寬翼緣PC斜拉橋單懸臂澆注施工技術(shù)

1、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)第二工程有限公司，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內(nèi)首創(chuàng)，且為解決寬翼緣施工及減少牽索掛籃自重問題，與一次澆筑全斷面施工方法不同，其采用同步澆筑(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，因此研究、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，同時為類似橋梁主梁施工提供參考。關(guān)鍵詞：寬翼緣；牽索掛籃；斜拉橋；懸臂澆筑中圖分類號：U445.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A1. 工程概況葑溪大橋作為無錫市新建惠澄路的重要節(jié)點工

2、程，位于無錫市惠山區(qū)煤石大橋附近，大橋連續(xù)跨越了京杭大運河、京滬鐵路以及新長鐵路連接線。大橋聯(lián)系了無錫主城區(qū)與惠山新城，對于區(qū)域交通起到了非常重要的作用。主橋的設(shè)計根據(jù)現(xiàn)有的環(huán)境采用了高低塔預(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。高低塔分立運河兩岸，低塔高31.8m，高塔高41.1m。取高低塔母子寓意，結(jié)構(gòu)新穎。該橋結(jié)構(gòu)體系為：6號墩采用塔、梁、墩固結(jié)，5號墩采用塔、梁固結(jié)，塔、墩分離結(jié)構(gòu)形式。主梁為頂寬40.5m、梁高2.8m的箱梁，主跨采用雙箱單室雙主梁形式，邊跨采用單箱四室結(jié)構(gòu)。斜拉索采用標(biāo)準(zhǔn)強度為1670MPa的熱擠PE7系列平行鍍鋅鋼絲成品索，雙索面布置

3、，高塔設(shè)12對，低塔設(shè)8對，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、掛籃加工時間長以及工期緊張等因素，南岸1#8#及北岸1#塊采用支架現(xiàn)澆施工；由于北岸中跨跨運河通航施工，安全風(fēng)險較大，北岸中跨2#12#塊采用牽索掛籃懸澆施工，合龍段采用吊模法施工。主橋施工總體布置示意圖見圖1。圖1 總體施工布置示意圖2. 單懸臂節(jié)段循環(huán)施工技術(shù)針對無錫葑溪大橋的地理環(huán)境和結(jié)構(gòu)特點，研究寬翼緣預(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的問題2。2.1

4、施工步驟 主梁單懸臂節(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)#塊箱室混凝土澆筑第二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(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

5、、橫向偏差控制在±5mm以內(nèi)，滑道槽內(nèi)清理干凈后，涂上一薄層黃油作潤滑劑以減少掛籃走行時的摩阻力。掛籃兩側(cè)C型掛鉤后側(cè)各安裝1臺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)與掛籃平面水平，以免影響掛籃提升。中、后橫梁位置上分別布置8個吊點。掛籃提升就位利用提升吊掛系統(tǒng)，其由反力分配梁、千斤頂和吊桿組成。掛籃提升就位見圖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

6、應(yīng)采取底模預(yù)設(shè)下拱的措施來消除掛籃自身變形的影響。掛籃提升就位后，通過中、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)處用千斤頂將掛籃與主梁之間頂緊，然后進(jìn)行抄墊，最后利用中、后吊桿與主梁鎖定。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與底板交界處開設(shè)的定位孔內(nèi)。定位孔四周預(yù)埋鋼板成盒狀，將抗剪柱四周與梁體預(yù)埋鋼盒之間用鋼楔塊抄死，鋼楔塊應(yīng)面接觸抄墊，使掛籃與梁體連成一體。(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)管與箱梁前端底板的相對高差

7、關(guān)系在勁性骨架上放樣出高程3。同時在勁性骨架的兩側(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，同時紀(jì)錄Y坐標(biāo)以備調(diào)整索道管時控制索道管的橫橋向位置。將兩側(cè)水平角鐵上的兩點用弦線重新蹦緊、或用長角鐵將同水平的兩點建立連接就可進(jìn)行索道管調(diào)整。利用汽車吊和塔吊采用軟牽引的方式掛索。掛索時，先安裝索塔端再安裝掛籃端。對于斜拉索，由于拉索角度變化會使得牽引接長桿與斜拉索不共線，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，拉索接長桿與張拉桿采用鉸接的方式。(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

8、頭，再安裝梁端弧形首處錨頭?；⌒问滋幭冗B接接長桿與錨頭內(nèi)撐套，調(diào)整好錨杯位置，保證錨杯螺母與錨墊板間4cm左右空隙。本牽索掛籃牽索張拉通過與張拉千斤頂撐腳相連的接長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，第二次索力在砼澆筑至50%時進(jìn)行調(diào)整。通過調(diào)索來精調(diào)掛籃施工過程中的標(biāo)高情況，調(diào)索前后要觀測掛籃標(biāo)高的變化，以便及時調(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、對稱澆筑”的順序，按照(第一次)底板腹板(第二次)頂板翼緣；澆筑頂板及翼緣板混凝土?xí)r，從兩側(cè)向中

9、央推進(jìn)，以防發(fā)生裂紋。砼采用商品砼，砼攪拌運輸車運至現(xiàn)場，泵車泵送入模，水平分層澆筑，插入式振動器搗固密實，頂板砼澆筑完成后，用平板振動器振動一次，人工收面并拉毛。懸澆段采用蒸汽養(yǎng)護(hù)和加熱養(yǎng)護(hù)的混合養(yǎng)護(hù)方法，來減小混凝土的等強時間，從而縮短循環(huán)施工工期。(7) 體系轉(zhuǎn)換主梁懸臂施工時，斜拉索通過張拉桿與張拉千斤頂相聯(lián)，千斤頂再與掛籃的弧形首相聯(lián)，此時斜拉索作為掛籃的前支點受力。施工完畢后，拉索已張拉至100%設(shè)計索力值，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，保證其與錨墊板緊貼，拆掉撐腳和反力分配梁上的反拉桿，將撐腳和油壓千斤頂推

10、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，解除了掛籃與斜拉索的約束，此時牽索荷載全部轉(zhuǎn)換至主梁承受，完成體系轉(zhuǎn)換。3. 合龍段施工技術(shù)根據(jù)結(jié)構(gòu)特點、施工方式，并從結(jié)構(gòu)安全、加快施工進(jìn)度等方面考慮，合龍段采用吊模的施工方式。合龍段合龍段長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、

11、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)量控制通過合龍時間選擇、剛性連接控制、水箱配重和混凝土早強及養(yǎng)護(hù)等措施對合龍段施工質(zhì)量進(jìn)行控制。(1) 合龍段時間選擇為了使混凝土在初凝過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間進(jìn)行。根據(jù)無錫地區(qū)日溫度變化規(guī)律，合龍段混凝土澆筑選擇在晨1:005:

12、00時間內(nèi)完成。(2) 剛性連接控制合龍段施工時，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。(3) 水箱配重合龍段在施工時的標(biāo)高控制采用水箱配重的方法，即計算出合龍段混凝土的質(zhì)量在兩邊梁段上的分配，根據(jù)分配的質(zhì)量計算出兩邊梁段的撓度，按照撓度等效原則在合龍段兩邊梁上對稱設(shè)置水箱并確定加水量。(4) 混凝土早強及養(yǎng)護(hù) 在合龍段混凝土澆筑后，為盡量避免已完成結(jié)構(gòu)混凝土的收縮和徐變、結(jié)構(gòu)體系變化及其他施工荷載影響，其混凝土應(yīng)快速達(dá)到設(shè)計強度，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劑。為了避免日照引起

13、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，并以長流水養(yǎng)護(hù)，使合龍段混凝土保濕適溫、水濕狀態(tài)。4. 結(jié)語通過牽索掛籃同步施工(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的問題，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) 無錫葑溪大橋采用牽索掛籃同時澆筑(n+1)#箱室和n#翼緣板，解決了該橋?qū)捯砭壈搴鬂彩┕だщy的問題。每個循環(huán)節(jié)段同時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) 通過對牽索掛籃單懸臂澆筑施工技術(shù)的研究以及在無錫葑溪大橋的成功應(yīng)用，驗證了該套施工技術(shù)的科學(xué)性及實用性，為寬翼緣預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋懸臂施工提供了可行的解決方案，對同類橋梁施工具有參考價值。參考文獻(xiàn)：1 陳明憲. 斜拉橋建造技術(shù)M. 北京：人民交通出版社,2003.2 黃新. 寬翼緣預(yù)應(yīng)