超大直徑鋼塔斜拉橋自密實(shí)補(bǔ)償收縮砼頂升施工技術(shù)

楊基好

中鐵十局四公司 江蘇 南京 210046

1、工程概況

安徽省金寨縣新江路長征大橋全長457m，寬35.5m，上部結(jié)構(gòu)采用跨徑布置為5×30m +(80+100)m+5×30m的形式，主橋?yàn)楠?dú)塔斜拉橋結(jié)構(gòu)，采用塔梁墩固結(jié)體系。主塔鋼管砼縱向呈雙柱式，單柱直徑2.5m，垂直高度為59.2m，塔身與橋面成75°夾角，塔內(nèi)填充C50自密實(shí)補(bǔ)償收縮砼。斜拉索采用直徑7mm高強(qiáng)度鍍鋅平行鋼絲拉索，全橋共設(shè)置20對斜拉索，邊中跨各10對。主橋鋼橋面鋪裝采用4cm高彈性改性瀝青SMA-10+3.5cm澆筑式瀝青GA-10+0.5cm環(huán)氧樹脂防水體系。

2、自密實(shí)補(bǔ)償收縮砼配合比的設(shè)計

鋼塔內(nèi)砼為自密實(shí)微膨脹C50砼：要求頂升至設(shè)計高度(59.2m)，這就要求砼具有較高的抗壓力泌水性、良好的坍落擴(kuò)展度、低坍落度損失及砼的初凝時間。

因此對砼原材各項性能要求非常嚴(yán)格。根據(jù)設(shè)計要求：砼強(qiáng)度等級C50，水膠比＜0.42，膠材用量450～550kg/m3，膨脹劑用量40～60kg/m3，水中14d限制膨脹率≥0.025%，水中14d轉(zhuǎn)空氣中28d限制膨脹率≥-0.020%，坍落擴(kuò)展度性能等級為SF1為500～650mm。

砼拌和經(jīng)現(xiàn)場檢測砼坍落擴(kuò)展度為570mm，擴(kuò)展時間為4.2s，初始含氣量為1.8%，初凝時間為22h，砼抗離析浮漿比為3%，均符合要求。

砼澆筑時，為減少環(huán)境溫度對其影響，澆筑時間定于夜間進(jìn)行，砼于晚間21點(diǎn)生產(chǎn)，22點(diǎn)開始澆筑，出機(jī)初始坍落擴(kuò)展度為590mm,現(xiàn)場澆筑時坍落擴(kuò)展度為590mm,澆筑過程中砼性能穩(wěn)定，至第二天早上7點(diǎn)完成澆筑。硬化后，經(jīng)檢測鋼管內(nèi)砼密實(shí)性較好。

3、自密實(shí)補(bǔ)償收縮砼頂升施工

由于主塔的直徑較大，單根鋼塔砼頂升高度達(dá)49.8m；同時每個鋼塔中間存在八道縱向加勁肋，橫向每隔1.5m～2m之間有一道環(huán)向加勁肋，鋼塔內(nèi)設(shè)置直徑1.8m的鋼筋籠，使得鋼塔內(nèi)阻力大大增漲。本項目在鋼塔分段吊裝過程中,分兩次進(jìn)行塔內(nèi)砼頂升施工。

3.1 施工準(zhǔn)備工作

1)使用2臺中聯(lián)重科HBT90拖泵，施工前進(jìn)行調(diào)試；2) 泵管支架及泵管安裝完成； 3) 試驗(yàn)人員對配料計量系統(tǒng)進(jìn)行檢查、校核，檢查砼的塌落度、擴(kuò)展度； 4) 收集天氣信息，調(diào)整砼施工時間，確保施工質(zhì)量。

3.2 第一次頂升施工

當(dāng)主塔完成GT-3節(jié)段安后進(jìn)行第一次塔內(nèi)砼施工，澆筑至GT-3鋼塔頂部1.2m以下，總高度為23.8m。采用2臺中拖泵同步加載施工C50自密實(shí)補(bǔ)償收縮砼。管內(nèi)砼澆筑過程中要盡量保證兩個管壁同步施工，兩個管壁同步差不得大于1米。

(1)焊接單向閥

在距鋼管砼柱底部300mm～500mm開一Φ145mm圓孔，以清除柱內(nèi)積水、雜物及焊接單向閥。鋼塔頂升砼施工完成后，將開孔補(bǔ)焊好。

(2)灌注水泥砂漿

泵送混凝士前首先泵送1m3與混凝士同標(biāo)號的砂漿，以免粗骨料反彈以及接頭處混凝上質(zhì)量差，同時砂漿還可在泵送過程中起到潤滑管壁的作用?；炷抗嘀瓿蓵r，砂漿將全部由上部排出。

(3)砼頂升灌注施工

砼頂升施工安排在早晚進(jìn)行.開始泵送時泵車應(yīng)處于低速泵送狀態(tài)，此時應(yīng)注意觀察泵機(jī)的工作壓力和各部件的工作情況，待泵送順利后恢復(fù)正常速度連續(xù)灌注砼，并保持慢速、均勻、對稱、低壓的灌注工藝，灌注過程中隨時觀察砼的頂升高程，以便隨時調(diào)整灌注速度，并保持兩根鋼塔內(nèi)砼高差在1m以內(nèi)。砼頂升過程中保證現(xiàn)場最少有2車砼在現(xiàn)場備用，保證砼連續(xù)頂升，鋼管內(nèi)的砼宜在5h以內(nèi)灌注完成，最長灌注時間間隔不得超過首批灌注砼的初凝時間。

3.3 第二次頂升

當(dāng)主塔全部吊完成后進(jìn)行第二次砼頂升施工。在主塔的左側(cè)搭設(shè)5×2×28m鋼管柱支架作為泵管支撐架，泵管沿泵管支架向塔頂延伸，每隔3m采用14a槽鋼和支架進(jìn)行固定，槽鋼和泵管之間的空隙采用木楔塞緊。

在第二次頂升面焊接隔板，隔板采用厚10mm的鋼板加工，隔板在工廠內(nèi)加工成兩個直徑2.5m的半圓，隔板四周與塔內(nèi)壁焊接密實(shí)，在鋼塔最高點(diǎn)處各預(yù)留一個ф150mm的預(yù)留孔作為出氣孔使用。

3.4 鋼管砼的養(yǎng)護(hù)

砼灌注完畢后，為保證灌注的砼在規(guī)定齡期內(nèi)達(dá)到設(shè)計性能要求，結(jié)合鋼管砼、自密實(shí)砼特點(diǎn)制定了下列養(yǎng)護(hù)措施：

(1)應(yīng)在灌注砼結(jié)束后對鋼管頂部砼表面用土工布加以覆蓋養(yǎng)護(hù)并鋪設(shè)灑水；

(2)對摻用高效緩凝減水劑及膨脹劑的砼，養(yǎng)護(hù)時間不得少于14d；

(3)砼強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度80%前，應(yīng)控制鋼管溫度不超過30℃、不低于5℃。

4、工程應(yīng)用及效益分析

4.1 技術(shù)優(yōu)點(diǎn)

“超大直徑鋼塔斜拉橋自密實(shí)補(bǔ)償收縮砼頂升施工技術(shù)”解決了鋼塔內(nèi)砼密實(shí)度不足、離析、鋼管內(nèi)黏結(jié)不牢靠等缺陷，確保了施工質(zhì)量，簡化了施工工藝，減少了周轉(zhuǎn)材料和人力的投入，節(jié)約施工成本，縮短了施工工期。

超大直徑的鋼管砼頂升施工技術(shù)含量和技術(shù)難度大，中鐵十局金寨縣新江路長征大橋主塔砼的成功頂升，為國內(nèi)外類似工程的施工積累了寶貴的施工經(jīng)驗(yàn)。

4.2 效益分析

該技術(shù)在安徽省金寨縣新江路長征大橋中的成功應(yīng)用，經(jīng)濟(jì)和社會效益顯著。該技術(shù)較傳統(tǒng)施工技術(shù)節(jié)約成本約17.8萬元。

(1)傳統(tǒng)逐段澆搗法費(fèi)用為26.26萬元：砼振搗605.4m3×300元/m3=181620元；盤扣腳手架費(fèi)用：30噸×30元/天×90天=8.1萬元。

(2)頂升施工法費(fèi)用為8.46萬元：開孔、焊接單向閥及焊接封口鋼板等的費(fèi)用計4個×150元/個=600元；拖泵租賃費(fèi)用3月×2萬元/月=6萬元；支架加工、安拆：15t×1400元/t=2.1萬元。