跨河大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土橋的施工

陳 斌

（上海市第二市政工程有限公司，上海200065）

0 引言

大跨度空間結(jié)構(gòu)是目前建筑工程中發(fā)展最快的結(jié)構(gòu)類型之一。大跨度建筑及作為以大跨度為核心的空間結(jié)構(gòu)技術(shù)的發(fā)展情況被視為衡量一個國家建筑科技發(fā)展水平的重要標(biāo)志之一。上海是沿海城市，同時作為一個國際性大都市，內(nèi)河航道的建設(shè)有利于完善上海國際航運(yùn)中心集、疏運(yùn)網(wǎng)絡(luò)。大蘆線航道為上海市“一環(huán)十射”規(guī)劃干線航道之一，是長江三角洲地區(qū)高等級航道網(wǎng)的主要組成部分，是溝通洋山深水港區(qū)和相鄰省區(qū)的重要國家級集裝箱及輸運(yùn)主通道。臨港新城正處于規(guī)劃建設(shè)期，航道開挖緊迫，原有橋梁因不滿足航道要求，需全部拆除，因此必須橋梁工程先行，將航道兩側(cè)地域聯(lián)系起來。本文詳述大蘆線航道整治一期工程18標(biāo)臨港大道橋施工過程。

1 工程概況

大蘆線航道整治一期工程18標(biāo)臨港大道橋位于大蘆線航道泐馬河段，橋梁采用矩形實體墩，下接承臺，群樁基礎(chǔ)，以⑦層作為持力層。橋梁樁基采用Ф1 000 mm和Ф800 mm鉆孔灌注樁及Ф600 mmPHC管樁，其中鉆孔樁182根、PHC管樁204根。

橋梁分南北兩幅橋施工，其中主橋為預(yù)應(yīng)力混凝土變截面連續(xù)梁，跨徑布置為70.844 m+120 m+70.844 m，單幅橋?qū)?9.75 m，箱梁內(nèi)采用縱、橫、豎三向預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)體系。預(yù)應(yīng)力管道采用塑料波紋管，真空壓漿工藝。

橋梁橫斷面圖和縱斷面見圖1、圖2所示。

2 河道處理

大蘆線18標(biāo)主橋橫跨一條泐馬河支流河，項目部鋪筑一條8 m寬施工便道跨越泐馬河。通過與相關(guān)部門商洽，在不影響河道通水條件下可以采用將鋼板樁筑壩圍堰進(jìn)行河道埋管填筑施工。施工過程如下。

圖1 橋梁橫斷面圖

圖2 橋梁縱斷面圖

2.1 圍堰范圍

首先確定圍堰范圍，占地面積，清除岸邊，以及堰底下河床底上的雜物，并整平現(xiàn)場。

2.2 圍堰筑壩

在需要埋管填筑的河道范圍外側(cè)筑起兩道臨時圍堰，采用一次性土袋筑壩圍堰。在編織袋內(nèi)裝土，分層錯縫堆砌，中間采用粘土填芯。壩頂高出水面0.5 m，上口寬度為2.5 m，下口寬大于等于6 m（因河床內(nèi)為淤泥質(zhì)土，應(yīng)按現(xiàn)場實際開挖后決定是否進(jìn)行圍堰基底加固處理），外邊坡采用1∶1.5，壩內(nèi)采用1∶0.75，坡腳與基坑邊緣的距離為5m。

圍堰形成后，在其被水面坡腳處壓入6 m鋼板樁，鋼板樁之間的間距為1 m，入土深度3 m，以保證圍堰具有足夠的穩(wěn)定性（見圖3）。

2.3 清淤及浜底處理

在用多臺水泵抽干堰內(nèi)的積水后，采用機(jī)械和人工相配合挖除（視基坑內(nèi)徑大小采用挖土機(jī)或蟹斗抓土機(jī)）河床底部淤泥，以及河坡上的雜草、雜泥。

河岸邊坡挖成階梯型，每級階梯的高度為20cm，臺階的寬度為50 cm。按1∶1.5放坡。

2.4 基礎(chǔ)處理及涵管排砌

清淤同時在兩道圍堰的內(nèi)側(cè)各設(shè)置一個集水坑。集水坑內(nèi)放置一臺泥漿泵及時抽干地下外滲水，防止基坑底原狀土含水量上升，破壞原土土質(zhì)。清淤后視標(biāo)高情況，用建筑三合土填筑至標(biāo)高0.10 m。

圖3 泐馬河圍堰筑壩平面圖（及A-A斷面）

將土工網(wǎng)平鋪在在三合土上，橫向搭接寬度為25 cm，并用“U型”鐵釘固定于下伏土層，再在其上鋪筑10 cm礫石砂墊層；礫石砂平整采用蛙式打夯機(jī)或人工夯實，確保礫石砂壓平、擠密和穩(wěn)定，然后鋪設(shè)Φ12@150鋼筋網(wǎng)片澆筑30 cm厚C25混凝土，混凝土基礎(chǔ)面的標(biāo)高控制在0.50 m。

在混凝土澆筑完成達(dá)到強(qiáng)度后鋪設(shè)管道，排管采用50 t汽車吊吊排（每節(jié)Φ2400管道重量為8.6 t，50 t汽車吊起吊此重量的最大回轉(zhuǎn)半徑為14 m），兩管接頭處內(nèi)側(cè)管底平順、不錯臺，管道排砌完成后用C20混凝土進(jìn)行管道塢磅，并用C20素混凝土將管道之間澆筑至管中，見圖4～6所示。

圖4 泐馬河河道埋管填筑斷面圖

圖5 C-C斷面圖

圖6 涵管基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)剖面圖

2.5 回填

混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度100%后可進(jìn)行回填，采用二灰土在涵管兩側(cè)對稱分層填筑至管頂，在兩側(cè)管口處鋪砌片石并排砌草包壩，防止管口被水沖刷。管頂以上70 cm范圍內(nèi)，用二灰間隔土（4%～6%粉煤灰）分層回填夯實，分層松鋪厚度做到不大于30 cm；在分層填筑時加鋪土工織物網(wǎng)，土工織物網(wǎng)從底部起設(shè)2～3層，每層間隔20cm，錨固長度2 m、搭接長度20 cm，起到消除兩側(cè)差異沉降并增加穩(wěn)定性的作用。平整后用輕型壓路機(jī)進(jìn)行碾壓2～3遍，壓路機(jī)壓不到或不能碾壓的地段采用蛙式打夯機(jī)或人工夯實。填土?xí)r不得有積水，碾壓后，當(dāng)壓實層頂面穩(wěn)定，不再下沉?xí)r，即達(dá)到密實狀態(tài)（壓實度達(dá)95%）。

2.6 施工便道和排架基礎(chǔ)施工

回填壓實后進(jìn)行施工便道及排架基礎(chǔ)施工，首先鋪筑10 cm碎石墊層，再鋪設(shè)Φ12@150雙層鋼筋網(wǎng)片，然后澆筑30 cm厚C30混凝土，混凝土頂面標(biāo)高控制在+4.50 m。施工便道與排架基礎(chǔ)之間順橋向設(shè)置貫通施工縫，排架基礎(chǔ)中心線處順橋向設(shè)置貫通施工縫，劃分為三個鋼筋混凝土施工區(qū)域。施工中所用混凝土均采用商品混凝土。其基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)剖面見圖7所示。

3 基礎(chǔ)施工

3.1 樁基施工

橋梁樁基均為陸上樁，以⑦層作為持力層，采用C30水下混凝土，主筋采用Φ22規(guī)格。

根據(jù)現(xiàn)場情況，投入2臺GPS-10型樁機(jī)施工，以及相應(yīng)配套的泥漿設(shè)備和若干鋼筋加工設(shè)備。兩臺樁機(jī)采用隔二打一法循環(huán)作業(yè)，有利于已成樁的保護(hù)，提高樁基施工效率，節(jié)省施工周期。鉆孔樁施工流程見圖8所示。

橋梁引橋基礎(chǔ)均采用直徑為Φ600的PHC管樁，樁長分37 m～50 m不等，共計204根。上節(jié)樁為B型，中下節(jié)樁為AB型，以⑦層作為持力層。樁基施工采用YZY-800型靜力壓樁機(jī)。

圖8 鉆孔灌注樁施工流程示意圖

3.2 承臺施工

主橋承臺均為矩形實體墩，中墩承臺尺寸為19 500 mm×9 500 mm×3 800 mm，邊墩承臺尺寸為12 000 mm×4 500 mm×2 500 mm、9 500 mm×4 500 mm×2 500 mm，均采用C40混凝土。由于泐馬河西側(cè)場區(qū)多為農(nóng)田，擬建場地周邊障礙物影響較小，故采用放坡開挖施工法開挖；泐馬河?xùn)|側(cè)以民居為主，除采用放坡開挖施工法開挖，部分特殊地段采用開挖基坑插打鋼板樁形成圍護(hù)，隨后在基坑底部澆注墊層，然后在墊層上鑿除樁頭，綁扎鋼筋，支撐模板，最后進(jìn)行混凝土澆注。

3.2.1基坑開挖

按圖紙要求測放基礎(chǔ)中心樁，定出基礎(chǔ)的縱橫軸線控制樁，嚴(yán)格控制承臺的平面尺寸和標(biāo)高。承臺施工時做好避雷接地鋼筋的連接與標(biāo)記工作。

主橋承臺采用明挖施工法；對于靠近附近構(gòu)筑物、河浜等特殊地段的承臺，加強(qiáng)支護(hù)、應(yīng)縮短施工時間，盡早施工承臺下素混凝土墊層，減少局部流沙的影響；防止土體沉降滑移。基坑排水采用設(shè)置集水坑，以便及時排出坑內(nèi)的水。

3.2.2承臺施工

承臺預(yù)埋鋼筋（即立柱鋼筋）時，其伸入承臺內(nèi)的長度按設(shè)計規(guī)定的長度。外露承臺的鋼筋用環(huán)箍（同墩柱的箍筋）扎牢固定，并與承臺頂面鋼筋點(diǎn)焊固定，以確保墩柱主筋位置的準(zhǔn)確。其它鋼筋施工嚴(yán)格按技術(shù)規(guī)范要求施工。

模板采用木模，立于已澆好的混凝土墊層上。安裝前，在模板上涂刷脫模劑，安裝完畢后及時檢查承臺位置及幾何尺寸是否符合圖紙要求。

主橋中墩承臺及邊墩承臺采用C40混凝土，用滑槽法入模。混凝土要振搗到位。主橋中墩和邊墩承臺混凝土澆筑方量較大，將采取有效具體措施降低水化熱帶來的不利影響。在混凝土水化熱得到有效控制的情況下，原則上承臺混凝土一次性澆筑完成。

3.3.3基坑填土

基坑填土前必須將積水及淤泥清除。填土要分層填筑夯實或壓實，每層厚度一般不超過30 cm。

填土必須待混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計標(biāo)號的70%時方可進(jìn)行，并對稱進(jìn)行回填，設(shè)有支撐的基坑，在回填時，隨土方填筑高度，分批自下往上拆除。嚴(yán)禁采取一次拆除后填土。

4 鎖定柱和立柱施工

4.1 臨時鎖定柱

現(xiàn)澆梁在施工過程中為防止不均衡荷載引起“T”構(gòu)不平衡，采取在承臺頂距墩柱中心線2.5 m處設(shè)置4根1 100 mm×1 100 mm鋼筋混凝土柱作臨時鎖定柱。

臨時鎖定柱混凝土強(qiáng)度C40，主筋28根Φ28鋼筋，Ⅱ級螺紋鋼筋，箍筋采用φ10@150，臨時鎖定柱的主筋2 m預(yù)埋進(jìn)承臺，2 m伸進(jìn)箱梁的腹板中，鋼筋保護(hù)層30 mm。每根臨時鎖定柱中安置6根ФJG25的精軋螺紋鋼筋（Rby=785 MPa），通過波紋管穿過0#塊腹板張拉錨固于0#塊頂面。

臨時鎖定柱布置如圖9～10所示。

圖9 臨時鎖定柱平面布置圖

臨時鎖定柱的施工與墩身同步實施，各道工序的操作方法和要求與立柱施工相同。

4.2 立柱

主橋中墩立柱平面尺寸為9650mm×3000mm，邊墩立柱平面尺寸為9 650 mm×2 000 mm（河西）、4 000 mm×1 600 mm（河?xùn)|），墩身四角倒圓角，圓角半徑150 mm，均采用C40混凝土。

模板采用鋼模，其節(jié)段模面板采用6 mm鋼板，面板外側(cè)豎向加勁肋用14#槽鋼，間距200～210 mm；水平向拼接法蘭采用厚10 mm，寬80 mm鋼板組成，豎向法蘭采用10×100鋼板，法蘭板上均設(shè)Φ16螺栓孔控制在120 mm左右，立柱前后橫向水平圍檁由2根14#槽鋼組成，與8 mm鋼板撐筋焊為一體，采用Φ16對拉螺栓連接，圍檁中心間距控制在500 mm以內(nèi)。鋼模見圖11所示。

圖10 臨時鎖定柱配筋示意圖（單位：mm）

圖11 鋼模拼裝示意圖

5 連續(xù)梁施工

5.1 連續(xù)梁節(jié)段的劃分

設(shè)計圖對臨港大道橋節(jié)段劃分為：0#節(jié)段、1#～5#連續(xù)梁段，合攏段及邊跨現(xiàn)澆段（見圖12）?，F(xiàn)澆連續(xù)梁采取碗扣式滿堂支架法進(jìn)行施工，其模板和支架形式詳見表1和表2。

圖12 主橋連續(xù)梁分塊示意圖

5.2 地基處理

橋?qū)挿秶鷥?nèi)先清除表面雜草和廢棄垃圾，挖除魚塘、泥漿坑、松軟地段等軟弱土層，采用含石量在60%以上的砂礫石換填，基底碾壓平整合格后（密實度90%），然后鋪筑一層厚30 cm的道渣基層，最后澆筑20 cm厚C20鋼筋混凝土面層，采用Ф16@200單層雙向鋼筋網(wǎng)片，加固面積為箱梁投影面兩側(cè)再各加寬1 m。在澆筑混凝土地坪時，確保地面的平整度，以保證鋼管支架的平整穩(wěn)固。在支架混凝土基礎(chǔ)面橫橋向按1%設(shè)置橫坡，便于及時排除雨水。在南北兩幅橋中間5 m隔離帶處順橋向?qū)炷粱A(chǔ)設(shè)置縱向施工縫。

表1 模板形式參數(shù)表

表2 支架布置形式表（單位：m）

因0#、1#節(jié)段部分支架支撐位于主墩承臺基坑開挖處，故基坑部分的地基必須重點(diǎn)加固，基坑采用間隔回填，采用素土與6%石灰土分層間隔回填壓實（見圖13）。

圖13 基坑地基處理示意圖

5.3 支架預(yù)壓與施工過程中的監(jiān)控

為檢驗支架及地基的強(qiáng)度及穩(wěn)定性，消除整個支架的塑性變形，消除地基的沉降變形，要觀測支架的彈性變形。施工單位在每個節(jié)段支架搭設(shè)、模板鋪設(shè)完成后，按照圖紙計算出相應(yīng)節(jié)段的荷載重量，采用等同重量的沙土包作為壓重荷載對支架和地基進(jìn)行預(yù)壓，支架預(yù)壓流程見圖14所示，預(yù)壓盡可能地參照節(jié)段混凝土的實際澆筑位置、方量分布進(jìn)行。

圖14 支架預(yù)壓流程圖

檢測單位根據(jù)每次預(yù)壓的結(jié)果，提供監(jiān)測指令指導(dǎo)現(xiàn)場施工，項目部嚴(yán)格根據(jù)指令對現(xiàn)場標(biāo)高進(jìn)行控制。

6 簡支梁施工

引橋上部結(jié)構(gòu)橋?qū)挒?6.5 m，采用先張法預(yù)應(yīng)力混凝土空心板，采用C50混凝土。標(biāo)準(zhǔn)中板寬1.05 m，標(biāo)準(zhǔn)邊板寬1.0 m，懸臂長0.325 m。標(biāo)準(zhǔn)板梁長分別為17.92 m、17.96 m和21.96 m。每跨共布置15塊板，板高90 cm。

板梁生產(chǎn)單位為具備專業(yè)資質(zhì)的廠家進(jìn)行生產(chǎn)，現(xiàn)場采用雙機(jī)抬吊對板梁進(jìn)行架設(shè)，吊機(jī)采用兩臺50 t履帶吊，簡支梁施工流程如圖15所示。

圖15 簡支梁施工流程圖

7 結(jié)語

該工程首先回填河道后通過涵管保證河道的過水能力，然后采用在回填土上施工支架澆筑連續(xù)梁的方式完成跨河橋的施工。整個施工工藝、流程，以及相應(yīng)的監(jiān)控措施對同類型的橋梁結(jié)構(gòu)施工具有參考價值。

[1]JTJ041-2000,公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[S].

[2]CJJ2-90,市政橋梁工程質(zhì)量檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)[S].

[3]DGJ08-117-2005,城市橋梁工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范[S].