大橋高墩施工技術(shù)探討
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摘要:本文結(jié)合云南省金安電站樹底大橋施工實例,介紹高墩施工和高墩施工連續(xù)剛構(gòu)橋邊中跨合龍施工技術(shù)和施工主要設(shè)備索吊設(shè)計和施工及掛籃預(yù)壓等施工技術(shù),為將來其它類似工程施工提供借鑒
關(guān)鍵詞:高墩施工;索吊;掛籃預(yù)壓;邊跨;中跨合龍
1.工程簡介
云南省金安電站樹底大橋主橋長221米,結(jié)構(gòu)形式為58+105+58米三跨預(yù)應(yīng)力混凝土變截面連續(xù)鋼構(gòu),引橋分別采用4×30米和1×30米的裝配式部分預(yù)應(yīng)力混凝土T梁,結(jié)構(gòu)型式為先簡支后連續(xù),主橋墩、1號過渡墩及2號、3號引橋墩采用薄壁空心墩,橋墩最高為72米,其余橋墩為實體墩。
2.高墩施工
樹底大橋主1、2號墩為薄壁雙墩,墩高分別為72米、69米,采用翻轉(zhuǎn)模板施工。采用索吊澆筑砼和安裝模板,施工過程中主要控制墩身垂直度、外觀質(zhì)量和施工安全。
2.1墩身概況
K3+088.5樹底大橋主橋墩身尺寸為5.0m(橫橋向)×2.5m(順橋向);墩高分別為72.0m和69.0m,均采用翻轉(zhuǎn)模板施工。
2.2翻轉(zhuǎn)模板構(gòu)造
投入4套翻轉(zhuǎn)模板進行薄壁墩的施工,每套翻轉(zhuǎn)模板由兩組模板構(gòu)成,每組模板高度均為2.0m,墩柱首次施工一次性澆筑4m節(jié)段,以后均是2m一個周期,每完成一次砼澆筑,翻轉(zhuǎn)安裝下面的一組2m模板,并留最上面一組2m模板作為翻轉(zhuǎn)模板的承重支撐結(jié)構(gòu)。
2.3主橋墩身施工
主橋墩身平均施工周期每2m高度為3天,即每安裝一次勁性骨架、鋼筋、模板和澆筑一次砼為一個周期,基本3天為一個施工周期,要保證平均每天施工0.7米,考慮到其他不可預(yù)見的因數(shù),72米墩身施工時間為120天。砼采用索吊吊裝,平均吊裝能力為7m3/h。
3.掛籃懸澆施工
3.1掛籃拼裝
0#、1#塊施工完畢后,拆除托架,利用索吊拼裝掛籃,首先將主桁在已澆梁段上拼裝就位,然后拼裝底籃,利用卷揚機將其提升懸掛就位,最后完善安裝起吊系統(tǒng)、錨固系統(tǒng),行走系統(tǒng),準備懸澆施工,主橋上部施工投入2套共4個掛籃。
3.2掛籃的組成
根據(jù)要求,掛籃的自重(包括模板)不得大于最大梁段的0.4倍,即掛籃自重(包括模板)加全部施工荷載不得大于548KN,55.92噸,所以在選擇掛籃形式時,選用結(jié)構(gòu)輕巧、受力合理的三角形掛籃,桿件基本采用大截面型鋼,以保證掛籃的剛度。掛籃擬由專人設(shè)計,并交有資質(zhì)的廠家定做,重要受力構(gòu)件進行探傷檢驗,并出具探傷檢驗報告。每臺掛籃包括主桁、吊帶、底籃、外側(cè)模、行走系統(tǒng)、錨固系統(tǒng)等,每只掛籃重48.8噸。
3.3掛籃預(yù)壓靜載試驗
掛籃安裝完成后,要進行模擬預(yù)壓。掛籃預(yù)壓的目的:驗證掛籃的穩(wěn)定性,得出掛籃的彈性變形和非彈性變形。預(yù)壓荷載為最重梁段自重的115%。考慮到該橋為直線橋,承臺施工時已提前埋設(shè)了預(yù)埋件,預(yù)壓時通過鋼絞線與在承臺上預(yù)埋件施加反力,每臺掛籃均在主桁前吊帶上錨固鋼絞線,每個吊點采用6根Ф15.24鋼絞線施壓,主1#墩施力鋼絞線長按75M計算,鋼絞線理論伸長量為44cm,千斤頂固定于承臺預(yù)埋件上,采用2臺250型千斤頂,掛籃兩邊同時對稱進行預(yù)壓;張拉前每根鋼絞線調(diào)直并預(yù)加5℅張力,以防每根鋼絞線受力不均而拉斷。
預(yù)壓之前,在每臺掛籃的前上橫梁上、底模板各建2個觀測點,涂上油漆。預(yù)壓過程中要作好觀測,同時計算出各階段的理論沉降量,實際沉降量與理論沉降量的差值不得大于10mm(10mm為預(yù)測的非彈性變形),測量人員要密切觀測,如發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象,立即終止預(yù)壓,查找原因。
4.邊跨合攏段施工
4.1高墩連續(xù)剛構(gòu)橋邊跨合龍技術(shù),利用在中跨和邊跨配水池平衡剛構(gòu)橋懸臂重量,以避免混凝土產(chǎn)生較大破壞內(nèi)力應(yīng)力,并取消傳統(tǒng)搭設(shè)落地支架施工方案,直接利用掛籃底平臺直接把剛構(gòu)懸臂梁13號段、14號段6.34米長作為整體現(xiàn)澆段進行澆筑施工,沒有采用先施工邊跨4米14號段在進行13號段(2.34米)合龍段施工合攏方法。配重加載順序是影響全橋受力和成橋線形的關(guān)鍵環(huán)節(jié),樹底大橋過渡墩最高為63米,采用落地支架現(xiàn)澆的方案難于實現(xiàn),且合攏段較長(6.34米),因此邊跨合攏采用吊架施工,利用掛籃底模平臺和滑梁架,2#T構(gòu)中跨惻掛籃先拆除,合攏時先邊跨后中跨:即先進行主2#T構(gòu)邊跨合攏,然后進行主1#T構(gòu)邊跨合攏,最后進行中跨合攏。樹底大橋13、14號段為邊跨現(xiàn)澆段,施工時一次澆注,其中13號段長4米,砼方量35.46方,重92噸,14號段長2.34米,砼方量26.05方,重68噸,13、14號段總長6.34米,總重160噸。為保持混凝土澆筑13、14#塊過程中T構(gòu)懸臂重量保持平衡,在邊跨和中跨12號配重(配水池),按澆筑混凝土重量同時相應(yīng)卸除T構(gòu)邊跨端的壓重(即放水池內(nèi)水)使砼澆注過程中T構(gòu)懸臂重量保持平衡。
4.2合攏方案
底模支撐直接利用掛籃底模平臺,一端吊于12號梁段上,另一端搭在過渡墩上,由于過渡墩頂?shù)较淞旱變艨崭叨戎挥?5.6cm,采用定型鋼模不易拆除,箱梁底模位于過渡墩墩頂部分采用竹膠板;為方便拆模,支座安裝固定后,過渡墩四周用M10砂漿支撐底模,砂漿內(nèi)充填砂子并夯實,以防模板被砼壓重而下沉。翼緣板外模漸變段部分及平模部分采用鋼模不易加工,也采用竹膠板;腹板及底板為定型鋼模;內(nèi)模為組合鋼模。翼緣板及腹板模板支撐利用掛籃外滑梁一端吊于12號梁段上,一端支撐于過渡墩頂上,詳細情況參見邊跨合攏側(cè)面圖(略)。
4.3卸載方式
在吊架上澆筑13、14#塊砼,按澆筑混凝土重量同時相應(yīng)卸除T構(gòu)邊跨端的壓重(即放水池內(nèi)水)使砼澆注過程中T構(gòu)懸臂重量保持平衡。
該過程卸除重量為P2=69.9噸(含水池重)。為準確卸載,在水池內(nèi)立標尺,并計算出單位高度水的重量。
當砼強度達90%以上時張拉底板束和頂板束鋼絞線,張拉次序先長后短,張拉時兩邊對稱進行,張拉完畢即進行注漿。張拉時先張拉底板2束鋼絞線(單數(shù)為2束、對稱為1束),經(jīng)現(xiàn)場監(jiān)控數(shù)據(jù)對頂板產(chǎn)生0.5MPa拉應(yīng)力,為避免拉應(yīng)力對頂板混凝土產(chǎn)生破壞,張拉頂板鋼絞線,最后張拉所有底板鋼絞線。張拉完畢注漿以后拆除邊跨吊架,同時將中跨處壓重卸載。
5.中跨合攏段施工
5.1中跨合攏采用吊架施工,直接利用主1#中跨掛籃的底模平臺和滑梁架,施工簡便快捷。
樹底大橋15號段為中跨合攏段,長2米,砼13.2方,重34噸。
5.2合攏方案
將主1#中跨掛籃底模平臺和內(nèi)外滑梁兩端分別吊于兩個12/梁段上,安裝內(nèi)模和外模,外模為定型鋼模,內(nèi)模為組合鋼模,為克服因中跨拱度與底模板形成的間隙,底模墊高11cm,以確保底模與箱梁充分接觸。
5.3合攏過程及配重
5.3.1主1#T構(gòu)中跨掛籃的底模平臺和內(nèi)外滑梁架作中跨吊架,中跨吊架重(含機具人員共重)20噸。
5.3.2安裝勁性骨架,在溫度為10~15ºC時鎖定勁性骨架,并形成剛接,鎖定勁性骨架時間盡量縮短,焊接時在預(yù)埋件周圍灑水降溫,避免燒傷砼。
5.3.3按照設(shè)計及規(guī)范要求綁扎鋼筋及波紋管。
5.3.4在主1、主2號兩個T構(gòu)中跨側(cè)施加壓重P2,P2重心均位于12/梁端4.5米處(利用邊跨合攏時的水池的紅磚),經(jīng)計算P2=18噸。
5.3.5在中跨吊架上施工合攏段砼,澆筑砼同時相應(yīng)的卸除中跨兩側(cè)壓重P2,使T構(gòu)懸臂端的位置保持不變,該過程卸除的壓重為P2=18噸。
砼總量為13.2方,采用泵送,砼選在夜間12:00點以后溫度在10～15ºC之間澆注,鎖定勁性骨架與砼澆注時差控制在10h內(nèi);為防止中跨砼出現(xiàn)收縮裂紋,中跨砼添加聚丙烯纖維,砼澆注完畢四周用麻袋片覆蓋以減少溫差,并由專人進行灑水養(yǎng)生。
5.4張拉、注漿
當砼強度達到90%時張拉合攏段底板鋼束。張拉順序先長后短,張拉時兩邊對稱張拉。
6.結(jié)束語
金安橋電站大橋主體工程在2008年11月5日順利完工,主橋順利合龍。在云南省公路局、設(shè)計單位,監(jiān)理單位和監(jiān)控單位共同努力下,大橋合龍標高誤差控制在1厘米以內(nèi),各種應(yīng)力監(jiān)控數(shù)據(jù)正常,最后成橋狀態(tài)的線形和內(nèi)力均滿足設(shè)計要求,這也說明了大橋施工技術(shù)控制是比較成功的。
