涪江五橋獨(dú)塔斜拉橋主梁合龍段施工技術(shù)

喬永和，李盼盼，古培峰(.中交一公局總承包經(jīng)營(yíng)分公司，北京 0004；.中交一公局第四工程有限公司，廣西 南寧 530033)

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涪江五橋獨(dú)塔斜拉橋主梁合龍段施工技術(shù)

喬永和1，李盼盼2，古培峰2
(1.中交一公局總承包經(jīng)營(yíng)分公司，北京 100024；2.中交一公局第四工程有限公司，廣西 南寧 530033)

為了實(shí)現(xiàn)江油涪江五橋在特殊地形下的成功合龍，通過(guò)對(duì)合龍段施工方案的優(yōu)化，采用邊跨加設(shè)臨時(shí)支墩，再進(jìn)行梁體鎖定，重點(diǎn)控制合龍段施工的平面位置、高程及結(jié)構(gòu)尺寸，觀測(cè)溫度變化，詳細(xì)分析勁性骨架設(shè)計(jì)、合龍束預(yù)應(yīng)力筋的安裝、混凝土澆筑及養(yǎng)護(hù)工藝。結(jié)果表明：涪江五橋主梁的合龍施工技術(shù)最大限度地減小了對(duì)防洪堤的破壞，對(duì)特殊情況下的斜拉橋主梁合龍施工具有指導(dǎo)意義。

橋梁工程；斜拉橋；主梁；合龍段

0 引 言

隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，大量的交通基礎(chǔ)建設(shè)工程如雨后春筍般不斷涌現(xiàn)，這對(duì)橋梁工程的美觀性、舒適性提出了更高的要求，為修建各類(lèi)跨度大、造型獨(dú)特的橋梁提供了廣闊的空間[1-3]。獨(dú)塔斜拉橋由于其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，塔身具備極強(qiáng)的可塑性，造型美觀、多變，往往是一個(gè)地區(qū)的地標(biāo)性建筑，并成為現(xiàn)代最為流行的大跨度橋梁的橋型之一[4-6]。

合龍段施工是斜拉橋工程建設(shè)的關(guān)鍵性控制點(diǎn)，合龍段施工的質(zhì)量直接關(guān)系到斜拉橋全橋的結(jié)構(gòu)受力、線型以及內(nèi)力分布狀況，影響橋梁結(jié)構(gòu)的使用性能[7-10]。斜拉橋的主梁合龍施工一般先采用勁性骨架進(jìn)行鎖定，再澆筑合龍段混凝土，然后預(yù)應(yīng)力張拉，最后解除勁性骨架鎖定[11-15]。

江油涪江五橋?yàn)镠型曲線獨(dú)塔斜拉橋，其主塔造型靈感來(lái)源于詩(shī)仙李白，呈酒樽造型，寓意著江油的詩(shī)仙文化。該橋作為江油市地標(biāo)建筑，其邊跨恰位于防洪河堤陡坡面，在必須保證防洪河堤安全的情況下，不具備合龍段的施工條件。本文通過(guò)對(duì)該橋合龍段的設(shè)計(jì)優(yōu)化及優(yōu)化后合龍段施工技術(shù)的闡述，為類(lèi)似工程的設(shè)計(jì)與施工提供參考和借鑒。

1 工程概況

江油涪江五橋的主塔結(jié)構(gòu)形式為H型曲線獨(dú)塔，拉索為雙索面、對(duì)稱(chēng)扇形布置；采用預(yù)應(yīng)力混凝土雙縱肋式主梁，梁段劃分為5種類(lèi)型，即0號(hào)梁段、變寬梁段、標(biāo)準(zhǔn)梁段、邊跨現(xiàn)澆梁段和合龍段[16-17]。

標(biāo)準(zhǔn)梁段梁頂面設(shè)2%的雙向橫坡和2.49%的雙向縱坡，梁寬32.5 m，雙縱肋梁高2.7 m，寬2 m，肋間凈距24.75 m，頂板厚0.28 m，頂板下設(shè)有兩道縱向加勁小縱肋，肋高1 m，寬0.5 m。

懸澆梁段共23段，最大懸臂施工長(zhǎng)度為145 m(含0號(hào)梁段)，全部采用前支點(diǎn)掛籃懸澆施工。

現(xiàn)澆梁段共有2處，長(zhǎng)度均為6.93 m，設(shè)于交界墩處，采用支架現(xiàn)澆施工，主橋的立面如圖1所示。合龍段長(zhǎng)度為2 m，均為邊跨合龍段，如圖2所示。

圖1 主橋立面

圖2 原設(shè)計(jì)現(xiàn)澆段及合龍段

2 合龍段方案的優(yōu)化

2.1 合龍段位置優(yōu)化

按照原設(shè)計(jì)的梁段劃分施工，合龍段將處于變寬段上，主肋寬度由2 m漸變到3.5 m；河堤阻擋了掛籃的行進(jìn)線路，若要使用掛籃懸澆第23#節(jié)段，必須將河堤整體挖低1～1.3 m；現(xiàn)澆段長(zhǎng)度為6.93 m，支架立柱處于河堤背水面護(hù)坡上，會(huì)對(duì)河堤護(hù)坡造成比較大的破壞。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際勘察，提出將現(xiàn)澆段增加6 m、減少1個(gè)懸澆節(jié)段的優(yōu)化方案。優(yōu)化后其分段如圖3所示。

圖3 優(yōu)化后現(xiàn)澆段及合龍段

2.2 新方案思路

現(xiàn)澆段采用型鋼貝雷支架進(jìn)行施工。22#段使用前支點(diǎn)掛籃懸澆施工，但由于掛籃端部與現(xiàn)澆段支架距離太近，無(wú)法使用掛籃張拉機(jī)構(gòu)掛索，現(xiàn)變更為采用支墩作為掛籃的前支點(diǎn)；合龍段利用掛籃和現(xiàn)澆段支架作為支撐平臺(tái)，配合腳手管支架進(jìn)行施工。優(yōu)化后現(xiàn)澆段支架側(cè)立面如圖4所示。

圖4 優(yōu)化后現(xiàn)澆段支架側(cè)立面

2.3 改進(jìn)后的優(yōu)點(diǎn)

經(jīng)改進(jìn)優(yōu)化后，合龍段位于標(biāo)準(zhǔn)截面段上，更利于合龍段的質(zhì)量控制；現(xiàn)澆段支架前排立柱位于河堤頂面，柱高度減小，基礎(chǔ)更加穩(wěn)固，支架整體穩(wěn)定性更好；懸澆段施工到22#節(jié)段，只需要將河堤挖除一小部分即可，在保護(hù)防洪河堤的同時(shí)縮短了懸澆施工工期，有利于縮短項(xiàng)目建設(shè)周期。

3 施工過(guò)程及控制要點(diǎn)

3.1 22#懸澆段施工

3.1.1 支墩設(shè)計(jì)

前支點(diǎn)掛籃支撐受力系統(tǒng)由斜拉索、錨桿、止推塊和反力撐等構(gòu)成，如圖5所示。

圖5 前支點(diǎn)掛籃支撐受力系統(tǒng)

22#懸澆段施工時(shí)由于無(wú)法掛索，必須采用支墩對(duì)掛籃前部進(jìn)行支撐，支撐點(diǎn)設(shè)置在掛籃縱肋與前橫梁相交的位置，該處掛籃屬于掛籃的節(jié)點(diǎn)位置，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)牢固，如圖6所示。

圖6 掛籃支墩設(shè)計(jì)

考慮到主橋懸臂端伸縮變形較大，支墩設(shè)計(jì)了滑動(dòng)裝置和限位裝置，使掛籃在順橋向位置可以相對(duì)支墩基礎(chǔ)滑動(dòng)，避免由于主梁伸縮使掛籃內(nèi)部產(chǎn)生較大的應(yīng)力。

3.1.2 控制要點(diǎn)

22#段為最后一段懸澆段，其控制要點(diǎn)如下。

(1)平面位置和高程的控制。掛籃平面位置定位采用全站儀進(jìn)行測(cè)量，掛籃行走過(guò)程中注意動(dòng)態(tài)調(diào)整，在掛籃行走到位后再進(jìn)行一次測(cè)量，并使用千斤頂精確調(diào)整到設(shè)計(jì)位置[18]。掛籃高程主要采用反頂塊進(jìn)行控制調(diào)整，當(dāng)模板安裝到位后進(jìn)行精調(diào)，以最前端模板標(biāo)高為準(zhǔn)。

(2)結(jié)構(gòu)尺寸的控制。掛籃模板采用的定型鋼模板在循環(huán)使用過(guò)程中有累積變形，施工22#節(jié)段時(shí)需對(duì)模板進(jìn)行修整；在模板安裝過(guò)程中使用全站儀和卷尺對(duì)模板倒角等關(guān)鍵點(diǎn)位進(jìn)行測(cè)量，保證結(jié)構(gòu)尺寸的準(zhǔn)確。

3.2 合龍段施工

本橋?yàn)楠?dú)塔斜拉橋，合龍段均處于邊跨，可利用掛籃和現(xiàn)澆段支架進(jìn)行合龍段施工；且由于22#段施工時(shí)掛籃前端直接支承在河堤上，所以合龍段兩端均為固定端，變形相對(duì)較小，為精確合龍創(chuàng)造了有利條件。根據(jù)本橋特點(diǎn)，合龍段施工時(shí)不設(shè)置兩端配重，僅將橋上多余的設(shè)備、物資清除，并保證大小里程兩側(cè)的荷載一致。

(1)施工流程為：完成22#節(jié)段施工；搭設(shè)腳手支架；立模、綁扎鋼筋、安裝預(yù)應(yīng)力；測(cè)量觀測(cè)；安裝勁性骨架；澆筑合龍段；混凝土養(yǎng)護(hù)；張拉合龍束預(yù)應(yīng)力至50%；拆除合龍段勁性骨架；張拉合龍束預(yù)應(yīng)力至100%。

(2)控制要點(diǎn)：溫度變形觀測(cè)；勁性骨架的設(shè)計(jì)和安裝；合龍束預(yù)應(yīng)力筋安裝及張拉；混凝土澆筑及養(yǎng)護(hù)。

(3)溫度變形觀測(cè)。在完成22#節(jié)段的施工后，首先對(duì)22#段端頭的橋梁變形進(jìn)行測(cè)量，早、中、晚各觀測(cè)1次，找出溫度對(duì)橋梁懸臂端標(biāo)高的影響規(guī)律。溫度變形觀測(cè)應(yīng)至少持續(xù)一周時(shí)間，對(duì)橋梁的高程、軸線、橋長(zhǎng)進(jìn)行聯(lián)測(cè)，并觀測(cè)記錄氣溫變化的相關(guān)數(shù)據(jù)，找出與氣溫變化規(guī)律相關(guān)的橋梁高程變化數(shù)據(jù)，選擇溫度變化對(duì)橋梁變形幅度影響最小的時(shí)間段進(jìn)行勁性骨架安裝和混凝土澆筑施工[19]。在混凝土澆筑施工前，應(yīng)連續(xù)24 h不間斷地觀測(cè)。在橋梁端頭設(shè)置5個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，分別位于橋梁中線、次肋頂和主肋頂。

本橋合龍時(shí)間為1月21日，正是全年氣溫最低的時(shí)間段，當(dāng)年1月平均氣溫為5 ℃～12 ℃，橋梁高程和軸線變形在5 mm以?xún)?nèi)，非常有利于合龍段施工。根據(jù)觀測(cè)結(jié)果，將勁性骨架安裝時(shí)間定于早上6點(diǎn)至8點(diǎn)，混凝土澆筑時(shí)間定于次日上午6點(diǎn)至7點(diǎn)。

(4)勁性骨架的設(shè)計(jì)和安裝。合龍段施工時(shí)采用勁性骨架先進(jìn)行臨時(shí)鎖定，以克服日照、溫差、混凝土收縮和徐變等多種因素的影響，因此這是合龍施工的關(guān)鍵。施工嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)與規(guī)范的要求進(jìn)行，合龍段鎖定勁性骨架如圖7所示。

圖7 合龍段鎖定勁性骨架(取對(duì)稱(chēng)半截面)

勁性骨架設(shè)計(jì)采用外部骨架的形式，在合龍段兩側(cè)預(yù)埋鋼板，然后焊接雙拼槽鋼，共設(shè)13組連接桿。在安裝勁性骨架時(shí)，先將現(xiàn)澆段一側(cè)的焊縫滿焊，而懸臂段一側(cè)的焊縫在一天中氣溫較低時(shí)焊接。大小里程合龍段各安排4名焊工同時(shí)從主肋向中間頂板對(duì)稱(chēng)焊接，并在早晨6點(diǎn)后的3 h內(nèi)完成，實(shí)現(xiàn)對(duì)合龍段的鎖定。

(5)合龍束預(yù)應(yīng)力筋安裝及張拉。本橋單側(cè)設(shè)置22束19Φs15.2預(yù)應(yīng)力筋作為合龍束，最長(zhǎng)合龍束長(zhǎng)度接近100 m。主肋還設(shè)置了2束22Φs15.2、2束19Φs15.2預(yù)應(yīng)力筋連續(xù)束，以及頂板預(yù)應(yīng)力鋼絲等。

在合龍段鋼筋綁扎前先進(jìn)行預(yù)應(yīng)力穿束，然后綁扎鋼筋、安裝模板，在混凝土澆筑并養(yǎng)護(hù)7 d后，先將縱向預(yù)應(yīng)力筋張拉到設(shè)計(jì)值的50%，再拆除勁性骨架。

(6)混凝土的澆筑及養(yǎng)護(hù)。合龍段單段混凝土方量約為43 m3，應(yīng)在早晨6點(diǎn)后的2 h內(nèi)澆筑完成，保證新澆筑混凝土處于氣溫上升的環(huán)境中并在受壓的狀態(tài)下達(dá)到終凝，以防混凝土開(kāi)裂。混凝土采用早強(qiáng)微膨脹混凝土，并根據(jù)天氣情況適當(dāng)提高混凝土的出料溫度，在運(yùn)輸過(guò)程中采取保溫措施?；炷翝仓^(guò)程中還應(yīng)對(duì)主梁變形進(jìn)行觀測(cè)。

混凝土采用塑料薄膜包裹保水和麻袋覆蓋保溫的養(yǎng)護(hù)方式。在中午陽(yáng)光充足、氣溫較高時(shí)往麻袋上澆適量的水，保持麻袋濕潤(rùn)；薄膜保水應(yīng)保證薄膜下一直有凝結(jié)水存在。

4 結(jié) 語(yǔ)

在進(jìn)行江油涪江五橋合龍段施工時(shí)，充分考慮了現(xiàn)場(chǎng)地形、地貌的特殊要求，并結(jié)合實(shí)際情況對(duì)原設(shè)計(jì)合龍段方案進(jìn)行優(yōu)化：通過(guò)增加邊跨現(xiàn)澆段長(zhǎng)度，減少了1個(gè)主梁標(biāo)準(zhǔn)懸澆段長(zhǎng)度，使原合龍段位于防洪河堤陡坡面且為變截面斷面優(yōu)化為位于河堤頂面且橫斷面為標(biāo)準(zhǔn)斷面；同時(shí)在河堤頂面設(shè)置臨時(shí)支墩，利用前支點(diǎn)掛籃作為合龍段模板支撐體系，降低了施工成本，提高了施工效率，減少了對(duì)防洪河堤的破壞，確保了全橋的順利合龍并成功完成體系轉(zhuǎn)換。

最終，涪江五橋成橋后主梁線型平順，橋梁結(jié)構(gòu)合理，受力情況良好，斜拉索索力在設(shè)計(jì)值范圍內(nèi)。這證明經(jīng)過(guò)優(yōu)化后的合龍段施工方案不僅未給橋梁結(jié)構(gòu)留下隱患，而且節(jié)省了工期，較原方案更為安全、便捷、經(jīng)濟(jì)。涪江五橋的成功合龍為今后同類(lèi)型橋梁的合龍段施工提供了借鑒和參考。

[1] 曾 波.株洲建寧大橋斜拉橋主梁合龍施工技術(shù)與控制[J].湖南交通科技，2006，21(1)：88-91.

[2] 郭艷軍.獨(dú)塔混凝土斜拉橋穩(wěn)定性研究[D].成都：西南交通大學(xué)，2008.

[3] 付國(guó)平.泉州晉江斜拉橋主梁邊跨合攏段施工[J].基建優(yōu)化，2008，31(5)：143-145.

[4] 藍(lán) 勇.大跨度混凝土斜拉橋整體穩(wěn)定性分析[D].長(zhǎng)沙：長(zhǎng)沙理工大學(xué)，2009.

[5] 康 莊.獨(dú)塔單索面斜拉橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)與建筑造型[J].四川建筑，2013，33(5)：142-143,146.

[6] 閭開(kāi)軍,孫江濤,胡曉東.淺談斜拉橋的發(fā)展[J].湖南交通科技，1999，25(1)：38-41.

[7] 汪勁豐.預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋施工控制的關(guān)鍵技術(shù)研究[D].杭州：浙江大學(xué)，2003.

[8] 雷 宇.組合梁斜拉橋靜力穩(wěn)定性研究[D].成都：西南交通大學(xué)，2009.

[9] 李曉磊.獨(dú)斜塔單索面斜拉橋設(shè)計(jì)、施工及施工控制技術(shù)研究[D].西安：長(zhǎng)安大學(xué)，2011.

[10] 馬文田，韓大建.混凝土斜拉橋施工控制的最佳成橋狀態(tài)法[J].華南理工大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，1999，27(11):7-13.

[11] 闞 戈.斜拉橋施工控制技術(shù)的研究[D].天津：河北工業(yè)大學(xué)，2007.

[12] 張 泳.支架現(xiàn)澆斜拉橋施工監(jiān)控技術(shù)研究[D].西安：長(zhǎng)安大學(xué)，2005.

[13] 池彥賓.預(yù)應(yīng)力混凝土矮塔斜拉橋懸臂施工監(jiān)控研究[D].重慶：重慶大學(xué)，2011.

[14] 鄭一峰,黃 僑,張宏偉.部分斜拉橋的概念設(shè)計(jì)[J].公路交通科技，2005，22(7)：88-92.

[15] 顏東煌.斜拉橋合理設(shè)計(jì)狀態(tài)確定與施工控制[D].長(zhǎng)沙：湖南大學(xué)，2001.

[16] 崔行航.預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋合攏段施工過(guò)程分析[J].城市道橋與防洪，2014，31(3)：99-100,110.

[17] 劉佳偉.淺談斜拉橋合攏段施工技術(shù)[J].技術(shù)與市場(chǎng)，2015，36(11)：123.

[18] 金 晶.王建國(guó)，劉勇志.矮塔斜拉橋合攏工藝及合攏順序[J].江南大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2010，25(5)：572-576.

[19] 余少華，陳 曄.五河口斜拉橋合攏控制技術(shù)研究[J].西部探礦工程，2006，18(6)：198-201.

[責(zé)任編輯:高 甜]

Construction Technology for Joint Section of Main Girders of Cable-stayed Fifth Fujiang Bridge with Single Tower

QIAO Yong-he1, LI Pan-pan2, GU Pei-feng2
(1. General Contracting Branch of CCCC First Highway Engineering Co., Ltd., Beijing 100024, China; 2. Fourth Engineering Co., Ltd. of CCCC First Highway Engineering Co., Ltd., Nanning 530033, Guangxi, China)

In order to achieve the successful closure of Fifth Fujiang Bridge of Jiangyou City in a special terrain, through the optimization of the construction scheme, it was designed to use temporary support pier for side span and then the beam lock. Control over the plane position, elevation and the structure size was stressed. The temperature change was observed. Detailed analysis of the stiff skeleton design, installation of prestressed tendons, and the concrete pouring and curing process was carried out. The results show that the construction technology of the main girders of Fifth Fujiang Bridge can minimize the damage to the embankment, and it has guiding significance for the closure construction of cable-stayed bridge under special circumstances.

bridge engineering; cable-stayed bridge; main girder; joint section

1000-033X(2017)06-0086-05

2017-02-04

喬永和(1971-)，男，內(nèi)蒙古武川人，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)橥聊竟こ?、路橋工程?/p>

U445.4

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