南浦溪特大橋拱腳預埋段施工關鍵技術

張芳

(溫州市文泰高速公路有限公司,浙江 溫州325000)

1 工程概況

浙江省文成至泰順(浙閩界)公路南浦溪特大橋位于溫州市泰順縣南浦溪鎮(zhèn)嶺頭村附近,跨越珊溪水庫和縣道峃院線,橋位兩側地勢陡峭,溝谷切割較深,呈V 字形,山頂高程271m,溝底高程115m,相對高差156m。主橋計算跨徑258m,失跨比1/4.6,橋梁全長444.96m,主橋采用258m 上承式鋼管混凝土拱橋,橋梁配跨為4×20+258+4×20m,按80km/h 的高速公路進行設計,是浙江省文成至泰順(浙閩界)公路工程的重要控制性工程之一。

橋梁按整幅布置,橋梁平面均位于直線段上,橋梁縱坡為2.5%,左右幅橋面橫坡-2.0%,墩臺徑向布置。整幅橋面寬25.0m,橋臺與路基同寬25.5m。

主橋采用主跨258m 上承式鋼管混凝土拱橋,主拱軸線為懸鏈線,拱軸系數(shù)m=1.6,拱肋為等截面混凝土拱橋。全橋由兩榀鋼管桁架拱肋組成,兩榀鋼管桁架拱肋中心間距17m,每片桁架拱肋由4 根φ1200mm 鋼管組成高5.5m,寬3.0m 的鋼管桁架,水平向由δ12mm 綴板橫向連接兩根主鋼管。腹桿采用φ600*16mm 鋼管做豎向連接。主拱肋鋼管采用φ1200*22mm 鋼管,主拱肋鋼管和綴板內灌注自密實微膨脹C50 號混凝土,兩片桁架拱肋間通過13 道K 撐連接。

單榀拱腳預埋體系由4 根主鋼管及一個臨時鉸組成。分上下弦分離式埋設,上(下)弦由2 根外徑φ1200mm×22mm×2500mm 組成,鋼管之間采用綴板連接成啞鈴狀,底部設有鋼板封底,主拱預埋段全長2500mm,其中第一次埋入拱座混凝土長度1800mm、外露700mm,待主拱合龍后澆筑第二次拱座混凝土將其全部埋入拱座混凝土內,單個啞鈴預埋段總重量5140.32kg。臨時鉸預埋部分由Q345 鋼板焊成槽型,長度3050mm、寬2808mm、高844mm,總重量7021.56kg。臨時鉸主要作用是拱肋節(jié)段吊裝過程中消除拱腳應力及方便調整拱肋線型,待主拱合龍后進行二次拱座混凝土澆筑,將其固結完成體系轉換。

2 施工工藝及方案

2.1 工藝流程

具體工藝流程詳見圖1。

圖1 施工工藝流程圖

2.2 施工方案

拱座部分采用C40 鋼筋混凝土澆筑,澆筑前需要預埋拱肋預埋段。拱座與拱腳預埋鋼管交界面為斜面,且需在交界面預留槽,用于拱腳臨時鉸施工,斜面與預留槽采用木模。

拱腳預埋段需設置支架用于拱腳鋼管定位,支架采用型鋼焊接成骨架。單側拱腳預埋共4 根鋼管,需設置三榀型鋼支架作為預埋鋼管胎架。支架焊接好后通過測量調整其頂面高程及位置,待支架精調后進行預埋鋼管吊裝定位。

拱腳預埋鋼管在加工廠加工好,運輸至現(xiàn)場,待定位支架焊接安裝牢固并測量復核無誤后,采用吊車吊裝拱腳預埋鋼管至定位支架上,通過測量觀測鋼管位置,確定無誤后再固定限位,確保拱座混凝土澆筑時拱腳鋼管不會上浮或移位。

拱腳部分在拱肋合龍前需設置臨時鉸,臨時鉸先加工焊接成型,待預埋角鋼支架安裝定位好后混凝土澆筑前,經(jīng)過測量準確定位整體焊接在預埋支架上。

拱座鋼筋采用鋼筋加工廠集中加工,運輸至現(xiàn)場安裝綁扎。因本次拱座混凝土需設置預留槽,待拱肋合龍后再澆筑預留槽混凝土進行體系轉換,因此在本次鋼筋綁扎時需預留連接鋼筋,確保下次預留槽鋼筋連接符合規(guī)范要求。

根據(jù)拱座結構形式,計劃采用木模進行安裝,采用內部對撐斜拉方式加固。木模板采用2cm 厚的竹膠板,內背杠采用30cm 間距10×10cm 枋木,外背杠采用12×12cm 枋木,采用Φ16HRB400 鋼筋作為內拉桿,與上次預留鋼筋焊接牢固。因本次拱座部分跨中側為斜面,因此模型安裝時需在下部設支撐架,局部可利用拱腳預埋定位支架,其余部分設置鋼管支架作為模板支撐架。

根據(jù)現(xiàn)場實際情況,拱座混凝土澆筑采用拌合站集中拌制,混凝土罐車運至現(xiàn)場后采用天泵泵送入模澆筑,插入式振搗器搗固。同一拱座兩個分離式基礎順序澆筑,即先澆筑右側,再澆筑左側,拱座混凝土設計標號為C40,單幅拱座澆筑512.5m3混凝土。混凝土澆下料時盡量不直接沖擊定位支架及預埋鋼管,防止混凝土澆筑時拱腳預埋鋼管發(fā)生位移,同時測量設置觀測點,隨時觀測拱腳預埋支架位移情況,若出現(xiàn)位移或上浮立即暫停澆筑,及時加固定位后再進行混凝土澆筑。

3 施工關鍵技術

3.1 支架加工、預拼及立柱底座鋼板預埋

拱座預埋件的定位支架,由材質為Q235C 的L70×70×8 的角鋼和160×65×8.5 的槽鋼組成。

3.1.1 支架體系立柱采用φ325mm×8mm 鋼管,鋼管立柱用[10(100×48×5.3mm)槽鋼剪刀撐連接加固,縱橫向承重梁采用I25 工字鋼,用[10(100×48×5.3mm)槽鋼作為拱腳預埋鋼管底部定位支撐架,采用10mm 厚鋼板采用等離子切割機加工成月牙板,其直徑1200mm 與拱腳預埋鋼管外徑一致。

3.1.2 將加工好的支架體系在場內進行預拼,預拼時存在問題在場內進行修正,消除加工誤差,確保加工精度及后期安裝精度。

圖2 支架構造圖

3.1.3 拱座基礎混凝土分層澆筑,當基礎混凝土澆至鋼管立柱底座底面處,需提前預埋鋼板作為支架鋼管連接鋼板,確保支架體系整體穩(wěn)定。預埋前按照多點支撐定位組合支架圖紙,將立柱底座鋼板位置放樣,然后將預埋鋼板焊接定位牢固,再完成拱座基礎混凝土澆筑。

3.2 支架鋼管立柱及承重梁的安裝

3.2.1 拱座基礎混凝土達到一定強度后,人工清理立柱底座預埋鋼板,測量根據(jù)支架設計圖,將支架位置準確放樣,并在預埋鋼板上做出明顯標記。

3.2.2 將加工好的支架構件運至現(xiàn)場安裝,鋼管立柱與預埋底座鋼板焊接,每個拱腳預埋支架設置6 根φ325×8mm 鋼管立柱,并在鋼管之間采用[10(100×48×5.3mm)槽鋼設置剪刀撐,保證支架的整體性及穩(wěn)定性。

3.2.3 立柱安裝完成后,根據(jù)測量復核進行鋼管頂部配切,按照設計參數(shù)修正鋼管立柱頂部標高及坡率,確保縱向承重梁安裝后滿足拱腳預埋精度要求。

3.2.4 進行縱、橫向I25 工字鋼承重梁安裝,安裝過程由測量人員監(jiān)測安裝精度,安裝預埋誤差按±5mm 的精度要求進行控制,確保支架安裝每一步達到拱腳預埋精度控制要求。

3.3 月牙板及定位架安裝

3.3.1 支架下部承重結構及加固件安裝完成后,測量完成數(shù)據(jù)采集,根據(jù)測量反饋數(shù)據(jù)進行月牙鋼板二次配切、修正及打磨,使上部支撐定位月牙板滿足鋼管預埋精度要求。

3.3.2 根據(jù)測量放樣位置,安裝月牙板與鋼管底部定位支撐架。采用三角鋼板對月牙板進行加固,防止加載后月牙板變形導致預埋精度不達標。

3.4 拱腳預埋鋼管安裝定位

3.4.1 拱腳預埋鋼管上下弦兩組分開安裝定位,上下弦均由兩根φ1200mm×22mm 鋼管組成,鋼管之間由鋼板焊接組成啞鈴狀,兩個鋼管預埋段底部焊接整塊封底鋼板,鋼管四周焊接Φ32mmHRB400 鋼筋增強與拱座混凝土粘結度。

3.4.2 拱腳預埋段鋼管采用25T 汽車吊配合安裝,設置四個吊點,均采用鋼絲繩與手動鏈條葫蘆組合作為起吊繩,吊車將預埋鋼管起吊離地后,起重工利用手動鏈條葫蘆,調節(jié)預埋鋼管的角度至設計傾角,然后直接吊至對應直接位置進行對位安裝。

3.4.3 預埋鋼管吊裝對位完成后,測量組根據(jù)設計預埋要求進行復核,及時反饋數(shù)據(jù),存在問題立即進行調整,直到滿足設計及規(guī)范要求的預埋精度值,最后將預埋鋼管進行焊接定位,保證鋼管受混凝土沖擊荷載與其它外力后不移位。

3.5 臨時鉸承重梁安裝

3.5.1 啞鈴鋼管預埋定位完成,根據(jù)測量放樣安裝臨時鉸承重梁。根據(jù)設計圖臨時鉸承重梁采用兩個I25 工字鋼作為主承重梁,下弦處順鋼管頂設置工字鋼作為下支撐,上部直接放在上弦鋼管承重梁上。

3.5.2 臨時鉸承重梁安裝完成后,測量再次復核其標高、傾角及坐標位置,滿足臨時鉸安裝精度后進行限位裝置焊接,確保安裝臨時鉸不向下滑動。

3.6 臨時鉸吊裝定位

3.6.1 臨時鉸在工廠加工成型,運至現(xiàn)場整體吊裝,全橋共四個,單個臨時鉸約8t。

3.6.2 臨時鉸采用25T 汽車吊進行吊裝,共設置四個吊點,利用鋼絲繩與手動鏈條葫蘆組合作為吊繩,汽車吊將臨時鉸調離地面后,起重工用手動鏈條葫蘆將其傾角調整與設計一致,然后吊裝至橋位安裝對位,通過測量觀測,進行軸線、里程及高程復核,滿足設計預埋精度要求后進行焊接定位,防止外力使臨時鉸移位。

3.7 拱座鋼筋及模板施工

3.7.1 拱腳預埋體系安裝定位完成后,進行拱座鋼筋安裝綁扎,拱座鋼筋利用拱腳預埋支架作為支撐骨架,減少了鋼筋架立措施。

3.7.2 拱座模型安裝,模型采用木模板作為拱座模板,方木與鋼管組合背杠,利用基礎預埋鋼筋作為模型拉桿進行加固,拱座斜面模型開口進行下料及混凝土搗固,確?；炷翝仓|量。

3.8 拱座混凝土施工

拱座混凝土設計強度為C40,采用天泵進行澆筑,采用插入式搗固器從入料口及頂面開孔進入搗固?；炷吝_到一定強度后拆模并覆蓋保濕養(yǎng)護,達到設計強度后進行第一節(jié)段拱肋吊裝。

4 結論

南浦溪特大橋拱腳預埋段施工一次性成功,預埋段位置準確,合格率達到100%,總結施工經(jīng)驗,主要需要注意以下幾方面:

4.1 參透圖紙,摸清拱腳預埋段的位置、角度是定位準確的關鍵。

4.2 支架體系構件較多,安裝時嚴格按照設計數(shù)量及尺寸執(zhí)行,確保位置準確。

4.3 支架體系焊接定位前需多次測量復核,確保構件安裝滿足設計要求,各定位構件標高及傾角通過配切達到精度控制要求。

4.4 拱座為大體積混凝土,澆筑前設置冷卻循環(huán)水管,并根據(jù)驗算結果布置溫度傳感器,根據(jù)實時監(jiān)控溫度數(shù)據(jù)采取循環(huán)水降溫措施。

4.5 拱腳預埋段各個環(huán)節(jié)都有明確要求,合理的施工組織設計和管理是成功的關鍵。