九江長(zhǎng)江公路大橋斜拉橋索塔施工

陳杏枝 趙金霞 黃繼旺

1 工程概述

九江長(zhǎng)江公路大橋位于江西省境內(nèi)九江區(qū)段，是福州至銀川高速公路的主要橋梁之一，跨越長(zhǎng)江，將江西省九江市與湖北省黃梅縣相連。該橋建設(shè)能夠緩解過(guò)江交通壓力，完善贛鄂兩省高速公路網(wǎng)絡(luò)，加強(qiáng)長(zhǎng)江兩岸經(jīng)濟(jì)社會(huì)聯(lián)系，促進(jìn)兩岸的交流，帶動(dòng)兩岸的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，加快沿江經(jīng)濟(jì)帶開發(fā)建設(shè)，具有重要的社會(huì)經(jīng)濟(jì)意義。

九江長(zhǎng)公路大橋全長(zhǎng)8462 m，主橋?yàn)榭臻g索面雙塔不對(duì)稱混合梁斜拉橋，全長(zhǎng)1405 m，主跨跨徑818 m，跨度組合為(70+75+84)m+818 m+(233.5+124.5)m。其中南邊跨總跨度為229 m，設(shè)置2個(gè)輔助墩和1個(gè)交界墩，南邊中跨比為0.280，北邊跨總跨度為358 m，設(shè)置1個(gè)輔助墩和1個(gè)交界墩，北邊中跨比為0.438。該橋全線采用雙向六車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)時(shí)速100 km，路基寬33.5 m，主橋橋面寬 38.9 m，副孔、引橋橋面寬 33.5 m。橫橋向斜拉索索距為35.5 m，主橋南邊跨采用預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁，順橋向標(biāo)準(zhǔn)索距為7.5 m;中跨和北邊跨采用了鋼箱梁，順橋向標(biāo)準(zhǔn)梁段索距為15 m，北邊跨尾索區(qū)標(biāo)準(zhǔn)索距為10.5 m;拉索在北索塔內(nèi)壁上間距為2.5 m～4.2 m，南索塔內(nèi)壁上間距為2.6 m～4.4 m，拉索按空間扇形布置，北塔每個(gè)索面由26對(duì)高強(qiáng)度平行鋼絲斜拉索組成，南塔每個(gè)索面由28對(duì)高強(qiáng)度平行鋼絲斜拉索組成，全橋共54對(duì)斜拉索。設(shè)計(jì)荷載采用汽車公路Ⅰ級(jí)，主通航孔通航凈寬不小于600 m，凈高不小于24 m，預(yù)計(jì)2012年年底建成通車。

全橋平面示意圖如圖1所示。

圖1 九江長(zhǎng)江公路大橋橋型布置圖

2 橋梁特點(diǎn)

2.1 橋梁建設(shè)特點(diǎn)

1)技術(shù)含量高。大橋跨江部分橋體為雙塔混合梁斜拉橋，主跨跨徑818 m，居世界已建和在建同類橋梁第六位。

2)環(huán)保壓力大。大橋臨近九江城區(qū)和廬山風(fēng)景區(qū)，跨越水域眾多，降噪環(huán)保、生態(tài)保護(hù)要求更高。尤其是大橋南塔位于九江永安大堤迎水面二坡道上，大堤安全倍受關(guān)注，環(huán)保、水保壓力大。

3)協(xié)調(diào)工作復(fù)雜。本項(xiàng)目為江西、湖北兩省共建，涉及兩省交通、水利、航道、海事、國(guó)土、環(huán)保等多個(gè)部門，涉及范圍廣、溝通部門多、協(xié)調(diào)難度大。

2.2 施工主要難點(diǎn)

1)臨堤大型基礎(chǔ)施工:主橋南塔基礎(chǔ)中心線距九江永安堤外肩僅32 m，在同類橋梁中離長(zhǎng)江大堤最近，基礎(chǔ)施工對(duì)大堤的安全、穩(wěn)定性威脅很大。

2)深水基礎(chǔ)施工:主橋北塔基礎(chǔ)位于深水區(qū)域，常水位深20多米，流速急、流向亂、土層軟弱;且有局部巖溶、斷裂破碎帶等不良地質(zhì)，地質(zhì)條件復(fù)雜，是項(xiàng)目進(jìn)度控制的關(guān)鍵。

3)高塔施工:主橋橋塔高達(dá)200多米，大風(fēng)和溫差對(duì)塔柱混凝土作用大，塔柱抗風(fēng)與靜力穩(wěn)定性矛盾突出，橋塔施工精度、施工質(zhì)量、結(jié)構(gòu)耐久性都面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

4)主梁架設(shè):主梁塊件數(shù)量多、重量大、懸臂長(zhǎng)，架設(shè)周期長(zhǎng)，抗風(fēng)安全突出，其施工技術(shù)要求高、施工控制難度大。

5)超寬混凝土箱梁施工:主橋混凝土梁寬達(dá)38.9 m，按常規(guī)做法將不可避免產(chǎn)生溫度裂縫，直接影響到主梁運(yùn)營(yíng)的安全性及后期的結(jié)構(gòu)耐久性。

6)鋼橋面的鋪裝:本項(xiàng)目區(qū)域交通量大、重載車多，如何避免坑槽、推移，保證鋼橋面鋪裝的質(zhì)量與耐久性，是又一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)難題。

3 施工要點(diǎn)

3.1 塔柱施工

1)主塔施工分為下塔柱、下橫梁、中塔柱、中橫梁、上塔柱、上橫梁和塔頂結(jié)構(gòu)等施工階段。下塔柱施工可采用外部安裝平衡膺架、內(nèi)部預(yù)埋勁性骨架方法進(jìn)行施工;中、上塔柱可采用爬升模板法逐段連續(xù)施工。

2)中塔柱施工時(shí)每隔18 m左右設(shè)置一道水平橫撐，水平橫撐必須具有足夠的強(qiáng)度和剛度，并與塔柱固結(jié)?？紤]塔柱施工時(shí)的變形，塔柱立模時(shí)必須設(shè)置相應(yīng)的預(yù)偏量，預(yù)偏量數(shù)值應(yīng)根據(jù)具體的施工方案計(jì)算確定，從而保證塔柱受力和變形符合要求。水平橫撐設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)特別注意施工期橫橋向風(fēng)荷載的影響，確保支撐和塔柱的安全。

3)塔柱施工時(shí)，應(yīng)注意預(yù)埋人行爬梯、電梯、防雷系統(tǒng)、景觀照明、航空障礙燈、塔內(nèi)照明、電力管線孔、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等各種預(yù)埋件及預(yù)埋鋼筋。

4)嚴(yán)格控制塔柱傾斜度、高程及各斷面尺寸，要求塔柱傾斜度的誤差不大于塔高的1/3000，且不大于30 mm;每一節(jié)段塔柱傾斜度誤差不大于該段高度的1/450，同時(shí)應(yīng)避免塔柱呈蛇形;外輪廓尺寸允許偏差±20 mm，壁厚允許偏差±5 mm;塔頂高程允許偏差±10 mm，斜拉索錨固點(diǎn)高程允許偏差±10 mm，斜拉索錨具軸線偏差±5 mm;索塔的索道孔、錨梁位置及錨梁錨固面與水平面的交角均應(yīng)控制準(zhǔn)確，錨墊板與孔道必須互相垂直。

5)塔柱施工時(shí)應(yīng)隨時(shí)觀測(cè)塔柱變形，并進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，以保證塔柱幾何形狀符合設(shè)計(jì)要求;對(duì)索塔壓縮進(jìn)行分析計(jì)算時(shí)應(yīng)考慮混凝土收縮、徐變和彈性壓縮對(duì)高程的影響，索塔應(yīng)設(shè)置預(yù)抬量，在塔柱施工至一定標(biāo)高時(shí)須對(duì)該處標(biāo)高進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶Ц?特別是拉索錨固點(diǎn)定位處)，實(shí)際抬高的數(shù)值應(yīng)根據(jù)中、下塔柱施工過(guò)程中的實(shí)際壓縮變形和基礎(chǔ)沉降情況綜合考慮，施工時(shí)應(yīng)動(dòng)態(tài)監(jiān)控該數(shù)值，以確保斜拉索在塔上錨固位置的準(zhǔn)確。

6)塔柱采用C50混凝土。在施工前必須進(jìn)行配合比試驗(yàn)及泵送工藝試驗(yàn)，以保證泵送混凝土的流動(dòng)性、和易性及緩凝、早強(qiáng)等性能。

7)塔根、中下塔柱連接段、上中塔柱連接段為大體積混凝土，應(yīng)進(jìn)行大體積混凝土的施工設(shè)計(jì)，采用冷卻水管等措施降低水化熱，注意保溫和養(yǎng)生，防止因水化熱過(guò)高而使塔柱開裂。

8)應(yīng)盡量縮短塔柱各起步段混凝土與已澆混凝土段之間的齡期。實(shí)體段與塔柱壁變化連接處應(yīng)一次澆筑。塔底與承臺(tái)塔座結(jié)合部，由于結(jié)構(gòu)差異大，混凝土齡期不同，易出現(xiàn)溫度、收縮內(nèi)應(yīng)力，施工時(shí)應(yīng)予特別注意，要求對(duì)混凝土加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，要求不間斷養(yǎng)護(hù)8 d以上。

9)塔柱施工模板應(yīng)保證足夠的剛度，并應(yīng)確?；炷镣庥^質(zhì)量和耐久性，每段混凝土澆筑高度控制在4 m～6 m，且每次銜接面的處理應(yīng)整齊、清潔，以保證新老混凝土的接縫質(zhì)量。

10)對(duì)于與拉索套管相沖突的縱向主筋，應(yīng)將縱向主筋向索套管兩側(cè)移動(dòng)，貼近索套管兩側(cè)布置。考慮到上塔柱連接段索套管布置復(fù)雜，個(gè)別縱向主筋向索套管兩側(cè)移動(dòng)困難，可截?cái)嘞鄳?yīng)位置縱向主筋，截?cái)嗪蟮目v向主筋應(yīng)與索套管焊接成整體。對(duì)于與索套管發(fā)生干擾的分布鋼筋，應(yīng)于干擾處斷開，并在相應(yīng)位置與索套管焊接，焊接長(zhǎng)度應(yīng)不小于5d(雙面焊，d為鋼筋直徑)。由于普通鋼筋與索套管相互干擾造成鋼筋布置稀疏的局部位置，采用鋼筋網(wǎng)片局部補(bǔ)強(qiáng)，鋼筋網(wǎng)片留出足夠的錨固長(zhǎng)度或與附近鋼筋焊接。

3.2 上、中、下橫梁施工

1)下橫梁采用搭設(shè)支架現(xiàn)澆的施工方法，分兩次澆筑混凝土。第一層澆筑高度4 m，第二層澆筑高度4 m。第二次澆筑混凝土前，應(yīng)對(duì)第一層混凝土與第二層混凝土結(jié)合面鑿毛并清洗干凈。

為克服支架變形、混凝土收縮及第二次澆筑混凝土?xí)r對(duì)底面產(chǎn)生的裂縫，第一次澆筑混凝土后需張拉部分預(yù)應(yīng)力束;第二次澆筑混凝土后，張拉剩余批預(yù)應(yīng)力束。下橫梁施工全部完畢后，可拆除下橫梁支架。下橫梁預(yù)應(yīng)力張拉時(shí)間及根數(shù)按表1進(jìn)行。

表1 預(yù)應(yīng)力張拉要求

2)上、中橫梁施工亦采用支架現(xiàn)澆法，分兩次澆筑混凝土。上橫梁第一次澆筑混凝土后需張拉10束預(yù)應(yīng)力束;第二次澆筑混凝土后，張拉剩余批預(yù)應(yīng)力束。中橫梁第一次澆筑混凝土后需張拉16束預(yù)應(yīng)力束;第二次澆筑混凝土后，張拉剩余批預(yù)應(yīng)力束。上、中橫梁均分兩層澆筑，第一層厚2.5 m，第二層厚2.5 m。

3)橫梁預(yù)應(yīng)力鋼束均為兩端同時(shí)張拉，同一批張拉預(yù)應(yīng)力束的張拉順序?yàn)?先從腹板中部向上、下緣依次進(jìn)行，腹板兩側(cè)同一高度的預(yù)應(yīng)力鋼束應(yīng)對(duì)稱張拉，再?gòu)捻敗⒌装逯胁肯蜃笥覍?duì)稱張拉。每束鋼絞線的設(shè)計(jì)錨下張拉控制應(yīng)力為 σk=0.75fpk=1395 MPa，張拉時(shí)對(duì)控制張拉力和引伸量采用雙控，引伸量實(shí)際伸長(zhǎng)值與理論伸長(zhǎng)值應(yīng)控制在±6%以內(nèi)，斷絲率不得超過(guò)規(guī)范要求。

4)豎向支座及限位支座墊塊等主梁約束裝置預(yù)埋件應(yīng)在索塔施工時(shí)預(yù)埋，可在索塔全部施工完畢后再澆筑支座墊塊，保證豎向支座頂面標(biāo)高準(zhǔn)確無(wú)誤。

3.3 索塔錨固區(qū)預(yù)應(yīng)力施工

1)索塔混凝土全部澆筑完畢，鋼錨梁安裝就位后，再對(duì)索塔錨固區(qū)預(yù)應(yīng)力進(jìn)行張拉，上、下游塔柱平行進(jìn)行。同一拉索區(qū)，先張拉順橋向預(yù)應(yīng)力束并壓漿，后張拉橫橋向預(yù)應(yīng)力束，順橋向預(yù)應(yīng)力束和橫橋向預(yù)應(yīng)力束張拉應(yīng)交替進(jìn)行，各預(yù)應(yīng)力束均應(yīng)兩端對(duì)稱張拉。每束鋼絞線的設(shè)計(jì)錨下張拉控制應(yīng)力為σk=0.75fpk=1395 MPa，張拉時(shí)對(duì)控制張拉力和引伸量采用雙控，引伸量實(shí)際伸長(zhǎng)值與理論伸長(zhǎng)值應(yīng)控制在±6%以內(nèi)，斷絲率不得超過(guò)規(guī)范要求。

2)預(yù)應(yīng)力鋼束張拉完畢，嚴(yán)禁撞擊錨頭，鋼束工作長(zhǎng)度一律用砂輪切割機(jī)切割，留下的錨頭以外鋼束長(zhǎng)度應(yīng)不小于3 cm，也不得大于5 cm。穿鋼束前采用空氣壓縮機(jī)清除管道雜質(zhì)，張拉后24 h內(nèi)進(jìn)行管道壓漿。壓漿采用真空吸漿工藝，在正式壓漿前應(yīng)通過(guò)稀漿配合比試驗(yàn)和真空吸漿工藝試驗(yàn)。

3)預(yù)應(yīng)力鋼束張拉端槽口設(shè)置間距10 cm×10 cm的φ6封錨鋼筋網(wǎng)。塔內(nèi)應(yīng)設(shè)置封錨預(yù)埋鋼筋，以保證封錨鋼筋的可靠錨固。壓漿完畢，經(jīng)檢查后應(yīng)立即布筋，立模澆筑封錨混凝土，封錨混凝土應(yīng)抹平，以滿足索塔整體景觀要求。

4)對(duì)鋼筋或錨具等需較長(zhǎng)時(shí)間裸露在外的部分建議采用涂刷阻銹劑等方法進(jìn)行防腐處理。

4 結(jié)語(yǔ)

本工程項(xiàng)目建設(shè)規(guī)模較大，索塔較高，工期相對(duì)緊張。采用相應(yīng)的施工措施能夠有效的保障橋梁施工安全，確保結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定性，保證橋梁的施工順利通暢。該橋的成功施工，是我國(guó)在斜拉橋事業(yè)上一次新的突破，為今后類似橋梁建設(shè)提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

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