南平閩江大橋主梁施工技術(shù)探究
2017-07-17
1工程概況:
1.1 福建省南平市閩江大橋工程主橋為主跨272米的雙塔雙索面預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋，全長為607m的半漂浮雙索面雙塔斜拉橋-連續(xù)梁協(xié)作體系。大橋3#、4#主塔為改進(jìn)H型鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，單箱單室截面，塔高126.7米，主梁采用箱梁與雙邊箱梁相結(jié)合的斷面形式。斜拉索為扇形布置，采用Ф7高強平行鋼絲成品索，拉索兩端采用冷鑄錨，索外包擠彩色PE防護(hù)套，兩端設(shè)內(nèi)置式減振器。
1.2 主梁總體施工方案
主梁標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段采用前支點掛籃懸臂澆筑工藝，錨跨及協(xié)作跨采用支架現(xiàn)澆，0號節(jié)段采用墩旁扇形支架澆筑，合攏段施工采用吊模施工。
1.3 主梁設(shè)計及其特點
主梁采用箱梁與雙邊箱梁兩種主梁斷面相結(jié)合的方式。全橋共設(shè)84對拉索，76個標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段，3個合龍段，4個現(xiàn)澆段。
2 0#號節(jié)段的施工
主梁0#段現(xiàn)澆支架采用扇形支架進(jìn)行施工，支架主要由鋼管立柱、鋼管平聯(lián)、剪刀撐、承重梁、分配梁及錨固預(yù)埋件等幾部分組成。主梁0#段現(xiàn)澆支架鋼管立柱直接坐落于承臺上。施工支架與主塔下橫梁兩側(cè)預(yù)埋件焊接牢固。
索套管安裝應(yīng)嚴(yán)格按鋼套管的平面位置，標(biāo)高及角度精確測量定位。其步驟為：在模板調(diào)好的基礎(chǔ)上，放出索套管中心在底模上的十字線，安裝索套管定位架，然后吊裝索套管，將索套管進(jìn)行精確定位，必要時加微調(diào)裝置調(diào)整，達(dá)到要求后，將索套管固定在定位支架上。
砼灌注順序為先底板，后肋板、橫隔梁，最后后頂板。
混凝土強度達(dá)到設(shè)計強度后張拉預(yù)應(yīng)力，預(yù)應(yīng)力張拉先張拉精軋螺紋鋼筋，然后張拉通長鋼絞線，最后張拉橫向預(yù)應(yīng)力。
3 主梁標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段施工
3.1 前支點掛籃的結(jié)構(gòu)
掛籃主要由承載系統(tǒng)、提升錨固系統(tǒng)、止推系統(tǒng)、定位調(diào)整系統(tǒng)、行走系統(tǒng)、索力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)和模板系統(tǒng)組成。
承載系統(tǒng)主要包括主要包括2根主縱梁和前、中、后橫梁和其它一些輔助梁系，形成掛籃的承載平面；提升錨固系統(tǒng)包括后錨點、C形掛鉤、內(nèi)錨點等，止推系統(tǒng)包括止推座和止推塊，定位調(diào)整系統(tǒng)：掛籃的水平高度定位由液壓千斤頂和錨桿完成，縱向微調(diào)由止推座上的螺桿和鎖緊螺母完成，橫向位置由安裝在后橫梁上且作用于已澆筑節(jié)段縱梁的限位輪保證。掛籃行走系統(tǒng)由掛鉤、限位輪、反走輪和已成橋面敷設(shè)的軌道及牽引千斤頂構(gòu)成。索力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)主要由連接桿、千斤頂、錨梁和錨環(huán)等組成，是前支點掛籃的主要特點，它將拉索連接到掛籃的縱梁前端，拉索在澆筑混凝土?xí)r承受掛籃和混凝土的荷載，使掛籃由后錨點掛籃的懸臂受力變成簡支受力，顯著改善了掛籃的受力狀況，同時減少了掛籃在主梁上的垂直荷載。
閩江大橋模板系統(tǒng)共分3個區(qū)域5種類型的模板。模板肋采用8#槽鋼，面板采用6mm鋼板。箱梁區(qū)內(nèi)模采用竹膠板制作，方便拆裝。
3.2 掛籃法主梁施工施工技術(shù)要點
3.2.1 掛籃的下降和前移
上一節(jié)段施工完成以后，分別卸載內(nèi)錨桿和外錨桿的預(yù)緊張拉力（先卸載外錨桿），拆除內(nèi)錨桿組。150噸雙作用千斤頂和分配扁擔(dān)梁就位與外錨桿處，兩邊千斤頂活塞預(yù)頂50mm緊貼扁擔(dān)梁鎖緊張拉螺母，松開外錨桿的鎖緊螺母，兩油缸同步進(jìn)油，使掛籃下降50mm，此時掛籃平面前傾約5°。聯(lián)系梁處50t螺旋千斤頂頂起50mm，使掛籃平面處于水平狀態(tài)。如此循環(huán)多次，至掛籃掛腿滑靴落在軌道面上，并安裝反走輪。
掛籃前移使用100t液壓穿心式千斤頂及9米長Φ32精軋螺紋鋼。在已澆筑完成的梁段上敷設(shè)軌道梁，掛腿下落，利用50t螺旋千斤頂安裝反走輪，拆除內(nèi)錨桿、外錨桿、止推塊及止推座上座，放下模板升降桁架，使其低于主梁底面，安裝行走反力架，焊接牢固確保與軌道連接牢靠。
通過掛腿頭部的φ60孔安裝牽引用32mm精軋螺紋鋼，安裝穿心式千斤頂在反力架上，接通油泵。同步注油拉動精軋螺紋鋼而牽引掛籃行走，每次最大行程150mm。調(diào)整精軋螺紋鋼錨具，退回千斤頂活塞。如此循環(huán)往復(fù)使掛籃前移6米，進(jìn)入下一個澆筑節(jié)段的施工位置。
3.2.2 掛籃提升就位
掛籃行至指定位置后便可進(jìn)行提升。在已澆筑節(jié)段上安裝止推塊、內(nèi)錨桿、外錨桿及止推座上部，并利用螺旋千斤頂拆除反走輪。調(diào)整螺旋千斤頂，使聯(lián)系梁和主梁底間距減小50mm。在外錨桿處安裝分配扁擔(dān)梁和雙作用千斤頂，接通油泵同步加壓使掛籃掛腿滑靴脫離軌道，兩邊同時提升50mm，始終保持掛籃與梁底平行狀態(tài)。如此循環(huán)往復(fù)，直至模板與梁底貼合錨桿張拉預(yù)緊值達(dá)到200Mpa（單根），并錨固鎖緊。安裝錨具及內(nèi)錨桿并張拉。
3.2.3 斜拉索第一次張拉
首先安裝拉索套管，準(zhǔn)確定位并固定，然后安裝斜拉索并與掛籃弧首處的牽索系統(tǒng)相連接，并通過第一次張拉控制掛籃標(biāo)高到位。
3.2.4 節(jié)段梁體澆筑
掛籃懸澆節(jié)段梁體應(yīng)邊主跨、上下游對稱、均衡澆筑，嚴(yán)格控制混凝土澆筑期間兩側(cè)不平衡荷載，以保證施工安全?；炷凉嘧㈨樞颍河汕巴螅鹊装?、肋板、橫隔梁，后頂板?；炷翝沧⑦^程中，實時監(jiān)控掛籃標(biāo)高，根據(jù)監(jiān)控提出的要求，張拉調(diào)整斜拉索，控制掛籃標(biāo)高，然后對稱澆注剩余混凝土。
3.2.5 拉索體系轉(zhuǎn)換和張拉
梁體混凝土強度和彈性模量達(dá)到設(shè)計要求后，張拉體內(nèi)預(yù)應(yīng)力束，張拉完畢后立即進(jìn)行壓漿。完成后立即開始進(jìn)行拉索體系轉(zhuǎn)換，即牽索系統(tǒng)的千斤頂張拉出一定行程，將斜拉索錨固端的冷鑄錨錨環(huán)緊密的連接在梁體錨墊板上，千斤頂回油，拆除牽索系統(tǒng)的錨固螺栓，拆除牽索系統(tǒng)與斜拉索的連接，通過錨環(huán)將斜拉索索力轉(zhuǎn)換至梁體結(jié)構(gòu)上，從而實現(xiàn)體系轉(zhuǎn)換。體系轉(zhuǎn)換后，通過塔上千斤頂張拉斜拉索至監(jiān)控給出的索力值，并進(jìn)行錨固，完成節(jié)段主梁施工。
4 協(xié)作跨及錨固跨主梁施工
主梁錨跨段及協(xié)作段采用滿堂支架進(jìn)行施工，現(xiàn)澆支架采用鋼管與大型工字鋼作排架支承。施工支架搭設(shè)完成后，應(yīng)進(jìn)行等量預(yù)壓，以消除非彈性變形和測算彈性變形值，作為立模標(biāo)高的修正依據(jù)。
主梁模板包括底模、側(cè)模、內(nèi)模和端模模板，模板均采用竹膠板。底模標(biāo)高鋪設(shè)時應(yīng)根據(jù)預(yù)壓結(jié)果進(jìn)行預(yù)設(shè)拋高，保證成橋后主梁線形。
梁體鋼筋在加工棚內(nèi)下料，待底模板安裝完成后，運至現(xiàn)場在模內(nèi)綁扎。同時按設(shè)計進(jìn)行塑料波紋管預(yù)應(yīng)力管道安裝，先按管道坐標(biāo)焊制管道“井字型”定位鋼筋。為了保證預(yù)應(yīng)力管道的通順，適當(dāng)增加定位筋。
錨固跨索套管安裝應(yīng)嚴(yán)格按鋼套管的平面位置，標(biāo)高及角度精確測量定位。其方法步驟為：在模板調(diào)好的基礎(chǔ)上，放出索套管中心在底模上的十字線，安裝索套管定位架，然后吊裝索套管，將索套管進(jìn)行精確定位，必要時加微調(diào)裝置調(diào)整，達(dá)到要求后，將索套管固定在定位支架上。
混凝土灌注順序為先底板，后肋板、橫隔梁，最后后頂板。
主梁錨跨段混凝土澆筑時，應(yīng)自節(jié)段南端向5#輔助墩方向澆筑，主梁協(xié)作段混凝土澆筑時，應(yīng)自節(jié)段北端向1#輔助墩方向澆筑，以使支架變形在橋墩部分砼澆筑前完成，避免因支架下沉造成梁體開裂。
5 合攏段施工
南平閩江大橋主橋邊跨合攏段包括錨固跨合攏、協(xié)作跨合攏和中跨合攏，合攏長度均為2米，橫向斷面采用主梁標(biāo)準(zhǔn)斷面?；炷粮鶕?jù)設(shè)計要求采用微膨脹自補償混凝土，混凝土摻加劑要求確保對混凝土強度及和易性等性能不得有損害。
5.1 合攏前的準(zhǔn)備工作
5.1.1 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段施工完成以后，將已張拉的斜拉索索力、主梁標(biāo)高、主塔位移重新測一次，確保合攏前結(jié)構(gòu)狀態(tài)達(dá)到設(shè)計要求。
5.1.2 撐架合攏前連續(xù)三天分不同時段，不同溫度量測梁端間隙及梁端標(biāo)高，每2小時量測一次，記錄時間及氣溫，提交設(shè)計，由設(shè)計根據(jù)實測報告確定合攏溫度。
5.1.3 按照設(shè)計提供的合攏撐架設(shè)計圖紙，提前加工好合攏撐架備用。
5.1.4 提前完成單側(cè)撐架的焊接工作，以節(jié)約合攏撐架正式焊接時的時間。
5.2 合攏撐架的布置
邊跨合攏撐架采用8組外置式雙拼工字鋼，橫橋向?qū)ΨQ布置，橋面完成合攏以后拆除。
5.3 合攏段施工工藝
5.3.1 梁端配重
按照監(jiān)控指令要求在梁端進(jìn)行臨時配重，配重水箱配重，均勻布置，以便于在混凝土澆注時等重量代換。
5.3.2 合攏撐架的施工
合攏撐架布置采用8根雙拼工字鋼制作，上下游對稱布置。
嚴(yán)格按照圖紙要求進(jìn)行合攏撐架的安裝，首先在施工標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段及錨固跨時預(yù)埋件安裝必須準(zhǔn)確，并與梁體鋼筋等牢固連接，確?；炷翝沧⑦^程中位置準(zhǔn)確。
在白天焊接完成合攏撐架的一端，為確保最后合攏鎖定時能夠在很短的時間內(nèi)完成撐架鎖定工作，安排8個電焊工同時進(jìn)行施焊作業(yè)，在白天交錯焊接完成其中一端的連接，上層撐架先焊接完成16號節(jié)段的焊接，下層撐架先完成錨固跨的焊接，然后在設(shè)計要求的合龍溫度下迅速進(jìn)行焊接，并在設(shè)計規(guī)定的時間內(nèi)焊接完畢。
5.3.3 混凝土澆注
混凝土的澆注時間按照設(shè)計及監(jiān)控等有關(guān)單位的指示進(jìn)行澆注，混凝土澆注過程中按照澆注數(shù)量卸載配重材料。
6 體系轉(zhuǎn)換
6.1 體系轉(zhuǎn)換步驟
6.1.1 主跨合攏段施工完成，按照給定順序張拉完成中跨通長束的預(yù)應(yīng)力。
6.1.2 安裝完成粘滯式阻尼器。
6.1.3 首先拆除3#主塔臨時固結(jié)，對主梁的縱向位移進(jìn)行實時觀測，待主梁位移穩(wěn)定后，再拆除4#主塔臨時固結(jié)，并對主梁的位移進(jìn)行實時觀測，體系轉(zhuǎn)換完成。
6.2 臨時固結(jié)拆除
臨時固結(jié)包跨扭轉(zhuǎn)約束和縱向約束。扭轉(zhuǎn)約束采用的是硫磺砂漿臨時支座與豎向精軋螺紋鋼錨固。21#斜拉索調(diào)整完成以后，使用60t張拉千斤頂超張拉豎向精軋螺紋鋼，使錨固螺母放松，人工拆除錨固螺母，完成精軋螺紋鋼的拆除。精軋螺紋鋼筋放松時4臺千斤頂4個塔柱同時進(jìn)行對稱施工，按照施工設(shè)計給定的順序分級交叉進(jìn)行，螺母放松過程中，施工作業(yè)人員盡量遠(yuǎn)離千斤頂，以避免因為拉力過大損壞精軋螺紋鋼筋給施工作業(yè)人員造成不必要的損傷。扭轉(zhuǎn)約束精軋螺紋鋼在當(dāng)天溫度最高的時間解除。
硫磺支座的拆除采用噴燈或氣割進(jìn)行溶化，剩余混凝土支座采用人工鑿除。縱向約束采用硫磺砂漿，在扭轉(zhuǎn)約束拆除完成以后直接溶化。
經(jīng)驗總結(jié)
通過福建南平閩江大橋主梁施工，積累了一些斜拉橋前支點掛籃施工主梁的施工經(jīng)驗，給以后的施工提供借鑒。
參考文獻(xiàn)
[1]公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范（ＪＴＪ０４１－２０００）[J].
[2]范立礎(chǔ).斜拉橋建造技術(shù)[M].人民交通出版社.
[3]周孟波.斜拉橋手冊[M].人民交通出版社，2004.3.
