通揚運河大橋系桿拱構(gòu)件安裝施工工藝介紹

狄紅義

(江蘇東南交通工程咨詢監(jiān)理有限公司)

1 工程概況

該通揚運河大橋位于334省道如皋東段，在江蘇省如皋市丁堰鎮(zhèn)。中心樁號為K70+158，主橋為鋼筋混凝土下承式系桿拱橋，引橋為裝配式部分預(yù)應(yīng)力混凝土組合箱梁，全橋跨徑為4×25+88.4+4×25 m，橋梁全長294.68 m。

主橋采用預(yù)應(yīng)力混凝土下承式系桿拱，為剛性系桿剛性拱，計算跨徑86.1 m，矢跨比1/6，矢高為14.35 m，拱軸線為二次拋物線。系桿采用箱形截面，梁高1.9 m，寬1.2 m，為全預(yù)應(yīng)力構(gòu)件;拱肋采用等截面“I”字形截面，梁高1.4 m，寬1.2 m，為鋼筋混凝土構(gòu)件;每片拱設(shè)間距為5.35 m的吊桿15根，吊桿為柔性吊桿，采用PES-109鍍鋅φ5平行鋼絲;風(fēng)撐設(shè)置六道，采用等截面“I”字形截面，高0.8 m，寬0.6 m;端橫梁高度為1.53～1.78 m;中橫梁高度為1.28～1.53 m;梁頂設(shè)有0.28 m寬現(xiàn)澆混凝土，橋面單向2%橫坡通過橫梁高度的變化調(diào)整。每一系桿內(nèi)布設(shè)12束鋼絞線，為6束15φs15.2 mm和6束13φs15.2 mm鋼絞線，鋼束錨下張拉控制應(yīng)力為0.72fpk。每根中橫梁內(nèi)布設(shè)4束鋼絞線，每束為10φs15.2 mm鋼絞線，每根端橫梁內(nèi)布設(shè)4束鋼絞線，每束為10φs15.2 mm鋼絞線，每束錨下張拉控制應(yīng)力為0.75fpk。

上部結(jié)構(gòu)為預(yù)制安裝施工，主要預(yù)制件的分段長度和重量見表1。

表1 主要預(yù)制件分段長度和重量

2 主要施工工藝

2.1 預(yù)制構(gòu)件吊裝準備

(1)預(yù)制構(gòu)件安裝采用150 t浮吊，最大吊裝高度為45 m;安裝前應(yīng)仔細檢查吊裝設(shè)備，進行卷揚機、扒桿和吊具、鋼絲繩、電器設(shè)備及操作設(shè)備的檢修保養(yǎng)，排除隱患，保持浮吊良好的工作狀態(tài)，避免吊裝過程中出現(xiàn)故障;此外，還應(yīng)對浮吊進行吊裝試驗，確保不影響施工。

(2)混凝土構(gòu)件抗壓強度并驗算抗彎強度、檢查混凝土結(jié)構(gòu)尺寸和預(yù)埋件的位置，做好結(jié)構(gòu)端部混凝土鑿毛清洗和預(yù)埋件表面清理工作，便于就位對接時焊接勁性骨架;確定各塊件頂面中心線和端截面上下口中心點，作為安裝時的控制點;此外，及時做好混凝土表面清理工作，安裝好相關(guān)部位安全設(shè)施。

(3)檢查現(xiàn)場電力、道路、人員準備情況;檢查支架的穩(wěn)定情況、支點砂筒的位置和穩(wěn)定性。

(4)檢查纜風(fēng)繩、緊鎖器是否配齊。

(5)對岸邊測量控制點及支架上的控制點進行檢查、復(fù)測。并在支架上彈出縱橫構(gòu)件軸線的控制線，便于構(gòu)件就位時與中心線對應(yīng)。

(6)根據(jù)試驗對臨時支座預(yù)留一定超高，便于支墩沉降穩(wěn)定后調(diào)節(jié)到設(shè)計高程。

(7)確定吊裝順序:邊段系桿—中段系桿—中橫梁—邊段拱肋—中段拱肋—風(fēng)撐。

(8)沉降觀測:構(gòu)件吊裝就位后，立即在構(gòu)件上支點處設(shè)置沉降觀測點，開始每2 h觀測一次，以后觀測時間逐漸延長，待觀測的3 d內(nèi)沉降量不超過3 mm即可視為已穩(wěn)定，可立模進行接頭混凝土的施工，觀測過程中必須做好記錄，保留原始數(shù)據(jù)備案。

2.2 拱腳、端橫梁的現(xiàn)澆和系桿預(yù)制構(gòu)件安裝

(1)首先安裝下游側(cè)邊段系桿預(yù)制構(gòu)件，以浮吊吊起構(gòu)件達到一定高度后緩慢平移至安裝位置后慢慢落座;為確保其就位后便于縱橫向作細微調(diào)整，可在系桿兩端和橫向設(shè)纜風(fēng)，用手拉葫蘆或緊鎖器來調(diào)整。

(2)在墩頂觀測平臺上，用全站儀和水準儀同時觀測系桿預(yù)制構(gòu)件部分的中心標記，人工調(diào)節(jié)構(gòu)件的平面位置及下部可調(diào)節(jié)裝置使其符合設(shè)計安裝要求;并以鋼尺作直觀復(fù)核。

(3)當單片構(gòu)件坐標及高程符合要求后，系好左右纜風(fēng)固定在地錨上，調(diào)整纜風(fēng)上的用手拉葫蘆或緊索器，保證其橫向穩(wěn)定，并開始進行接頭處勁性骨架焊接;用同樣的方法吊裝橫向?qū)?yīng)邊段系桿構(gòu)件，固定好纜風(fēng)后用型鋼在靠近構(gòu)件兩端中橫梁處焊接對撐，并用全站儀及水準儀跟蹤觀測，直至符合要求為止，此時浮吊才能脫鉤，再安裝下一根系桿。

(4)濕接頭接縫鋼筋焊接應(yīng)符合施工規(guī)范要求，所有濕接頭接縫連接鋼筋焊接完成后，進行安裝接縫模板澆筑同標號的混凝土，并按要求覆蓋灑水養(yǎng)護至少14 d。

(5)在以后吊裝其他構(gòu)件過程中，應(yīng)每天對構(gòu)件位移及高程進行觀測，作好記錄、加強分析。

2.3 第一批中橫梁預(yù)制構(gòu)件安裝

(1)中橫梁采用懸吊法安裝，即在中橫梁澆筑時在下部預(yù)埋2根直徑25 mm的圓鋼，在系桿預(yù)制時在與中橫梁接頭處上部預(yù)埋2根直徑25 mm的圓鋼，橫梁就位時將圓鋼焊接拉緊，浮吊放松后用手拉葫蘆調(diào)整橫梁位置，達到設(shè)計要求后焊接橫梁骨架鋼筋。

(2)中橫梁鋼筋全部焊接完成即開始安裝預(yù)應(yīng)力波紋管，進一步觀測中橫梁與系桿交接處的高程及坐標，符合要求后進行安裝接縫模板澆筑同標號的混凝土，并覆蓋灑水養(yǎng)護至少14 d。

2.4 張拉第一批中橫梁及系桿預(yù)應(yīng)力束、壓漿和封錨

當中橫梁強度達到設(shè)計強度100%后進行預(yù)應(yīng)力索張拉。首先對稱張拉4#、8#、12#中橫梁 N1、N4鋼束至設(shè)計張拉力后，再對稱張拉系桿第一批預(yù)應(yīng)力鋼束 N8、N6、N5、N7至設(shè)計張拉力。

張拉后應(yīng)不斷地對系桿及中橫梁體的變形情況、錨下混凝土有無異?，F(xiàn)象，錨墊板、錨環(huán)、夾片及鋼絞線有無回縮現(xiàn)象等全面觀察檢驗。如有異常應(yīng)采取措施進行處理，待監(jiān)理工程師認可后方可進行下道工序。張拉經(jīng)數(shù)小時后經(jīng)觀察檢驗無異?，F(xiàn)象后，可將錨具外露的鋼絞線用手砂輪機割斷，預(yù)留長度不應(yīng)小于30 mm。

壓漿時，其順序宜先下層后上層管道。壓漿泵選用活塞式壓漿泵，因此預(yù)應(yīng)力孔道較長并采用二次壓漿，壓漿阻力較大，按規(guī)范要求，最大壓力宜為1 MPa。

壓漿后應(yīng)從檢查孔抽查壓漿的密實情況，如有不實，應(yīng)及時再次壓漿或灌漿。壓漿后將其錨具周圍沖洗干凈，對壓漿后的孔道予以保護，在未終凝前保證其不受震動，三天內(nèi)不能有其他荷載作用在上面。

預(yù)應(yīng)力張拉灌漿完成后，進行封錨作業(yè)。封錨之前，應(yīng)對梁端混凝土鑿毛，沖刷干凈，然后將預(yù)留鋼筋校直，并按設(shè)計要求設(shè)置封錨鋼筋網(wǎng)，支擋封錨端模板澆注封錨混凝土。

封錨混凝土的強度等級與梁體混凝土強度相同。封錨端模板應(yīng)牢固穩(wěn)定，使?jié)沧⒎忮^混凝土后的梁體長度不超出梁體的設(shè)計長度，混凝土澆筑振搗應(yīng)密實，外表平整光滑，與梁體相同，終凝后要進行覆蓋灑水養(yǎng)護，養(yǎng)護時間不少于14 d。

2.5 拱肋和風(fēng)撐預(yù)制構(gòu)件安裝

(1)拱肋吊裝前對搭設(shè)好的支架的牢固性及穩(wěn)定性進行全面的檢查，并對支撐點進行坐標和水準復(fù)測，對拱肋中線及坐標標記點進行檢查，彈線作標記;在拱肋下端系二根拉繩，上端距端部1 m處系好纜風(fēng)，可使拱肋到位后由人工拉繩和纜風(fēng)來調(diào)節(jié)拱肋的橫向位置，待全部符合要求后開始進行吊裝作業(yè)。

(2)首先吊裝下游拱肋，拱肋邊段按二點吊掛吊索，吊點位置同設(shè)計吊點，浮吊緩慢起吊到一定高度逐漸移動到位。下端先對準端塊件拱座上標畫的中線位置，拉繩實現(xiàn)就位，纜風(fēng)在收緊和放松時應(yīng)在測量觀測下統(tǒng)一指揮進行，隨拱肋接頭高程的升降而放、收，拉動纜風(fēng)使其中線位置大致符合設(shè)計線。拱肋上端應(yīng)比設(shè)計分別高出20mm、50 mm。

(3)利用全站儀和水準儀在墩頂搭設(shè)的平臺上進行跟蹤觀測拱肋接段上端和下端，為便于觀測高程可掛鋼尺作豎直標尺。

(4)收緊纜繩錨固保持浮吊原位不動，徐徐調(diào)整上下兩吊索，調(diào)整拱肋中線和標高，實現(xiàn)拱肋徐徐落座(細微調(diào)整可用千斤頂來實現(xiàn))。

(5)固定纜風(fēng)，細調(diào)就位。

(6)用同樣的方法吊裝上游拱肋。

(7)在完成下游拱肋安裝后，經(jīng)復(fù)測在符合要求的情況下，開始安裝其余拱肋。

(8)拱肋就位過程中用兩臺水準儀同時觀測拱肋兩端高程，用全站儀觀測中線位置，徐徐放松吊索，使拱肋兩端均勻下降，保持拱軸線。拱肋合龍時，每個接頭點與設(shè)計標高之差不能超過±15 mm，中線偏差不能超過10 mm，否則應(yīng)重新起吊進行調(diào)整。符合要求后固定纜風(fēng)，細調(diào)就位，焊接端頭勁性骨架和主筋使拱肋盡快成為無鉸拱，則縱向穩(wěn)定能得到滿足。

(9)兩幅拱肋合龍后應(yīng)盡早安裝風(fēng)撐，使拱肋有足夠的橫向穩(wěn)定性;其安裝方法與中橫梁相同。

(10)連接鋼筋焊接后應(yīng)按要求安裝接縫模板，澆筑與梁同標號的混凝土，初凝后覆蓋灑水養(yǎng)護不少于14 d，或噴灑養(yǎng)護劑養(yǎng)護。

(11)完成拱肋及風(fēng)撐安裝后，對兩道拱肋駐點高程及中線位置測量，做好記錄以便掌握吊桿張拉后拱肋的變形情況。

2.6 吊桿及第二批中橫梁安裝

(1)按設(shè)計要求安裝成品吊桿鋼束，方法是從下向上穿，用卷揚機向上提，到位后固定好下端錨頭，從上端拱肋預(yù)設(shè)孔處進行張拉。

(2)張拉吊桿第一批預(yù)應(yīng)力，張拉順序按圖紙設(shè)計進行，同一幅橋左右側(cè)吊桿應(yīng)同時對稱進行張拉，施工工序圖5#→3#→8#→2#→6#→4#→7#→1#。

(3)安裝除4#、8#、12#中橫梁外的其他中橫梁，安裝方法同4#、8#、12#中橫梁，安裝順序按照圖紙要求進行。并張拉其他中橫梁的第一批鋼束N1、N4鋼束控制應(yīng)力為0.75fpk。

張拉中要控制好錨下張拉應(yīng)力，在張拉過程中跟蹤觀測拱肋、系桿對應(yīng)位置的高程變化，并做好記錄。

2.7 其他構(gòu)件安裝及張拉

(1)對稱張拉系桿第二批 N1、N4、N9、N12預(yù)應(yīng)力鋼束，錨下張拉控制應(yīng)力為0.72fpk。

(2)拆除所有臨時支架，支架拆除必須對稱進行，確保成型構(gòu)件的整體受力穩(wěn)定，防止構(gòu)件受力不均產(chǎn)生裂縫或斷裂。

(3)現(xiàn)澆中橫梁二期混凝土強度達標后，采用不大于8 t汽車吊安裝行車道板，其順序應(yīng)由兩端向跨中對稱安裝。

(4)對稱張拉系桿第三批預(yù)應(yīng)力 N2、N3、N10、N11鋼束，錨下張拉控制應(yīng)力為0.72fpk。

(5)第二次張拉吊桿鋼束，張拉順序為5#→3#→8#→2#

→6#→4#→7#→1#。

(6)張拉其余中橫梁第二批預(yù)應(yīng)力鋼束。

(7)張拉端橫梁N3、N4和中橫梁N2、N3鋼束，鋼束錨下張拉控制應(yīng)力為0.75fpk。

上部構(gòu)件吊裝完畢后進行行車道板板縫澆筑，以及橋面鋪裝和防撞護欄的施工。

［1]公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范(JTJ 041-2000)［S］.

［2]練學(xué)標，董云祥.洋河大橋120 m主跨鋼管混凝土系桿拱整體安裝工藝［J］.公路交通技術(shù)，2009，(4).

［3]中鐵三局集團第二工程有限公司.新通揚運河大橋1～80 m系桿拱施工方案與工藝［J］.山西建筑，2008，(13).