)與設(shè)計協(xié)商，采用上墊鋼板替代上墊石，鋼板平面尺寸較對應(yīng)的支座大5cm，支座螺栓部位預(yù)留螺栓孔。橋墩澆筑完成后，設(shè)計對支座型號進行了調(diào)整，調(diào)整后，有兩個橋墩無下墊石空間，最終采用將墩頂部分混凝土鑿除，形成凹坑，增加鋼筋網(wǎng)片，采用下墊鋼板替代下墊石。支座均采用抗震盆式橡膠支座，分固定支座、雙向支座和單向支座。支座地腳螺栓孔在澆筑墊石時預(yù)留

16、，墊石頂部與支座之間的間隙及支座地腳螺栓孔均采用ICG設(shè)備基礎(chǔ)加固型超早強型回填灌漿料回填。立模后，支座與模板之間的縫隙采用土工布填塞，避免漿液進入支座。（2）防水層施工橋面采用XYPEX防水材料防水。施工流程為基面檢查基面處理基面潤濕制漿涂刷XYPEX灰漿檢驗養(yǎng)護驗收。涂刷工具采用專用的半硬尼龍刷。涂刷時應(yīng)注意一定的力度，以保證凹凸處都能涂上。涂層厚度，涂刷一般分為二遍成活，每一遍涂刷應(yīng)交替改變涂層的涂刷方向，同層涂膜的先后搭接寬度宜為30-50mm。（3）橋面鋪裝混凝土施工橋面鋪裝混凝土采用半幅施工，整體自上游向下游分段施工。采用角鋼做軌道，混凝土采用攪拌車運輸，直接入倉，振搗梁振搗，人工

17、抹面收光，利用鋁合金刮尺檢查控制平整度。澆筑完成后，按照4m切縫，縫寬，深度。達到設(shè)計強度后，采用刻縫機刻槽。冬季施工措施進入10月份，氣溫漸低，最低氣溫在3°左右，影響混凝土強度增長，且容易導(dǎo)致溫度裂縫，采取了以下措施：（1）頂板采用蓄熱養(yǎng)護，收倉后，在頂板覆蓋一層塑料薄膜保水，再在上面覆蓋2cm保溫被，保溫被上面再覆蓋彩條布，避免熱量、水分自保溫被接縫間散失。保溫材料頂部采用枋木壓緊。充分利用保水材料避免水分散失，有效利用混凝土自身散熱提高環(huán)境溫度，有利于強度快速增長（2）適當(dāng)推遲內(nèi)模拆除時間，避免在混凝土溫度達到峰值時拆模，降低內(nèi)外溫差。（3）將箱梁上、下游兩端的孔洞封堵，利用

18、混凝土自身散失的熱量保持箱梁內(nèi)部適宜、穩(wěn)定的溫度。（4）外模在張拉完成后拆除。 通過上述措施，確保了混凝土強度快速增長，即使在冬季低溫期間，也能夠確保在5d具備張拉條件。施工進度控制為滿足臨時通車節(jié)點要求，工期十分緊張。按照節(jié)點要求，倒排工期，加大人力、材料及設(shè)備投入，同時按照3跨配置腳手架、模板材料，確保第二跨以后的腳手架搭設(shè)、底模鋪設(shè)不占直線工期。在前一跨頂板混凝土待強期間，進行下一跨底板及腹板鋼筋綁扎，波紋管安裝，施工縫位置預(yù)留張拉工位，局部不立模板、不綁扎鋼筋。待前一跨張拉完成后，立即恢復(fù)張拉工位模板、鋼筋，開倉澆筑下一跨底板及腹板，縮短了直線工期。通過采取上述措施，自第一跨底板開倉澆筑，至第六跨收倉，直線工期僅87天，滿足了進度要求。7結(jié)語（1）滿堂支架具有機動靈活等優(yōu)點，在此類特殊線形橋梁上，具有較好的適用性。但滿堂支架搭設(shè)過程中的質(zhì)量控制極為關(guān)鍵，是確保施工安全的前提。 （2）腹板、翼緣板直接利用斜撐鋼管支撐，剛度相對較差，須采取對拉等補強措施，條件允許的情況下，腹板及翼緣板采用定型模板最佳。（3）在橋涵規(guī)范中，對砂的指標(biāo)只有含泥量限制，無石粉含量控制指標(biāo)。含泥量主要針對天