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

HYPERLINK""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(guó)水利水電第十四工程局曲靖分企業(yè)，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?yàn)閺澫淞?，縱坡達(dá)4%。因轉(zhuǎn)彎半徑小，縱坡大，橋墩較高，橋墩最大高度達(dá)34.5m，底板地質(zhì)條件較差，和廠房施工干擾較大，施工難度較大。經(jīng)過(guò)分析論證，最終采取滿堂支架方案，順利完成了施工任務(wù)，對(duì)類似工程含有很好借鑒參考價(jià)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?yàn)镚318公路瀘定水電站發(fā)電廠房段改線工程。橋梁布孔受橋下尾水渠邊墻部署、尾水渠和廠房基礎(chǔ)開挖及場(chǎng)內(nèi)道路部署等原因控制，設(shè)計(jì)為6-40m預(yù)應(yīng)力連續(xù)彎箱梁，全長(zhǎng)246.10m。橋軸線為路中線，部署在緩-圓-緩型平面曲線上。橋面按路面超高設(shè)置橫坡，橋墩按法線方向部署。箱梁為單箱單室寬翼緣截面，翼緣板寬1.725m，端部厚18cm，根部增至50cm。箱室底寬538.4cm，腹板為斜腹板，腹板厚度均為50cm，頂板厚25cm，底板厚25cm，梁體為250cm等高度箱梁。箱梁在半徑為255m平曲線上，為增加箱梁整體抗扭能力，在支座處設(shè)有橫隔梁，在每跨跨中設(shè)有一道橫隔板。橋墩采取設(shè)倒角矩形實(shí)體墩，1#、2#、3#、5#橋墩基礎(chǔ)為帶承臺(tái)樁基，4#橋墩基礎(chǔ)設(shè)計(jì)為和尾水渠墻體結(jié)合在一起。橋臺(tái)設(shè)計(jì)為雙柱式輕型橋臺(tái)，樁基礎(chǔ)。箱梁采取C50混凝土澆筑，橋面鋪裝采取C40合成纖維混凝土，橋墩、橋臺(tái)蓋梁采取C40混凝土，橋墩承臺(tái)及擴(kuò)大基礎(chǔ)采取C35混凝土，樁基均采取C35水下混凝土。預(yù)應(yīng)力束由7～19根15.2鋼絞線組成。預(yù)應(yīng)力管道采取預(yù)埋塑料波紋管。2施工難點(diǎn)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(dá)4%，因特殊線形，方案決議難度較大。（2）橋墩較高，最大高度達(dá)34.5m，不管是采取支架方案還是貝雷架方案，全部有較大難度。（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)和尾水渠結(jié)構(gòu)干擾，或在尾水渠開挖覆蓋層邊坡之上，如采取支架方案，基礎(chǔ)處理難度較大。（5）施工干擾大，尾水大橋和廠房基坑施工及壓力鋼管運(yùn)輸，均存在較干擾。3箱梁方案選擇移動(dòng)模架方案。移動(dòng)模架方案含有施工快速，安全，和基坑施工干擾小等優(yōu)勢(shì)。但因?yàn)楸鞠淞浩矫孓D(zhuǎn)彎，且轉(zhuǎn)彎半徑較小，縱坡大，經(jīng)和眾多移動(dòng)模架專業(yè)廠家咨詢，參考移動(dòng)模架施工工法，通常采取移動(dòng)模架橋梁平面轉(zhuǎn)彎半徑須大于400m，因本工程線形特殊，移動(dòng)模架穩(wěn)定問(wèn)題突出，幾乎無(wú)法采取移動(dòng)模架澆筑，即使采取特制移動(dòng)模架澆筑，因須量身定制，后續(xù)無(wú)法和其它工程周轉(zhuǎn)使用，施工成本極高，是極為不經(jīng)濟(jì)。貝雷架方案。貝雷架方案簡(jiǎn)便，通常在須確保底部通行工程上使用。本箱梁?jiǎn)慰缍冗_(dá)40m，跨中必需設(shè)置鋼管支墩，鋼管支墩高度大，截面小，長(zhǎng)細(xì)比小，本身穩(wěn)定問(wèn)題突出，加之地基承載力較差，存在較大安全隱患。滿堂支架方案。滿堂支架是最常規(guī)方案，含有機(jī)動(dòng)靈活、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，有快插體系支架和一般滿堂支架兩種形式，快插體系支架鋼管材質(zhì)有確保，軸心抗壓性能優(yōu)良，但缺點(diǎn)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)風(fēng)險(xiǎn)較大。經(jīng)上述分析對(duì)比，依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際條件，最終決定采取一般滿堂支架方案。4滿堂支架方案面臨問(wèn)題和對(duì)策（1）地基承載力問(wèn)題。滿堂支架對(duì)地基承載力要求較高，尾水渠底板覆蓋層無(wú)法滿足承載力要求。對(duì)局部地基承載力較低部位，采取石渣進(jìn)行換填，采取振動(dòng)碾分層碾壓密實(shí)，經(jīng)承載力檢驗(yàn)合格后，澆筑墊層混凝土，墊層混凝土依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件，厚度按20～60cm控制，局部增設(shè)鋼筋網(wǎng)，提升基礎(chǔ)整體性。對(duì)于支架基礎(chǔ)部位出露滲水，采取引排方法，避免浸泡軟化地基。（2）上、下游斜坡基礎(chǔ)問(wèn)題。滿堂支架立桿基礎(chǔ)必需水平，且承載力須滿足要求，如立桿直接部署在斜坡覆蓋層基礎(chǔ)上，無(wú)法滿足整體穩(wěn)定要求。統(tǒng)籌安排尾水渠施工進(jìn)度，對(duì)于第一跨、第四跨、第五跨斜坡基礎(chǔ)，在搭設(shè)對(duì)應(yīng)部位支架前，將對(duì)應(yīng)擋墻混凝土澆筑至一定高程，并立即對(duì)墻背進(jìn)行回填，回填形成水平基礎(chǔ)，再對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行硬化處理。對(duì)于第六跨斜坡基礎(chǔ)，在支架基礎(chǔ)水平投影范圍內(nèi)，順坡面自下而上澆筑混凝土臺(tái)階，形成臺(tái)階式基礎(chǔ)。（3）施工干擾問(wèn)題。尾水大橋施工和壓力鋼管運(yùn)輸、廠房基坑施工及機(jī)電安裝交叉作業(yè)，通道干擾問(wèn)題突出。統(tǒng)籌安排尾水渠底板和箱梁施工進(jìn)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(yùn)輸，施工第六跨時(shí)，在第五跨設(shè)置4.5m門洞，確保機(jī)電安裝通道通暢。（4）材責(zé)問(wèn)題。依據(jù)中國(guó)鋼管供給市場(chǎng)實(shí)際情況，基礎(chǔ)無(wú)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，實(shí)際壁厚遠(yuǎn)低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)。在滿堂支架設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，根據(jù)實(shí)際鋼管壁厚進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，根據(jù)理論計(jì)算厚度選擇鋼管供給商，以計(jì)算厚度作為材質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。5滿堂支架設(shè)計(jì)及質(zhì)量控制5.1滿堂支架結(jié)構(gòu)參數(shù)根據(jù)最高一跨腳手架進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，箱梁支撐腳手架選擇外徑48mm、壁厚3.0mm鋼管，材質(zhì)為Q235，步距1.2m，立桿間、排距均為0.6m，長(zhǎng)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，剪刀撐和地面夾角按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。立桿采取對(duì)接接長(zhǎng)，剪刀撐采取搭接接長(zhǎng)。立桿及水平桿接頭避免在同一截面上。遇橋墩時(shí)，利用支架附墩，增加整體性。5.2滿堂支架質(zhì)量控制關(guān)鍵點(diǎn)（1）材質(zhì)。用于支架鋼管、扣件必需有出廠材質(zhì)檢驗(yàn)匯報(bào)，并經(jīng)進(jìn)場(chǎng)抽檢合格，方可投入使用。（2）地基承載力。地基承載力檢驗(yàn)合格，標(biāo)準(zhǔn)值大于200kpa，并經(jīng)監(jiān)理工程師驗(yàn)收簽證。（3）嚴(yán)格控制立桿間距、排距，和步距，偏差小于10%。（4）立桿垂直度是確保支架達(dá)成設(shè)計(jì)受力工況關(guān)鍵，立桿垂直度按0.5%控制。（5）扣件緊固程度。扣件采取扭力扳手抽檢，合格標(biāo)準(zhǔn)為緊固力大于35kn*m，抽檢合格率不低于85%。5.3滿堂支架預(yù)壓為消除承重架、模板非彈性變形和地基壓縮沉降影響，測(cè)量承重架彈性變形實(shí)際數(shù)值，作為箱梁立模預(yù)拱度設(shè)置參考；同時(shí)，檢驗(yàn)承重架受力穩(wěn)定情況，確保承重架安全，根據(jù)規(guī)范要求對(duì)支架進(jìn)行預(yù)壓。采取堆載砂袋預(yù)壓。為確保預(yù)壓荷載合理分布，模擬混凝土澆筑次序進(jìn)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)生動(dòng)荷載、小型機(jī)具荷載及風(fēng)荷載，預(yù)壓荷載按總荷載1.2倍考慮。砂袋采取裝載機(jī)配合人工裝礦袋，50t汽車吊、塔機(jī)吊運(yùn)。在預(yù)壓過(guò)程中，加載、卸載前后對(duì)底模、腹板模板進(jìn)行觀察，計(jì)算非彈性變形及彈性變形量。依據(jù)第一跨預(yù)壓實(shí)測(cè)結(jié)果，50%測(cè)點(diǎn)非彈性變形大于10mm，局部達(dá)22mm。依據(jù)預(yù)壓過(guò)程中巡視檢驗(yàn)，因?qū)A(chǔ)進(jìn)行了特殊處理，基礎(chǔ)沉降變形原因較小?？紤]到張拉后，跨中起拱約1～2cm，跨中按5cm設(shè)置預(yù)拱度，全跨按拋物線分配。后因工期擔(dān)心，經(jīng)參建各方協(xié)商，自第二跨起取消系統(tǒng)預(yù)壓，僅對(duì)第四跨基礎(chǔ)條件較差部位進(jìn)行局部預(yù)壓，預(yù)拱度按7cm設(shè)置。6連續(xù)預(yù)應(yīng)力箱梁施工技術(shù)方案6.1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。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，在零彎矩周圍設(shè)置施工縫，第一跨長(zhǎng)47m，第二～五跨40m，第六跨33m。6.2模板及支撐加固方法采取竹膠板模板，堵頭采取木模。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)整。腹板外側(cè)模采取增加斜鋼管支撐，并和支架連接支撐，內(nèi)、外模均采取枋木作背枋，縱向鋼管做圍令，對(duì)拉加固。反倒角部位和進(jìn)人孔底板等部位，設(shè)置排氣孔、振搗孔。頂板采取在底板上搭設(shè)腳手架支撐，支撐方法同底模。6.3材料垂直運(yùn)輸方案采取支架方案，材料垂直運(yùn)輸工程量大，為滿足材料垂直運(yùn)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(tái)塔機(jī)，局部采取汽車吊輔助吊運(yùn)。6.4細(xì)骨料問(wèn)題研究箱梁混凝土標(biāo)號(hào)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)，只能采取機(jī)制砂，但瀘定水電站砂石系統(tǒng)根據(jù)水工規(guī)范設(shè)計(jì)，采取半干半濕法生產(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(shí)地考察、取樣試驗(yàn)，濕法生產(chǎn)皮帶上取樣檢測(cè)石粉含量滿足橋涵規(guī)范要求，對(duì)砂石系統(tǒng)生產(chǎn)方法進(jìn)行調(diào)整，集中為箱梁生產(chǎn)一批水洗砂。石粉洗掉后，細(xì)度模數(shù)達(dá)3.3，超出規(guī)范上限。經(jīng)試驗(yàn)分析，細(xì)度模數(shù)超標(biāo)關(guān)鍵影響混凝土和易性，對(duì)于混凝土強(qiáng)度有利無(wú)弊，經(jīng)過(guò)合適增加膠凝材料、調(diào)整聚羧酸摻量改善混凝土和易性，滿足施工要求，取得了成功。6.5混凝土澆筑方案混凝土采取48m汽車泵入倉(cāng)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(duì)稱下料澆筑，長(zhǎng)度方向上分段、分層澆筑。第二層全斷面推進(jìn)，縱向分段分層澆筑。采取φ50mm振搗器振搗。底板及頂板設(shè)置樣架控制收倉(cāng)高度，人工抹面。對(duì)于錨固端等鋼筋密集部位，采取小直徑振搗器仔細(xì)振搗。6.7混凝土養(yǎng)護(hù)方法依據(jù)外界氣候條件，分別采取灑水養(yǎng)護(hù)、蓄熱法養(yǎng)護(hù)，依據(jù)監(jiān)測(cè)資料，2～3天混凝土內(nèi)部溫度達(dá)成峰值，關(guān)鍵做好前7天養(yǎng)護(hù)方法，確?；炷帘砻姹３譂駶?rùn)，連續(xù)養(yǎng)護(hù)時(shí)間通常按14d控制。6.8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(cè)量放線困難。提前由測(cè)量人員編制放樣圖紙，繪制每根波紋管沿樁號(hào)方向相對(duì)于底模高程改變，現(xiàn)場(chǎng)以樁號(hào)、側(cè)模、底模為參考控制訂位。塑料波紋管采取樣架鋼筋固定，間距按80～100cm控制，對(duì)弧段加密樣架鋼筋，確保波紋管精度，局部鋼筋和波紋管有干擾，在不影響結(jié)構(gòu)前提下，對(duì)局部鋼筋進(jìn)行合適調(diào)整。鋼絞線端頭設(shè)置P錨，采取擠壓機(jī)現(xiàn)場(chǎng)加工錨頭，鋼絞線采取連接器接長(zhǎng)。混凝土強(qiáng)度達(dá)成設(shè)計(jì)強(qiáng)度90%以后開始張拉，通常5d后可開始張拉，采取400t穿心式千斤頂整體張拉，左、右兩側(cè)對(duì)稱張拉，張拉次序?yàn)樽愿拱甯肯蝽敯鍙埨?，先張拉腹板，再?gòu)埨装?，最終張拉頂板支座負(fù)彎矩預(yù)應(yīng)力束。張拉完成后，立即進(jìn)行孔道壓漿，采取真空壓漿工藝，制漿時(shí)摻入膨脹劑，排氣管采取鍍鋅鐵管，并安裝球閥，方便于控制注漿飽滿度。6.9橋面系施工（1）墊石及支座施工依據(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)和設(shè)計(jì)協(xié)商，采取上墊鋼板替換上墊石，鋼板平面尺寸較對(duì)應(yīng)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(jì)對(duì)支座型號(hào)進(jìn)行了調(diào)整，調(diào)整后，有兩個(gè)橋墩無(wú)下墊石空間，最終采取將墩頂部分混凝土鑿除，形成凹坑，增加鋼筋網(wǎng)片，采取下墊鋼板替換下墊石。支座均采取抗震盆式橡膠支座，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(shí)預(yù)留，墊石頂部和支座之間間隙及支座地腳螺栓孔均采取ICG設(shè)備基礎(chǔ)加固型超早強(qiáng)型回填灌漿料回填。立模后，支座和模板之間縫隙采取土工布填塞，避免漿液進(jìn)入支座。（2）防水層施工橋面采取XYPEX防水材料防水。施工步驟為基面檢驗(yàn)→基面處理→基面潤(rùn)濕→制漿→涂刷XYPEX灰漿→檢驗(yàn)→養(yǎng)護(hù)→驗(yàn)收。涂刷工具采取專用半硬尼龍刷。涂刷時(shí)應(yīng)注意一定力度，以確保凹凸處全部能涂上。涂層厚度≥0.8mm，涂刷通常分為二遍成活，每一遍涂刷應(yīng)交替改變涂層涂刷方向，同層涂膜前后搭接寬度宜為30-50mm。（3）橋面鋪裝混凝土施工橋面鋪裝混凝土采取半幅施工，整體自上游向下游分段施工。采取角鋼做軌道，混凝土采取攪拌車運(yùn)輸，直接入倉(cāng)，振搗梁振搗，人工抹面收光，利用鋁合金刮尺檢驗(yàn)控制平整度。澆筑完成后，根據(jù)4m切縫，縫寬0.5cm，深度1.5cm。達(dá)成設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，采取刻縫機(jī)刻槽。6.10冬季施工方法進(jìn)入10月份，氣溫漸低，最低氣溫在3°左右，影響混凝土強(qiáng)度增加，且輕易造成溫度裂縫，采取了以下方法：（1）頂板采取蓄熱養(yǎng)護(hù)，收倉(cāng)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。保溫材料頂部采取枋木壓緊。充足利用保水材料避免水分散失，有效利用混凝土本身散熱提升環(huán)境溫度，有利于強(qiáng)度快速增加（2）合適推遲內(nèi)模拆除時(shí)間，避免在混凝土溫度達(dá)成峰值時(shí)拆模，降低內(nèi)外溫差。（3）將箱梁上、下游兩端孔洞封堵，利用混凝土本身散失熱量保持箱梁內(nèi)部適宜、穩(wěn)定溫度。（4）外模在張拉完成后拆除。經(jīng)過(guò)上述方法，確保了混凝土強(qiáng)度快速增加，即使在冬季低溫期間，也能夠確保在5d含有張拉條件。6.11施工進(jìn)度控制為滿足臨時(shí)通車節(jié)點(diǎn)要求，工期十分擔(dān)心。根據(jù)節(jié)點(diǎn)要求，倒排工期，加大人力、材料及設(shè)備投入，同時(shí)根據(jù)3跨配置腳手架、模板材料，確保第二跨以后腳手架搭設(shè)、底模鋪設(shè)不占直線工期。在前一跨頂板混凝土待強(qiáng)期間，進(jìn)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(cāng)澆筑下一跨底板及腹板，縮短了直線工期。經(jīng)過(guò)采取上述方法，自第一跨底板開倉(cāng)澆筑，至第六跨收倉(cāng)，直線工期僅87天，滿足了進(jìn)度要求。7結(jié)語(yǔ)（1）滿堂支架含有機(jī)動(dòng)靈活等優(yōu)點(diǎn)，在這類特殊線形橋梁上，含有很好適用性。但滿堂支架搭設(shè)過(guò)程中質(zhì)量控制極為關(guān)鍵，是確保施工安全前提。（2）腹板、翼緣板直接利用斜撐鋼管支撐，剛度相對(duì)較差，須采取對(duì)拉等補(bǔ)強(qiáng)方法，條件許可情況下，腹板及翼緣板采取定型模板最好。（3）在橋涵規(guī)范中，對(duì)砂指標(biāo)只有含泥量限制，無(wú)石粉含量控制