復(fù)雜山區(qū)環(huán)境高墩大跨度連續(xù)剛構(gòu)橋施工關(guān)鍵技術(shù)研究

鐘萬(wàn)波

（中鐵二局第一工程有限公司，貴州 貴陽(yáng) 550000）

復(fù)雜山區(qū)環(huán)境高墩大跨度連續(xù)剛構(gòu)橋施工關(guān)鍵技術(shù)研究

鐘萬(wàn)波

（中鐵二局第一工程有限公司，貴州 貴陽(yáng) 550000）

思劍高速公路烏江特大橋位于貴州省思南縣境內(nèi)，橫跨烏江峽谷，主橋設(shè)計(jì)為116 m+220 m+116 m采用變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)箱梁，主墩高121 m，橋面至烏江水距離195 m，主橋位置地形險(xiǎn)峻，施工環(huán)境復(fù)雜。施工中開(kāi)展技術(shù)攻關(guān)，利用絞坡道解決材料運(yùn)輸問(wèn)題，采用液壓爬模方案解決高墩施工問(wèn)題，研究了0#段自承法施工技術(shù)和利用掛籃施工邊跨現(xiàn)澆段等技術(shù)。

山區(qū)；復(fù)雜環(huán)境；高墩；連續(xù)剛構(gòu)橋

0　引　言

近年來(lái)，隨著我國(guó)西部大開(kāi)發(fā)和“一路一帶”建設(shè)的推進(jìn)，在云貴高原等山區(qū)，高速公路和鐵路建設(shè)正迅猛發(fā)展，為了適應(yīng)山區(qū)地勢(shì)險(xiǎn)峻，山高谷深等復(fù)雜的地理環(huán)境，高墩大跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋作為一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用的橋型，在山區(qū)的橋梁建設(shè)中得到了大量運(yùn)用和快速發(fā)展。

在山區(qū)修建高墩大跨連續(xù)剛構(gòu)橋，往往都為了跨越深山峽谷，河流等困難地段。施工環(huán)境復(fù)雜，安全風(fēng)險(xiǎn)高，影響因素多。如施工便道建設(shè)，材料設(shè)備運(yùn)輸、高墩施工、梁部施工等，因施工環(huán)境因素復(fù)雜，需要開(kāi)展大量的施工技術(shù)方案研究[1,2]。

本文以思劍高速公路烏江特大橋主橋施工為基礎(chǔ)，經(jīng)技術(shù)調(diào)研、工程類比和理論分析，對(duì)山區(qū)困難環(huán)境高墩大跨連續(xù)剛構(gòu)橋施工技術(shù)方案進(jìn)行了系統(tǒng)深入的研究，就施工中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行歸納總結(jié)。

1　工程概況

思劍高速烏江特大橋位于貴州省思南縣境內(nèi)，為跨越烏江而設(shè)置，是思南至劍河高速公路工程項(xiàng)目中最大的一個(gè)重點(diǎn)控制性工程。該橋全長(zhǎng)1 010.0 m。其中主橋116 m+220 m+116 m采用變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)箱梁，引橋采用預(yù)應(yīng)力混凝土T梁，先簡(jiǎn)支后結(jié)構(gòu)連續(xù)。橋墩設(shè)計(jì)雙肢等截面矩形空心墩，最高主墩為121 m，烏江水面至橋面高度達(dá)195 m。橋梁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)為鉆孔樁基礎(chǔ)。

橋位區(qū)地貌單元屬山區(qū)河流地貌，兩岸地形陡峭。斜坡自然坡度為10°～50°，呈“V”形河谷，橋位范圍內(nèi)中線地面高程345～540 m，最大相對(duì)高差195 m，見(jiàn)圖1、圖2。

圖1　烏江特大橋地形地貌圖

圖2　烏江特大橋成橋圖

2　關(guān)鍵施工技術(shù)方案研究

烏江特大橋主位橋置呈“V”形河谷，兩岸地形陡峭，最大相對(duì)高差195 m。施工中重點(diǎn)研究了：（1）材料、設(shè)備和人員的交通運(yùn)輸方案；（2）超高薄壁空心墩的施工技術(shù)方案；（3）大體積0#段施工技術(shù)方案；（4）高墩陡坡環(huán)境邊跨直線段現(xiàn)澆施工技術(shù)方案。

2.1交通運(yùn)輸方案

在復(fù)雜的山區(qū)環(huán)境修建橋梁，材料、機(jī)械設(shè)備和人員的交通組織運(yùn)輸比較困難，施工中通常采用沿山體展線修建施工便道，在峽谷上架設(shè)索道等方式解決施工中的交通運(yùn)輸問(wèn)題。但在烏江特大橋施工中，因地形比較特殊，上述方案施工成本高，實(shí)施困難。

根據(jù)烏江特大橋主墩兩岸的地形特點(diǎn)，經(jīng)過(guò)大量的施工技術(shù)方案研究比較，最終采用絞坡道+懸索便橋的交通運(yùn)輸方案成功解決了該橋材料、設(shè)備和人員的交通運(yùn)輸難題。絞坡道原理是，利用既有的峽谷兩岸坡道設(shè)計(jì)絞坡道，通過(guò)絞坡道平臺(tái)(類似斜向電梯)將鉆機(jī)，吊車、鋼材、混凝土等從山頂絞坡道平臺(tái)運(yùn)輸?shù)街鞫崭浇钠脚_(tái)，重點(diǎn)解決施工中材料設(shè)備運(yùn)輸問(wèn)題。而兩岸間的人員往來(lái)主要通過(guò)懸索便橋解決，見(jiàn)圖3～圖5。

圖3　絞坡道設(shè)計(jì)圖（單位：m）

圖4　絞坡道施工圖

圖5　索道便橋施工圖

2.2超高薄壁空心墩的施工技術(shù)方案

高墩施工通常采用液壓爬模、翻模、懸臂模型等施工方法。針對(duì)山區(qū)復(fù)雜環(huán)境，運(yùn)輸困難的高墩施工，采用液壓爬模更為安全合理，操作簡(jiǎn)便。

液壓自爬模是一種能自動(dòng)爬升的模板體系。它的動(dòng)力來(lái)源是本身自帶的液壓頂升系統(tǒng)，液壓頂升系統(tǒng)包括液壓油缸和上下?lián)Q向盒，換向盒可控制提升導(dǎo)軌或提升架體，通過(guò)液壓系統(tǒng)可使模板架體與導(dǎo)軌間形成互爬，從而使液壓自爬模穩(wěn)步向上爬升，液壓自爬模在施工過(guò)程中無(wú)需其它起重設(shè)備，操作方便，爬升速度快，安全系數(shù)高。

液壓自爬模系統(tǒng)組成由預(yù)埋件、導(dǎo)軌、支架、模板及液壓動(dòng)力裝置五部分組成。模板高度4.65 m，澆注高度4.5 m，施工時(shí)上挑50 mm，下包100 mm，能有效的防止錯(cuò)臺(tái)和漏漿，設(shè)置對(duì)拉拉桿，抵消混凝土的側(cè)壓力，防止跑模。主要工序包括：軌道爬升→爬架爬升→安裝墩身縱向主筋和其它鋼筋→關(guān)模并校核→澆筑混凝土→混凝土脫模、養(yǎng)護(hù)。爬架在自爬升前，先行軌道的爬升。軌道爬升流程如下：檢測(cè)混凝土強(qiáng)度達(dá)到一定的強(qiáng)度（20 MPa）→安裝爬錐及其裝置→調(diào)整步進(jìn)裝置，使其棘塊一致向上→開(kāi)啟進(jìn)油閥門→啟動(dòng)液壓控制柜→拆除軌道銷→爬升軌道→插入軌道銷→關(guān)閉進(jìn)油閥門，關(guān)閉液壓控制柜，切斷電源→拆除下部爬錐→安裝下支撐。液壓爬模結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖7。

圖7　液壓自爬模結(jié)構(gòu)示意圖

2.3大體積0#段施工技術(shù)方案

連續(xù)剛構(gòu)橋0#段一般采用搭設(shè)托架的方式一次或兩次澆筑完成，但由于墩間跨距較大，鋼平臺(tái)必須設(shè)置斜牛腿支撐，施工中為防止斜牛腿對(duì)墩身產(chǎn)生的水平力及溫差、風(fēng)力等其他外界因素導(dǎo)致墩身兩肢產(chǎn)生相對(duì)位移，進(jìn)而對(duì)新澆混凝土產(chǎn)生破壞，須設(shè)置較強(qiáng)的墩間臨時(shí)鎖定。這種方案因需要設(shè)置牛腿和強(qiáng)有力的臨時(shí)鎖定，施工平臺(tái)鋼材用量大，操作復(fù)雜，特別是斜牛腿焊接施工極不方便，存在安全隱患。

圖8　烏江特大橋主橋0#梁段結(jié)構(gòu)示意圖（單位：cm）

烏江特大橋箱梁0#段梁高14m，梁段長(zhǎng)18m，兩端分別懸臂1 m，0#段頂寬11.25 m，底寬6.5 m，頂板懸臂長(zhǎng)2.375 m，0#梁段設(shè)計(jì)采用C55混凝土，方量為855.2 m3。結(jié)構(gòu)示意見(jiàn)圖8。

經(jīng)過(guò)對(duì)過(guò)去大體積0#段施工方案的研究比較，結(jié)合烏江特大橋的特點(diǎn)，本橋采用了0#段結(jié)構(gòu)自承法施工技術(shù)方案。即：烏江特大橋0#段施工時(shí)，采取分三次澆筑完成的施工方案，在0#段底板第一層混凝土底板增設(shè)縱向預(yù)應(yīng)力束，當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到規(guī)范要求后進(jìn)行張拉，第一層混凝土與墩柱成為一個(gè)類似于小連續(xù)剛構(gòu)橋的結(jié)構(gòu)，用以承受第二層和第三層混凝土的施工荷載。從而達(dá)到簡(jiǎn)化底模鋼平臺(tái)結(jié)構(gòu)，節(jié)約鋼材、保證質(zhì)量的目的，見(jiàn)圖9、圖10。

2.4高墩陡坡環(huán)境邊跨直線段現(xiàn)澆施工技術(shù)方案

高墩大跨連續(xù)剛構(gòu)橋一般情況下均采用懸臂澆注法施工，懸臂澆筑段通常采用掛籃施工，邊跨直線段通常采用落地滿堂支架現(xiàn)澆、墩身預(yù)埋牛腿支架、利用掛籃現(xiàn)澆等方案。這些施工方案適用范圍及各自的優(yōu)缺點(diǎn)見(jiàn)表1。

圖9　0#段分層施工設(shè)計(jì)圖（單位：cm）

圖10　0#段第一層混凝土結(jié)構(gòu)模型圖

表1　施工方案比較表

通過(guò)對(duì)上述三種方案比較分析，結(jié)合烏江特大橋的特點(diǎn)，該橋邊跨直線段現(xiàn)澆采用掛籃現(xiàn)澆。施工時(shí)，主要利用了掛籃主桁、底模系統(tǒng)，后錨及懸吊系統(tǒng)，并通過(guò)接長(zhǎng)掛籃底?？v梁至邊墩蓋梁，再鋪設(shè)底模及搭設(shè)外模支架進(jìn)行邊跨現(xiàn)澆段施工。其施工順序?yàn)椋呵捌跍?zhǔn)備工作→懸臂梁段張拉壓漿完畢→掛籃前移→掛籃底?？v梁支撐與邊墩墩頂→鋪設(shè)底模系統(tǒng)→安裝現(xiàn)澆段側(cè)模、翼緣板底模→測(cè)量定位、校?！壴装濉⒏拱邃摻畈惭b預(yù)應(yīng)力管道→搭設(shè)內(nèi)膜、頂板底模支撐架→安裝頂板鋼筋和預(yù)應(yīng)力管道→澆筑現(xiàn)澆段混凝土，見(jiàn)圖11。

3　結(jié)語(yǔ)

思劍高速公路烏江特大橋于2013年建成通車，并于2015年獲國(guó)家建設(shè)工程魯班獎(jiǎng)。該橋地處山區(qū)，橫跨烏江峽谷，施工環(huán)境困難。針對(duì)項(xiàng)目的特點(diǎn)和難點(diǎn)，開(kāi)展了一序列施工關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，創(chuàng)新解決了材料、設(shè)備和人員的交通運(yùn)輸難題；完善超高薄壁空心墩的施工技術(shù)問(wèn)題；成功解決剛構(gòu)橋0#段大體積混凝土自承法施工技術(shù)；有效利用掛籃現(xiàn)澆邊跨直線段梁體施工技術(shù)等。這些施工方法，對(duì)今后在山區(qū)復(fù)雜環(huán)境修建橋梁具有借鑒意義。

U448.23

B

1009-7716（2016）04-0123-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2016.04.038

2015-12-29

鐘萬(wàn)波（1974-），男，貴州興仁人，高級(jí)工程師，從事鐵路施工技術(shù)管理工作。