復雜山區(qū)環(huán)境高墩大跨度連續(xù)剛構橋施工關鍵技術研究

鐘萬波

（中鐵二局第一工程有限公司，貴州 貴陽 550000）

復雜山區(qū)環(huán)境高墩大跨度連續(xù)剛構橋施工關鍵技術研究

鐘萬波

（中鐵二局第一工程有限公司，貴州 貴陽 550000）

思劍高速公路烏江特大橋位于貴州省思南縣境內(nèi)，橫跨烏江峽谷，主橋設計為116 m+220 m+116 m采用變截面預應力混凝土連續(xù)剛構箱梁，主墩高121 m，橋面至烏江水距離195 m，主橋位置地形險峻，施工環(huán)境復雜。施工中開展技術攻關，利用絞坡道解決材料運輸問題，采用液壓爬模方案解決高墩施工問題，研究了0#段自承法施工技術和利用掛籃施工邊跨現(xiàn)澆段等技術。

山區(qū)；復雜環(huán)境；高墩；連續(xù)剛構橋

0　引　言

近年來，隨著我國西部大開發(fā)和“一路一帶”建設的推進，在云貴高原等山區(qū)，高速公路和鐵路建設正迅猛發(fā)展，為了適應山區(qū)地勢險峻，山高谷深等復雜的地理環(huán)境，高墩大跨預應力混凝土連續(xù)剛構橋作為一種經(jīng)濟實用的橋型，在山區(qū)的橋梁建設中得到了大量運用和快速發(fā)展。

在山區(qū)修建高墩大跨連續(xù)剛構橋，往往都為了跨越深山峽谷，河流等困難地段。施工環(huán)境復雜，安全風險高，影響因素多。如施工便道建設，材料設備運輸、高墩施工、梁部施工等，因施工環(huán)境因素復雜，需要開展大量的施工技術方案研究[1,2]。

本文以思劍高速公路烏江特大橋主橋施工為基礎，經(jīng)技術調(diào)研、工程類比和理論分析，對山區(qū)困難環(huán)境高墩大跨連續(xù)剛構橋施工技術方案進行了系統(tǒng)深入的研究，就施工中的關鍵技術進行歸納總結。

1　工程概況

思劍高速烏江特大橋位于貴州省思南縣境內(nèi)，為跨越烏江而設置，是思南至劍河高速公路工程項目中最大的一個重點控制性工程。該橋全長1 010.0 m。其中主橋116 m+220 m+116 m采用變截面預應力混凝土連續(xù)剛構箱梁，引橋采用預應力混凝土T梁，先簡支后結構連續(xù)。橋墩設計雙肢等截面矩形空心墩，最高主墩為121 m，烏江水面至橋面高度達195 m。橋梁基礎設計為鉆孔樁基礎。

橋位區(qū)地貌單元屬山區(qū)河流地貌，兩岸地形陡峭。斜坡自然坡度為10°～50°，呈“V”形河谷，橋位范圍內(nèi)中線地面高程345～540 m，最大相對高差195 m，見圖1、圖2。

圖1　烏江特大橋地形地貌圖

圖2　烏江特大橋成橋圖

2　關鍵施工技術方案研究

烏江特大橋主位橋置呈“V”形河谷，兩岸地形陡峭，最大相對高差195 m。施工中重點研究了：（1）材料、設備和人員的交通運輸方案；（2）超高薄壁空心墩的施工技術方案；（3）大體積0#段施工技術方案；（4）高墩陡坡環(huán)境邊跨直線段現(xiàn)澆施工技術方案。

2.1交通運輸方案

在復雜的山區(qū)環(huán)境修建橋梁，材料、機械設備和人員的交通組織運輸比較困難，施工中通常采用沿山體展線修建施工便道，在峽谷上架設索道等方式解決施工中的交通運輸問題。但在烏江特大橋施工中，因地形比較特殊，上述方案施工成本高，實施困難。

根據(jù)烏江特大橋主墩兩岸的地形特點，經(jīng)過大量的施工技術方案研究比較，最終采用絞坡道+懸索便橋的交通運輸方案成功解決了該橋材料、設備和人員的交通運輸難題。絞坡道原理是，利用既有的峽谷兩岸坡道設計絞坡道，通過絞坡道平臺(類似斜向電梯)將鉆機，吊車、鋼材、混凝土等從山頂絞坡道平臺運輸?shù)街鞫崭浇钠脚_，重點解決施工中材料設備運輸問題。而兩岸間的人員往來主要通過懸索便橋解決，見圖3～圖5。

圖3　絞坡道設計圖（單位：m）

圖4　絞坡道施工圖

圖5　索道便橋施工圖

2.2超高薄壁空心墩的施工技術方案

高墩施工通常采用液壓爬模、翻模、懸臂模型等施工方法。針對山區(qū)復雜環(huán)境，運輸困難的高墩施工，采用液壓爬模更為安全合理，操作簡便。

液壓自爬模是一種能自動爬升的模板體系。它的動力來源是本身自帶的液壓頂升系統(tǒng)，液壓頂升系統(tǒng)包括液壓油缸和上下?lián)Q向盒，換向盒可控制提升導軌或提升架體，通過液壓系統(tǒng)可使模板架體與導軌間形成互爬，從而使液壓自爬模穩(wěn)步向上爬升，液壓自爬模在施工過程中無需其它起重設備，操作方便，爬升速度快，安全系數(shù)高。

液壓自爬模系統(tǒng)組成由預埋件、導軌、支架、模板及液壓動力裝置五部分組成。模板高度4.65 m，澆注高度4.5 m，施工時上挑50 mm，下包100 mm，能有效的防止錯臺和漏漿，設置對拉拉桿，抵消混凝土的側壓力，防止跑模。主要工序包括：軌道爬升→爬架爬升→安裝墩身縱向主筋和其它鋼筋→關模并校核→澆筑混凝土→混凝土脫模、養(yǎng)護。爬架在自爬升前，先行軌道的爬升。軌道爬升流程如下：檢測混凝土強度達到一定的強度（20 MPa）→安裝爬錐及其裝置→調(diào)整步進裝置，使其棘塊一致向上→開啟進油閥門→啟動液壓控制柜→拆除軌道銷→爬升軌道→插入軌道銷→關閉進油閥門，關閉液壓控制柜，切斷電源→拆除下部爬錐→安裝下支撐。液壓爬模結構見圖7。

圖7　液壓自爬模結構示意圖

2.3大體積0#段施工技術方案

連續(xù)剛構橋0#段一般采用搭設托架的方式一次或兩次澆筑完成，但由于墩間跨距較大，鋼平臺必須設置斜牛腿支撐，施工中為防止斜牛腿對墩身產(chǎn)生的水平力及溫差、風力等其他外界因素導致墩身兩肢產(chǎn)生相對位移，進而對新澆混凝土產(chǎn)生破壞，須設置較強的墩間臨時鎖定。這種方案因需要設置牛腿和強有力的臨時鎖定，施工平臺鋼材用量大，操作復雜，特別是斜牛腿焊接施工極不方便，存在安全隱患。

圖8　烏江特大橋主橋0#梁段結構示意圖（單位：cm）

烏江特大橋箱梁0#段梁高14m，梁段長18m，兩端分別懸臂1 m，0#段頂寬11.25 m，底寬6.5 m，頂板懸臂長2.375 m，0#梁段設計采用C55混凝土，方量為855.2 m3。結構示意見圖8。

經(jīng)過對過去大體積0#段施工方案的研究比較，結合烏江特大橋的特點，本橋采用了0#段結構自承法施工技術方案。即：烏江特大橋0#段施工時，采取分三次澆筑完成的施工方案，在0#段底板第一層混凝土底板增設縱向預應力束，當混凝土強度達到規(guī)范要求后進行張拉，第一層混凝土與墩柱成為一個類似于小連續(xù)剛構橋的結構，用以承受第二層和第三層混凝土的施工荷載。從而達到簡化底模鋼平臺結構，節(jié)約鋼材、保證質量的目的，見圖9、圖10。

2.4高墩陡坡環(huán)境邊跨直線段現(xiàn)澆施工技術方案

高墩大跨連續(xù)剛構橋一般情況下均采用懸臂澆注法施工，懸臂澆筑段通常采用掛籃施工，邊跨直線段通常采用落地滿堂支架現(xiàn)澆、墩身預埋牛腿支架、利用掛籃現(xiàn)澆等方案。這些施工方案適用范圍及各自的優(yōu)缺點見表1。

圖9　0#段分層施工設計圖（單位：cm）

圖10　0#段第一層混凝土結構模型圖

表1　施工方案比較表

通過對上述三種方案比較分析，結合烏江特大橋的特點，該橋邊跨直線段現(xiàn)澆采用掛籃現(xiàn)澆。施工時，主要利用了掛籃主桁、底模系統(tǒng)，后錨及懸吊系統(tǒng)，并通過接長掛籃底?？v梁至邊墩蓋梁，再鋪設底模及搭設外模支架進行邊跨現(xiàn)澆段施工。其施工順序為：前期準備工作→懸臂梁段張拉壓漿完畢→掛籃前移→掛籃底模縱梁支撐與邊墩墩頂→鋪設底模系統(tǒng)→安裝現(xiàn)澆段側模、翼緣板底?！鷾y量定位、校模→綁扎底板、腹板鋼筋并安裝預應力管道→搭設內(nèi)膜、頂板底模支撐架→安裝頂板鋼筋和預應力管道→澆筑現(xiàn)澆段混凝土，見圖11。

3　結語

思劍高速公路烏江特大橋于2013年建成通車，并于2015年獲國家建設工程魯班獎。該橋地處山區(qū)，橫跨烏江峽谷，施工環(huán)境困難。針對項目的特點和難點，開展了一序列施工關鍵技術攻關，創(chuàng)新解決了材料、設備和人員的交通運輸難題；完善超高薄壁空心墩的施工技術問題；成功解決剛構橋0#段大體積混凝土自承法施工技術；有效利用掛籃現(xiàn)澆邊跨直線段梁體施工技術等。這些施工方法，對今后在山區(qū)復雜環(huán)境修建橋梁具有借鑒意義。

U448.23

B

1009-7716（2016）04-0123-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2016.04.038

2015-12-29

鐘萬波（1974-），男，貴州興仁人，高級工程師，從事鐵路施工技術管理工作。