寬翼緣PC斜拉橋單懸臂澆注施工技術(shù)

/寬翼緣PC.斜拉橋單懸臂澆筑施工技術(shù)孫小猛(中鐵四局集團(tuán)其次工程有限公司，江蘇蘇州215131)摘要：牽索掛籃在寬翼緣預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋單懸臂澆筑施工屬于國(guó)內(nèi)首創(chuàng)，且為解決寬翼緣施工及削減牽索掛籃自重問(wèn)題，和一次澆筑全斷面施工方法不同，其接受同步澆筑(n+1)#節(jié)段主梁箱室部分和n#節(jié)段翼緣板的施工方式，是本橋在主梁懸臂施工中的創(chuàng)新之處，因此探討、總結(jié)一套寬翼緣同步施工式牽索掛籃單懸臂澆筑施工技術(shù)，以確保斜拉橋箱梁懸澆成功，同時(shí)為類似橋梁主梁施工供應(yīng)參考。關(guān)鍵詞：寬翼緣；牽索掛籃；斜拉橋；懸臂澆筑中圖分類號(hào)：U445.4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A工程概況葑溪大橋作為無(wú)錫市新建惠澄路的重要節(jié)點(diǎn)工程，位于無(wú)錫市惠山區(qū)煤石大橋旁邊，大橋連續(xù)跨越了京杭大運(yùn)輸河、京滬鐵路以及新長(zhǎng)鐵路連接線。大橋聯(lián)系了無(wú)錫主城區(qū)和惠山新城，對(duì)于區(qū)域交通起到了特殊重要的作用。主橋的設(shè)計(jì)依據(jù)現(xiàn)有的環(huán)境接受了凹凸塔預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋[1]，橋面寬40.5m，主梁兩側(cè)帶有5.7m寬翼緣板。凹凸塔分立運(yùn)輸河兩岸，低塔高31.8m，高塔高41.1m。取凹凸塔母子寓意，結(jié)構(gòu)新穎 。該橋結(jié)構(gòu)體系為：6號(hào)墩接受塔、梁、墩固結(jié)，5號(hào)墩接受塔、梁固結(jié)，塔、墩分別結(jié)構(gòu)形式。主梁為頂寬40.5m、梁高2.8m的箱梁，主跨接受雙箱單室雙主梁形式，邊跨接受單箱四室結(jié)構(gòu)。斜拉索接受標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度為1670MPa的熱擠PE7系列平行鍍鋅鋼絲成品索，雙索面布置，高塔設(shè)12對(duì)，低塔設(shè)8對(duì)，塔上拉索間距2.3m，梁上索距主跨6.0m，邊跨4.5m?？紤]到南岸地質(zhì)條件較好、南岸中跨不影響通航、掛籃加工時(shí)間長(zhǎng)以及工期驚惶等因素，南岸1#′～8#′及北岸1#塊接受支架現(xiàn)澆施工；由于北岸中跨跨運(yùn)輸河通航施工，平安風(fēng)險(xiǎn)較大，北岸中跨2#～12#塊接受牽索掛籃懸澆施工，合龍段接受吊模法施工。主橋施工總體布置示意圖見(jiàn)圖1。圖1總體施工布置示意圖單懸臂節(jié)段循環(huán)施工技術(shù)針對(duì)無(wú)錫葑溪大橋的地理環(huán)境和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，探討寬翼緣預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋單懸臂澆筑施工技術(shù)。通過(guò)牽索掛籃同步施工(n+1)#塊箱室部分和n#塊翼緣板，解決此類橋梁寬翼緣板后澆施工困難及施工周期長(zhǎng)的問(wèn)題[2]。2.1施工步驟主梁?jiǎn)螒冶酃?jié)段循環(huán)施工步驟：掛籃走行、定位→掛索、掛籃立模標(biāo)高設(shè)定、掛籃鎖定→索導(dǎo)管、底板鋼筋和預(yù)應(yīng)力筋安裝→橫梁、肋板鋼筋和預(yù)應(yīng)力筋安裝→第一次索力張拉→芯模吊裝、頂板鋼筋和預(yù)應(yīng)力筋安裝→n#塊翼緣板和(n+1)#塊箱室混凝土澆筑→其次次索力張拉→澆筑剩余混凝土→混凝土養(yǎng)護(hù)→三向預(yù)應(yīng)力張拉→體系轉(zhuǎn)換→掛籃下降、前移。2.2施工要點(diǎn)(1)掛籃走行牽索掛籃走行系統(tǒng)主要包括梁面走行系統(tǒng)和尾端導(dǎo)向系統(tǒng)，分別見(jiàn)圖2和圖3。梁面走行系統(tǒng)包括頂推千斤頂(YC30A)、滑道、墊梁和擋塊等，尾端導(dǎo)向系統(tǒng)為在縱梁尾端設(shè)置的反力輪。圖2梁面走行系統(tǒng)圖3梁底反力輪在主梁頂面鋪設(shè)墊層找平，安裝滑道及其擋塊、錨固裝置?；揽v、橫向偏差限制在±5mm以內(nèi)，滑道槽內(nèi)清理干凈后，涂上一薄層黃油作潤(rùn)滑劑以削減掛籃走行時(shí)的摩阻力。掛籃兩側(cè)C型掛鉤后側(cè)各安裝1臺(tái)100cm行程的千斤頂(YC30A)，千斤頂前端頂在擋塊上，后端頂在滑道的反力擋塊上，頂推掛籃走行。反力輪貼于梁底混凝土表面，隨掛籃前移。反力輪起到導(dǎo)向和平衡力矩作用，并協(xié)調(diào)掛籃走行穩(wěn)定性。(2)掛籃提升、就位掛籃走行到位后，將后反力輪翻轉(zhuǎn)和掛籃平面水平，以免影響掛籃提升。中、后橫梁位置上分別布置8個(gè)吊點(diǎn)。掛籃提升就位利用提升吊掛系統(tǒng)，其由反力支配梁、千斤頂和吊桿組成。掛籃提升就位見(jiàn)圖4。圖4掛籃提升就位(3)掛籃立模標(biāo)高設(shè)定及鎖定在掛籃立模標(biāo)高設(shè)定時(shí)應(yīng)實(shí)行底模預(yù)設(shè)下拱的措施來(lái)消退掛籃自身變形的影響。掛籃提升就位后，通過(guò)中、后橫梁的吊掛系統(tǒng)、后橫梁上的豎向微調(diào)千斤頂以及拉索來(lái)調(diào)整立模標(biāo)高。標(biāo)高設(shè)定完畢后，在掛籃吊掛系統(tǒng)處用千斤頂將掛籃和主梁之間頂緊，然后進(jìn)行抄墊，最終利用中、后吊桿和主梁鎖定。掛籃中、后橫梁上固定連接有方形的抗剪柱，抗剪柱伸入到斜腹板和底板交界處開設(shè)的定位孔內(nèi)。定位孔四周預(yù)埋鋼板成盒狀，將抗剪柱四周和梁體預(yù)埋鋼盒之間用鋼楔塊抄死，鋼楔塊應(yīng)面接觸抄墊，使掛籃和梁體連成一體。(4)索導(dǎo)管定位和掛索將全站儀架在已澆筑梁前端橋軸線點(diǎn)上，將索道管中心坐標(biāo)換算至索管頂口或底口坐標(biāo)進(jìn)行放樣，先在勁性骨架上按索導(dǎo)管和箱梁前端底板的相對(duì)高差關(guān)系在勁性骨架上放樣出高程[3]。同時(shí)在勁性骨架的兩側(cè)水平各焊接一根角鐵，將X方向線做在焊好的水平角鐵上，同時(shí)紀(jì)錄Y坐標(biāo)以備調(diào)整索道管時(shí)限制索道管的橫橋向位置。將兩側(cè)水平角鐵上的兩點(diǎn)用弦線重新蹦緊、或用長(zhǎng)角鐵將同水平的兩點(diǎn)建立連接就可進(jìn)行索道管調(diào)整。利用汽車吊和塔吊接受軟牽引的方式掛索。掛索時(shí)，先安裝索塔端再安裝掛籃端。對(duì)于斜拉索，由于拉索角度變更會(huì)使得牽引接長(zhǎng)桿和斜拉索不共線，從而引起局部額外彎曲應(yīng)力，并在螺帽處受拉側(cè)引起微裂紋，微裂紋發(fā)展后即造成牽引桿斷裂[4]。因此，拉索接長(zhǎng)桿和張拉桿接受鉸接的方式。(5)斜拉索安裝、張拉和調(diào)索牽索掛籃鎖定完畢后即可進(jìn)行牽索安裝。利用塔吊和汽車吊安裝完索塔端錨頭，再安裝梁端弧形首處錨頭?；⌒问滋幭冗B接接長(zhǎng)桿和錨頭內(nèi)撐套，調(diào)整好錨杯位置，保證錨杯螺母和錨墊板間4cm左右空隙。本牽索掛籃牽索張拉通過(guò)和張拉千斤頂撐腳相連的接長(zhǎng)桿將牽索張拉力傳至縱梁上。該裝置中錨座、球座、反力梁墊塊均設(shè)有縱橫向微調(diào)裝置，以便斜拉索和各傳力系統(tǒng)精確定位。調(diào)整索力包括兩次，第一次張拉索力在砼澆筑前施加，其次次索力在砼澆筑至50%時(shí)進(jìn)行調(diào)整。通過(guò)調(diào)索來(lái)精調(diào)掛籃施工過(guò)程中的標(biāo)高狀況，調(diào)索前后要觀測(cè)掛籃標(biāo)高的變更，以便剛好調(diào)整索力。(6)混凝土施工混凝土澆筑應(yīng)遵守“從低到高、兩端向中、對(duì)稱澆筑”的依次，依據(jù)(第一次)底板→腹板→(其次次)頂板翼緣；澆筑頂板及翼緣板混凝土?xí)r，從兩側(cè)向中心推動(dòng)，以防發(fā)生裂紋。砼接受商品砼，砼攪拌運(yùn)輸車運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)，泵車泵送入模，水平分層澆筑，插入式振動(dòng)器搗固密實(shí)，頂板砼澆筑完成后，用平板振動(dòng)器振動(dòng)一次，人工收面并拉毛。懸澆段接受蒸汽養(yǎng)護(hù)和加熱養(yǎng)護(hù)的混合養(yǎng)護(hù)方法，來(lái)減小混凝土的等強(qiáng)時(shí)間，從而縮短循環(huán)施工工期。(7)體系轉(zhuǎn)換主梁懸臂施工時(shí)，斜拉索通過(guò)張拉桿和張拉千斤頂相聯(lián)，千斤頂再和掛籃的弧形首相聯(lián)，此時(shí)斜拉索作為掛籃的前支點(diǎn)受力。施工完畢后，拉索已張拉至100%設(shè)計(jì)索力值，須將斜拉索轉(zhuǎn)移至主梁上，掛籃才能前移。預(yù)應(yīng)力張拉完畢后，即可進(jìn)行體系轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換程序：先旋緊梁端錨杯螺母，保證其和錨墊板緊貼，拆掉撐腳和反力支配梁上的反拉桿，將撐腳和油壓千斤頂推向錨塊承壓板并定位固定，由千斤頂張拉拉索并旋緊錨固螺母于錨板上，而后拆除牽索張拉設(shè)施，解除了掛籃和斜拉索的約束，此時(shí)牽索荷載全部轉(zhuǎn)換至主梁承受，完成體系轉(zhuǎn)換。合龍段施工技術(shù)依據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、施工方式，并從結(jié)構(gòu)平安、加快施工進(jìn)度等方面考慮，合龍段接受吊模的施工方式。合龍段合龍段長(zhǎng)2.0m，合龍段處箱梁中心高2.8m，頂板、底板厚度均為0.28m，直腹板厚0.4m，斜腹板厚0.35m，合龍段混凝土總方量45m3，其中主梁39.2m3，翼緣板5.8m3。3.1施工步驟合龍段主要施工步驟：移除掛籃并解除5#墩臨時(shí)約束→安裝合龍段吊架和模板→合龍段兩側(cè)水箱配重→勁性骨架鎖定→綁扎鋼筋、安裝預(yù)應(yīng)力筋→MT1、MB3張拉至500kN→澆筑混凝土，水箱配重同步放水→混凝土養(yǎng)護(hù)→張拉合龍段預(yù)應(yīng)力，并同步拆除勁性骨架。3.2合龍前后體系轉(zhuǎn)換合龍段施工前，解除5#墩臨時(shí)固結(jié)，5#墩聯(lián)結(jié)方式由塔、梁、墩固結(jié)轉(zhuǎn)變成塔、梁固結(jié)方式，此時(shí)兩邊跨已施工完畢，合龍段兩側(cè)為單懸臂狀態(tài)。合龍段施工完畢后，主梁由懸臂轉(zhuǎn)變成連續(xù)體系。3.3合龍質(zhì)量限制通過(guò)合龍時(shí)間選擇、剛性連接限制、水箱配重和混凝土早強(qiáng)及養(yǎng)護(hù)等措施對(duì)合龍段施工質(zhì)量進(jìn)行限制。合龍段時(shí)間選擇為了使混凝土在初凝過(guò)程中處于升溫的受壓狀態(tài)，不出現(xiàn)拉應(yīng)力，合龍段混凝土澆筑選擇在一天中的最低溫度時(shí)間進(jìn)行。依據(jù)無(wú)錫地區(qū)日溫度變更規(guī)律，合龍段混凝土澆筑選擇在晨1:00~5:00時(shí)間內(nèi)完成。剛性連接限制合龍段施工時(shí)，為了使兩側(cè)梁體盡可能變形協(xié)調(diào)，以保證混凝土接合順暢、穩(wěn)定，在合龍段兩邊梁段設(shè)置了縱向剛性支撐及鋼板預(yù)埋件，起剛性連接作用。水箱配重合龍段在施工時(shí)的標(biāo)高限制接受水箱配重的方法，即計(jì)算出合龍段混凝土的質(zhì)量在兩邊梁段上的支配，依據(jù)支配的質(zhì)量計(jì)算出兩邊梁段的撓度，依據(jù)撓度等效原則在合龍段兩邊梁上對(duì)稱設(shè)置水箱并確定加水量?；炷猎鐝?qiáng)及養(yǎng)護(hù)在合龍段混凝土澆筑后，為盡量避開已完成結(jié)構(gòu)混凝土的收縮和徐變、結(jié)構(gòu)體系變更及其他施工荷載影響，其混凝土應(yīng)快速達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，以便及早張拉預(yù)應(yīng)力。因此，在混凝土中適量摻加了微膨脹劑和早強(qiáng)劑。為了避開日照引起溫升加劇，造成合龍段混凝土產(chǎn)生收縮裂紋，在混凝土表面覆蓋土工布，并以長(zhǎng)流水養(yǎng)護(hù)，使合龍段混凝土保濕適溫、水濕狀態(tài)。結(jié)語(yǔ)通過(guò)牽索掛籃同步施工(n+1)#塊箱室部分和n#塊翼緣板，解決寬翼緣板后澆施工困難及施工周期長(zhǎng)的問(wèn)題，并總結(jié)了單懸臂節(jié)段循環(huán)施工技術(shù)和合龍段施工技術(shù)等一套關(guān)鍵施工技術(shù)，得到如下結(jié)論：(1)無(wú)錫葑溪大橋接受牽索掛籃同時(shí)澆筑(n+1)#箱室和n#翼緣板，解決了該橋?qū)捯砭壈搴鬂彩┕だщy的問(wèn)題。每個(gè)循環(huán)節(jié)段同時(shí)施工待澆段箱梁和已澆段箱梁兩側(cè)的寬翼緣，這樣比翼緣板后澆縮短了2-3天的時(shí)間，懸澆段施工周期可達(dá)8天/節(jié)段，提高了施工速度，縮短了懸澆段施工周期。(2)通過(guò)對(duì)牽索掛籃單懸臂澆筑施工技術(shù)的探討以及在無(wú)錫葑溪大橋的成功應(yīng)用，驗(yàn)證了該套施工技術(shù)的科學(xué)性及好用性，為寬翼緣預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋懸臂施工供應(yīng)了可行的解決方案，對(duì)同類橋梁施工具有參考價(jià)值。參考文獻(xiàn)：陳明憲.斜拉橋建立技術(shù)[M].北京：人民交通出版社,2003.黃新.寬翼緣預(yù)應(yīng)力