瀘定水電站尾水大橋連續(xù)預應力箱梁施工技術

胡傳安，趙華榮，張朝剛

（中國水利水電第十四工程局有限公司曲靖分公司，云南 曲靖 655000）

1 工程概況

G318公路瀘定水電站發(fā)電廠房段跨尾水渠大橋橋梁的布孔受橋下尾水渠邊墻布置、尾水渠和廠房基礎開挖及場內(nèi)道路布置等因素控制，設計為6組40m長預應力連續(xù)彎箱梁結(jié)構(gòu)，全長246.10 m。橋軸線為公路中線，布置在緩-圓-緩型平面曲線上。橋面按路面超高設置橫坡，橋墩按法線方向布置。箱梁為單箱單室寬翼緣截面，翼緣板寬1.725 m，端部厚18 cm，根部增至50 cm厚。箱室底寬538.4 cm，腹板為斜腹板，腹板厚度均為50 cm，頂板、底板厚度均為25 cm，梁體為250 cm等高度箱梁。箱梁位于半徑為255 m的平面曲線上，為增加箱梁的整體抗扭能力，在支座處設有橫隔梁，在每跨跨中設一道橫隔板。橋墩采用設倒角的矩形實體墩，1、2、3、5號橋墩基礎為帶承臺的樁基，4號橋墩基礎與尾水渠墻體結(jié)合在一起。橋臺設計為雙柱式輕型橋臺，樁基礎。

箱梁采用C50混凝土澆筑，橋面鋪裝采用C40合成纖維混凝土，橋墩、橋臺蓋梁采用C40混凝土，橋墩承臺及擴大基礎采用C35混凝土，樁基均采用C35水下混凝土。預應力束由7～19根φ15.2 mm鋼絞線組成。預應力管道采用預埋塑料波紋管。

2 施工難點分析

（1）上部結(jié)構(gòu)為連續(xù)預應力箱梁，為滿足接線需要平面轉(zhuǎn)彎，轉(zhuǎn)彎半徑僅255 m，縱坡達4%。

（2）橋墩較高，最大高度達34.5 m，無論是采用支架方案還是貝雷架方案，均有較大的難度。

（3）尾水渠底板覆蓋層深厚，以漂卵石覆蓋層為主，局部為粉土地層，受滲水影響地基易軟化，承載力較差。

（4）第一跨、第四～六跨基礎與尾水渠結(jié)構(gòu)有干擾，或位于尾水渠開挖覆蓋層邊坡之上，如采用支架方案基礎處理難度較大。

（5）施工干擾大，尾水大橋與廠房基坑施工及壓力鋼管運輸均存在較大的干擾。

3 箱梁施工方案選擇

（1）移動模架方案。移動模架方案具有施工快速、安全，與基坑施工干擾小等優(yōu)點。但由于瀘定工程箱梁平面轉(zhuǎn)彎，且轉(zhuǎn)彎半徑較小 （一般轉(zhuǎn)彎半徑須大于400 m），縱坡大，經(jīng)與眾多移動模架專業(yè)廠家咨詢研究，采用一般移動模架穩(wěn)定問題突出，幾乎無法解決，如果采用特制移動模架，因后續(xù)無法與其他工程周轉(zhuǎn)使用，施工成本高，極為不經(jīng)濟。

（2）貝雷架方案。貝雷架方案施工簡便，通常使用在須保證底部通行的工程中。瀘定工程箱梁單跨度達40 m，跨中必須設置鋼管支墩，鋼管支墩高度大，截面小，細長比小，自身穩(wěn)定問題突出，加之地基承載力較差，存在較大的安全隱患。

（3）滿堂支架方案。滿堂支架具有機動靈活、安全可靠等優(yōu)點，分快插體系支架與普通滿堂支架兩種形式，快插體系支架鋼管材質(zhì)有保證，軸心抗壓性能優(yōu)良，但缺點是整體穩(wěn)定性較差，如基礎產(chǎn)生不均勻沉降，產(chǎn)生整體失穩(wěn)的風險較大。

經(jīng)分析對比，根據(jù)現(xiàn)場的實際條件，最終決定采用普通滿堂支架方案。

4 滿堂支架方案面臨的問題與對策

（1）地基承載力問題。滿堂支架對地基承載力要求較高，尾水渠底板覆蓋層無法滿足承載力要求。故對局部地基承載力較低部位采用石渣進行換填，用振動碾分層碾壓密實，經(jīng)承載力檢驗合格后澆筑墊層混凝土，墊層混凝土根據(jù)現(xiàn)場的地質(zhì)條件，按20～60 cm厚控制，局部增設鋼筋網(wǎng)，以提高基礎的整體性。對于支架基礎部位出露的滲水，采取引排措施，避免浸泡軟化地基。

（2）上、下游斜坡基礎問題。滿堂支架立桿基礎必須水平，且承載力須滿足要求。為此，統(tǒng)籌安排尾水渠施工進度，對于第一、第四、第五跨的斜坡基礎，在搭設相應部位支架前，將擋墻混凝土澆筑至一定高程，并及時對墻背進行回填形成水平基礎，再對基礎進行硬化處理。對于第六跨斜坡基礎，在支架基礎水平投影范圍內(nèi)，順坡面自下而上澆筑混凝土臺階，形成臺階式基礎。

（3）施工干擾問題。尾水大橋施工與壓力鋼管運輸、廠房基坑施工及機電安裝交叉作業(yè)，通道干擾問題突出。為此，統(tǒng)籌安排尾水渠底板與箱梁施工進度，在第三跨箱梁施工期間，滿堂支架將下基坑道路封堵，暫停尾水渠底板施工；在施工第六跨腳手架前，完成壓力鋼管運輸，施工第六跨時，在第五跨設置4.5 m寬門洞，確保機電安裝通道暢通。

（4）材質(zhì)問題。滿堂支架鋼管壁厚以理論計算厚度作為標準。

5 滿堂支架設計及質(zhì)量控制

5.1 滿堂支架結(jié)構(gòu)參數(shù)

按照最高一跨腳手架進行設計計算，腳手架選用外徑48 mm、壁厚3.0 mm的鋼管，材質(zhì)為Q235，步距1.2 m，立桿間、排距均為0.6 m，長寬方向均設置剪刀撐，寬度方向每4跨設置一道，內(nèi)外側(cè)立面設置連續(xù)剪刀撐，剪刀撐與地面夾角按50°控制。為降低風荷載，僅上部通道兩側(cè)掛安全網(wǎng)。支架搭設寬度為箱梁水平投影寬度加兩側(cè)走道寬度。支架立桿基礎設置鋼墊板，以分散立桿基礎應力。立桿采用對接接長，剪刀撐采用搭接接長。立桿及水平桿接頭避免在同一截面上。遇橋墩時，利用支架附墩增加整體性。

5.2 滿堂支架質(zhì)量控制要點

（1）材質(zhì)。用于支架的鋼管、扣件必須有出廠材質(zhì)檢驗報告，并經(jīng)進場抽檢合格方可投入使用。

（2）地基承載力。地基承載力標準值不小于200 kPa，并經(jīng)監(jiān)理工程師驗收簽證。

（3）嚴格控制立桿間排距、步距，偏差不大于10%。

（4）立桿垂直度是確保支架達到設計受力工況的關鍵，立桿垂直度按0.5%控制。

（5）扣件緊固程度。扣件采用扭力扳手抽檢，合格標準為緊固力不小于35 kN，抽檢合格率不低于85%。

5.3 滿堂支架預壓

為消除承重架、模板的非彈性變形和地基的壓縮沉降影響，測量承重架彈性變形的實際值，作為箱梁立模預拱度設置的參考；同時，檢驗承重架的受力穩(wěn)定情況，確保承重架安全，按照規(guī)范要求對支架進行預壓。

采用堆載砂袋法預壓。為保證預壓荷載的合理分布，模擬混凝土澆筑順序分三步加載，依次為底板鋼筋混凝土重力，腹板鋼筋混凝土重力，翼緣板及頂板鋼筋混凝土重力。考慮到混凝土振搗產(chǎn)生的動荷載、小型機具荷載及風荷載，預壓荷載按總荷載的1.2倍考慮。砂袋采用裝載機配合人工裝礦袋，50 t汽車吊、塔機吊運。在預壓過程中，加載、卸載前后對底模、腹板模板進行觀測，計算非彈性變形及彈性變形量。第一跨預壓實測成果表明，50%的測點非彈性變形大于10 mm，局部達22 mm。因?qū)A進行了特殊處理，在預壓過程中基礎沉降變形較小。考慮到張拉后跨中起拱約1～2 cm，跨中按5 cm設置預拱度，全跨按拋物線分配。后因工期緊張，經(jīng)參建各方協(xié)商，自第二跨起取消系統(tǒng)預壓，僅對第四跨基礎條件較差部位進行了局部預壓，預拱度按7 cm設置。

6 連續(xù)預應力箱梁施工技術方案

（1） 澆筑分段、分層方案。為利于支架穩(wěn)定，分兩層澆筑，第一層澆筑底板及腹板，第二層澆筑頂板和翼緣板，分縫位置避免倒角等應力集中部位。按照設計要求，在零彎矩附近設置施工縫，第一跨長47 m，第二至五跨長40 m，第六跨長33 m。

（2）模板及支撐加固方式。采用竹膠板模板，堵頭采用木模板。底板鋪設縱橫向雙層枋木，橫向枋木截面尺寸為15 cm×15 cm，間距60 cm，縱向枋木截面尺寸為5 cm×10 cm，間距20 cm，枋木表面鋪竹膠板模板，底模利用頂托調(diào)節(jié)。腹板外側(cè)模板增加鋼管斜支撐，并與支架連接，內(nèi)、外模板均采用枋木作背枋，縱向鋼管做圍柃，對拉加固。反倒角部位以及進人孔底板等部位設置排氣孔、振搗孔。頂板采用在底板上搭設腳手架支撐，支撐方式同底模。

（3）材料垂直運輸方案。采用支架方案材料垂直運輸工程量大，為此，分別在2號橋墩外側(cè)及4號橋墩內(nèi)側(cè)各安裝1臺塔機，局部采用汽車吊輔助吊運。

（4）細骨料問題研究。箱梁混凝土采用C50高性能混凝土。因大渡河流域天然砂含泥量、云母含量超標，只能采用機制砂，瀘定水電站的砂石系統(tǒng)按照水工規(guī)范設計，采用半干半濕法生產(chǎn)工藝，石粉含量符合水工規(guī)范，但不滿足橋涵規(guī)范。經(jīng)實地考察、取樣試驗，濕法生產(chǎn)的皮帶上取樣檢測的機制砂石粉含量滿足橋涵規(guī)范要求，故對砂石系統(tǒng)生產(chǎn)方式進行了調(diào)整，集中為箱梁生產(chǎn)一批水洗砂。石粉洗掉后，砂的細度模數(shù)達3.3，超過規(guī)范上限。經(jīng)試驗分析，細度模數(shù)超標主要影響混凝土和易性，對于混凝土強度有利無弊，因此通過適當增加膠凝材料、調(diào)整聚羧酸摻量改善混凝土和易性，最終滿足了施工要求。

（5）混凝土澆筑方案。采用臂長48 m的汽車泵泵送入倉澆筑。第一層先澆筑腹板根部，再依次澆筑底板、腹板，左、右兩側(cè)對稱下料，長度方向分段、分層澆筑；第二層全斷面推進，縱向分段分層澆筑。采用φ50 mm振搗器振搗，對于錨固端等鋼筋密集部位，采用小直徑振搗器仔細振搗。底板及頂板設置樣架控制收倉高度，人工抹面。

（6）混凝土養(yǎng)護措施。根據(jù)外界的氣候條件，分別采用灑水養(yǎng)護、蓄熱法養(yǎng)護，根據(jù)監(jiān)測資料，2～3 d混凝土內(nèi)部溫度達到峰值，故重點做好前7 d的養(yǎng)護措施，確保混凝土表面保持濕潤，持續(xù)養(yǎng)護時間一般按14 d控制。

（7）預應力施工。箱梁線形為平面轉(zhuǎn)彎，縱坡較大，波紋管安裝精度要求較高，測量放線困難。為此，提前由測量人員編制放樣圖紙，繪制每根波紋管沿樁號方向相對于底模的高程變化，現(xiàn)場以樁號、側(cè)模、底模為參照控制定位。塑料波紋管采用樣架鋼筋固定，間距80～100 cm，對弧段加密樣架鋼筋，確保波紋管精度，局部鋼筋與波紋管有干擾的，在不影響結(jié)構(gòu)的前提下，對局部鋼筋進行適當調(diào)整。鋼絞線端頭設置P錨，采用擠壓機現(xiàn)場加工錨頭，鋼絞線采用連接器接長。混凝土強度達到設計強度90%以后 （一般在5 d后）開始張拉，采用4 000 kN穿心式千斤頂整體張拉，左、右兩側(cè)對稱張拉，張拉順序為自腹板根部向頂板張拉，先張拉腹板，再張拉底板，最后張拉頂板支座負彎矩預應力束。張拉完成后立即進行孔道壓漿，采用真空壓漿工藝，制漿時摻入膨脹劑，排氣管采用鍍鋅鐵管并安裝球閥，以便于控制注漿飽滿度。

（8）橋面系施工。①墊石及支座施工。原設計方案支座設置下墊石和上墊石，上墊石高度較小，鋼筋網(wǎng)層數(shù)多，難以控制施工質(zhì)量，經(jīng)與設計協(xié)商，采用上墊鋼板替代上墊石，鋼板平面尺寸較對應的支座大5 cm，支座螺栓部位預留螺栓孔。橋墩澆筑完成后，設計對支座型號進行了調(diào)整，調(diào)整后有兩個橋墩無下墊石空間，最終將墩頂部分混凝土鑿除，形成凹坑，增加鋼筋網(wǎng)片，采用下墊鋼板代替下墊石。支座均采用抗震盆式橡膠支座，分固定支座、雙向支座和單向支座。在澆筑墊石時預留支座地腳螺栓孔，墊石頂部與支座之間的間隙及支座地腳螺栓孔均采用ICG設備基礎加固型超早強型回填灌漿材料回填。立模后，支座與模板之間的縫隙采用土工布填塞，避免漿液進入支座。②防水層施工。橋面采用XYPEX防水材料防水。施工流程為基面檢查→基面處理→基面潤濕→制漿→涂刷XYPEX灰漿→檢驗→養(yǎng)護→驗收。采用專用的半硬尼龍刷涂刷，涂刷時應注意力度，保證凹凸處都能涂上，控制涂層厚度不小于0.8 mm，涂刷二遍，交替改變涂刷方向，同層涂膜的先后搭接寬度宜為30～50 mm。③橋面鋪裝混凝土施工。橋面鋪裝混凝土采用半幅、整體自上游向下游分段施工。采用角鋼做軌道，混凝土用攪拌車運輸直接入倉，振搗梁振搗，人工抹面收光，利用鋁合金刮尺檢查控制平整度。澆筑完成后按照4 m切縫，縫寬0.5 cm，深1.5 cm。達到設計強度后，采用刻縫機刻槽。

（9）冬季施工措施。①頂板采用蓄熱養(yǎng)護，收倉后在頂板覆蓋一層塑料薄膜保水，再在上面覆蓋2 cm保溫被，保溫被上覆蓋彩條布，避免熱量、水分自保溫被接縫間散失。保溫材料頂部采用枋木壓緊。充分利用保水材料避免水分散失，有效利用混凝土自身散熱提高環(huán)境溫度。②適當推遲內(nèi)模拆除時間，避免在混凝土溫度達到峰值時拆模，降低內(nèi)外溫差。③將箱梁上、下游兩端的孔洞封堵，利用混凝土自身散失的熱量保持箱梁內(nèi)部適宜、穩(wěn)定的溫度。④外模在張拉完成后拆除。 通過上述措施，確保了混凝土強度快速增長，即使在冬季低溫期間，也能夠確保在5 d左右具備張拉條件。

（10） 施工進度控制。為滿足臨時通車節(jié)點要求，工期十分緊張。因此，按照節(jié)點要求倒排工期，加大人力、材料及設備投入，同時按照3跨配置腳手架、模板材料，確保第二跨以后的腳手架搭設、底模鋪設不占直線工期。在前一跨頂板混凝土待強期間，進行下一跨底板及腹板鋼筋綁扎、波紋管安裝，施工縫位置預留張拉工位，局部不立模板、不綁扎鋼筋。待前一跨張拉完成后，立即恢復張拉工位模板、鋼筋，開倉澆筑下一跨底板及腹板，縮短了直線工期。通過采取上述措施，自第一跨底板開倉澆筑，至第六跨收倉，直線工期僅87 d，滿足了進度要求。

7 小結(jié)與建議

（1）滿堂支架具有機動靈活等優(yōu)點，在特殊線形橋梁上具有較好的適應性，但滿堂支架搭設過程中的質(zhì)量控制極為關鍵，是確保施工安全的前提。

（2）腹板、翼緣板直接利用鋼管斜支撐剛度相對較差，須采取對拉等補強措施，條件允許的情況下，腹板及翼緣板采用定型模板最佳。

（3）在橋涵規(guī)范中，對砂只有含泥量指標限制，無石粉含量控制指標。含泥量主要針對的是天然砂，石粉含量一般針對機制砂，判斷機制砂中的石粉含泥量須進行亞甲藍試驗。因此在施工中，以橋涵規(guī)范中的含泥量作為控制機制砂石粉含量的控制指標是不合適的。目前，隨著天然砂的減少以及回采限制，機制砂在交通建設中的應用越來越廣泛，因此，應對橋涵規(guī)范加以完善，單列機制砂的技術指標。

（4）蓄熱養(yǎng)護法確保了冬季混凝土施工質(zhì)量，保證了混凝土強度增長，有利于按期張拉，可節(jié)約工期。

（5）橋面鋪裝混凝土應采用防水混凝土代替防水層，有利于施工質(zhì)量控制。

（6）橋面鋪裝完成后，必須及時切縫，避免出現(xiàn)裂縫。