張鎮(zhèn)河大橋施工技術(shù)與質(zhì)量控制

■范國(guó)平 ■江蘇中設(shè)集團(tuán)股份有限公司，江蘇 無(wú)錫 214000

1 工程概況

張鎮(zhèn)河大橋上部結(jié)構(gòu)采用下承式鋼管混凝土系桿拱，單跨115m，拱軸線為二次拋物線，主橋全寬47.5m，單幅橋?qū)?3.5m，單幅橋設(shè)兩片拱肋，系桿采用箱型截面2.5 ×1.5m，拱肋采用啞鈴型鋼管砼，截面高2.8m，由2 根外徑120cm 壁厚16mmQ345qd 鋼管組成，內(nèi)灌C40 微膨脹砼，單片拱肋設(shè)20 根吊桿，間距5m，單幅橋橫向設(shè)5 道風(fēng)撐，啞鈴型2 道。K 型4 道。中橫梁20 片。

2 方案實(shí)施

2.1 設(shè)計(jì)施工工況

下部構(gòu)造→支架現(xiàn)澆拱腳(端橫梁)→系桿施工→拱腳加強(qiáng)精軋螺紋鋼張拉→系桿第一批預(yù)應(yīng)力張拉→安裝加強(qiáng)中橫梁并張拉→安裝拱肋→安裝風(fēng)撐→灌注鋼管填充砼→安裝吊桿→系桿第二批預(yù)應(yīng)力張拉→吊桿第一次張拉→安裝剩余中橫梁→對(duì)稱安裝行車(chē)道板→吊桿第二次張拉→橋面系施工→橋梁防腐。

2.2 施工方案與實(shí)施

(1)支架施工:根據(jù)設(shè)計(jì)意圖和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，采用貝雷梁支架，作為系桿和拱腳支架，其布置形式為7 榀上下加強(qiáng)型，橫向間距25 +20 +45 +45 +20 +25cm，跨徑布置分左右幅和河道交角采取不等距布置，以保證通航孔安全，同時(shí)盡量滿足貝雷節(jié)點(diǎn)位置，支墩采用φ629mm，壁厚10 mm的鋼管樁，入土深度8～12m。

支架共分四部分:拱腳段、系桿段、中橫梁安裝支架、拱肋安裝支架，支架互不干涉為獨(dú)立部分，以免發(fā)生不均勻沉降影響。

用全站儀放樣，使用60T 振拔錘插打鋼管樁，鋼管樁之間采用型鋼聯(lián)系成整體，鋼管樁頂用雙拼32 工字鋼作橫向分配梁;搭設(shè)貝雷梁，貝雷梁采用標(biāo)準(zhǔn)上下加強(qiáng)型，中間設(shè)置橫向框架以增強(qiáng)其橫向聯(lián)系;貝雷梁上橫向鋪設(shè)16 工字鋼，間距60cm;其上再布置10 ×15 和10 ×10 方木，最后鋪設(shè)20mm 竹膠板作底模面板。

預(yù)壓:系桿支架采用沙袋和水箱配合堆載。河道中間由于離岸邊較遠(yuǎn)，采用直徑2.5m 高4m 水箱堆載;兩側(cè)靠岸邊較近的部位用吊車(chē)堆載沙袋預(yù)壓。

(2)拱腳及端橫梁施工。在完成預(yù)壓的支架上綁扎鋼筋，安裝預(yù)應(yīng)力管道，搭設(shè)拱腳連接鋼板定位支架，立模，澆筑砼。由于拱腳高度達(dá)8m，鋼筋密集，為確保砼澆筑質(zhì)量，避免產(chǎn)生空洞和蜂窩麻面現(xiàn)象，砼分兩次澆筑，每次澆筑高度4m 左右。為保護(hù)預(yù)應(yīng)力管道，內(nèi)襯PVC 管。

(3)支架澆筑系桿。施工工藝:系桿底板鋼筋→內(nèi)模安裝→外側(cè)模安裝→頂板鋼筋安裝→砼澆筑→養(yǎng)護(hù)。

為防止砼收縮裂縫產(chǎn)生，系桿分兩次澆筑，第二次澆筑砼采用微膨脹砼補(bǔ)償。為保證系桿鋼筋完整性，鋼筋均為整體布置，在分段澆筑斷面臨時(shí)性設(shè)置封端模板，第一次澆筑完成后經(jīng)過(guò)鑿毛處理。

系桿和拱腳預(yù)應(yīng)力鋼筋在完成砼澆筑后進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉。

(4)拱肋加工。主要施工工藝:原材料檢驗(yàn)→放樣→下料→加工→裝配與焊接→節(jié)段組裝與腹板焊接→吊桿相關(guān)部(附)件組裝→焊接過(guò)程檢測(cè)→排氣、排漿孔設(shè)安→拱肋預(yù)拼裝→涂裝防銹。

節(jié)段劃分:鋼管拱肋加工采用工廠預(yù)制，為便于吊裝及運(yùn)輸，拱肋鋼管分節(jié)加工分段組拼，見(jiàn)鋼管分段及對(duì)接段示意圖。一個(gè)拱劃分為10 節(jié)，節(jié)段最長(zhǎng)尺寸約15.6 米，重19 噸。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)吊裝能力及設(shè)計(jì)劃分要求，現(xiàn)場(chǎng)再組焊成4 段。分節(jié)長(zhǎng)度及重量見(jiàn)表1。分段長(zhǎng)度及重量見(jiàn)表2。

廠內(nèi)制作及運(yùn)輸段:

張鎮(zhèn)河廠內(nèi)制作節(jié)段表 表1

現(xiàn)場(chǎng)吊裝段:

張鎮(zhèn)河現(xiàn)場(chǎng)吊裝分段表 表2

制作方法:采用卷板機(jī)將鋼板卷制成圓管;裝配焊接成2m～2.5m左右拱肋管及設(shè)計(jì)基本長(zhǎng)度的風(fēng)撐管;上下拱肋管采用以折代曲形成設(shè)計(jì)軸線，其后在設(shè)定專(zhuān)用胎架上完成定位、焊接和節(jié)段組裝;各風(fēng)撐管節(jié)段在另外平面胎架上完成組裝。

大接頭余量加放:為保證各步施工和工藝都能滿足設(shè)計(jì)要求，達(dá)到規(guī)定的偏差精度，上下拱肋管現(xiàn)場(chǎng)拼接段接頭加放50mm 余量，該余量節(jié)段組裝時(shí)保留，只在分段計(jì)算長(zhǎng)度處作出正作線。

焊接補(bǔ)償量加放:考慮節(jié)段組裝時(shí)，腹板焊接將使各拱肋節(jié)段上下管的距離受到影響，可沿徑向線方向加放5mm 作為焊接補(bǔ)償，以保證設(shè)計(jì)幾何尺寸。

每段鋼管對(duì)接時(shí)，由于此鋼管為卷管，軸線方向會(huì)有直條焊縫，相鄰兩管之間對(duì)接應(yīng)錯(cuò)開(kāi)此直縫不小于150mm，及鋼管拱內(nèi)8 道加筋板也應(yīng)避開(kāi)此軸線直縫。

(5)拱肋吊裝及焊接成型。按設(shè)計(jì)分段長(zhǎng)度在接縫位置系桿兩側(cè)搭設(shè)鋼管樁支架，在拱肋底部安裝工作平臺(tái)，搭設(shè)拱座，由于拱肋安裝支架離系桿施工支架距離較近，在系桿施工周期中，為避免鋼管樁對(duì)系桿施工造成干擾，鋼管樁頂高程設(shè)置在系桿底模以下位置，在系桿施工完成后，通過(guò)接長(zhǎng)方式完成拱肋安裝支架搭設(shè)。

工作平臺(tái)高程以拱肋設(shè)計(jì)高程為基準(zhǔn)，留下適當(dāng)調(diào)整間隙，用于使用千斤頂和鋼板支墊，以方便調(diào)整拱座高程。拱座兩側(cè)設(shè)橫向限位固定型鋼。

工廠完成的拱肋半成品運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)，本案以船運(yùn)到場(chǎng)，使用350T 浮吊卸至岸上。搭設(shè)胎架，將單幅橋10 個(gè)節(jié)段焊接成4 個(gè)節(jié)段，滿足吊裝要求，現(xiàn)場(chǎng)最大安裝重量為52T，經(jīng)過(guò)反復(fù)論證采用350T 浮吊進(jìn)行安裝工作。

現(xiàn)場(chǎng)吊裝順序?yàn)閺挠覀?cè)向左側(cè)依次完成單拱，每個(gè)單拱先安裝兩側(cè)兩個(gè)階段，再安裝第三個(gè)，接頭焊接完成后最后安裝合攏段，在焊接時(shí)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)橫向攬風(fēng)索以固定，確保橫向穩(wěn)定性。

風(fēng)撐安裝同樣用350T 浮吊安裝，先安裝中間啞鈴撐，再兩端K 型撐，以完成拱肋整體性。拱肋安裝實(shí)況見(jiàn)拱肋安裝實(shí)況圖。

(6)拱肋注漿。單拱拱肋注漿分三次，第一次下拱圈、第二次上拱圈，第三次中間連接腔室。

拱肋注漿從兩端底部向上壓注，到最后頂部出漿口冒漿后封閉出漿口，持續(xù)穩(wěn)壓1～3 分鐘，確保拱圈內(nèi)注漿密實(shí)度。

(7)吊桿安裝。吊桿采用Φ299X12mmQ235C 無(wú)縫鋼管，內(nèi)穿FPES7 -109 平行鋼絲成品索，標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度1670Mpa，采用雙層HDPE 防護(hù)，在管內(nèi)壓注發(fā)泡劑，錨具為冷鑄鐓頭錨。

吊桿FPES7 -109 平行鋼絲成品索由工廠直接加工完成，現(xiàn)場(chǎng)采用吊機(jī)從下向上穿束，安裝時(shí)注意保護(hù)好防護(hù)層不受損傷。

吊桿預(yù)應(yīng)力分兩次張拉，第一次張拉噸位為75T，張拉完成后進(jìn)行中橫梁安裝。第二次在行車(chē)道板安裝完成后張拉到設(shè)計(jì)噸位。

拱肋安裝實(shí)況圖

(8)中橫梁安裝。中橫梁預(yù)制在后臺(tái)，其工藝同預(yù)制梁施工工藝，在現(xiàn)場(chǎng)采用安裝支架，由于拱肋安裝完成后，中橫梁就位受到約束，因此在拱肋安裝前，中橫梁預(yù)先采用350T 浮吊安放在中橫梁臨時(shí)支架上，支架仍舊采用貝雷梁式，中橫梁安裝時(shí)按設(shè)計(jì)高程支墊，兩側(cè)設(shè)橫向穩(wěn)定支撐，防止偏位和倒塌。

在拱肋完成后，中橫梁與系桿現(xiàn)澆濕接頭和穿預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉，使系桿和中橫梁、拱肋、風(fēng)撐全部形成整體，主要受力構(gòu)造完成。

(9)行車(chē)道板安裝。行車(chē)道板用兩臺(tái)50T 汽車(chē)吊從主跨兩端向中間平衡架設(shè)，每跨從外側(cè)向內(nèi)側(cè)逐片安裝，直至合攏，澆筑濕接縫，形成整體。

至此系桿拱主橋主要受力構(gòu)造基本完成，其后為常規(guī)橋面系和防腐等附屬工程施工。

3 質(zhì)量控制

針對(duì)系桿拱施工工藝復(fù)雜，工序繁多，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工組織有較高要求，其質(zhì)量控制也有較大難度。

如何做好其質(zhì)量控制工作，在施工前期先分析施工難點(diǎn)并進(jìn)行預(yù)控是非常必要的。

3.1 拱腳和系桿支架施工安全控制

由于本橋跨越四級(jí)航道河，水中部分支架搭設(shè)復(fù)雜，總共四套獨(dú)立支架互不干擾，最小支架邊緣距離僅20cm，如何避免支架由于定位出現(xiàn)偏差而導(dǎo)致的打架現(xiàn)象，以及鋼管樁實(shí)際承載力是否滿足方案要求控制確保支架整體性安全，是支架施工難點(diǎn)。

鋼管樁插打由于地質(zhì)情況復(fù)雜，難以保證精確定位，出現(xiàn)入土?xí)r跑偏現(xiàn)象，此時(shí)作重新插拔處理。插打時(shí)用全站儀精確定位，其承載力試驗(yàn)通過(guò)千斤頂加載試驗(yàn)確定其是否合格，見(jiàn)鋼管樁承載力試驗(yàn)檢測(cè)圖。

3.2 系桿縱向主筋與吊桿部位沖突的處理

系桿縱向主筋規(guī)格為32mm 螺紋鋼，設(shè)計(jì)意圖是通長(zhǎng)布設(shè)，但在吊桿部位不可避免會(huì)產(chǎn)生截?cái)?，為保證其有效聯(lián)系，本工程采取環(huán)形加固箍筋處理，被截?cái)嗟闹鹘钆c環(huán)形箍筋焊接，其處理方式借鑒連續(xù)梁人孔鋼筋設(shè)計(jì)。

3.3 拱腳與拱肋連接鋼板定位和焊接

本工程拱腳與拱肋聯(lián)系是直接在拱腳面預(yù)埋連接鋼板，輔以精軋螺紋鋼張拉，難點(diǎn)在于如何控制連接鋼板定位準(zhǔn)確是控制關(guān)鍵點(diǎn)。

因?yàn)檫B接鋼板自重達(dá)近2T，靠鋼筋自身是不可能保證其不變形，為避免鋼板在砼澆筑過(guò)程中產(chǎn)生變形和移位，本工程采取的措施是使用定位支架定位，支架直接澆筑在拱腳砼結(jié)構(gòu)里，定位支架采用型鋼焊接成型，不與模板鋼筋骨架發(fā)生連接，確保鋼筋骨架和模板變形對(duì)其不產(chǎn)生影響。

鋼管樁承載力試驗(yàn)檢測(cè)圖

3.4 拱肋工廠加工質(zhì)量控制

此為全橋質(zhì)量控制重中之重，主控要素設(shè)置為:拱肋線形、焊縫檢測(cè)。

線形控制控制要點(diǎn):(1)確保上胎架的鋼管定位正確，即鋼管徑向線及其中心線應(yīng)與胎架縱向中心線及中線相吻合;(2)折線位置準(zhǔn)確;(3)外力施加點(diǎn)要對(duì)稱合理，加壓要逐步、適量;(4)特別強(qiáng)調(diào)壓力協(xié)調(diào)控制;(5)外力應(yīng)避開(kāi)環(huán)縫位置，約定帶寬可依實(shí)際適當(dāng)調(diào)整;(6)要隨時(shí)觀察、測(cè)量拱軸線的坐標(biāo)，控制傍彎。(7)按編制好的預(yù)拼工藝制訂預(yù)拼，妥善保管預(yù)拼測(cè)量數(shù)據(jù)，并采取一定措施保護(hù)好預(yù)拼控制點(diǎn)，以備安裝時(shí)使用。

焊接控制:(1)做好焊前準(zhǔn)備工作;(2)焊接工藝評(píng)定;根據(jù)要求做好焊前處理和試板生產(chǎn);(3)做好焊接檢測(cè)，委托第三方檢測(cè)單位100%進(jìn)行焊縫檢測(cè)，確保焊縫質(zhì)量。

3.5 拱肋與吊桿安裝位置控制

吊桿偏差要求不大于10mm，上下吊桿點(diǎn)位有相對(duì)偏差，系桿預(yù)埋孔檢測(cè)偏差值必須反映至上吊桿部位，兩者偏差數(shù)據(jù)應(yīng)該同向，拱肋就位時(shí)第一檢測(cè)吊桿位置正確性，及時(shí)調(diào)整就位墊板保證其位置準(zhǔn)確，按下吊桿點(diǎn)偏差進(jìn)行調(diào)整，確保其相對(duì)位置正確。

3.6 拱肋注漿密實(shí)度控制

壓漿宜一氣呵成，中間不能停頓，考慮到每側(cè)有10 道吊桿，吊桿內(nèi)部結(jié)構(gòu)對(duì)注漿砼流動(dòng)性帶來(lái)非常大阻力，因此優(yōu)化砼配合比，選用優(yōu)質(zhì)材料、做好現(xiàn)場(chǎng)拌和控制非常關(guān)鍵。

4 結(jié)語(yǔ)

本橋總體控制狀況良好，但有一根鋼管樁發(fā)生沉降現(xiàn)象，給我們帶來(lái)一定的思考。鋼管樁抽檢按2%頻率進(jìn)行，不可能全部覆蓋檢測(cè)，如何保證防止小概率事件發(fā)生而產(chǎn)生的不良后果，對(duì)此本人的想法是在準(zhǔn)備工作前盡量考慮最不利因素影響，按其最不利情況發(fā)生時(shí)會(huì)導(dǎo)致何種后果而進(jìn)行預(yù)控，可以將影響控制在最小范圍內(nèi)。

通過(guò)對(duì)張鎮(zhèn)河大橋的施工，以及發(fā)生的不利情況，給同行工程技術(shù)人員一定的借鑒，對(duì)工藝復(fù)雜情況，如何做好過(guò)程控制，是我們應(yīng)該努力的方向。