四川青南大道跨達(dá)成鐵路變高度轉(zhuǎn)體橋施工方案優(yōu)化研究

侯云峰，王 威

（黃河明珠水利水電建設(shè)有限公司，河南 三門峽 472000）

四川青南大道跨達(dá)成鐵路變高度轉(zhuǎn)體橋施工方案優(yōu)化研究

侯云峰，王 威

（黃河明珠水利水電建設(shè)有限公司，河南 三門峽 472000）

四川青南大道跨達(dá)成鐵路變高度轉(zhuǎn)體橋原設(shè)計(jì)方案存在工期滯后、質(zhì)量不易控制等問題，針對(duì)工程特殊性和施工特點(diǎn)，采用整體澆筑兩次預(yù)應(yīng)力張拉施工優(yōu)化方案。分析了優(yōu)化方案預(yù)應(yīng)力施工工序、控制要點(diǎn)，探討了支架搭設(shè)方案比選、整體澆筑時(shí)的注意事項(xiàng)、鋼束預(yù)應(yīng)力施加及質(zhì)量控制方法等。

青南大道；達(dá)成鐵路；變高度轉(zhuǎn)體橋；優(yōu)化方案；施工控制

0 引言

四川青南大道建設(shè)工程位于四川省成都市青白江區(qū)，道路全線長(zhǎng)13.6 km，途經(jīng)姚渡、青泉和福洪3個(gè)鄉(xiāng)。其中，青南大道在公路里程K10+609.637位置跨達(dá)成鐵路，對(duì)應(yīng)鐵路里程為K122+433.976，道路與鐵路交角84°。達(dá)成鐵路為雙線快速鐵路，線間距為4.2m，通行和諧號(hào)動(dòng)車組。為保證鐵路路基安全，列車通行順利，本橋采用上跨鐵路方案，并采用轉(zhuǎn)體法施工。即，在鐵路靠龍泉一側(cè)完成橋梁梁體及橋面系施工，待其達(dá)到張拉強(qiáng)度以后，施加預(yù)應(yīng)力，脫架轉(zhuǎn)體就位。

青南大道跨達(dá)成鐵路分離式轉(zhuǎn)體橋位于福洪鄉(xiāng)境內(nèi)，孔跨布置為2×40m，梁體采用變高度預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁，為直腹式單箱四室等截面箱梁。梁體根部梁高為4.2m，邊支點(diǎn)處梁高為2.0m，梁頂寬為23.0m，梁底寬為18.0m。橋面縱坡為3.42%、橫坡為2.0%，橋面橫坡通過箱梁腹板變高度實(shí)現(xiàn)。根據(jù)橋體內(nèi)鋼束的布置和腹板的位置，原設(shè)計(jì)將其劃分為8段，采用分段澆筑、分段張拉的施工方案。該方案每段施工工序相同，整個(gè)橋身需重復(fù)澆筑、張拉工序8次，工期較長(zhǎng)，整體橋身施工的計(jì)劃工期無法保證。于是，設(shè)計(jì)單位對(duì)原方案進(jìn)行了優(yōu)化。優(yōu)化后的施工方案在保證質(zhì)量和安全的前提下，減少了重復(fù)工序環(huán)節(jié)，縮短了施工周期，為青南大道建設(shè)工程全線貫通爭(zhēng)取了時(shí)間。筆者對(duì)該工程優(yōu)化方案的施工工序、控制要點(diǎn)及注意事項(xiàng)進(jìn)行研究，以期為大跨度連續(xù)預(yù)應(yīng)力箱梁施工提供參考。

1 原設(shè)計(jì)方案分析

1.1 原設(shè)計(jì)方案

原方案中，2×40m變高度預(yù)應(yīng)力混凝土T構(gòu)箱梁從中墩中心線向兩邊對(duì)稱施工。轉(zhuǎn)體前，箱梁需分7段澆筑、張拉。轉(zhuǎn)體后，再進(jìn)行后澆段的澆筑、張拉。每段施工流程為：支架基礎(chǔ)處理→支架搭設(shè)→支架預(yù)壓→底腹板模板安裝→底腹板鋼筋安裝→預(yù)應(yīng)力鋼絞線、波紋管安裝→混凝土澆筑→頂模安裝→頂翼板鋼筋安裝→預(yù)應(yīng)力鋼絞線、波紋管安裝→混凝土澆筑→養(yǎng)護(hù)→預(yù)應(yīng)力張拉→真空壓漿→封錨繼續(xù)養(yǎng)護(hù)→支架模板拆除。

從施工流程可見，搭設(shè)分段腳手架、支架預(yù)壓、鋼模安裝、綁扎鋼筋、布設(shè)鋼絞線和預(yù)埋件、澆筑混凝土、混凝土養(yǎng)護(hù)、預(yù)應(yīng)力張拉、壓漿、拆模板、拆腳手架等工序需要重復(fù)8次。為滿足箱梁預(yù)應(yīng)力混凝土相關(guān)技術(shù)要求，每段澆筑的混凝土需達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求方可拆除鋼模板及腳手架，由此造成腳手架材料占用時(shí)間長(zhǎng)、施工周期長(zhǎng)。如此施工，每段至少需12 d工期，完成轉(zhuǎn)體橋的工期至少需96 d。

1.2 采用原設(shè)計(jì)方案產(chǎn)生的影響

1.2.1 工期影響

成都鐵路局要求該工程在6個(gè)月內(nèi)完成樁基、承臺(tái)、橋墩、橋身、脫架轉(zhuǎn)體等施工任務(wù)，以確保春運(yùn)期間鐵路的安全運(yùn)行。由于樁基、承臺(tái)施工及相關(guān)試驗(yàn)完成后已進(jìn)入11月，施工工期剩余80多天，而原設(shè)計(jì)方案需要96 d工期，進(jìn)度無法保障。另外，受鐵路局要求春運(yùn)期40 d內(nèi)不能施工的限制，將使工程整體工期滯后。

1.2.2 質(zhì)量影響

按原設(shè)計(jì)方案實(shí)施，將會(huì)在橋身產(chǎn)生7道施工縫，對(duì)橋身整體剛度、耐久性、使用壽命及整體美觀性都產(chǎn)生影響。另外，分段張拉需每次計(jì)算鋼束伸長(zhǎng)量和張拉控制力，對(duì)橋身的整體形變量不易控制。

1.2.3 資金影響

由于本工程為BT項(xiàng)目，工期滯后將無法保證資金按期回收，嚴(yán)重影響到公司切身利益。

2 優(yōu)化方案分析

為了減少重復(fù)工序環(huán)節(jié)，縮短施工周期，經(jīng)研究，采用整體澆筑、兩次張拉的優(yōu)化施工方案。即，將原設(shè)計(jì)重復(fù)的8段施工調(diào)整為將其7段整體澆筑、一次張拉，待其托架轉(zhuǎn)體后，再進(jìn)行剩余1段的澆筑與張拉。

2.1 工期優(yōu)化

在轉(zhuǎn)體前，整體現(xiàn)澆箱梁（2×36m），待混凝土強(qiáng)度達(dá)到要求后，整體張拉預(yù)應(yīng)力。該段工期需40 d。轉(zhuǎn)體后，進(jìn)行后澆段（2×4m）施工，再張拉通長(zhǎng)束，工期需12 d。采用優(yōu)化方案后，整個(gè)橋身工期只需52 d，大大縮短了施工周期。

2.2 質(zhì)量?jī)?yōu)化

在施工過程中，有效地減少了施工縫數(shù)量，增加了橋身的整體剛度和耐久性。在鋼束通長(zhǎng)張拉過程中，也能更好地控制橋身的整體形變量。另外，整體澆筑的外觀、線性美觀、整體剛度也較好。

3 優(yōu)化方案預(yù)應(yīng)力施工工序及控制要點(diǎn)

3.1 預(yù)應(yīng)力施工工序

（1）在箱梁混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90%且齡期不小于5 d以上時(shí)，進(jìn)行預(yù)應(yīng)力施加。施加預(yù)應(yīng)力時(shí)，先逐根張拉縱向預(yù)應(yīng)力束，再張拉橫向預(yù)應(yīng)力束，最后張拉豎向預(yù)應(yīng)力束。（2）縱向和豎向預(yù)應(yīng)力及頂板橫向預(yù)應(yīng)力管道采用金屬波紋管。鋼絞線的穿束采用從一端開始人工和卷揚(yáng)機(jī)配合進(jìn)行穿束?；炷翝仓?，及時(shí)通孔、清孔，將固定封錨端管道密封嚴(yán)密。（3）根據(jù)施工情況，澆注的混凝土初凝后，進(jìn)行鋼束穿束。逐段預(yù)應(yīng)力施工完畢后，對(duì)波紋管內(nèi)進(jìn)行壓漿處理。（4）預(yù)應(yīng)力埋設(shè)采用定位鋼筋控制。定位鋼筋采取焊接的方法與其他鋼筋進(jìn)行牢靠固定。在波紋管的曲線段，鋼筋網(wǎng)片的間距進(jìn)行加密。（5）錨具安裝時(shí)，錨下墊板平面與鋼束管道垂直，錨孔中心對(duì)準(zhǔn)管道中心。鋼束管道與錨具端頭采用填塞麻絮等措施進(jìn)行封堵處理。（6）張拉時(shí)，在初始張拉力（設(shè)計(jì)張拉噸位的15%）狀態(tài)下，注出標(biāo)記，采用張拉力與伸長(zhǎng)量雙控的方法實(shí)施張拉。鋼絞線張拉控制應(yīng)力值為：頂板采用1 302MPa、腹板采用1 395 MPa，持荷5min。對(duì)于直徑為25mm的精軋螺紋鋼筋，張拉控制強(qiáng)度為269kN，持荷5min。（7）預(yù)應(yīng)力束張拉完畢后，嚴(yán)禁撞擊錨頭和鋼束，以保證錨具與預(yù)應(yīng)力鋼絞線的質(zhì)量。鋼絞線多余長(zhǎng)度用切割機(jī)切除。

3.2 縱向預(yù)應(yīng)力筋張拉施工控制要點(diǎn)

（1）各種管道在張拉之前，根據(jù)監(jiān)測(cè)單位測(cè)出的管道摩阻力繪出P－S曲線，以校核控制張拉力和確定初始張拉力。（2）混凝土抗壓強(qiáng)度必須達(dá)到設(shè)計(jì)錨固強(qiáng)度后，才可進(jìn)行張拉。（3）要求兩端同步施加預(yù)應(yīng)力和控制伸長(zhǎng)量。當(dāng)兩端伸長(zhǎng)量相差較大時(shí)，應(yīng)查找原因，糾正后再張拉。（4）為確保長(zhǎng)束群錨鋼絞線受力均勻，在張拉之前，先用小噸位千斤頂將鋼絞線逐根預(yù)張拉。（5）當(dāng)張拉束中有一根或多根鋼絞線產(chǎn)生滑移時(shí)，若能滿足設(shè)計(jì)要求，可采用單根或整束超張拉。否則，應(yīng)退出全部夾片重新張拉。若鋼絞線刻痕較大時(shí)，應(yīng)換束。（6）張拉后發(fā)現(xiàn)夾片破碎或滑移時(shí)，應(yīng)在換夾片后，再行張拉。張拉后的回縮量大于設(shè)計(jì)規(guī)定值時(shí)，亦應(yīng)重新張拉。

3.3 豎向預(yù)應(yīng)力筋張拉施工控制要點(diǎn)

豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋分兩級(jí)張拉，每級(jí)張拉完成后，應(yīng)及時(shí)旋緊螺帽，并采用扭力扳手監(jiān)測(cè)扭矩。第二次張拉到σk時(shí)，停止張拉（后次壓緊變形值小于1mm）。伸長(zhǎng)量計(jì)算應(yīng)根據(jù)受力鋼筋的實(shí)際伸長(zhǎng)量進(jìn)行計(jì)算。伸長(zhǎng)量不足時(shí)，采用多次反復(fù)張拉，直至達(dá)到設(shè)計(jì)伸長(zhǎng)值。豎向預(yù)應(yīng)力筋張拉施工質(zhì)量控制要點(diǎn)為：（1）下料后，兩端戴帽，在張拉臺(tái)上逐根預(yù)拉，預(yù)拉力為100%бk。（2）豎向筋應(yīng)隨用隨搬運(yùn)，不宜在施工現(xiàn)場(chǎng)長(zhǎng)期堆放。（3）嚴(yán)禁在受力筋上接電焊地線，嚴(yán)禁使用電切割下料。（4）加強(qiáng)張拉安全防護(hù)。豎向預(yù)應(yīng)力筋如不進(jìn)行預(yù)拉檢查，其拉斷率大致為3%～5%。

3.4 橫向預(yù)應(yīng)力筋張拉施工控制要點(diǎn)

（1）嚴(yán)格控制管道安裝質(zhì)量。保證設(shè)計(jì)要求的空間曲線，避免鋼筋擠壓管道。接口應(yīng)嚴(yán)密，不得漏漿。（2）錨墊板定位要準(zhǔn)確、安裝要牢固，嚴(yán)禁墊板與管道之間出現(xiàn)折角。（3）澆筑時(shí)，混凝土不許直接傾倒在導(dǎo)管上。振搗時(shí)，嚴(yán)禁振搗器碰撞導(dǎo)管。（4）千斤頂必須按規(guī)定進(jìn)行標(biāo)定和檢查。

4 優(yōu)化方案需注意的相關(guān)問題

4.1 支架搭設(shè)方案比選問題

本橋?yàn)榇篌w積混凝土現(xiàn)澆梁施工，支架的穩(wěn)定性和變形量是決定現(xiàn)澆梁施工成功與否的關(guān)鍵［1］。橋體支架方案選擇時(shí)，通過比較扣件式鋼管腳手架、碗扣式鋼管腳手架及門式鋼管腳手架的適用性、穩(wěn)定性、承載力等條件，選用了碗扣式鋼管滿堂腳手架。該腳手架碗扣節(jié)點(diǎn)支撐傳力方式，承載力較大，穩(wěn)定性強(qiáng)，并可根據(jù)箱梁底部形式任意組裝。

在支架施工前，對(duì)地基處理的范圍與深度、地基承載力、高程及平整度、排水措施等進(jìn)行檢查［2］，并對(duì)支撐體系的立桿、橫帶、縱帶、地基承載力之間相互驗(yàn)算，從而制訂針對(duì)性的地基處理和搭設(shè)方案。

4.2 整體澆筑時(shí)需注意的問題

（1）整體澆筑連續(xù)預(yù)應(yīng)力箱梁時(shí)，先澆筑底板和腹板，再澆筑頂板和翼板。為避免澆筑過程引起壓力不均勻，導(dǎo)致基底不均勻沉陷或模板側(cè)向壓力不勻，再引起支架變形，兩次澆筑均應(yīng)從跨中向兩支點(diǎn)對(duì)稱進(jìn)行［3］。（2）認(rèn)真選擇混凝土的坍落度，控制好底板與腹板、頂板混凝土的間隔時(shí)間，使底板既不“擁起”，避免“掏灰”，腹板又不出現(xiàn)施工縫痕跡［4］。

4.3 鋼束預(yù)應(yīng)力施加及質(zhì)量控制問題

（1）張拉控制力在施工設(shè)計(jì)圖中均有明確要求，但一般指錨下控制應(yīng)力。為了精確控制錨下應(yīng)力，應(yīng)根據(jù)鋼束的長(zhǎng)短和夾片錐度的技術(shù)參數(shù)，并綜合考慮混凝土壓縮變形、錨口摩阻預(yù)應(yīng)力損失后，按長(zhǎng)度分批確定實(shí)施時(shí)的張拉控制應(yīng)力。（2）預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁的張拉順序恰當(dāng)與否不僅關(guān)系到預(yù)應(yīng)力損失的大小和施工支架搭設(shè)的經(jīng)濟(jì)性，還影響到箱梁結(jié)構(gòu)安全。橋幅越寬，影響越大。該工程設(shè)計(jì)的張拉順序?yàn)椋焊拱迨鷻M梁束→頂?shù)装迨鷺蛎姘鍣M向束，并按先長(zhǎng)束、后短束的原則進(jìn)行。經(jīng)驗(yàn)算后發(fā)現(xiàn)，橫梁頂面配置的鋼筋遠(yuǎn)不足以抵抗橫梁承受荷載所產(chǎn)生的彎矩。所以，將張拉實(shí)施的順序調(diào)整為：第一批橫梁束→腹板束→第二批橫梁束→頂?shù)装迨鷺蛎姘鍣M向束→端橫梁剩余鋼束，并按先長(zhǎng)束、后短束的原則進(jìn)行。調(diào)整預(yù)應(yīng)力張拉順序后的結(jié)果滿足了設(shè)計(jì)和規(guī)范要求，達(dá)到了預(yù)期的效果。

5 結(jié)語

四川青南大道跨達(dá)成鐵路轉(zhuǎn)體立交橋?yàn)榍嗄洗蟮澜ㄔO(shè)工程的一個(gè)重要節(jié)點(diǎn)。該橋梁采用整體澆筑、2次預(yù)應(yīng)力張拉的施工方案，在保證質(zhì)量和安全的前提下，縮短了施工周期，有效解決了春運(yùn)對(duì)工程的施工干擾，為青南大道建設(shè)工程全線貫通爭(zhēng)取了時(shí)間。同時(shí)，也大大降低了施工成本。

［1]范興華，李景玉，王永康.等截面大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁整體現(xiàn)場(chǎng)澆筑及張拉施工技術(shù)［J］.北方交通，2002（25）：40-42.

［2]王濤，葛燕鋒.淺談某跨鐵路預(yù)應(yīng)力混凝土橋轉(zhuǎn)體施工質(zhì)量控制［J］.中國高新技術(shù)企業(yè)旬刊，2015（1）：110-112.

［3]JTG TF50-2011，公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范［S］.

［4]陳曉祥.混凝土連續(xù)箱梁一次澆注施工［J］.城市建設(shè)理論研究，2011（25）：25-26.

[責(zé)任編輯 楊明慶]

Sichuan Qingnan Road Dacheng Railway Variable Height Swivel Bridge Construction Scheme Optim ization Research

HOU Yun－feng，WANG Wei
（Yellow Pearl Water Conservancy and Hydropower Construction Co.Ltd，Sanmenxia 472000，Henan，China）

There are some problems of Sichuan Qingnan Road Dacheng Railway variable height swivel bridge original design scheme，such as project delay，quality control.Aiming to the particularity and construction feature of construction，it uses overall pouring twice prestress tension optimization scheme.It analyzes optimization scheme prestress construction procedure，control keypoint，and discusses the stand setup scheme comparison and selection，overall pouring attention matters，steel cable prestress and quality control methods and so on.

Qingnan Road；Dacheng Railway；variable height swivel bridge；optimization scheme；construction control

U445.47+1

A

10.13681／j.cnki.cn41-1282／tv.2017.01.006

2016-06-12

侯云峰（1978-），男，河南三門峽人，工程師，主要從事水利水電工程項(xiàng)目管理工作。