嘉紹大橋主橋X托架施工關(guān)鍵技術(shù)

吳聰

【摘 要】嘉紹大橋主塔設(shè)X型托架，托架懸臂長度21.49m，為預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。采用扇形排式支架施工，分三次澆筑、兩次張拉施工完成。論文對其支架設(shè)計與施工、鋼筋與混凝土施工、預(yù)應(yīng)力施工、支架拆除等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了介紹，供類似工程參考。

【Abstract】The main tower of JiaShao Bridge is equipped with X bracket， the length of bracket is 21.49m， and it is prestressed concrete structure. It adopts the fan-shaped bent support construction， which is completed by three times pouring and two times tensioning construction. The key technologies such as the design and construction of the support， the construction of reinforcement and concrete， the construction of prestressing force and the removal of the support are introduced in this paper， which can be referenced by similar projects.

【關(guān)鍵詞】X型托架 ；扇形排式支架； 支架預(yù)壓

【Keywords】 X bracket； fan-shaped bent support； bracket preload

【中圖分類號】TU74 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號】1673-1069（2017）07-0177-04

1 引言

嘉紹跨江大橋主航道橋位于潮強(qiáng)流急，涌潮洶涌，沖淤劇烈的錢塘江強(qiáng)涌區(qū)。主航道橋主塔托架懸臂長度長達(dá)21.492m，遠(yuǎn)超出承臺范圍，其施工難度大。經(jīng)過全面、認(rèn)真比選，托架采用直樁與斜樁結(jié)合的落地扇形排式支架進(jìn)行施工。成功解決了長懸臂、變高度X托架施工難題，為今后類似工程提供了經(jīng)濟(jì)、可靠、實(shí)用的施工技術(shù)。

2 工程概述

嘉紹跨江大橋主航道橋?yàn)榱?dú)柱四索面分幅鋼箱梁斜拉橋，其跨徑布置為70+200+5×428+200+70=2680m。索塔采用獨(dú)柱型索塔，包括塔柱、托架、塔冠以及索塔附屬設(shè)施等。

主塔設(shè)置箱形斷面“X”型支承托架。托架懸臂長度為21.492m，托架采用變高度結(jié)構(gòu)，高5.00～9.00m，頂?shù)装鍖?.60m，頂板厚為1.30m，腹板及底板厚為 1.00m。托架為預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，托架共設(shè)置了42束15～22預(yù)應(yīng)力鋼束。為滿足托架與塔柱間受力要求，托架的縱向鋼筋均錨固于塔柱內(nèi)，預(yù)應(yīng)力鋼束錨固于托架的中部和端部，管道成孔采用塑料波紋管。為避免預(yù)應(yīng)力錨具布置切斷托架鋼筋和景觀需要，托架預(yù)應(yīng)力采用深埋錨工藝。（圖1）

3 托架支架設(shè)計與施工

3.1 支架設(shè)計

X托架結(jié)構(gòu)為長懸臂（懸臂21.94m，伸出承臺以外8.4m）、變高度（由9m變至5m）的結(jié)構(gòu)，由此帶來了在支架設(shè)計時必須解決兩大難題。①支架鋼管的布置；②承重桁架設(shè)計。

經(jīng)過幾種方案的比選，托架支架采用扇形排式落地支架，每肢采用6根φ1000×12mm鋼管，沿著托架懸臂方向分兩排布置，每排3根。均支撐在承臺上。鋼管樁間利用φ600×8mm平聯(lián)連成整體。托架根部采用預(yù)埋牛腿受力。為增加整體穩(wěn)定性及抵消水平力，支架通過平聯(lián)拉桿與塔柱預(yù)埋件固定。托架在靠近塔柱側(cè)利用預(yù)埋在塔柱中的雙拼HN588型鋼牛腿作為支撐。

支架系梁及分布梁均為雙拼HM588×30cm型鋼，主承重梁為7排異型桁片。桁片上設(shè)置分配梁為I12.6工字鋼，根據(jù)荷載不同不等距布置。為了支架拆卸方便，在每個支點(diǎn)位置均設(shè)置一個砂箱。支架兩側(cè)搭設(shè)鋼管腳手架，作為模板支撐和施工作業(yè)平臺。

3.2 支架搭設(shè)

鋼管采用全高度整根進(jìn)行安裝，先安裝內(nèi)側(cè)4根直管再安裝最外側(cè)兩根斜管。

首先測量放樣，精確定位鋼管的位置。然后安裝第一根鋼管，安裝時必須嚴(yán)格控制鋼管的垂直度，垂直度滿足管軸線偏差≤L/1000。鋼管與預(yù)埋件固定后，接著安裝該根鋼管的縱聯(lián)和橫聯(lián)。依次順序完成其它直管安裝。斜管的安裝利用兩臺吊機(jī)抬吊實(shí)現(xiàn)其設(shè)計斜率而完成安裝。

鋼管安裝完成后進(jìn)行系梁安裝，同時根據(jù)系梁高度安裝塔側(cè)牛腿。接著安裝砂箱，然后安裝分布梁。最后安裝承重桁架。

3.3 支架預(yù)壓

支架按照設(shè)計要求搭設(shè)完成后，在投入使用前必須進(jìn)行支架預(yù)壓以復(fù)核設(shè)計及檢查支架搭設(shè)質(zhì)量。

預(yù)壓前對照設(shè)計圖紙仔細(xì)檢查每個關(guān)鍵部位是否符合要求，尤其是節(jié)點(diǎn)附近的焊縫質(zhì)量情況，承重桁架連接、加強(qiáng)情況等。一切準(zhǔn)備就緒后，即可進(jìn)行支架的加載預(yù)壓。

支架預(yù)壓加載試驗(yàn)分5步完成，即60%、80%、100%、110%、卸載。預(yù)壓荷載采用鋼筋及鋼板進(jìn)行配載。每級加載完成后，應(yīng)先暫停下一級加載，并每隔2小時對支架沉降量進(jìn)行一次監(jiān)測，對各個測試點(diǎn)所測數(shù)值做好現(xiàn)場實(shí)時分析，即時了解控制部位的沉降變形。當(dāng)支架頂部監(jiān)測點(diǎn)的沉降量平均值小于2mm時，可進(jìn)行下一級加載。若在加載過程中控制測點(diǎn)變位超過設(shè)計或規(guī)范允許值時，立即暫停加載并查明原因。

加載時應(yīng)嚴(yán)格控制偏載，盡量保證堆載重心在托架支架中軸線附近。并以盡量降低堆載重心為原則，保證預(yù)壓過程的安全性。同時做好相應(yīng)監(jiān)測記錄。

3.4 支架拆除

托架第二次預(yù)應(yīng)力施工完畢后，即可以拆除支架。支架分承重梁結(jié)構(gòu)、承重管樁兩大部分進(jìn)行拆除。endprint

承重梁結(jié)構(gòu)采用塔吊或履帶吊進(jìn)行拆除。首先卸載砂箱。卸載時，應(yīng)所有砂箱同時下降，讓承重梁和底模等整體下降。砂箱卸載后，接著進(jìn)行底模及底模分布梁的拆除。然后進(jìn)行承重桁架的拆除，最后是分布梁及系梁的拆除。

承重管樁拆除需用塔吊及卷揚(yáng)機(jī)配合。管樁拆除順序?yàn)橄炔鸪睒对俨鸪睒丁?/p>

4 托架鋼筋混凝土施工

4.1 鋼筋安裝

托架鋼筋共有φ16mm、φ20mm和φ25mm的HRB335級鋼筋三種規(guī)格，根據(jù)不同部位分別分為底板、腹板、頂板以及錨下鋼筋等四大部分。

首先在底模上放出托架的輪廓，安裝底板鋼筋及腹板鋼筋。由于腹板鋼筋最高的達(dá)到9m，所以必須設(shè)置輕型骨架固定。鋼筋安裝完成后，檢查其尺寸，在安裝時是否發(fā)生變形。

在進(jìn)行腹板和底板鋼筋安裝時，應(yīng)將底板鋼筋與腹板鋼筋連接牢固，底板上下層鋼筋應(yīng)形成整體，各梁塊之間的縱向鋼筋應(yīng)進(jìn)行綁扎連接。為確保預(yù)應(yīng)力管道位置的絕對準(zhǔn)確，當(dāng)鋼筋位置與預(yù)應(yīng)力管道發(fā)生沖突時可適當(dāng)?shù)呐矂愉摻钗恢?。鋼筋錨固處的鋼筋如影響預(yù)應(yīng)力鋼束時，可適當(dāng)彎折，待預(yù)應(yīng)力施工完成后再恢復(fù)原狀[1]。

注意加強(qiáng)與預(yù)應(yīng)力有關(guān)鋼筋安裝，錨墊板下的螺旋鋼筋需與波紋管、喇叭口同圓心，并密貼至錨墊板下；錨下加強(qiáng)鋼筋網(wǎng)及鋼束彎曲段加強(qiáng)鋼筋必須嚴(yán)格按圖紙施工，腹板錨下鋼筋加彎勾勾住腹板鋼筋；頂（底）板鋼束起彎處前后75cm內(nèi)，頂（底）板上下鋼筋網(wǎng)拉筋加密，其最大間距為30cm。

4.2 模板設(shè)計與安裝

根據(jù)托架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，托架外模采用大塊定型鋼模。內(nèi)模采用木模。由于托架在長度方向是變高度結(jié)構(gòu)，故在外模設(shè)計時分標(biāo)準(zhǔn)鋼模及異型鋼模兩種。在托架不同節(jié)段施工中，利用標(biāo)準(zhǔn)鋼模與異型鋼模組合成相應(yīng)尺寸的外模。

整個模板體系采用外模包住底模的結(jié)構(gòu)型式，外模和內(nèi)模間采用對拉螺桿固定。螺桿采用D20圓鋼，水平間距1.5m，豎向間距0.8m。托架兩側(cè)搭設(shè)水管支架作為操作平臺，內(nèi)模采用水管支架支撐。

托架采用翻轉(zhuǎn)模板法施工。托架施工首節(jié)垂直度和平面位置最為關(guān)鍵，直接影響托架外側(cè)線形，在支架上焊接定位型鋼用于固定模板，模板安裝完畢，測量精確調(diào)整垂直度，在四周用鋼絲繩加型鋼對頂對拉，加固模板，模板底部與底模接觸部位使用止水膠帶，并用對拉螺桿鎖緊，防止混凝土澆筑時漏漿。

4.3 混凝土澆筑

根據(jù)設(shè)計文件要求，托架一次澆注對稱兩肢，需混凝土約400m3。澆筑混凝土前須對所有支架、模板及鋼筋進(jìn)行一次大檢查。

對于托架混凝土澆注采用先底板、后腹板，再頂板的施工順序，由于托架底板存在的縱坡，縱向澆筑順序?yàn)閺耐屑芨慷讼驊冶鄱藵仓Ｍ屑艿装逡淮螡沧⑼戤?，腹板施工時，混凝土必須分層澆注，分層振搗，分層厚度為30cm。澆注混凝土?xí)r，振動棒應(yīng)垂直插入混凝土，要快插慢拔，如此有利于將混凝土中的空氣引出，避免產(chǎn)生氣泡。分層澆注時，振動棒要插入前一層混凝土，保證新澆注混凝土與前一混凝土結(jié)合良好。對鋼筋密集處和錨頭處，使用直徑3cm小振動棒振動，以保證該處混凝土密實(shí)。

澆注腹板混凝土?xí)r，為防止腹板根部翻漿，必須設(shè)置不小于100cm的反壓模扳，同時在保證混凝土質(zhì)量和泵送能力的前提下，盡量減小混凝土坍落度。在澆注過程中，要加強(qiáng)振搗，以防止蜂窩麻面，同時又要避免過振搗現(xiàn)象。

由于X托架混凝土標(biāo)號高、壁厚較厚，故混凝土澆筑完成后必須及時、持續(xù)地養(yǎng)生，確?；炷临|(zhì)量。

5 托架預(yù)應(yīng)力施工

5.1 預(yù)應(yīng)力管道安裝

預(yù)應(yīng)力管道的正確安裝和保護(hù)是預(yù)應(yīng)力施工順利的前提。由于托架的全部預(yù)應(yīng)力管道均要通過中、下塔柱實(shí)心段，然后再接長。塔柱實(shí)心段中間鋼筋密集，影響管道安裝的因素繁多，因此施工難度較大。

①預(yù)應(yīng)力管道的固定。預(yù)應(yīng)力管道安裝必須順暢，嚴(yán)格按設(shè)計坐標(biāo)安裝，偏差不大于10mm。每50cm設(shè)置定位鋼筋卡一道，定位鋼筋網(wǎng)最大間距不得大于50cm，并同主鋼筋焊牢。預(yù)應(yīng)力束彎曲段定位鋼筋網(wǎng)及定位鋼筋卡間距應(yīng)適當(dāng)加密。

②預(yù)應(yīng)力管道接頭的處理。在施工過程中特別注意預(yù)應(yīng)力管道接頭的處理。必須采用專用接頭進(jìn)行連接安裝，接頭伸入管道內(nèi)的長度必須不小于25cm，內(nèi)管接頭須平順，對有凹凸的接頭用鐵錘或其他工具修平順。塑料波紋管與錨墊板連接，采用高密度聚乙烯套管。塑料波紋管與排氣管連接，在波紋管上熱熔排氣孔，然后用塑料弧形壓板連接。管道接頭處理不當(dāng)，將會對鋼絞線穿束及壓漿造成極大影響。

5.2 預(yù)應(yīng)力穿束與張拉

①預(yù)應(yīng)力穿束。X托架預(yù)應(yīng)力采用先裝預(yù)應(yīng)力管道再穿束的工藝，穿束在混凝土澆注前進(jìn)行。由于X托架預(yù)應(yīng)力束長達(dá)60m，人工進(jìn)行穿束無法保證穿束質(zhì)量及效率，故采用卷揚(yáng)機(jī)加專用連接器進(jìn)行穿束，這樣既能夠保證穿束質(zhì)量又能保證穿束效率。

②預(yù)應(yīng)力張拉。由于X托架預(yù)應(yīng)力采用了深埋錨工藝，故張拉時須使用特制工具式的過渡板在X托架外壁進(jìn)行張拉。根據(jù)設(shè)計文件要求，混凝土齡期至少保證5天，混凝土強(qiáng)度達(dá)到80%以上設(shè)計強(qiáng)度，彈性模量達(dá)到設(shè)計值的70%的情況下方可施加預(yù)應(yīng)力。

千斤頂安裝時，須與管道中心相重合。工具錨亦必須對中管道，使鋼鉸線在工具錨與工作錨之間順直。張拉時，預(yù)應(yīng)力施加到初應(yīng)力σ0→測量千斤頂油缸伸長量L0→應(yīng)力緩慢升到σk 并持荷5min→測量油缸伸長量L1 →驗(yàn)算實(shí)際伸長量ΔL ，符合要求后方可錨固。

張拉采取張拉力和伸長量雙控，托架預(yù)應(yīng)伸長量以張拉以為主，伸長量的實(shí)際伸長量與理論伸長量之間的允許誤差不得超過±6%。斷絲率不得超過施工規(guī)范要求。當(dāng)實(shí)際伸長量與理論伸長量之間的誤差超出允許值時，必須檢查機(jī)具或鋼鉸線，重新檢驗(yàn)合格并查明原因后才能繼續(xù)張拉作業(yè)。

5.3 預(yù)應(yīng)力管道壓漿

①壓漿前準(zhǔn)備工作。

切割錨外鋼絲：將錨具外部多余的鋼絞線用砂輪切割機(jī)割切，但余留長度不得少于3cm。

封錨：錨具外面的預(yù)應(yīng)力筋間隙應(yīng)用水泥漿填塞（可適當(dāng)加點(diǎn)棉花或棉碎）以免冒漿而損失灌漿壓力。封錨時應(yīng)留排氣孔。

沖洗孔道：孔道在壓漿前應(yīng)用壓力水沖洗干凈，保證孔道暢通，沖洗后用空壓機(jī)吹去孔內(nèi)積水，使水泥漿與孔壁的結(jié)合良好。

②管道壓漿。

張拉后24小時內(nèi)進(jìn)行管道壓漿，孔道壓漿采用真空輔助壓漿工藝，并摻入適量的阻銹劑。孔道壓漿順序先下后上，將集中在一處的孔一次地壓完。壓漿時，先開真空泵，使孔道內(nèi)的氣壓與大氣壓形成一定的壓力差后，再開壓漿機(jī)，將預(yù)拌好的水泥漿壓入孔道，當(dāng)排氣端流出的水泥漿用目測認(rèn)為是連續(xù)流出并與壓漿端壓入的水泥漿稠度一樣時，關(guān)閉真空泵，關(guān)閉出漿端的閥門，再用壓漿機(jī)進(jìn)行加壓后，關(guān)閉壓漿機(jī)和壓漿端閥門，待孔道內(nèi)水泥漿初凝后方可拆除孔道兩端的閥門。

6 結(jié)語

嘉紹大橋主橋主塔X托架具有長懸臂、變高度、體量大、內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜等特點(diǎn)。如何在有限的資源下不影響塔柱的施工進(jìn)度同時實(shí)現(xiàn)托架施工的順利完成，成為X托架的施工難題。X托架施工關(guān)鍵技術(shù)在于托架支架的設(shè)計與施工、鋼筋混凝土施工及預(yù)應(yīng)力施工三者的施工順序與交叉。托架能在有限時間內(nèi)順利完成施工，將為本橋的主塔施工的順利完成奠定了堅實(shí)的基礎(chǔ)。本文就這些施工問題進(jìn)行闡述，以供同類型工程參考。

【參考文獻(xiàn)】

【1】楊文淵.橋梁施工工程師手冊（第二版）[M].北京：人民交通出版社，2003.endprint