鄂北工程PCCP管橋施工工藝

任登成，李文中，賀雙健

（鄂北地區(qū)水資源配置工程建設(shè)與管理局（籌）,430071，武漢）

鄂北工程PCCP管橋施工工藝

任登成，李文中，賀雙健

（鄂北地區(qū)水資源配置工程建設(shè)與管理局（籌）,430071，武漢）

針對(duì)鄂北地區(qū)水資源配置工程夾河套PCCP管橋特點(diǎn)，介紹了PCCP管橋施工工藝流程、施工方法，并對(duì)管橋現(xiàn)場(chǎng)施工中的難點(diǎn)及應(yīng)注意問(wèn)題進(jìn)行了說(shuō)明，為今后類(lèi)似工程提供寶貴的施工經(jīng)驗(yàn)。

鄂北地區(qū)水資源配置工程；PCCP；管橋

一、工程概況

鄂北地區(qū)水資源配置工程（以下簡(jiǎn)稱(chēng)鄂北工程）唐河、白河管線橋工程為孟樓—七方倒虹吸跨河架空管橋，全部鋪設(shè)預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管（PCCP）。由于該管線橋段位于夾河套地段，建筑物級(jí)別提高為Ⅰ級(jí)（鄂北工程輸水干渠渠道及建筑物級(jí)別為Ⅱ級(jí)），設(shè)計(jì)洪水采用50年一遇，校核洪水采用200年一遇。其中，唐河管線橋位于湖北省襄陽(yáng)市襄州區(qū)程河鎮(zhèn)，橫跨唐河，總長(zhǎng)427.6 m。管橋跨主河槽處采用(40+2×65+40)m連續(xù)箱梁，形式為單箱3室直腹板變高度截面橋面，寬度為19.8 m。白河管線橋位于湖北省襄陽(yáng)市襄州區(qū)古驛鎮(zhèn)，橫跨白河，總長(zhǎng)636.4 m。管橋跨主河槽處主橋采用 (45+2×75+45)m連續(xù)箱梁，采用單箱3室直腹板變高度截面橋面，寬度為19.8 m。兩橋懸灌段均采用掛籃施工，其中唐河管橋連續(xù)梁懸灌段#1、#2段長(zhǎng)度為 3.0 m，#3～#8 段長(zhǎng)度為3.5 m，合龍段長(zhǎng)度為2 m；白河管橋連續(xù)梁懸灌段#1、#2段長(zhǎng)度為3.0 m，#3～#6 段長(zhǎng)度為 3.5 m，#7～#9 段長(zhǎng)度為4.0 m，合龍段長(zhǎng)度為2 m。

唐河、白河按照湖北省交通運(yùn)輸廳海事局規(guī)劃河道的航運(yùn)標(biāo)準(zhǔn)為Ⅳ級(jí)航道，為滿足橋下通水及通航需要，PCCP管橋工程采用高鐵標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)。高鐵標(biāo)準(zhǔn)在建造高速鐵路時(shí)采用動(dòng)荷載設(shè)計(jì)，而管橋上部通水需采用靜荷載設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)承重量更大，采用PCCP相較于以往的渡槽管橋上部安裝鋼管更易于管理及維護(hù)。

二、主要施工工藝流程及方法

管橋工程主要分為橋墩鉆孔樁基礎(chǔ)、橋墩承臺(tái)、橋墩墩身及鎮(zhèn)墩，T形梁預(yù)制安裝及連續(xù)梁施工。臨時(shí)工程主要為雙壁鋼圍堰、臨時(shí)鋼棧橋。

1.臨時(shí)鋼棧橋施工

唐河棧橋全長(zhǎng)290.52 m,白河棧橋全長(zhǎng)297.52 m，棧橋梁部用裝配式公路棧橋(321貝雷桁架)，其具體結(jié)構(gòu)形式為3組雙排單層貝雷桁架，使用90型標(biāo)準(zhǔn)貝雷花架進(jìn)行橫向聯(lián)結(jié)，最大設(shè)計(jì)跨徑15 m；下部用螺旋鋼管樁，橋面寬度6 m,為上承式結(jié)構(gòu)；橋面板為8 mm厚壓花鋼板，面板橫向分配梁為Ⅰ18a，間距為0.25 m；橋墩采用直徑 630 mm×10 mm螺旋鋼管樁；橋臺(tái)采用鋼筋混凝土橋臺(tái)。采用“釣魚(yú)法”施工，利用已安裝完成的棧橋作為施工作業(yè)平臺(tái)，輕型定位架定位，采用50 t履帶吊及DZ90型柴油振動(dòng)錘逐孔搭設(shè)棧橋。鋼棧橋施工工藝流程見(jiàn)圖1。

2.橋墩樁基礎(chǔ)及承臺(tái)施工

旋挖鉆機(jī)作業(yè)施工程序：施工準(zhǔn)備→測(cè)量放樣→護(hù)筒埋設(shè) (泥漿制備及測(cè)試)→鉆機(jī)就位→鉆孔→補(bǔ)漿→孔深測(cè)量→地質(zhì)確認(rèn)→清孔→成孔。水中承臺(tái)施工工序：雙壁鋼圍堰防護(hù)、鋼板樁防護(hù)→基坑開(kāi)挖→鑿除樁頭→樁基檢測(cè)→基底處理→綁扎鋼筋→立?！鷿仓炷痢靥?。

圖1 鋼棧橋施工工藝流程

雙壁鋼圍堰防護(hù)、鋼板樁防護(hù)施工前，精確放樣出鋼板樁及雙壁鋼圍堰施工位置，用白灰在地面上做出標(biāo)記。為了更好地進(jìn)行施工中和施工后的檢查工作，將已經(jīng)放樣的軸線控制樁加上護(hù)樁，并且做好護(hù)樁的加固工作，保證不受相關(guān)基礎(chǔ)施工的破壞。水中墩#3、#4、#5墩已進(jìn)行筑島施工。唐河管線橋鎮(zhèn)墩承臺(tái)為深基坑施工，開(kāi)挖深度約為12～15 m，承臺(tái)結(jié)構(gòu)尺寸為 44.6 m×21.8 m×3 m，唐河管線橋#0、#8鎮(zhèn)墩擬采用鋼板樁圍堰施工；唐河管線橋#3、#4、#5承臺(tái)及下部墩柱采用雙壁鋼圍堰施工。雙壁鋼圍堰施工周期較長(zhǎng)，為加快施工進(jìn)度，先插打拉森鋼板樁進(jìn)行承臺(tái)開(kāi)挖及樁基檢測(cè)輔助雙壁鋼圍堰施工；#1、#2、#6、#7 承臺(tái)基坑開(kāi)挖深度約為2.5 m，按照1∶0.7的坡度進(jìn)行放坡開(kāi)挖。

3.橋墩墩身及鎮(zhèn)墩施工

主要施工流程如下：施工準(zhǔn)備→承臺(tái)頂面處理→測(cè)量定位→綁扎鋼筋→立設(shè)模板及支架→鋼筋網(wǎng)、預(yù)埋件、預(yù)留孔等安裝→專(zhuān)業(yè)檢查→澆筑混凝土→養(yǎng)護(hù)→拆模。

由于工程橋臺(tái)鎮(zhèn)墩混凝土方量較多，需降低大體積混凝土水化熱溫度以防混凝土產(chǎn)生裂縫，因此在混凝土中設(shè)置冷卻水管。冷卻水管的安裝與綁扎鋼筋工作同時(shí)進(jìn)行，并在一定位置上安裝測(cè)溫設(shè)備，在外部設(shè)置進(jìn)出水總管和水泵，以確保冷卻水管的嚴(yán)密性。冷卻管采用Φ50 mm管，平面安裝間距為200 cm，相鄰兩層的距離為50～100 cm，最外層冷卻水管距混凝土邊緣的距離為50～75 cm。

主墩承臺(tái)為雙層承臺(tái)，底層承臺(tái)高3 m，頂層承臺(tái)高1.5 m，分兩次澆筑。底層承臺(tái)布置3層冷卻水管，頂層及底層水管距混凝土外邊緣50 cm，中層冷卻水管位于承臺(tái)中心位置，距頂層及底層冷卻水管均為100 cm；頂層承臺(tái)高度＜2 m，在承臺(tái)中心位置布置1層冷卻水管。唐河#1、#2、#6、#7承臺(tái)高2.5 m，布置2層冷卻水管，頂層及底層水管距混凝土外邊緣75 cm，冷卻水管層間距100 cm；唐河#0及#8承臺(tái)高度為3 m，冷卻水管布置同主墩底層承臺(tái)。

完成冷卻水管布置后要做試運(yùn)行，使用測(cè)溫管在進(jìn)出水處進(jìn)行溫度測(cè)量，檢查其是否有滲漏現(xiàn)象，水流降溫程度是否符合標(biāo)準(zhǔn)。測(cè)溫孔選擇Φ25鋼管，布置在承臺(tái)內(nèi)部。

安裝完成的冷卻水管同鋼筋骨架牢固連接，避免澆筑混凝土?xí)r出現(xiàn)水管變形現(xiàn)象或堵水、漏水等問(wèn)題，澆筑混凝土前要做好管路檢查工作，避免漏水和阻塞問(wèn)題。

混凝土初凝后，啟動(dòng)水冷卻系統(tǒng)，同時(shí)控制進(jìn)水溫度和出水溫度。進(jìn)水溫度與混凝土中心最高溫度之差不得大于25℃，根據(jù)計(jì)算出的混凝土中心最高溫度值調(diào)整進(jìn)水溫度，可采用加熱棒對(duì)蓄水池中的水進(jìn)行加熱。出水口水溫應(yīng)較進(jìn)水口水溫升高3～6℃為宜，可通過(guò)調(diào)節(jié)冷卻水流速控制進(jìn)出水口溫差，一般冷卻水流速為 0.8～1 m/s。

當(dāng)混凝土最高溫度與表層溫度之差不大于5℃時(shí)，可暫停水冷卻作業(yè)；當(dāng)混凝土最高溫度與表層溫度之差大于25℃時(shí)，應(yīng)重新啟動(dòng)水冷卻系統(tǒng)。

4.T形梁預(yù)制及安裝

唐河管橋引橋采用4跨35 m跨9片T形梁，梁高3 m；采用35預(yù)應(yīng)力混凝土預(yù)制后張法簡(jiǎn)支T形梁分片架設(shè)施工，每跨9榀預(yù)制T形梁，共36榀。白河管橋橋面寬19.8 m，引橋采用10跨35 m跨9片T形梁，梁高3 m；采用35 m預(yù)應(yīng)力混凝土預(yù)制后張法簡(jiǎn)支T形梁分片架設(shè)施工，每跨9榀預(yù)制T形梁，共90榀；該標(biāo)段采用后張法預(yù)應(yīng)力張拉。后張法是先澆筑混凝土構(gòu)件，待原構(gòu)件達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定的強(qiáng)度后，才可對(duì)預(yù)應(yīng)力筋進(jìn)行張拉錨固；該工藝無(wú)須專(zhuān)用張拉臺(tái)座，可在施工現(xiàn)場(chǎng)直接張拉預(yù)應(yīng)力筋；錨具使用具有自錨性的夾片式錨具，張拉時(shí)要將孔道中心、錨具和千斤頂3點(diǎn)對(duì)齊，緩慢進(jìn)行大缸進(jìn)油，快速做好對(duì)中找平，根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行張拉，兩端一起進(jìn)行張拉，分級(jí)逐漸加載，每增加一級(jí)檢查是否有斷絲等破壞現(xiàn)象發(fā)生，有異常情況出現(xiàn)時(shí)要及時(shí)查找原因，解決后繼續(xù)工作。

5.連續(xù)梁施工

連續(xù)梁施工主要分為墩頂#0塊施工、懸灌段施工及直線段施工，各部位在施工前均需要進(jìn)行預(yù)壓，預(yù)壓合格后進(jìn)行鋼筋安裝施工。

連續(xù)梁掛籃工藝流程：唐河管線橋3個(gè)T構(gòu)的懸臂各分8對(duì)懸澆梁段，其梁段數(shù)及梁段長(zhǎng)度從根部至跨中各為（2×3+6×3.5）m，累計(jì)懸臂總長(zhǎng)27 m，懸臂澆筑方量最大為#2節(jié)段，混凝土 102.2 m3，內(nèi)模重 15 t，總重量280.72 t，梁段長(zhǎng) 3 m，粱高 4.11～4.45 m，頂寬 19.8 m，底寬 17.7 m；走行方式為無(wú)平衡重自行，掛籃自重58.9 t。唐河連續(xù)梁截面最低點(diǎn)梁高在端支座為3 m，中支點(diǎn)處為5.2 m，白河連續(xù)梁截面最低點(diǎn)梁高在端支座為3.2 m，中支點(diǎn)處為5.8 m。

懸灌段施工工藝流程見(jiàn)圖3。

圖3 懸灌段施工工藝流程圖

（1）掛籃安裝

準(zhǔn)確定位出掛籃應(yīng)當(dāng)行走的正確軌道后，開(kāi)始安裝相應(yīng)的軌道墊梁，并在墊梁下部使用水泥漿找平，要保證軌道各組兩條軌道之間有一定的距離，同時(shí)主桁之間的距離要符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，操平墊實(shí)。

（2）掛籃操作施工

①開(kāi)始掛籃施工前，要在前支座處設(shè)置臨時(shí)鋼支墊，使行走器不直接承受混凝土重量、前支座不承受掛籃及澆筑混凝土的重量。用千斤頂頂起掛籃后再進(jìn)行支座安裝工作，完成后卸下千斤頂，開(kāi)始使用鋼支墊受力。

②所有掛籃安裝工作結(jié)束后，再一次進(jìn)行全面細(xì)致的檢查工作。檢查項(xiàng)目一般包括主桁架焊接質(zhì)量是否合格以及吊桿保護(hù)是否充分發(fā)揮作用、不能有任何損傷現(xiàn)象出現(xiàn)等，還要對(duì)一些吊底、墊板和螺母等的質(zhì)量和數(shù)量進(jìn)行認(rèn)真檢查，以確保施工安全。

③對(duì)掛籃拼裝詳細(xì)檢查后不能立馬開(kāi)始工作，要先進(jìn)行堆載試驗(yàn)。試驗(yàn)一般施加1.2倍設(shè)計(jì)荷載，認(rèn)真觀察并詳細(xì)記錄掛籃的承載力和變形情況，觀察其是否出現(xiàn)一定的彈性或者非彈性變形現(xiàn)象。此試驗(yàn)結(jié)果可為以后進(jìn)行立模標(biāo)桿提供適當(dāng)參考。

④完成掛籃加載試驗(yàn)，確定立模標(biāo)高。箱梁各時(shí)期的立模標(biāo)高＝設(shè)計(jì)標(biāo)高＋預(yù)拱度＋掛籃滿載后自身變形。設(shè)計(jì)給出的不同荷載情況的撓度是根據(jù)理論計(jì)算得出的，但受多種原因影響，實(shí)際撓度往往與計(jì)算撓度存在差距。例如，由于混凝土并不是很好的彈性材料，其彈性模量計(jì)算存在誤差，因此后面澆筑梁時(shí)要根據(jù)已施工梁段的測(cè)量情況做出一定的調(diào)整，不斷減小誤差，確保整個(gè)箱梁結(jié)構(gòu)的線性。

⑤將底模、側(cè)模的軸線標(biāo)高確定完成后安裝底板、腹板鋼筋及縱向波紋管等。

⑥每次懸澆前，要對(duì)掛籃上的螺栓是否牢固及電焊、后錨設(shè)備聯(lián)機(jī)狀態(tài)等重要環(huán)節(jié)進(jìn)行全面檢查，保證施工順利進(jìn)行。同時(shí)，安排專(zhuān)人完成掛籃錨固，使掛籃每次發(fā)生的變形存在一定規(guī)律。

（3）掛籃的移動(dòng)

①混凝土達(dá)到強(qiáng)度要求后，開(kāi)始進(jìn)行梁段預(yù)應(yīng)力的張拉。安排專(zhuān)人指揮掛籃前移工作。

②確定掛籃移動(dòng)軌道的具體位置，設(shè)置軌道墊梁，進(jìn)行工字型軌道接長(zhǎng)時(shí)使用連接板、螺栓級(jí)逆行軌道的連接，杜絕使用電焊完成連接工作。完成抄平墊實(shí)后，用箱梁的豎向精軋螺紋鋼穿過(guò)反壓梁，達(dá)到錨固軌道的目的，最后檢查確保所有軌道牢固。

③當(dāng)?shù)谆@脫離箱底15 cm左右時(shí)，同步進(jìn)行前吊桿的下放，保持前后下橫梁在同一水平高度，這時(shí)的高差最多不能大于10 cm，避免引起下橫梁在移動(dòng)時(shí)失穩(wěn)。開(kāi)始脫落模時(shí)，首先要松后吊桿，再松前吊桿，不然會(huì)出現(xiàn)地模蹩勁現(xiàn)象，無(wú)法完成卸落。

對(duì)于橫向聯(lián)結(jié)的桁梁，使用吊桿吊住后下橫梁，拆下錨在其他箱梁后下橫梁的吊桿，底籃的后下橫梁用鋼絲繩和10 t葫蘆同時(shí)掛在側(cè)模的滑動(dòng)導(dǎo)梁上，用10 t的葫蘆保護(hù)底籃的前下橫梁和前上橫梁。

④在每個(gè)導(dǎo)梁后端部位用于滾動(dòng)和承重的吊架要進(jìn)行一定的變換工作。首先進(jìn)行滾動(dòng)吊架的完全收緊，使后端的各種吊架處于完全不受力的狀態(tài)，然后將承受吊架放下大約15 cm左右，此時(shí)滾動(dòng)吊架處在受力狀態(tài)；其次，將滾動(dòng)吊架繼續(xù)向下放10 cm左右，并且將導(dǎo)梁的前端也開(kāi)始向下移動(dòng)10 cm，保證側(cè)模和頂模能夠徹底同箱梁沒(méi)有連接。此時(shí)首次吊具變換工作順利完成。

⑤適當(dāng)松開(kāi)主桁的后錨桿，使用反扣輪安裝在軌道上，保證反扣輪能夠結(jié)實(shí)的將軌道完全咬住，此時(shí)反扣輪處在受力狀態(tài)；使用千斤頂將主桁完全頂起來(lái)，這時(shí)將所有鋼支座卸除，將行走器固定牢固，開(kāi)始逐漸地進(jìn)行千斤頂?shù)姆潘晒ぷ鳎剐凶咂髦饾u開(kāi)始受力；當(dāng)千斤頂全部放開(kāi)后，主桁的反扣輪將處于一個(gè)受力狀態(tài)，也就是主桁開(kāi)始作用于軌道和行走器。

⑥進(jìn)行掛籃前移工作前看模板和箱梁混凝土面是否已經(jīng)處于安全脫離狀態(tài)。前移過(guò)程中在主桁兩端掛一定鏈條葫蘆用于保護(hù)前移過(guò)程。在底籃后下橫梁與外側(cè)?；褐g和前下橫梁與前上橫梁之間都安裝10 t葫蘆，準(zhǔn)備備用安全繩。收緊花籃螺栓，保證反扣輪吊帶垂直受力。

⑦4個(gè)千斤頂同時(shí)牽引，把掛籃等一系列部件開(kāi)始向下一節(jié)位置移動(dòng)。掛籃移送速度在5～10 cm/min，保持平穩(wěn)移動(dòng)；移送中，掛葫蘆防止千斤頂傾斜，在掛籃移動(dòng)中逐漸放下葫蘆，此時(shí)千斤繩一般是不受力的。當(dāng)掛籃移動(dòng)有任何不正?，F(xiàn)象時(shí)，要立即停下進(jìn)行相關(guān)檢查。掛籃移動(dòng)過(guò)程中左右桁架一定要平衡，前后主桁片相距10 cm左右，使兩邊的不平衡力矩達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

⑧若軌道壓梁擋住反扣輪，要在反扣輪后加壓梁，然后將擋住的軌道拆下。主桁前移到位后，用千斤頂頂起主桁，安裝鋼支座，下放主桁使其回落到鋼支座上。

⑨掛籃后錨點(diǎn)進(jìn)行錨固。將模板位置和標(biāo)高進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)。

⑩使用3 t葫蘆將內(nèi)模拉到規(guī)定位置，進(jìn)行相應(yīng)吊桿的安裝，讓承重的吊具受力；去掉內(nèi)滑梁末尾的滾動(dòng)錨具固定作用，將滾動(dòng)吊具放在預(yù)留孔位置，再次進(jìn)行穿錨桿，準(zhǔn)備進(jìn)行下一次的行走，進(jìn)行第二次吊具變換。

（4）掛籃的拆除

開(kāi)始合龍段施工前，可以將掛籃拆下，順序如下：

①箱梁頂面上設(shè)置一個(gè)卷?yè)P(yáng)機(jī)，吊外側(cè)模的吊桿慢慢放下，直到到達(dá)地面。也可先放下底模架，然后再放下外側(cè)模。

②掛籃不可以跨中開(kāi)始下放、拆除，將掛籃后退后在軌道上慢慢進(jìn)行拆除下放工作。

③把主桁架放到可以吊的范圍中，然后開(kāi)始分片拆卸，按照同安裝順序相反的流程進(jìn)行。先拆前上橫梁，在拆橫向聯(lián)結(jié)桁梁時(shí)，首先將主桁片用一定的葫蘆左右拉緊，確保其具有理想的穩(wěn)定效果。將那些用于臨時(shí)連接作用的角鋼全部拆除，然后開(kāi)始拆除橫向聯(lián)結(jié)桁架，在此過(guò)程中，要確保對(duì)主桁片和橫向聯(lián)結(jié)桁架不產(chǎn)生任何不利影響或是破壞作用。最后進(jìn)行主桁片的完全拆除工作。

④拆除軌道及軌道鋼墊梁。

隨著調(diào)水工程增多，采用PCCP管橋施工工藝，必將在以后的工程建設(shè)中得到更多推廣和運(yùn)用。

[1]杜麗潔.大口徑PCCP管道接口漏壓處理方案探究[J].中國(guó)水利，2016（14）.

[2]張永偉，姜艷芝.淺談南水北調(diào)配套工程PCCP管道安裝質(zhì)量通病及預(yù)防措施[J].中國(guó)水利，2015（16）.

Construction techniques for Jiahetao PCCP pipe bridge of Water Resources Allocation Scheme in North Hubei Province

Ren Dengcheng,Li Wenzhong,He Shuangjian

Regarding the features of Jiahetao PCCP Pipe Bridge of Water Resources Allocation Scheme in north Hubei Province,its construction techniques and methods are introduced.Explanation is given to the difficult points and problems need to be paid attention,so as to accumulate valuable experiences for other similar projects to be constructed in the future.

Water Resources Allocation Scheme in North Hubei Province;Prestressed Concrete Cylinder Pipe;pipe bridge

TV68+TV672.5

B

1000-1123（2017）22-0051-04

2017-10-11

任登成，丹襄部副主任，高級(jí)工程師。

責(zé)任編輯 鄭 爽