缆索吊装箱型拱桥施工工艺探讨

缆索吊装箱型拱桥施工工艺探讨

【摘要】为解决因沿金沙江地势陡峭,而造成施工难度加大的问题,本文以金沙江通阳大桥为例,对金沙江通阳大桥的九段缆索吊装、单肋合拢的施工工艺(桥梁规范上只允许七段缆索吊装施工工艺)、基础施工、主拱箱技术、单肋合拢拱等施工技术进行详细分析,经过实践,大跨径拱桥施工技术是可行的施工工艺,希望本文为相关类似的工程提供参考。

【关键词】缆索吊装;扣索系统;缆风索系统;箱合拢

0引言

四川省省道208线连接云南省国道213线的金沙江通阳大桥是跨越金沙江的特大桥。金沙江通阳大桥是一座净跨188m、九段箱型拱桥。桥采用技术标准为设计荷载:汽车—超20级,挂车—120,人群—3.0kN/m2;桥面宽度:净—9+2×0.5m安全带,桥梁全宽10m;设计洪水频率:P=0.33%(以溪洛渡电站正常蓄水位600.000m控制;地震基本烈度:Ⅶ度,按7.2度设防。1孔净—188m钢筋混凝土箱型拱桥,主桥长196.8m。四川岸引桥布置:5×25m预应力空心板桥,四川岸引桥长128.025m。云南岸引桥布置:7×25m预应力空心板桥,云南岸引桥长183m。

1施工工艺

1.1准备工作

拱箱起吊开始前,为了更好地保证吊装、安装工作的有效控制,就要采取合理方法,在每一侧都要设置两个临时水准点,同时对接头点的标高、跨径及其轴线等方面进行详细检查,同时对结果进行分析,制定完善的策略,为吊装工作做好充足的准备工作。

1.2基础施工分析

此桥梁施工过程中,包含明挖基础和孔桩基础施工,通常采取常规方式。在实际进行开挖过程中,先要做好放线的测量工作,同时对地面标高进行复核。明挖施工过程中,需准确确定两岸主桥标高,不得采用放大炮形式,到基底时采用人工开挖,避免基础整体受到破坏,在开挖线1m范围内采用人工开挖,同时将岩体进行彻底清除。孔桩基础进行施工时,需在孔口设置护壁,在部分墩身有垮塌时进行了护壁处理,钢筋笼就地绑扎,桩基检查验收后,浇筑混凝土。云南岸的主桥桥基混凝土属于大体积混凝土,防止混凝土开裂为施工控制重点,采取了降低水化热、掺高效、缓凝减水剂推迟水化热高峰值等措施。

1.3墩身施工

桥墩施工过程中,要对模板的安装及其拆除、混凝土运输等环节引起重视。该桥的各墩的离地面不高(最高是交界墩33.802m),施工单位采用落地支架提升模板方案。配备塔吊和吊车等设备。模型提升架采用万能杆件组拼成爬升架,辅以钢板组成施工操作平台。手动葫芦提升模具和摇头扒杆吊运钢筋及混凝土。浇筑主桥交界墩时由于钢筋布置过密,只有采取3m左右关模板浇筑混凝土,关模时注意轴线、标高等的控制。

1.4主拱箱

1.4.1主拱箱预制。主拱箱的预制场地设在②~④号墩之间的四川岸。拱圈由45片拱箱预制组成,拱圈总宽8m,拱箱总高2.88m,顶、底板厚均为0.2m。预制拱箱中箱顶面宽1.42m,中箱底面宽1.56m,边箱顶面宽1.51m,边箱底面宽也为1.56m,中腹板厚0.08m。边腹板厚0.14m,箱内每隔3.12m设一道厚0.1m的横隔板(吊点处为0.14m),预制拱箱高度2.78m,其中底板厚0.2m,顶板厚0.1m。主拱箱的45片全部预制完成,利用万能杆件组拼成龙门吊桁车用以运输移存拱箱、拱上排架、盖梁等。拱箱采取的两层堆码储存。结合现场规划科学施工,同时确保夯填的牢固性,预留穿拱箱吊具及其脱模槽沟位置。在组装过程中,先将预制腹板和横隔板进行平卧,再将腹板及其横隔板放置在拱胎上,然后将其进行焊接,最后进行现浇顶板混凝土,然后完成闭箱。在组装过程中,要对接头倾角进行有效控制。但需注意的是,需确保角钢位置的准确性。预制过程中,还要做好混凝土的养护工作,达到设计标准时利用千斤顶脱落。

1.4.2主拱箱的吊装及其单肋合拢的设计工作。主拱箱吊装前要对扣索系统和风缆系统进行科学合理的设计。在主拱箱吊装前做好准备工作及在吊装过程中的安全技术安全工作。主拱箱吊装的方法是:将主拱圈可从上游至下游进行1~5号拱片编号,合拢采用单肋合拢方式。

1.4.3主拱箱合拢及拱上混凝土浇筑。主拱箱合拢步骤如下:①吊运拱顶段至跨中,同时将其进行下放,但需注意的是,其高度高于设计要求,并逐步下放第二、三及其四段扣索,尽可能避免拱顶段简支搁置到冲击第四段;②合拢松索的有效控制。下放至第四段之前,需保接头与拱顶处标高一致,拱顶段的一端先要接好螺栓,然后对接头标高及其拱顶进行观测,如果高度低于标高时,在另一接头处垫至钢板,然后调至设计标高后再合拢螺栓,同时将加垫钢板焊接于连接角钢位置;③超吊滑车松索期间,需将两岸对称循环下放至第二、三、四段扣过与拱顶段滑车组处,需确保各扣索长度较小,同时增加循环次数使扣索放松,以保障施工的安全性。采用定长松索模式,同时在起吊过程中,利用粉笔做好标记。每松一次,则要对各接头及其拱高进行观测,结合标高随时做出调整,可结合卷扬机对扣索做出调整;④多次松索循环后,各扣索已基本处于放松状态,同时确保拱肋标高满足设计要求,然后对拱肋轴线进行调整;⑤经过调整符合设计要求后进行拱肋接头焊接。并尽快形成双肋、三肋、四肋、五肋合拢。按顺序浇筑箱间纵缝混凝土(拱箱纵缝混凝土浇筑分段进行,共分为4段,对应于预制拱箱的第2、3、4、5段,浇筑顺序为:第3段→第5段(拱顶段)→第2段→第4段,每段纵缝将箱间2.48m高的纵缝一次浇筑,左右半拱对称进行。每次只能浇筑一条纵缝混凝土,横桥向划分为4条纵缝,浇筑顺序按左、右对称逐条浇筑);对箱底各纵向及横向连接钢板作环氧砂浆封闭处理;卸去对应于各拱片临时支墩墩顶的支承楔垫,此时主拱圈裸拱形成;焊接好各片拱箱拱脚下缘加厚段内与拱座预埋钢筋的连接;浇筑拱脚下缘加厚段混凝土。在浇筑箱间纵缝混凝土及拱上混凝土时必须严格按照设计加载程序施工,加强了施工观测和施工控制。施工全过程在全跨建立7个固定观测点[1/8L、1/4L、3/8L、1/2L(拱顶)]进行变形和应力观测,做好记录备案。拱上桥面系施工也是对称、同步进行,每半跨三段开展,一是由拱脚到1/6L,二段由于1/6L到1/3L,而三段则于1/3L点至1/2L。在施工过程中,先浇第一段混凝土,然后浇第三段,最后对第二段混凝土进行浇筑。在施工过程中,主拱箱吊装是工作重点,在施工过程中,制定完善的安全方法,强化拱肋的安全性与稳定性,同时制定完善的施工工艺,完成单肋合拢施工。完成拱箱施工以后,还要对连接板进行有效焊接,同时完成焊接工作以后,将其涂刷防锈漆,以提升对其有效保护。

1.5临时墩拆除

本桥的临时墩拆除关系整个拱圈形成,及拱圈的安全,施工单位制定了详细的拆除方案。分三个步骤:(1)卸载即将临时墩垫石上的钢楔退出。卸载方法:两岸和横向对称均匀卸载。卸载顺序:四川岸的钢楔从左到右编号为①~⑤,云南岸的钢楔从左到右编号为⑥~⑩。中肋③、⑧钢楔同时卸载→次边肋⑦、⑧钢楔同时卸载→③、④钢楔同时卸载→边肋⑨、⑩钢楔同时卸载→①、②钢楔同时卸载。以上为卸载的一个循环,每一个循环将连接钢楔的螺栓的螺母退出5mm,间隔24h,让整个拱圈经历一个温差和时间的缓冲,观测无异常情况后再进行第二次循环卸载,重复上述工序直到钢楔完全脱离箱梁底的钢楔为止,此时卸载工序完成。(2)在卸载过程中对拱箱的加速度传感器进行内部应力的测试。(3)拆除临时支墩拱箱卸载后用风镐等将临时墩的混凝土从上到下逐次破坏,直到完成临时墩的拆卸,禁止采用爆破方式拆除。

1.6拱上排架、主桥桥面板,引道桥面板安装

墩上立柱充分利用大吨位缆索吊装。主桥的1#~5#墩上立柱(从四川岸、云南岸分别编号)及系梁、盖梁采取预制吊装方式。同时对四川岸平整场地进行预制操作,对墩上立柱及其盖梁预制过程中,整根立柱吊重较大。1#墩上立柱分为三段预制,2#墩上立柱分二段预制,3#、4#、5#墩立柱为一段预制。对立柱与墩身顶、立柱与立柱、立柱与盖梁的连接进行加强设计。立柱与立柱间连接、立柱与盖梁连接、立柱与横系梁间的连接都采用预埋角钢和预留钢筋。安装过程中,首先利用风缆对正轴线进行调整,同时对标高进行调节,焊接预留角钢与钢筋后,将吊点解除,同时在间隙处填充小石子混凝土。盖梁就位以后,利用水平仪对其标高进行观测,但需确保焊接质量,同时利用小石子将缝隙进行填充,确保其密实性。拱上排架、桥面板的缆索吊装施工中,注意了各构件尺寸、质量、排架的吊装连接方式、排架吊装加载顺序及桥面板按“纵向条带法”安装。引桥桥面在川岸预制好后,用缆索吊至相应的位置后再用人字扒杆安装。

2结语

总之,大跨、大吨位九段缆索吊装及拱单肋合拢是金沙江通阳大桥施工工艺的主要特点,发挥出施工单位的经验与技术优势,其施工工艺的推广,把九段缆索吊装变成七段缆索吊装施工工艺,创新了缆索吊装桥梁的施工技术。该桥进行了静、动载试验,符合设计标准,满足使用要求。

参考文献

[1]交通部.公路桥涵设计通用规范:JTJ021-89[S].北京:人民交通出版社,1989.

[2]姚玲森.桥梁工程:第1版[M].北京:人民交通出版社,2001.

[3]刘秉仁,李守善,万珊珊,等.济南黄河公路桥设计与施工[J].土木工程学报,1982(3):1-9.

作者:陈宏伟 单位:凉山州金阳县公路养护事业发展中心