斜拉橋施工工藝簡介
2018-04-02
工程簡介
鼎山長江大橋?yàn)榭缍龋?16.5+464+216.5）m雙塔四索面鋼桁梁斜拉橋，公軌兩用，上層公路下層輕軌。
南北岸主墩分別位于江邊漫灘和巖石出露的江邊，兩岸邊跨各設(shè)置輔助墩、交界墩、北岸跨越兩條鐵路。
工程環(huán)境
鼎山長江大橋位于重慶市江津區(qū)，屬于長江中上游，地處山區(qū)交通不便。
南岸位于江津區(qū)，輔助墩、交界墩位于防洪大堤上城市交通干道連通，交通便利，南岸主墩位于江邊灘地，場地相對平整。
北岸位于西彭鎮(zhèn)，橋址區(qū)域?yàn)槲撮_發(fā)的的半山坡，巖石出露，道路不通。北岸主墩位于江邊裸露的巖體上，無進(jìn)場道路，對施工造成不便。
輔助墩兩側(cè)各有一條鐵路從橋下通過，對施工安全要求極高。
主塔形式
主塔身采用塔墩固結(jié)的鋼筋混凝土和部分施加預(yù)應(yīng)力的配筋結(jié)構(gòu)，橫橋向塔柱向內(nèi)傾斜，坡度5.45：1。
塔柱全高188.3m，索塔形式為寶塔形，分為上塔柱（錨索段）、中塔柱、下塔柱；與塔柱相對應(yīng)的橫梁分為上橫梁、中橫梁、下橫梁。塔柱以下是承臺及基礎(chǔ)。
斜拉索布置為雙塔四索面，每塔單索面為14根，全橋拉索共4×14×4=224根。斜拉索下端采用穿銷鉸錨固于鋼桁架梁邊縱梁的錨拉板上，上端采用冷鑄錨錨固在上塔柱內(nèi)的齒板上。
主塔鋼桁梁
主梁采用桁架和正交異性橋面板組合體系，雙層橋面，上層公路，下層輕軌，公路為雙向六車道，一級公路設(shè)計(jì)，下層為雙線軌道交通。鋼桁梁全長897m，分為61個(gè)節(jié)段，節(jié)段采用梯形截面形式，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段長為16米，桁架頂寬37米，高12.2米，桁架底寬16.5米。
鼎山長江大橋施工關(guān)鍵技術(shù)
鼎山長江大橋施工的關(guān)鍵技術(shù)包括樁基施工、承臺施工、塔柱施工、鋼梁架設(shè)、斜拉索安裝。
2.1 樁基施工
主塔每個(gè)承臺下部布置9跟直徑為3m嵌巖樁基礎(chǔ)，樁長分別為34m和32m。
南北岸由于地形條件和場地設(shè)施限制，分別采用沖擊鉆鉆孔和水鉆法人工挖孔孔法。
北岸采用西南多山地區(qū)普遍適用的水鉆開孔法人工挖孔樁，通過水鉆沿樁徑內(nèi)沿鉆若干個(gè)孔，孔孔相連，鉆孔后取芯，待所有水鉆鉆孔連成一個(gè)環(huán)后，樁芯就和樁壁分離了，形成了樁芯的臨空面，之后在樁芯上打孔，孔內(nèi)打入鋼釬，使巖石裂開，分解成若干小塊，利用卷揚(yáng)機(jī)吊出孔外，全部樁芯運(yùn)出后，進(jìn)行下一輪鉆孔、取芯、破碎、外運(yùn)。循環(huán)施工直至孔底。隨后進(jìn)行鋼筋籠安裝和混凝土澆筑。
北岸主塔基礎(chǔ)施工由于場地限制，大型制砼設(shè)備不能進(jìn)場，因此選用船運(yùn)砼的方式，租船從南岸把兩輛泵車運(yùn)到北岸進(jìn)行樁基和承臺的澆筑。
北岸P5墩地處兩條鐵路中間，為了保證鐵路沿線的安全，在鐵路兩側(cè)及上方搭建防護(hù)墻，泵車在防護(hù)墻上方進(jìn)行澆筑。
P6地處山坡位置，沒有交通，泵車無法駛?cè)?，在澆筑混凝土的時(shí)候因地制宜，搭建一條長溜槽，利用混凝土在自重作用下導(dǎo)入樁基，節(jié)約了時(shí)間和成本。
2.2承臺施工
南岸承臺基坑距離長江較近，開挖底層為透水性較好的鵝卵石，因此設(shè)計(jì)推薦采用逆作法混凝土圍堰、澆筑封底混凝土的施工方法，此種施工方法工期漫長，無法滿足汛期出水要求。最后比較多級井點(diǎn)降水及簡單支護(hù)方案與臺階法分級開挖及注漿止水帷幕施工方案，并通過“透水性試驗(yàn)”明確了地層滲水情況，通過“地層注漿試驗(yàn)”確定了注漿圍堰效果.最終選定臺階法分級開挖及注漿止水帷幕施工方案，完成了承臺開挖，在施工經(jīng)濟(jì)性及工期方面均取得了較好的效果。1個(gè)月時(shí)間內(nèi)完成了主墩承臺的基坑開挖和鋼筋混凝土施工，為主墩的汛期出水目標(biāo)起到了關(guān)鍵作用。
施工要點(diǎn)：第一臺階開挖到長江水位線以上0.5m處，在第一個(gè)臺階上注漿形成止水帷幕，起到止水目的，再通過自然放坡開挖第二個(gè)臺階，開挖就位后施工承臺封底混凝土。此方法充分利用了長江枯水季的優(yōu)勢，分級開挖的方式將承臺及封底的開挖深度一分為二，上面一半和水無關(guān)就直接放坡開挖，下面一半受滲水影響再采取止水措施，將工程經(jīng)濟(jì)大大提高，止水效果顯著，僅對下半部分進(jìn)行注漿帷幕施工施工也大大節(jié)省了開挖的時(shí)間。
2.3主塔施工
主塔塔柱采用爬模施工技術(shù)，4.5m一個(gè)施工節(jié)段，188.30m塔柱分為42個(gè)施工節(jié)段。
塔柱施工過程中塔柱預(yù)應(yīng)力施工、上塔柱錨固段施工及索道管定位施工是關(guān)鍵技術(shù)。
2.3.1 主塔爬模施工
橫梁施工采取塔梁分離的施工方式，先施工塔柱，控制懸臂長度，再施工橫梁。下塔柱是變截面箱梁，每個(gè)節(jié)段施工都需要根據(jù)節(jié)段尺寸，重新切割、拼裝模板，整個(gè)模板體系都要拆下到地面重新拼裝，施工較繁瑣
中塔柱截面相同，不用改變模板，施工較大。但施工至中橫梁位置時(shí)，主塔懸臂最大，塔柱向內(nèi)傾斜，外表面受拉嚴(yán)重，因此必須設(shè)置預(yù)頂力。
2.3.2塔柱預(yù)頂力施工
由于塔柱整體向內(nèi)傾斜，其中下塔柱傾斜度為5.45:1，施工中要減小塔柱外側(cè)混凝土拉應(yīng)力，防止混凝土開裂。
根據(jù)監(jiān)控單位計(jì)算結(jié)果施加預(yù)頂力，每道預(yù)頂力通過對應(yīng)的橫梁支架體系進(jìn)行施加，其中最下面一道預(yù)頂力為900t。
預(yù)頂力施加裝置采用鋼管作為主要受力構(gòu)件，采用槽鋼作為限位構(gòu)件，使用工地預(yù)應(yīng)力張拉使用的穿心千斤頂作為頂推設(shè)備。預(yù)頂力在頂撐中間位置施加。
2.3.3上塔柱錨固段施工
上塔柱錨固段施工重點(diǎn)是索導(dǎo)管定位和井字形預(yù)應(yīng)力施工。
考慮到粉房灣大橋四索面的特點(diǎn)，一個(gè)節(jié)段需要定位4根索導(dǎo)管，地面定位精度不能保證，因此采用塔頂定位的方式，操作靈活，誤差修正方便。
2.3.4索道管定位施工
上塔柱錨固段施工采用塔頂定位的方式，要求索導(dǎo)管塔頂定位速度快，精度高。粉房灣大橋?yàn)樗乃髅嫘崩瓨?，需要一次定位四根索?dǎo)管，第一個(gè)編號索導(dǎo)管長達(dá)11.81m，穿越三個(gè)塔柱施工段，定位難度大。施工中采用索導(dǎo)管上口定位軸線和標(biāo)高，下口定位軸線的方式。索導(dǎo)管加工精度要低于索導(dǎo)管定位精度要求，且索導(dǎo)管下口為坡口形式，因此索導(dǎo)管長度不能作為定位的依據(jù)。上口制作蓋板定出中心，蓋在索導(dǎo)管上口作為定位輔助工具，下口采用半圓鋼板，定出圓心，作為下口定位工具。上口蓋板蓋在索導(dǎo)管上口后與索導(dǎo)管口齊平，因此蓋板中心位置可以代表索導(dǎo)管上口的中心高程和軸線。下口的半圓蓋板，根據(jù)索導(dǎo)管口有坡腳的形式，在坡腳內(nèi)隨意定點(diǎn)，半圓蓋板與管壁垂直，則半圓蓋板圓心可以確定在索道管的軸線上，即確定了軸線上的另一點(diǎn)。通過一條軸線，一個(gè)高程精確定位了索導(dǎo)管，簡潔高效。施工中第一根索導(dǎo)管定位花了一天時(shí)間，熟練后可以一個(gè)小時(shí)內(nèi)完成一根索道管的定位。
2.4鋼梁架設(shè)施工
粉房灣大橋鋼桁梁架設(shè)南北岸因地制宜采取不同的架設(shè)方案。
南岸由邊跨向主跨拼裝，邊跨采用支架拼裝，主跨采用懸臂架設(shè)。先拼裝岸側(cè)主桁，至主塔位置時(shí)轉(zhuǎn)換體系，然后拼裝江側(cè)節(jié)段，江側(cè)岸側(cè)同時(shí)架設(shè)邊縱梁和風(fēng)嘴，并對稱掛索。南岸拼裝過程中有效利用了交通便利的條件及江邊漫灘相對便于施工的特點(diǎn)，邊跨采用支架拼裝，施工易于控制，而且施工過程中只需要一臺橋面吊機(jī)，降低了主要施工機(jī)械的費(fèi)用。為保證與北岸同步抵達(dá)合攏段，南岸在拼裝邊跨的過程中先拼裝中間桁架，主跨懸臂拼裝后，再利用橋面汽車吊進(jìn)行邊跨邊縱梁等構(gòu)件的拼裝，由主墩向邊跨拼裝，與江測同步對稱掛索。南岸施工充分利用架梁支架，先安裝2個(gè)節(jié)段的下弦桿，安裝斜腹桿、安裝上弦桿、安裝下中縱梁和下橋面板、安裝上中縱梁、安裝上橋面板。
北岸則采用對稱懸臂架設(shè)的方式，主墩頂桁架采用墩旁托架拼裝。北岸規(guī)避了邊跨上坡巖石出露難以進(jìn)場施工的難題，岸側(cè)江測分別采用橋面吊機(jī)對稱懸臂拼裝，在墩頂五個(gè)節(jié)段拼裝滑移的過程過程中采用液壓頂推系統(tǒng)，最大頂推滑移重量為1100t。北岸是懸臂作業(yè)，利用橋面吊機(jī)先定位腹桿和上弦桿、接下來安裝腹桿和下弦桿、安裝下中縱梁和下橋面板、安裝上中縱梁→上橋面板→邊縱梁→風(fēng)嘴。
中縱梁下?lián)咸幚恚涸阡摿杭茉O(shè)過程中，中縱梁由于處于桁架中央位置，無其它勁性骨架支撐，下?lián)蠒容^嚴(yán)重。為了減小下中縱梁的下?lián)?，在桁架中央設(shè)置斜向拉杠，強(qiáng)行拉起下中縱梁，給它一個(gè)預(yù)抬，有效地抵消了下中縱梁的下?lián)希刂坪镁€形。在上中縱梁和下中縱梁之間設(shè)置豎向臨時(shí)支撐，減小了上中縱梁的下?lián)稀?
2.5拉索安裝施工
(一) 鼎山長江大橋斜拉索安裝堅(jiān)持上游下游同時(shí)掛索、江側(cè)岸側(cè)對稱掛索的原則。
?。ǘ┒ι介L江大橋斜拉索為塔端張拉，施工時(shí)先安裝塔端錨具，再安裝梁端銷軸，最后在塔端分級張拉。
?。ㄈ闇p小梁端斜拉索水平拉力，塔端采用剛性張拉桿增加索長，必要時(shí)塔端采用軟牽引。
技術(shù)要點(diǎn)
?。?）上下游塔柱均有塔柱施工使用的QTZ125塔吊，掛索時(shí)用于塔端安裝及空中展索；
?。?）塔頂布置一臺5t卷揚(yáng)機(jī)，用于將斜拉索牽引入所導(dǎo)管，并用于提升塔柱內(nèi)的千斤頂、撐腳、張拉桿等塔內(nèi)設(shè)備；
?。?）塔頂布置工字鋼扁擔(dān)梁用于承擔(dān)5t塔頂卷揚(yáng)機(jī)，并向上下游挑出1.5m安置導(dǎo)向滑輪組；
?。?）橋面塔柱江側(cè)、岸側(cè)分別設(shè)置一臺5t卷揚(yáng)機(jī)，通過塔頂導(dǎo)向滑輪組用于提升索頭至索道管位置；
?。?）橋面零號節(jié)段鋼桁梁附近設(shè)置一臺10t卷揚(yáng)機(jī)，用于將梁端索頭牽引到位；
（6）在橋面對應(yīng)索號梁段錨拉板外側(cè)設(shè)置導(dǎo)向滑輪輪及手拉葫蘆若干。每個(gè)塔柱內(nèi)設(shè)置兩臺臺600t千斤頂，手拉葫蘆若干。橋面設(shè)置一臺25t汽車吊，用于輔助梁段安裝。
三、結(jié)語
鼎山長江大橋?yàn)榭缍龋?16.5+464+216.5）m雙塔四索鋼桁梁斜拉橋，公軌兩用，上層公路下層輕軌，主梁為桁架和正交異性橋面板組合體系，采用散拼架設(shè)。主墩為寶塔型結(jié)構(gòu)，曲線形橋塔。大橋位于長江中上游，長江汛期水位漲幅大，地處山區(qū)，交通不便。南北岸主墩分別位于江邊漫灘和巖石出露的江邊，兩岸邊跨各設(shè)置輔助墩、交界墩，北岸跨越兩條鐵路。根據(jù)工程結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，結(jié)合地形地貌特征，南北岸主墩分別選用沖擊鉆孔樁和人工挖孔樁，主塔采用4.5m一個(gè)節(jié)段爬模施工以直代曲，三道橫梁采用裝配式支架，施加大噸位預(yù)頂力控制橋塔內(nèi)力，使用輔助定位板快速定位索導(dǎo)管，設(shè)計(jì)制作高效張拉系統(tǒng)安裝224根斜拉索，因地制宜制定南北岸不對稱的鋼桁梁架設(shè)方式等，鼎山長江大橋主橋施工技術(shù)具有工程特點(diǎn)，也具有與地形水文緊密結(jié)合特色，對同類橋梁施工具有借鑒與啟發(fā)意義。
