大桥高墩施工技术探讨

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摘要:本文结合云南省金安电站树底大桥施工实例,介绍高墩施工和高墩施工连续刚构桥边中跨合龙施工技术和施工主要设备索吊设计和施工及挂篮预压等施工技术,为将来其它类似工程施工提供借鉴

关键词:高墩施工;索吊;挂篮预压;边跨;中跨合龙

1.工程简介

云南省金安电站树底大桥主桥长221米,结构形式为58+105+58米三跨预应力混凝土变截面连续钢构,引桥分别采用4×30米和1×30米的装配式部分预应力混凝土T梁,结构型式为先简支后连续,主桥墩、1号过渡墩及2号、3号引桥墩采用薄壁空心墩,桥墩最高为72米,其余桥墩为实体墩。

2.高墩施工

树底大桥主1、2号墩为薄壁双墩,墩高分别为72米、69米,采用翻转模板施工。采用索吊浇筑砼和安装模板,施工过程中主要控制墩身垂直度、外观质量和施工安全。

2.1墩身概况

K3+088.5树底大桥主桥墩身尺寸为5.0m(横桥向)×2.5m(顺桥向);墩高分别为72.0m和69.0m,均采用翻转模板施工。

2.2翻转模板构造

投入4套翻转模板进行薄壁墩的施工,每套翻转模板由两组模板构成,每组模板高度均为2.0m,墩柱首次施工一次性浇筑4m节段,以后均是2m一个周期,每完成一次砼浇筑,翻转安装下面的一组2m模板,并留最上面一组2m模板作为翻转模板的承重支撑结构。

2.3主桥墩身施工

主桥墩身平均施工周期每2m高度为3天,即每安装一次劲性骨架、钢筋、模板和浇筑一次砼为一个周期,基本3天为一个施工周期,要保证平均每天施工0.7米,考虑到其他不可预见的因数,72米墩身施工时间为120天。砼采用索吊吊装,平均吊装能力为7m3/h。

3.挂篮悬浇施工

3.1挂篮拼装

0#、1#块施工完毕后,拆除托架,利用索吊拼装挂篮,首先将主桁在已浇梁段上拼装就位,然后拼装底篮,利用卷扬机将其提升悬挂就位,最后完善安装起吊系统、锚固系统,行走系统,准备悬浇施工,主桥上部施工投入2套共4个挂篮。

3.2挂篮的组成

根据要求,挂篮的自重(包括模板)不得大于最大梁段的0.4倍,即挂篮自重(包括模板)加全部施工荷载不得大于548KN,55.92吨,所以在选择挂篮形式时,选用结构轻巧、受力合理的三角形挂篮,杆件基本采用大截面型钢,以保证挂篮的刚度。挂篮拟由专人设计,并交有资质的厂家定做,重要受力构件进行探伤检验,并出具探伤检验报告。每台挂篮包括主桁、吊带、底篮、外侧模、行走系统、锚固系统等,每只挂篮重48.8吨。

3.3挂篮预压静载试验

挂篮安装完成后,要进行模拟预压。挂篮预压的目的:验证挂篮的稳定性,得出挂篮的弹性变形和非弹性变形。预压荷载为最重梁段自重的115%。考虑到该桥为直线桥,承台施工时已提前埋设了预埋件,预压时通过钢绞线与在承台上预埋件施加反力,每台挂篮均在主桁前吊带上锚固钢绞线,每个吊点采用6根Ф15.24钢绞线施压,主1#墩施力钢绞线长按75M计算,钢绞线理论伸长量为44cm,千斤顶固定于承台预埋件上,采用2台250型千斤顶,挂篮两边同时对称进行预压;张拉前每根钢绞线调直并预加5℅张力,以防每根钢绞线受力不均而拉断。

预压之前,在每台挂篮的前上横梁上、底模板各建2个观测点,涂上油漆。预压过程中要作好观测,同时计算出各阶段的理论沉降量,实际沉降量与理论沉降量的差值不得大于10mm(10mm为预测的非弹性变形),测量人员要密切观测,如发现异常现象,立即终止预压,查找原因。

4.边跨合拢段施工

4.1高墩连续刚构桥边跨合龙技术,利用在中跨和边跨配水池平衡刚构桥悬臂重量,以避免混凝土产生较大破坏内力应力,并取消传统搭设落地支架施工方案,直接利用挂篮底平台直接把刚构悬臂梁13号段、14号段6.34米长作为整体现浇段进行浇筑施工,没有采用先施工边跨4米14号段在进行13号段(2.34米)合龙段施工合拢方法。配重加载顺序是影响全桥受力和成桥线形的关键环节,树底大桥过渡墩最高为63米,采用落地支架现浇的方案难于实现,且合拢段较长(6.34米),因此边跨合拢采用吊架施工,利用挂篮底模平台和滑梁架,2#T构中跨恻挂篮先拆除,合拢时先边跨后中跨:即先进行主2#T构边跨合拢,然后进行主1#T构边跨合拢,最后进行中跨合拢。树底大桥13、14号段为边跨现浇段,施工时一次浇注,其中13号段长4米,砼方量35.46方,重92吨,14号段长2.34米,砼方量26.05方,重68吨,13、14号段总长6.34米,总重160吨。为保持混凝土浇筑13、14#块过程中T构悬臂重量保持平衡,在边跨和中跨12号配重(配水池),按浇筑混凝土重量同时相应卸除T构边跨端的压重(即放水池内水)使砼浇注过程中T构悬臂重量保持平衡。

4.2合拢方案

底模支撑直接利用挂篮底模平台,一端吊于12号梁段上,另一端搭在过渡墩上,由于过渡墩顶到箱梁底净空高度只有45.6cm,采用定型钢模不易拆除,箱梁底模位于过渡墩墩顶部分采用竹胶板;为方便拆模,支座安装固定后,过渡墩四周用M10砂浆支撑底模,砂浆内充填砂子并夯实,以防模板被砼压重而下沉。翼缘板外模渐变段部分及平模部分采用钢模不易加工,也采用竹胶板;腹板及底板为定型钢模;内模为组合钢模。翼缘板及腹板模板支撑利用挂篮外滑梁一端吊于12号梁段上,一端支撑于过渡墩顶上,详细情况参见边跨合拢侧面图(略)。

4.3卸载方式

在吊架上浇筑13、14#块砼,按浇筑混凝土重量同时相应卸除T构边跨端的压重(即放水池内水)使砼浇注过程中T构悬臂重量保持平衡。

该过程卸除重量为P2=69.9吨(含水池重)。为准确卸载,在水池内立标尺,并计算出单位高度水的重量。

当砼强度达90%以上时张拉底板束和顶板束钢绞线,张拉次序先长后短,张拉时两边对称进行,张拉完毕即进行注浆。张拉时先张拉底板2束钢绞线(单数为2束、对称为1束),经现场监控数据对顶板产生0.5MPa拉应力,为避免拉应力对顶板混凝土产生破坏,张拉顶板钢绞线,最后张拉所有底板钢绞线。张拉完毕注浆以后拆除边跨吊架,同时将中跨处压重卸载。

5.中跨合拢段施工

5.1中跨合拢采用吊架施工,直接利用主1#中跨挂篮的底模平台和滑梁架,施工简便快捷。

树底大桥15号段为中跨合拢段,长2米,砼13.2方,重34吨。

5.2合拢方案

将主1#中跨挂篮底模平台和内外滑梁两端分别吊于两个12/梁段上,安装内模和外模,外模为定型钢模,内模为组合钢模,为克服因中跨拱度与底模板形成的间隙,底模垫高11cm,以确保底模与箱梁充分接触。

5.3合拢过程及配重

5.3.1主1#T构中跨挂篮的底模平台和内外滑梁架作中跨吊架,中跨吊架重(含机具人员共重)20吨。

5.3.2安装劲性骨架,在温度为10~15ºC时锁定劲性骨架,并形成刚接,锁定劲性骨架时间尽量缩短,焊接时在预埋件周围洒水降温,避免烧伤砼。

5.3.3按照设计及规范要求绑扎钢筋及波纹管。

5.3.4在主1、主2号两个T构中跨侧施加压重P2,P2重心均位于12/梁端4.5米处(利用边跨合拢时的水池的红砖),经计算P2=18吨。

5.3.5在中跨吊架上施工合拢段砼,浇筑砼同时相应的卸除中跨两侧压重P2,使T构悬臂端的位置保持不变,该过程卸除的压重为P2=18吨。

砼总量为13.2方,采用泵送,砼选在夜间12:00点以后温度在10～15ºC之间浇注,锁定劲性骨架与砼浇注时差控制在10h内;为防止中跨砼出现收缩裂纹,中跨砼添加聚丙烯纤维,砼浇注完毕四周用麻袋片覆盖以减少温差,并由专人进行洒水养生。

5.4张拉、注浆

当砼强度达到90%时张拉合拢段底板钢束。张拉顺序先长后短,张拉时两边对称张拉。

6.结束语

金安桥电站大桥主体工程在2008年11月5日顺利完工,主桥顺利合龙。在云南省公路局、设计单位,监理单位和监控单位共同努力下,大桥合龙标高误差控制在1厘米以内,各种应力监控数据正常,最后成桥状态的线形和内力均满足设计要求,这也说明了大桥施工技术控制是比较成功的。