重慶雙碑嘉陵江大橋上部結(jié)構(gòu)關(guān)鍵施工技術(shù)

何樹凱

（重慶建工橋梁工程有限責(zé)任公司，重慶 400060）

重慶雙碑嘉陵江大橋上部結(jié)構(gòu)關(guān)鍵施工技術(shù)

何樹凱

（重慶建工橋梁工程有限責(zé)任公司，重慶 400060）

重慶雙碑嘉陵江大橋是重慶主城區(qū)“5619”快速路網(wǎng)規(guī)劃三橫線的重要組成部分，為高低塔單索面混凝土斜拉橋，由于其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與周邊復(fù)雜的環(huán)境給工程建設(shè)造成極大的困難。該文針對(duì)其工程重難點(diǎn)，從零號(hào)塊現(xiàn)澆托架與主梁懸臂施工掛籃設(shè)計(jì)到引橋移動(dòng)模架法施工做了詳細(xì)介紹，并在常規(guī)施工方法的基礎(chǔ)上發(fā)散思維，改進(jìn)創(chuàng)新，專項(xiàng)設(shè)計(jì)，為類似條件下的工程建設(shè)提供一定的參考。

斜拉橋；托架；掛籃；移動(dòng)模架法

1 工程概況

重慶雙碑嘉陵江大橋工程線路長(zhǎng)，地形起伏大，由東引橋、主橋和西引橋組成。主橋?yàn)楦叩退嗡髅婊炷列崩瓨?，全長(zhǎng)644m，橋面全寬28m，最大跨徑330m；西引橋全長(zhǎng)1019m，東引橋全長(zhǎng)263m，均為預(yù)應(yīng)力現(xiàn)澆箱梁，跨越居民區(qū)與軌道交通三號(hào)線。

2 工程重難點(diǎn)

2.1 零號(hào)節(jié)段

主梁無(wú)索區(qū)零號(hào)塊縱向總長(zhǎng)25m，混凝土重約2500t，梁底距承臺(tái)高度約60m，且承臺(tái)平面尺寸遠(yuǎn)小于零號(hào)節(jié)段，常年低于施工水位。主墩零號(hào)節(jié)段因其獨(dú)特的雙向大懸臂、大噸位使得現(xiàn)澆支架設(shè)計(jì)及施工難度極大。

2.2 主梁懸澆

雙碑特大橋主橋上部主梁為單箱三室斜腹板結(jié)構(gòu)，梁寬32.5m，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段長(zhǎng)度7m，非標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段有4m及8m兩種形式，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段重量約470t，個(gè)別特殊節(jié)段重量最重達(dá)到708t，混凝土節(jié)段超寬、超重，目前國(guó)內(nèi)無(wú)論是前支點(diǎn)掛籃還是后支點(diǎn)掛籃，其澆筑重量均未達(dá)到這個(gè)水平，因此主梁掛籃的設(shè)計(jì)也十分重要，直接影響大橋的施工質(zhì)量與成橋線型。

2.3 引橋現(xiàn)澆

西引橋高架橋長(zhǎng)度約1km，跨越廠區(qū)及居民區(qū)，五處跨越詹家溪，一處跨越現(xiàn)有楊雙路，一處跨越軌道交通三號(hào)線，施工受拆遷影響，干擾大，條件復(fù)雜，施工難度大。

3 零號(hào)節(jié)段施工

雙碑大橋主橋零號(hào)塊非常龐大，縱向長(zhǎng)25m，相當(dāng)于普通斜拉橋的零號(hào)塊和1號(hào)塊的總長(zhǎng)度，無(wú)斜拉索設(shè)計(jì)，形成縱向12.5m的大懸臂，主梁橫向?qū)?2.5m，橫向懸臂達(dá)16m，形成了零號(hào)塊縱橫雙向大懸臂的特點(diǎn)，再加上零號(hào)塊距地面過(guò)高，施工難度非常大。

綜上因素，經(jīng)多次研究決定，將零號(hào)塊順橋向劃分為三段（6.3m+12.4m+6.3m），分2次進(jìn)行施工。中段12.4m采用托架現(xiàn)澆，混凝土數(shù)量約749m3，兩邊各6.3m采用掛籃進(jìn)行施工，混凝土數(shù)量約202m3，第二次施工時(shí)，設(shè)臨時(shí)斜拉索，按有索段澆筑剩余部分[1]。

3.1 托架設(shè)計(jì)

托架采用萬(wàn)能桿件設(shè)計(jì)，底部設(shè)型鋼牛腿承為主要支撐點(diǎn)，上部設(shè)鉸座分?jǐn)偹搅Ψ戳?，單點(diǎn)由精軋螺紋對(duì)拉，托架上布置單層分配梁與型鋼組焊桁架，其間設(shè)10cm厚楔塊，以便脫模及調(diào)整標(biāo)高。

圖1 現(xiàn)澆托架示意圖

3.2 托架安裝

托架由萬(wàn)能桿件進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)拼裝，先在地面拼裝成桁架組，再由塔吊移運(yùn)至牛腿上形成整體。在索塔施工過(guò)程中預(yù)埋型鋼牛腿，其作用是將托架承受的施工荷載傳遞到塔身，避免支架落地，是整個(gè)結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部位[2]。為避免預(yù)埋牛腿周圍混凝土承受荷載較大而產(chǎn)生局部受損，在預(yù)埋牛腿周圍布置適當(dāng)數(shù)量的構(gòu)造鋼筋網(wǎng)片，以提高該部位的抗壓能力。

3.3 托架預(yù)壓

在混凝土澆筑前需對(duì)托架作預(yù)壓，傳統(tǒng)的預(yù)壓方法一般是采用堆載預(yù)壓，即在托架上堆放沙袋、水箱等配重。由于托架距地面太高，若采用堆載，費(fèi)工、費(fèi)時(shí)、費(fèi)料，故采用預(yù)拉方式，利用施工用張拉機(jī)具，通過(guò)在托架上安裝錨固端，于底部承臺(tái)對(duì)鋼鉸線進(jìn)行張拉實(shí)現(xiàn)等效預(yù)壓，以節(jié)約人力物力及時(shí)間[3]。

3.4 托架現(xiàn)澆

首次施工零號(hào)塊中部12.4m，結(jié)合混凝土振搗所用時(shí)間和輸送運(yùn)輸混凝土的能力，將混凝土的初凝時(shí)間定為36h左右，將坍落度控制在20～22cm之間?；炷劣上轮辽戏謱訚仓?，從端部向中間對(duì)稱進(jìn)行，分層厚度約為30cm[4]。

因零號(hào)塊體積較大，內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，容易發(fā)生大體積混凝土開裂的情況，對(duì)此，針對(duì)結(jié)構(gòu)配筋設(shè)置了多層冷卻水管進(jìn)行溫控，確?；炷恋臐仓|(zhì)量。

3.5 零號(hào)塊第二次混凝土施工

零號(hào)塊第二次施工兩端各6.3m，若繼續(xù)采用托架現(xiàn)澆，要求托架設(shè)計(jì)相當(dāng)龐大，對(duì)支承點(diǎn)要求極高，對(duì)索塔墩壁受力極為不利，故考慮采用主梁懸臂施工掛籃進(jìn)行澆筑，由于該節(jié)段為無(wú)索區(qū)，先于上塔柱設(shè)置臨時(shí)索以提供掛籃前支點(diǎn)作支承，按懸臂節(jié)段進(jìn)行澆筑[5]。先將臨時(shí)索上端錨固于主塔1號(hào)索管上，下端錨固于掛籃上進(jìn)行澆筑，臨時(shí)索的錨固、張拉、體系轉(zhuǎn)換與正常掛籃施工相同。當(dāng)零號(hào)塊形成后，將臨時(shí)索進(jìn)行錨固，梁端設(shè)置錨固塊混凝土和索管，并在梁端進(jìn)行張拉。混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求后按要求進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉，壓漿封錨后實(shí)施體系轉(zhuǎn)換。

圖2 零號(hào)節(jié)段二次施工示意

4 主梁懸臂施工

主梁節(jié)段超寬、超重以及單索設(shè)置已無(wú)法變更，且由于雙碑大橋箱梁截面設(shè)計(jì)要求，對(duì)作用于已澆筑箱梁上的荷載進(jìn)行了限制，導(dǎo)致現(xiàn)有任何形式的掛籃構(gòu)造都無(wú)法滿足如此噸位的節(jié)段施工，因此創(chuàng)新性利用前后支點(diǎn)結(jié)合的原理，分次澆筑、多次張拉，分?jǐn)倶蛎驽^固點(diǎn)支反力，滿足施工需要。

4.1 掛籃設(shè)計(jì)

根據(jù)掛籃設(shè)計(jì)原則和節(jié)段長(zhǎng)度劃分，要在施工零號(hào)塊第二次時(shí)就能形成掛籃，左右兩套掛籃在平面上需交錯(cuò)布置[6]，兩套外掛籃中心線橫橋向相隔75cm。

圖3 掛籃立體模型

（1）底平臺(tái)

底平臺(tái)是掛籃的主體結(jié)構(gòu)，由支承模板體系的分配梁、弧形梁及行走滑梁組成，平面上由兩橫梁、六縱梁組成。

（2）上部結(jié)構(gòu)

上部結(jié)構(gòu)采用三角斜拉式，其在混凝土澆筑時(shí)要承擔(dān)一部分混凝土荷載，并兼作整個(gè)掛籃的行走裝置。三角主體中支點(diǎn)支承于已澆塊件前端，后支點(diǎn)通過(guò)錨桿錨固于已澆塊件上。

由于箱梁翼板懸臂大，板較薄，為控制翼板處荷載不超過(guò)60t，選擇橫向布置預(yù)拉結(jié)構(gòu)將翼板處的大部分荷載分配到腹板上，預(yù)拉結(jié)構(gòu)由預(yù)拉立柱、預(yù)拉橫梁和預(yù)拉帶組成。

（3）牽索系統(tǒng)

牽索系統(tǒng)作為掛籃與斜拉索之間的聯(lián)系，并在懸澆完成后，將斜拉索與掛籃分離，實(shí)現(xiàn)索力的轉(zhuǎn)換，牽索系統(tǒng)由張拉梁、墊塊及連接桿組成，張拉千斤頂固定在張拉墊塊上，墊塊根據(jù)弧形梁底部曲線設(shè)置。

圖4 掛籃立面示意

（4）懸掛與錨固

掛籃底平臺(tái)與上部結(jié)構(gòu)以及已澆箱梁之間的連接由吊桿與錨桿提供，其中底平臺(tái)設(shè)置8根吊桿以滿足懸掛，上部結(jié)構(gòu)尾端設(shè)置4處錨桿以提供掛籃支承。

（5）剪力鍵

為抵抗斜拉索張拉形成的水平分力，掛籃底平臺(tái)上需布置剪力鍵。剪力鍵采取可調(diào)整的構(gòu)造，以減少預(yù)留孔位置誤差的影響，通過(guò)其上的整體澆筑的鋼柱與已澆節(jié)段嵌固。

（6）行走系統(tǒng)

上部結(jié)構(gòu)前后支點(diǎn)均設(shè)計(jì)為船形拖子，在其正下方沿順橋向布置不銹鋼滑道，在軌道上設(shè)置反力點(diǎn)利用千斤頂牽引掛籃前行，底平臺(tái)則利用懸掛于托輪上行走。由于節(jié)段長(zhǎng)度較長(zhǎng)，掛籃無(wú)法一次前移到位，錨箱需中途輪換一次，直至掛籃到達(dá)下一節(jié)段澆筑位置。

（7）模板系統(tǒng)

模板系統(tǒng)由底模、內(nèi)模、堵頭模板組成。底模采用8mm鋼板，直接鋪于底平臺(tái)分配梁上，為適應(yīng)箱底折線變化，兩側(cè)翼板和中箱模板分開，在翼板模和中箱模接縫處用薄鐵皮搭接，防止漏漿；箱室內(nèi)模采用組合鋼模組拼，施工時(shí)分箱室整體安裝，周轉(zhuǎn)時(shí)拆散后從隔板人孔中運(yùn)出。

4.2 掛籃安裝

根據(jù)掛籃設(shè)計(jì)與現(xiàn)場(chǎng)情況，采取分部分段進(jìn)行拼裝，即上部三角主體和底平臺(tái)分配梁為單件現(xiàn)場(chǎng)安裝完成，下部弧形梁和內(nèi)行走梁，在拼裝平臺(tái)上組裝后整體吊運(yùn)安裝到位。當(dāng)掛籃澆筑完成零號(hào)塊第二次澆筑后，對(duì)主縱梁進(jìn)行接長(zhǎng)而最后形成掛籃整體。

4.3 荷載試驗(yàn)

掛籃采用工廠制作，制作成型后先對(duì)各構(gòu)件進(jìn)行單件試驗(yàn)，待接長(zhǎng)形成完整體系后再做整體荷載試驗(yàn)，試驗(yàn)方法同托架。

4.4 掛籃行走

由于掛籃預(yù)拉結(jié)構(gòu)上下游為一整體，平面上與斜拉索呈縱橫相交，在行走時(shí)先將上部平聯(lián)鋼帶和下部橫梁拆卸后才能進(jìn)行，首先索力調(diào)整，進(jìn)行體系轉(zhuǎn)換，安裝、檢查行走吊桿、托輪，延長(zhǎng)軌道梁并潤(rùn)滑，然后依次拆除千斤頂、鋼帶、底撐、柱腳、吊桿，進(jìn)行行走系統(tǒng)復(fù)檢，檢查合格后由牽引千斤頂同步牽引前進(jìn)，后錨（壓）同步倒換，分2次行走到位，而后安裝吊桿，再將底平臺(tái)整體提升到設(shè)計(jì)標(biāo)高準(zhǔn)澆筑混凝土。

4.5 混凝土澆筑

主梁懸臂節(jié)段混凝土澆筑方式類似零號(hào)塊澆筑，由于BSB20節(jié)段混凝土方量約為272m3，節(jié)段重708t，在P25號(hào)輔助墩頂需設(shè)臨時(shí)支撐頂升調(diào)節(jié)系統(tǒng)，配合掛籃進(jìn)行澆筑，完成體系轉(zhuǎn)換后，卸落臨時(shí)頂升支撐，掛籃主體前移，形成輔助墩永久支撐體系，然后澆筑下一節(jié)段。

5 引橋施工

由于引橋跨越廠區(qū)及居民區(qū)，若采用跨越式落地支架或滿堂式腳手架現(xiàn)澆，需對(duì)區(qū)域內(nèi)河道進(jìn)行改道，措施復(fù)雜，難以協(xié)調(diào)，成本高，進(jìn)度慢。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，采用無(wú)支架施工技術(shù)，即移動(dòng)模架法施工，對(duì)環(huán)境影響小，機(jī)械化程度高，成本經(jīng)濟(jì)，施工速度快[7]。

5.1 移動(dòng)模架構(gòu)造

移動(dòng)模架系統(tǒng)主要由主梁、前后鼻梁、橫梁、模板系統(tǒng)、推進(jìn)小車、支撐托架、推進(jìn)懸掛、中懸掛、前懸掛及平臺(tái)走道組成。每一部分都配有相應(yīng)的液壓或機(jī)械驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，依靠縱向推進(jìn)油缸做縱向前行；通過(guò)滑板和不銹鋼軌道依靠橫向推進(jìn)油缸實(shí)現(xiàn)橫移；支撐托架和推進(jìn)小車通過(guò)設(shè)備本身來(lái)完成轉(zhuǎn)運(yùn)和安裝，不需任何輔助設(shè)備。

圖5 棧橋立面布置

5.2 施工工藝

（1）移動(dòng)模架就位，設(shè)備檢查，箱梁鋼筋綁扎、拼組內(nèi)模、澆筑混凝土。

（2）箱梁預(yù)應(yīng)力張拉后，降低移動(dòng)模架，安裝中墩懸掛、連接吊架及安設(shè)千斤頂。

（3）自行支撐架和工作車前行到位，安裝支撐托架。

（4）安裝后推進(jìn)吊架，放松前吊架，拆除連接螺栓并下放千斤頂，拆除中墩懸掛，依靠前推進(jìn)工作車上的推進(jìn)油缸進(jìn)行縱向推進(jìn)。

（5）前行到下一跨后，設(shè)備作橫向調(diào)整，到位后重新連接橫梁，然后提升到設(shè)計(jì)位置。

5.3 移動(dòng)模架拼裝

由于24號(hào)過(guò)渡墩因拆遷原因完成較晚，決定先施工第21跨，然后施工第22跨，直至24號(hào)過(guò)渡墩完成后，再反向行走，退回第起始跨，施工剩余各跨[8]。因此移動(dòng)模架在第21跨安裝，其中兩主縱梁和牛腿為一次安裝完成；主橫梁及模架、模板等構(gòu)件或設(shè)施均采用現(xiàn)有塔吊分節(jié)分段依次安裝到位；鼻梁則采用大噸位汽車吊進(jìn)行安裝。

5.4 預(yù)壓與調(diào)整

移動(dòng)模架預(yù)壓采用傳統(tǒng)堆載預(yù)壓，箱梁腹板位置采用加鋼筋與砂袋，其它位置加水箱堆載，堆載順序同混凝土澆筑順序。待支撐變形收斂穩(wěn)定后，觀測(cè)各測(cè)點(diǎn)標(biāo)高，根據(jù)每次記錄繪制沉降曲線，最終確定預(yù)拱度。移動(dòng)模架預(yù)拱度的調(diào)整是施工中重點(diǎn)，第一次澆筑混凝土后，可用墊片調(diào)整。

5.5 混凝土澆筑

箱梁混凝土澆筑時(shí)由箱梁兩端向跨中對(duì)稱分層澆筑，同一斷面混凝土灌注順序?yàn)橄鹊装寮案拱甯?，再腹板至上梗肋處，最后頂板。澆筑時(shí)縱向分段水平分層，斜坡形逐層澆筑，分層厚度25～30cm，振搗與澆筑交替進(jìn)行。

5.6 脫模及前行

每跨混凝土箱梁澆筑完并張拉后，利用頂升油缸落模，使主梁下移帶動(dòng)模板脫離混凝土面，安裝中墩懸掛托架和后吊架，將主梁用中墩懸掛橫梁和后吊點(diǎn)橫梁固定，同時(shí)前鼻梁端的前支撐支撐在墩頂上；牛腿隨小車一同被吊起，通過(guò)小車上的橫移油缸將牛腿從墩中移出，脫離墩柱；小車及牛腿掛在主梁上，啟動(dòng)液壓裝置，帶動(dòng)牛腿縱移；當(dāng)兩組牛腿行進(jìn)到下一橋墩時(shí)，將牛腿插入墩中，至此牛腿前行、安裝完畢；這時(shí)頂升油缸帶動(dòng)主梁繼續(xù)下落至小車滾輪上，拆除中吊點(diǎn)橫梁，收回前支撐，縱移油缸推動(dòng)主梁帶動(dòng)模板縱移至澆筑位置，橫向合模，連接橫梁，上升至澆筑位置，調(diào)好模板后，即可準(zhǔn)備澆筑下一跨箱梁。

5.7 拆卸

當(dāng)最后一跨箱梁澆筑完畢后，利用墩梁部施工時(shí)的預(yù)留孔，在梁頂安裝卷?yè)P(yáng)機(jī)進(jìn)行拆卸。首先將前后導(dǎo)梁拆除而后將外側(cè)模、底模、主梁分節(jié)懸掛在箱梁頂面，再按照橫梁、牛腿、推進(jìn)平車、主梁、模板的順序依次將其拆除。模架拆除時(shí)確保起重設(shè)施有足夠的安全系數(shù)，防止起吊物墜落，發(fā)生安全事故或損壞結(jié)構(gòu)物。

圖6 箱梁澆筑

6 結(jié)語(yǔ)

雙碑嘉陵江大橋歷時(shí)5年，于2013年年底竣工，因其獨(dú)特的設(shè)計(jì)與復(fù)雜的現(xiàn)場(chǎng)條件影響給施工造成了諸多困難，本文結(jié)合以上難點(diǎn)對(duì)關(guān)鍵施工技術(shù)作了詳細(xì)介紹，主要形成如下成果：

（1）零號(hào)節(jié)段分塊澆筑，結(jié)合托架和掛籃進(jìn)行施工，相比落地支架與托架整體現(xiàn)澆，節(jié)約了工期和成本，免受洪水影響，施工安全更有保障。

（2）創(chuàng)新了掛籃設(shè)計(jì)，首次使用前后支點(diǎn)結(jié)合的掛籃結(jié)構(gòu)，解決超大、重、寬主梁節(jié)段懸澆難以實(shí)現(xiàn)的問(wèn)題；兩套掛籃錯(cuò)位設(shè)計(jì)、階段拼裝，解決零號(hào)塊上掛籃安裝尾部重疊的問(wèn)題。

（3）利用張拉機(jī)具，通過(guò)在托架上安裝錨固端，于底部承臺(tái)對(duì)鋼鉸線進(jìn)行張拉實(shí)現(xiàn)等效預(yù)壓，相比傳統(tǒng)的堆載預(yù)壓，在高空作業(yè)省時(shí)省料，并能有效的保證預(yù)壓目的。

（4）采用移動(dòng)模架法施工引橋，在較長(zhǎng)且跨數(shù)較多的條件下施工中更為經(jīng)濟(jì)，機(jī)械化程度高，而且有效地縮短了施工時(shí)間，避免了橋下復(fù)雜環(huán)境對(duì)施工造成的影響。

[1]顏東煌.斜拉橋合理設(shè)計(jì)狀態(tài)確定與施工控制[D].長(zhǎng)沙:湖南大學(xué)，2001：19-32.

[2]鞏春領(lǐng).大跨度斜拉橋施工風(fēng)險(xiǎn)分析與對(duì)策研究[D].上海:同濟(jì)大學(xué)，2006.：23-36.

[3]李維瑞.矮塔斜拉橋施工關(guān)鍵技術(shù)研究[D].上海:同濟(jì)大學(xué)，2007：17-25.

[4]朱傳娣.大跨高墩連續(xù)剛構(gòu)橋0號(hào)塊托架法施工技術(shù)[J].混凝土與水泥制品，2009（08）:21-22.

[5]陳騎彪.前支點(diǎn)掛籃施工0#塊技術(shù)[J].公路交通技術(shù)，2007（09）:64-67.

[6]方銀明.斜拉橋38.6m寬混凝土主梁掛籃設(shè)計(jì)及懸澆技術(shù)[J].世界橋梁，2011（11）:17-21.

[7]吳麒麟.重慶新牌坊立交移動(dòng)模架施工技術(shù)[J].重慶建筑，2007（02）:6-10.

[8]宮旭黎.移動(dòng)模架在50m跨徑現(xiàn)澆箱梁中的應(yīng)用[J].森林工程，2007，19（03）:67-68.

責(zé)任編輯：孫蘇，李紅

Key Technology for Superstructure Construction of Jialing River Bridge in Shuangbei,Chongqing

Jialing River Bridge in Shuangbei is a very important part of the highway planning in Chongqing.It is a single plane cable-stayed concrete bridge,whose unique structuraldesign and complicated surrounding environmentpose greatchallenges on its construction.Based on the key and difficult points,zero block cast-in-situ bracketand hanging basketdesign forgirder cantileverconstruction and the movable formwork method for approach bridge are introduced in detail.Moreover,some creative thoughts are also presented for references.

cable-stayed bridge;bracket;hanging basket;movable formwork method

TU997

：A

：1671-9107（2014）03-0049-04

10.3969／j.issn.1671-9107.2014.03.049

2013-10-22

何樹凱（1982-），男，重慶人，碩士，工程師，主要從事橋梁施工。