凈跨190 m上承式砼箱型拱橋有平衡重轉(zhuǎn)體施工

駱鵬，陳聰，韓陽

（1.中國瑞林工程技術(shù)股份有限公司 深圳分公司，廣東深圳 518040；2.中國中鐵一局集團橋梁工程有限公司,重慶 401121)

1 項目概況

湖北省道南鶴公路南渡江特大橋位于恩施州鶴峰縣境內(nèi)，上跨南渡江V字形峽谷，橋梁全長為272.276 m，橋?qū)挒?0 m，橋高為163 m，橋跨布置為2×18.6 m（走馬岸引橋）+204.6 m(主橋）+25 m（鶴峰岸引橋）。主橋為凈跨190 m上承式鋼筋砼等截面箱型拱橋，拱上建筑為11孔跨徑18.6 m的裝配式預應力砼小箱梁橋，兩岸引橋也為裝配式預應力砼小箱梁橋。

該橋主拱圈采用有平衡重轉(zhuǎn)體施工，轉(zhuǎn)出的橋體為帶混凝土底板的小直徑鋼管勁性骨架。轉(zhuǎn)動體系在岸邊制作完成后，轉(zhuǎn)體到位合攏成拱，再分環(huán)分段澆筑形成設計斷面拱圈，在拱圈上搭設支架澆筑拱上建筑，吊裝橋面小箱梁，澆筑橋面系完成全橋。本文擬對該橋轉(zhuǎn)動體系制作、驅(qū)動轉(zhuǎn)體過程以及后期橋梁結(jié)構(gòu)施工進行詳細分析介紹，以期為山區(qū)大跨度橋梁建設提供參考。

2 轉(zhuǎn)動體系制作

2.1 基礎(chǔ)施工

主橋兩岸拱座基礎(chǔ)尺寸為19.7 m×11.4 m×3.0 m，基底均嵌入整體穩(wěn)定、質(zhì)地堅硬的微風化灰?guī)r內(nèi)。場地巖層裸露，基坑開挖深度較深。為加快施工進度，現(xiàn)場主要采用分層小型爆破施工，局部采用機械開鑿修整，確保拱座周邊巖體邊坡穩(wěn)定及基巖完整。拱座基礎(chǔ)混凝土采用一次性澆筑成型，布設冷卻管避免混凝土開裂；同時對影響橋體轉(zhuǎn)體的邊坡巖體進行開挖處理，以確保轉(zhuǎn)體過程中無障礙物。

2.2 普通鋼筋混凝土球鉸制作

球鉸包括下盤基礎(chǔ)中的磨心與上轉(zhuǎn)盤中的磨蓋。磨心、磨蓋為C50普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，磨心直徑為2.60 m，矢高10 cm，磨蓋直徑為2.64 m，凹面矢高為10 cm。磨心成型主要靠一個標準的母線樣板在磨心混凝土終凝前反覆刮制而成（圖1）。磨心混凝土澆筑完成后，進行磨心表面同心圓上高程測量，同心圓間距為15 cm，測點間距約為20 cm，每個同心圓上測點高差≤±1 mm。磨蓋以磨心頂面隔離鋪設雙層塑料薄膜為底模進行澆筑，利用卷揚機采用水磨法機械反復磨合時間≥8 h（圖2）。

圖1 打磨后的磨心

圖2 磨心、磨蓋反復磨合

為保證磨心周邊混凝土不因局部承壓破壞，要在磨心表面周邊15 cm寬度范圍內(nèi)墊兩層油毛氈，再澆上球鉸混凝土，以使上、下球鉸周邊之間形成間隙，磨心周邊不承受壓力。磨心、磨蓋磨合完畢后，將磨蓋提起，在磨心頂面均勻涂抹了約8 mm厚黃油和四氟粉作為潤滑劑（V黃油∶V四氟粉=70∶30），再進行后續(xù)施工。

2.3 上轉(zhuǎn)盤及交界墩施工

以下盤為基礎(chǔ)，在下盤上設置鋼管砼支柱輔助砂胎澆筑上轉(zhuǎn)盤及交界墩，砂胎方便后續(xù)脫架。上轉(zhuǎn)盤尺寸為17.7 m×10.0 m×4.4 m，采用C40砼，內(nèi)設有縱、橫雙向預應力，澆筑砼前預埋預應力波紋管。交界墩背后的背索穿過上轉(zhuǎn)盤，相應預埋穿索波紋管。拱座位置預埋與轉(zhuǎn)出橋體連接的鋼管、角鋼以及鋼筋。交界墩是1個40多米高的空心墩，采用C30砼，墩中有預埋背索波紋管。交界墩尺寸為9.0 m×4.0 m，壁厚為1.0 m，采用翻模法施工。

2.4 轉(zhuǎn)出橋體的制作

轉(zhuǎn)出的橋體為帶混凝土底板的小直徑鋼管勁性骨架。勁性骨架曲由工廠制作，半跨勁性骨架的平面桁架共分為21片，每片桁架長度約為14.48 m或17.40 m，每片重量約為10.4～12.5 t。桁架制作完成后運輸至現(xiàn)場，通過塔吊吊至拱肋支架模板上。拱肋支架采用鋼管墩支架，支架須進行堆沙袋預壓。一期拱肋底板砼澆筑厚為15 cm，采用現(xiàn)澆施工。為減輕轉(zhuǎn)體質(zhì)量，轉(zhuǎn)出橋體的上弦鋼管采用空鋼管。

3 驅(qū)動轉(zhuǎn)體

3.1 脫架形成轉(zhuǎn)動體系

待轉(zhuǎn)動體系各部分砼養(yǎng)護齡期＞28 d，強度達到100%以后，穿好扣索和背索，然后按5級交替張拉背索和扣索，實現(xiàn)脫架，形成轉(zhuǎn)動體系。為使帶砼底板的小直徑鋼管勁性骨架能平穩(wěn)脫架，在土牛拱胎端部拱頂處對應腹板的下方設置1排3個堅固穩(wěn)妥的支撐柱，以備放置千斤頂輔助脫架。脫架后上盤底四周的保險墩在環(huán)道上完全脫空，轉(zhuǎn)動體系的重心基本就在磨心上，轉(zhuǎn)體體系質(zhì)量約為6 006 t。轉(zhuǎn)動體系見圖3、圖4。

圖3 轉(zhuǎn)動體系構(gòu)造

圖4 轉(zhuǎn)動體系照片

3.2 驅(qū)動轉(zhuǎn)體

以環(huán)道對應的上盤底保險墩作為施加轉(zhuǎn)動力矩的受力點，下盤順環(huán)道四周預留的孔洞中插入鋼棒作為反力點，利用頂鐵、反力梁及墊塊組合，通過水平放置千斤頂施加力矩驅(qū)動轉(zhuǎn)體(圖5)，千斤頂噸位為200 t，兩岸最大轉(zhuǎn)體角度為155°，轉(zhuǎn)體到位時間為6～7 h。

圖5 千斤頂驅(qū)動轉(zhuǎn)體

3.3 合攏成拱

轉(zhuǎn)體到位后，通過事先準備好的兩岸各2臺500 t千斤頂，作用在上轉(zhuǎn)盤下緣，調(diào)整拱的合攏標高（見圖6）。標高調(diào)整到位后，通過鋼楔子將保險墩與下盤基礎(chǔ)焊接牢固，安裝合攏段臨時固結(jié)的措施，實現(xiàn)主拱瞬時合攏。澆筑砼密封上下盤空間以及上盤背后超挖部分基坑，使拱作用力傳至基巖，密封砼養(yǎng)護齡期達7 d，砼強度大于設計強度90%后，澆筑拱頂合攏段底板砼實現(xiàn)主拱圈真正合攏成拱。至此，在兩岸橋臺之間，峽谷高空已架設好1個有足夠剛度、強度和穩(wěn)定安全系數(shù)的空間拱形骨架。

圖6 千斤頂調(diào)整合攏標高

4 后期橋梁結(jié)構(gòu)施工

4.1 二期主拱砼施工

灌注勁性骨架上弦空鋼管微膨脹C50砼。鋼管內(nèi)混凝土養(yǎng)護齡期＞7 d，強度＞90%后，澆筑拱圈側(cè)壁和中腹板混凝土。腹板混凝土澆筑完成后再加厚底板混凝土，最后澆拱圈頂板混凝土形成單箱雙室的鋼筋混凝土主拱圈，此時松去背索和扣索，實現(xiàn)體系轉(zhuǎn)換成為拱式結(jié)構(gòu)。主拱分環(huán)分段澆筑見圖7。

圖7 分環(huán)分段澆筑主拱圈

4.2 拱上建筑施工

在拱上對稱搭設支架澆筑墊梁、立柱、系梁、蓋梁。拱上小箱梁由兩端向跨中、左右半拱對稱架設（見圖8），最后吊模現(xiàn)澆濕接縫。防撞護欄、橋面現(xiàn)澆層及鋪裝層也按左右半拱對稱澆筑，至此全橋施工完成。成橋后照片見圖9。

圖8 架設小箱梁

圖9 成橋照片

5 設計優(yōu)化

結(jié)合現(xiàn)場施工情況，對原設計做出以下優(yōu)化：1）轉(zhuǎn)出的橋體兩側(cè)增加空中施工通道（圖10），方便施工人員快速上下主拱、方便外腹板模板的搭設。轉(zhuǎn)體前將腹板、橫隔板鋼筋及部分底板二期鋼筋綁扎完成，減少了轉(zhuǎn)體合攏后空中作業(yè)量，加快了施工進度。轉(zhuǎn)體前將拱腳底部26 m范圍底板砼一次澆筑到位，確保砼澆筑質(zhì)量。由于以上設計，使轉(zhuǎn)動體系橋體側(cè)質(zhì)量增加較多，基于“中心承重轉(zhuǎn)體”思路，為控制轉(zhuǎn)動體系重心位于磨心軸線附近，對轉(zhuǎn)體體系進行以下調(diào)整：距離拱腳26.0～97.6 m（弧長）范圍，主拱底板澆筑厚度由原設計的15 cm變?yōu)?3 cm，將交界墩背墻結(jié)構(gòu)位置向引橋方向移動20 cm，將背墻底部11.1 m高空心段調(diào)整為實心段。2）轉(zhuǎn)體合攏后，利用轉(zhuǎn)體階段的扣索，制作1條空中施工便道（圖11）。

圖10 拱兩外側(cè)施工便道

圖11 扣索空中便道

6 結(jié)語

南渡江特大橋于2015年月7開工建設，2018年8月正式通車，為目前國內(nèi)采用有平衡重轉(zhuǎn)體工藝建造的最大跨度的公路鋼筋混凝土箱型拱橋。實踐證明，拱橋采用有平衡重轉(zhuǎn)體施工，施工方便、簡易，施工安全系數(shù)高，特別適用于山區(qū)大跨度橋梁建設。