市政道路橋梁施工中現(xiàn)場(chǎng)施工技術(shù)的應(yīng)用

陳佳運(yùn)

(江西中煤建設(shè)集團(tuán)有限公司,南昌 330038)

0 引言

市政道路橋梁承載著車輛與行人的通行需求,為保障交通暢通及出行安全,施工質(zhì)量及效率顯得尤為重要?，F(xiàn)場(chǎng)施工技術(shù)直接影響著工程成功實(shí)施及橋梁使用壽命[1],結(jié)合具體工程實(shí)例,對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工技術(shù)進(jìn)行探討,包括現(xiàn)場(chǎng)施工階段劃分、施工方案分析、現(xiàn)場(chǎng)施工要點(diǎn)等。

以某市政斜拉橋工程為例,該橋全長(zhǎng)542 m,采用獨(dú)塔單索面,塔柱結(jié)構(gòu)采用C50鋼筋混凝土,塔高48.6 m,主墩位于沿河北岸40 m處。主塔由18對(duì)斜拉索組成,采用帶倒角的高強(qiáng)鋼絞線纜繩與冷澆錨繩,在塔端進(jìn)行張拉。在塔柱內(nèi)錨固區(qū)域設(shè)置斜拉索,在塔冠拉索錨固區(qū)通過二次張拉工藝對(duì)其進(jìn)行一字型及環(huán)形加固。由于橋塔在斜拉橋結(jié)構(gòu)中起著承載斜拉索及傳遞荷載的重要作用,故在不同區(qū)段需根據(jù)索力的大小與方向變化來靈活配置。在橋塔高度較低的區(qū)段,索力的縱向水平力相對(duì)較小,在橋塔高度較高的區(qū)段,索力的縱向水平力較大,采用更多的斜拉索來平衡荷載及維持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。斜拉橋塔柱構(gòu)造如圖1所示。

圖1 塔柱構(gòu)造Fig.1 Tower structure

該市政斜拉橋主梁為箱式結(jié)構(gòu),面板和底腹板分別采用C50鋼釬維混凝土與C50混凝土,施工方式為懸臂式澆筑,主跨標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段長(zhǎng)度為8 m,邊跨承重段長(zhǎng)度為36 m,合攏段長(zhǎng)度為2 m。每個(gè)施工節(jié)段均設(shè)置橫梁與側(cè)向加勁肋,其中橫梁中箱厚度為0.8 m,邊箱厚度為0.3 m。主梁采用三維張拉索系統(tǒng),縱向和橫向預(yù)應(yīng)力繩索均由φS15.24鋼絞線構(gòu)成,采用群錨錨固技術(shù)。斜拉橋主梁構(gòu)造如圖2所示。

圖2 主梁構(gòu)造Fig.2 Main beam structure

1 施工劃分及方案分析

斜拉橋施工過程的階段劃分如表1所示。

表1 施工階段劃分Tab.1 Construction phase division

為了選擇合適的施工方案,提出兩種設(shè)想:塔梁同步施工與塔自立施工。這兩種方案都有各自的優(yōu)勢(shì)及特點(diǎn),對(duì)其進(jìn)行比較分析。

1.1 穩(wěn)定性

塔梁同步施工方案在主塔節(jié)段施工時(shí),未施工節(jié)段不會(huì)對(duì)主塔承壓性能產(chǎn)生影響,塔梁同步結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性優(yōu)于塔自立施工方案。迎風(fēng)面對(duì)塔自立施工方案的主塔結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性影響較大,最不利的工況條件為主塔施工封頂[2]。兩種施工方案下主塔的屈曲系數(shù)對(duì)比情況如圖3所示。

圖3 兩種施工方案主塔的屈曲系數(shù)Fig.3 Buckling coefficient of main tower of two construction methods

由圖3可知,兩種施工方案下的第一階屈曲狀態(tài)均為橫橋向失穩(wěn),屈曲系數(shù)相差較小,但在第二階屈曲狀態(tài)下,兩種施工方案的屈曲系數(shù)差異顯著,表明采用塔梁同步施工方案的主塔在順橋向的穩(wěn)定性較好。

1.2 風(fēng)致響應(yīng)

塔梁同步施工方案是在主塔封頂施工時(shí)施加風(fēng)荷載,而塔自立施工方案施加風(fēng)荷載則是在一次落架封頂施工時(shí)。風(fēng)荷載大小與塔高之間的關(guān)系如圖4所示,兩種施工方案的主塔風(fēng)致響應(yīng)情況如圖5所示。

圖4 主塔風(fēng)載分布情況Fig.4 Distribution of wind load in main tower

圖5 兩種施工方案主塔的風(fēng)致響應(yīng)結(jié)果Fig.5 Wind-induced response results of main tower in two construction projects

由圖4、圖5可知,隨著塔高高度的增加,主塔受到的風(fēng)荷載逐漸增大。與塔自立施工方案相比,塔梁同步施工方案塔根的正彎矩與負(fù)彎矩均較大,塔頂位移較小,表明當(dāng)采用塔梁同步施工方案時(shí),主塔風(fēng)致響應(yīng)較小,在風(fēng)力作用下,該方案下主塔的穩(wěn)定性更好。故采用塔梁同步施工方案。

2 施工要點(diǎn)

2.1 測(cè)量控制

在懸索張拉前,通過張拉計(jì)算確定懸索的長(zhǎng)度及預(yù)應(yīng)力力值。在張拉過程中使用張拉計(jì)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),通過撓度傳感器等設(shè)備監(jiān)測(cè)懸索的變形,使用全站儀、激光測(cè)距儀等高精度測(cè)量?jī)x器對(duì)橋梁各個(gè)部位的形狀及尺寸進(jìn)行測(cè)量,特別是懸臂部分與塔柱結(jié)構(gòu)需進(jìn)行精確測(cè)量。安裝變形監(jiān)測(cè)傳感器,測(cè)量橋梁在受荷載與溫度變化等因素影響下的變形情況。通過測(cè)量控制及時(shí)發(fā)現(xiàn)并糾正這些偏差,保證施工位置的準(zhǔn)確、一致,確保橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性[3]。

2.2 塔柱施工

塔柱施工過程中采取翻模施工法,根據(jù)主塔塔柱結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、總高度等要求將塔柱施工分為13個(gè)節(jié)段,塔身標(biāo)準(zhǔn)施工節(jié)段高度為4.5 m。在塔身結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)進(jìn)行塔索施工及懸臂掛籃施工,在塔體吊桿安裝過程中搭建腳手架并固定鋼模。制作不同尺寸的模板,標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段高度為4.5 m,變截面模板節(jié)段高度為15 m,以適應(yīng)不同長(zhǎng)度的節(jié)段要求。在15 m圓弧段施工中采用相應(yīng)的模板,由于塔柱較高,采用高壓泵管進(jìn)行泵送混凝土。沿著塔柱外側(cè)架設(shè)混凝土泵管直至澆注段,垂直管每次附墻長(zhǎng)度為4～6 m。張拉施工時(shí),實(shí)時(shí)監(jiān)控鋼絞線的張拉噸位與引伸量,尤其是引伸量指標(biāo),確保施工質(zhì)量及安全[4]。

在塔柱施工過程中設(shè)置勁性骨架,增加塔柱的穩(wěn)定性及剛度,防止其發(fā)生傾斜或塌方等情況。根據(jù)塔柱實(shí)際高度及施工進(jìn)度適時(shí)調(diào)整勁性骨架的高度及位置。為了便于在塔柱上施工操作,采用落地腳手支架翻模施工。按照設(shè)計(jì)要求采用φ48 mm鋼管腳手架,將腳手架搭建在塔柱周圍。要注意腳手架的水平和垂直度,確保其穩(wěn)固可靠。

2.3 主梁施工

該斜拉橋主梁采用箱式結(jié)構(gòu)。為確保施工安全順利,在施工前精確計(jì)算掛籃的懸掛點(diǎn)與數(shù)量。通過吊車將掛籃懸掛在主梁下方進(jìn)行澆筑作業(yè),掛籃可以在一定范圍內(nèi)平穩(wěn)移動(dòng),施工人員可以在主梁上作業(yè),不需要在梁下架設(shè)支架[5]。主梁共設(shè)置18個(gè)懸掛點(diǎn),掛籃2個(gè),每節(jié)施工長(zhǎng)度為5 m,每節(jié)梁重約330 t。每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段施工周期為2周。掛籃結(jié)構(gòu)如圖6所示。

圖6 掛籃結(jié)構(gòu)Fig.6 Structure of hanging basket

牽索式掛籃施工通過掛籃與鋼絞線相互配合實(shí)現(xiàn)混凝土懸臂澆筑,逐步形成主梁的整體結(jié)構(gòu)。其施工工藝是在橋梁主塔上安裝牽索式掛籃,在掛籃懸挑前進(jìn)行鋼絞線的張拉,掛籃與鋼絞線就緒后開始進(jìn)行混凝土懸挑澆筑,逐步牽引并支撐掛籃,使其懸挑部分逐漸增加,根據(jù)掛籃的變化情況進(jìn)行適時(shí)的支撐調(diào)整,保證掛籃的平衡及穩(wěn)定。當(dāng)懸挑部分完成后,需對(duì)懸挑部分與主梁已有部分進(jìn)行連接,繼續(xù)進(jìn)行混凝土的懸挑澆筑,逐步形成完整的主梁結(jié)構(gòu)。根據(jù)主梁的設(shè)計(jì)要求進(jìn)行后續(xù)的處理,如噴涂防腐劑、施加預(yù)應(yīng)力等,使主梁的性能進(jìn)一步加固及完善。

3 結(jié)束語

該斜拉橋現(xiàn)場(chǎng)施工采用塔梁同步施工方案,通過合理安排斜拉索與主梁的施工,實(shí)現(xiàn)了工期的大幅縮短。斜拉橋主梁共有10個(gè)節(jié)段,掛籃施工每個(gè)節(jié)段梁工期平均為2周,通過塔梁同步施工方式,節(jié)約工期約5個(gè)月,施工效果顯著,經(jīng)濟(jì)效益明顯。