渝利鐵路蔡家溝特大橋超高橋墩關(guān)鍵施工技術(shù)

周 敏

(武漢天興洲道橋投資開發(fā)有限公司，湖北 武漢 430011)

1 工程概況

蔡家溝雙線特大橋橋長2 057.4 m，主跨為(80+3×144+80)m的長聯(lián)大跨剛構(gòu)連續(xù)組合結(jié)構(gòu)，是渝利線重點(diǎn)控制工程(見圖1)。

主墩22號(hào)～24號(hào)橋墩均為“人字型”墩，為埃菲爾鐵塔造型。23號(hào)橋墩最高139 m，樁基采用32根φ2.5 m鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，樁長42 m。承臺(tái)為左右分離式“啞鈴型”，左右承臺(tái)間設(shè)矩形系梁，左右幅承臺(tái)尺寸均為22 m×22 m×5 m，中間由17.11 m×8 m×4 m預(yù)應(yīng)力混凝土系梁連接，沿橫橋向布設(shè)28束17-φ15.24預(yù)應(yīng)力束，錨固于左右兩承臺(tái)外側(cè)。墩身均為變截面、變壁厚的柔性空心墩，在距墩底36.5 m位置設(shè)有一道單箱雙室矩形截面橫梁，為預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，橫梁高5 m，寬8 m，長10 m，橫梁內(nèi)設(shè)置72束5-φ15.24預(yù)應(yīng)力鋼絞線，交錯(cuò)錨固于墩身外側(cè)。兩肢在距墩底69 m位置設(shè)置合龍岔區(qū)，使左、右兩肢腿合為一體。主橋墩身整體采用高性能C40耐久性防侵蝕混凝土，墩頂以下5 m采用C50混凝土(見圖2)。

2 總體施工方案

蔡家溝雙線特大橋人字型超高墩采用全自動(dòng)液壓爬模法分段施工，并在模架頂端預(yù)留3 m接口，墩身斜腿部分采用6 m節(jié)段爬模，兩斜腿合龍后采用9 m節(jié)段爬模。施工平臺(tái)采用模架外掛平臺(tái)。墩身大小里程的鉛垂面布置塔吊與電梯。墩身內(nèi)設(shè)型鋼勁性骨架。下橫梁采用門式鋼架主動(dòng)撐墩梁同步施工，橫梁高度方向分兩次澆筑。合龍岔區(qū)部分采用托架法現(xiàn)澆施工。

3 人字型超高橋墩下斜腿施工技術(shù)

墩身斜腿采用爬模分段澆筑施工。在承臺(tái)混凝土強(qiáng)度達(dá)到90%后，安裝勁性骨架。安裝模板，綁扎鋼筋，并利用勁性骨架對(duì)鋼筋骨架進(jìn)行糾偏和固定。

液壓模板高度為6.45 m,標(biāo)準(zhǔn)澆筑高度6 m。每次澆筑時(shí)模板下包100 mm，面板采用21 mm厚的VISA板。爬模均由模板系統(tǒng)、爬升系統(tǒng)、施工平臺(tái)等部分組成。

3.1 液壓爬模工藝

爬模的頂升運(yùn)動(dòng)通過液壓油缸對(duì)導(dǎo)軌和爬架交替頂升來實(shí)現(xiàn)。導(dǎo)軌和爬模架互不關(guān)聯(lián)，二者之間可進(jìn)行相對(duì)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)爬模架工作時(shí)，導(dǎo)軌和爬模架都支撐在埋件支座上，兩者之間無相對(duì)運(yùn)動(dòng)。退模后首先在退模留下的爬錐上安裝受力螺栓、掛座體、及埋件支座，頂升導(dǎo)軌。待導(dǎo)軌頂升到位，就位于該埋件支座上后，拆除導(dǎo)軌原下平臺(tái)處的埋件支座、爬錐等。在解除爬模架上所有拉結(jié)結(jié)構(gòu)后就開始頂升爬模架，爬模架通過導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)頂升。通過導(dǎo)軌和爬模架這種交替附墻，互為提升實(shí)現(xiàn)爬模的爬升。

3.2 勁性骨架施工技術(shù)

1)勁性骨架設(shè)計(jì)及加工。

斜腿每節(jié)段均設(shè)置勁性骨架，設(shè)計(jì)時(shí)荷載主要考慮承受鋼筋模板施工過程中施工荷載、風(fēng)荷載及混凝土澆筑過程中混凝土對(duì)模板產(chǎn)生的側(cè)壓力等。為方便加工和安裝，勁性骨架設(shè)計(jì)上采用矩形斷面桁架式結(jié)構(gòu)，單段加工高度同爬模分段高度。勁性骨架從斜腿下端開始預(yù)埋，而后往上逐節(jié)段焊接安裝。

2)勁性骨架組拼和安裝。

承臺(tái)施工時(shí)，預(yù)埋桁架立柱部分，并伸出承臺(tái)混凝土頂面至少50 cm。接高前，使用全站儀精密測(cè)量，檢查前一節(jié)勁性骨架頂面柱腳位置和標(biāo)高，在柱腳頂鋼板上放樣，并進(jìn)行調(diào)整，滿足允許偏差要求。采用倒鏈配合吊機(jī)安裝調(diào)整，各桁架安裝好后，用連接角鋼按設(shè)計(jì)要求將其聯(lián)結(jié)成勁性骨架。

3.3 人字型超高橋墩斜腿線形控制技術(shù)

1)勁性骨架的線形控制。

勁性骨架單段加工高度一般為6 m～9 m，由于各段的傾斜角度不同，施工時(shí)鋼筋、混凝土及施工荷載等對(duì)各段勁性骨架的受力均不同，因此需按各段的實(shí)際受力情況，在勁性骨架安裝時(shí)對(duì)其進(jìn)行線形控制。

然而，該方法仍存在一定的缺陷：對(duì)于體積較大的BPH，由于前列腺側(cè)葉表面黏膜切開范圍相對(duì)較大，而腺體尿道黏膜血供較豐富，切開時(shí)容易使出血較多，造成視野不清，進(jìn)而延長手術(shù)時(shí)間。本研究用小能量高頻率的激光(1.5 J/50 Hz)可在一定程度上改善止血效果。此外，過大的前列腺尖部區(qū)域往往超過一個(gè)鏡野，初學(xué)者手術(shù)經(jīng)驗(yàn)欠缺，不易準(zhǔn)確判斷黏膜切開線的位置，也使該方法的應(yīng)用范圍受到了一定的限制。

勁性骨架就位后，在與上一節(jié)段的外露部分進(jìn)行連接前，對(duì)勁性骨架頂端的位置坐標(biāo)進(jìn)行調(diào)整，按下式進(jìn)行計(jì)算：

Hn=hn+Δh1+Δh2。

其中,hn為勁性骨架頂設(shè)計(jì)坐標(biāo)；Δh1為本節(jié)段鋼筋、混凝土及施工荷載等導(dǎo)致的勁性骨架變形值；Δh2為勁性骨架自身的彈性變形(每節(jié)段應(yīng)修正)。

2)模板的安裝定位控制。

模板采用液壓爬模，線形控制時(shí)按照節(jié)段劃分以直代曲控制方法。首先根據(jù)墩身的變化曲線，詳細(xì)計(jì)算出每節(jié)段的斜率以及頂?shù)酌孀鴺?biāo)，然后應(yīng)對(duì)模板頂面標(biāo)高位置按照勁性骨架定位時(shí)的計(jì)算方法進(jìn)行修正。模板定位時(shí)，利用液壓爬?？梢宰杂勺兓瘍A斜角度的特點(diǎn)，在模板合模前，根據(jù)計(jì)算出的每節(jié)段的斜率，通過斜撐，調(diào)整爬模的傾斜角度。然后再利用全站儀復(fù)核模板頂面坐標(biāo)。

3)下斜腿施工過程中設(shè)置頂撐系統(tǒng)調(diào)整斜腿合龍后的受力。

由于A型超高橋墩兩斜腿墩肢內(nèi)傾，為避免混凝土自重和施工荷載引起截面應(yīng)力超標(biāo)，在施工過程中設(shè)置主動(dòng)預(yù)頂撐系統(tǒng)。結(jié)合施工工況，經(jīng)計(jì)算，確定頂撐系統(tǒng)布置位置及頂撐力大小，頂推力分級(jí)頂推，按照頂推力和頂推位移“雙控”原則控制。

4 人字型超高橋墩下橫梁施工技術(shù)

4.1 門式鋼架托架及模板施工

橫梁托架主要由4片A型托架和2片B型托架構(gòu)成，托架與墩身采用預(yù)埋件連接，預(yù)埋件在墩身施工時(shí)預(yù)埋。

托架橫桿之上鋪設(shè)檁條，檁條上布設(shè)鋼管支架設(shè)頂托，頂托上擺放方木，然后鋪設(shè)底模，底模設(shè)置預(yù)拱度；橫梁空箱設(shè)鋼管內(nèi)撐架。

4.2 施加橫系梁主動(dòng)撐

為避免由于橫梁自重對(duì)內(nèi)傾墩柱產(chǎn)生附加應(yīng)力，在橫梁托架安裝完畢后，對(duì)B型托架橫桿施加主動(dòng)預(yù)頂力，預(yù)頂力通過托架兩端4臺(tái)200 t千斤頂進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。頂推前在墩柱頂部以及橫桿中心位置布設(shè)測(cè)量控制點(diǎn)，頂推時(shí)對(duì)實(shí)際變形量進(jìn)行測(cè)量。

選擇在溫度相對(duì)恒定的時(shí)段，進(jìn)行撐桿對(duì)頂作業(yè)，分級(jí)加載，每加載一級(jí)，測(cè)量墩頂及橫桿變形，直至設(shè)計(jì)值，然后將撐桿與墩身混凝土之間用鋼墊板抄墊密實(shí)，擰緊托架橫桿與預(yù)埋件牛腿之間螺栓。

5 人字型超高橋墩岔區(qū)施工技術(shù)

岔區(qū)為下斜腿與上塔肢連接的重要部位，受力復(fù)雜，因此岔區(qū)施工質(zhì)量的好壞對(duì)超高墩的整體結(jié)構(gòu)非常重要。

在岔區(qū)前一節(jié)段A型斜腿施工時(shí)，埋設(shè)預(yù)埋件，然后在兩側(cè)預(yù)埋件上安裝牛腿與分配梁，分配梁上安裝岔區(qū)合龍圓弧模板，綁扎鋼筋，在倒角部位埋設(shè)預(yù)埋件，組裝外模,澆筑墩身混凝土。待混凝土強(qiáng)度達(dá)到90%后拆除墩身左右支腿內(nèi)部液壓爬模，在預(yù)埋件上焊接牛腿，在牛腿上搭設(shè)型鋼梁與木方竹膠板作為底模平臺(tái)。綁扎墩身鋼筋，預(yù)留進(jìn)人孔道，澆筑混凝土，拆除岔區(qū)合龍段模板與支腿空箱內(nèi)型鋼分配梁。為確保岔區(qū)大體積混凝土的施工質(zhì)量，采取在岔區(qū)施工時(shí)埋設(shè)降溫冷卻水管，優(yōu)化混凝土配合比等措施，降低混凝土的水化熱。

6 結(jié)語

渝利鐵路蔡家溝雙線特大橋人字型超高橋墩設(shè)計(jì)新穎，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，施工難度大，通過采取勁性骨架配合液壓自動(dòng)爬模大節(jié)段的施工方法，解決了下斜腿施工變形和線形控制難度大，超高墩施工安全風(fēng)險(xiǎn)高的難題，并提高了施工效率。下橫梁和岔區(qū)施工采用門式鋼架主動(dòng)撐墩梁同步施工技術(shù)，縮短了工期，降低了結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)、保證了主體結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量，而且節(jié)省了大量的施工支架。