公路橋梁工程中勁性骨架混凝土箱形拱橋施工技術(shù)

劉 虎

（四川興蜀公路建設(shè)發(fā)展有限責(zé)任公司，四川 成都 610000）

0 前言

拱橋作為橋梁當(dāng)中經(jīng)典的橋梁形式，能夠展現(xiàn)出橋梁本身的建筑美學(xué)，目前在在國內(nèi)外公路橋梁建筑中得到廣泛應(yīng)用。在川內(nèi)尤其是金沙江沿線高深峽谷地帶拱橋的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值得到有力證明，對于公路橋梁建筑形式的使用價(jià)值有著巨大的提升作用。我國目前已經(jīng)在勁性骨架箱型拱橋施工技術(shù)上有了很大的進(jìn)步，而技術(shù)人員依然應(yīng)該在不斷的施工實(shí)踐中找到可改進(jìn)的地方，對該技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，使該技術(shù)不斷地進(jìn)步，以滿足建筑施工中的其他安全性、建筑效率、建筑質(zhì)量的要求。

1 工程案例

布拖馮家坪金沙江溜索改橋位于四川省涼山州布拖縣，跨越金沙江，代替原亞洲第一高溜馮家坪村鶯歌溜索，解決四川、云南兩岸居民的出行問題，橋梁全長385.2 米，主橋橋面采用3%的單向縱坡。全橋跨徑組合為3×21.2 米（預(yù)應(yīng)力混凝土小箱梁）＋275.6（13×21.2）米（上承式鋼筋混凝土拱橋）＋35 米（現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力砼箱梁），主孔凈跨為260 米，橋面寬度9.0m，設(shè)計(jì)荷載等級(jí)公路-Ⅰ級(jí)。該工程建設(shè)過程中采用的是斜拉扣錨索懸臂拼裝勁性骨架的混凝土箱形拱橋，吊裝采用100t 塔架式纜索吊機(jī)作為吊裝設(shè)備，錨索采用樁柱式巖錨錨固在山體基巖中。本工程采用經(jīng)性骨架混凝土箱形拱橋施工技術(shù)，取得了較為顯著的效果。

2 技術(shù)難點(diǎn)

布拖馮家坪金沙江溜索改橋橋址處于西南山區(qū)典型的峽谷地貌，岸坡陡峭，地勢險(xiǎn)峻，金沙江峽谷蜿蜒轉(zhuǎn)折幅度較大，正常蓄水位600m,最低蓄水位540m，水位變化較大，存在分叉水道，自然風(fēng)經(jīng)峽谷的峽管效應(yīng)放大。有陣風(fēng)強(qiáng)烈、端流強(qiáng)度大、風(fēng)攻角大、風(fēng)速沿橋軸線分布不均勻等特點(diǎn)，對橋梁主體、臨時(shí)結(jié)構(gòu)不利影響很大。同時(shí)該橋?yàn)樗拇ㄊ∩铣惺絼判怨羌芑炷料湫凸皹蛑械谖宕罂?，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，技術(shù)難度高，技術(shù)難題多，如：拱座大體積混凝土溫控問題，鋼管拱肋現(xiàn)場焊接質(zhì)量保證，大噸位纜索吊的設(shè)計(jì)及吊裝方案的確定，勁性骨架吊裝過程中的質(zhì)量、安全控制，C60 微膨脹混凝土管內(nèi)泵送提升工藝，外包混凝土施工方案確定等。這些技術(shù)難題需要在施工中制定操作性強(qiáng)的施工方案，并嚴(yán)格按照方案施工，注重全過程的質(zhì)量控制。

3 勁性骨架混凝土箱型拱橋施工技術(shù)

3.1 纜索吊裝系統(tǒng)設(shè)計(jì)與布置

全橋共設(shè)兩套纜索吊裝系統(tǒng)?？梢苑奖愕亟M合，便于拱肋、勁性骨架及橋面板安裝。根據(jù)橋跨布置和現(xiàn)場情況，纜索吊機(jī)跨徑布置為60.5m+402m+15m，四川岸索塔高68.6m，云南岸索塔高4m，包括纜索系統(tǒng)、塔架系統(tǒng)、錨固系統(tǒng)、纜風(fēng)系統(tǒng)。

3.2 基坑開挖

基坑的挖掘工作需要選擇晴朗、干燥的天氣，在陰雨天氣下應(yīng)當(dāng)避免進(jìn)行挖掘工作，避免造成坑內(nèi)積水，并且在陰雨天進(jìn)行工作，雨水容易造成基坑的邊坡穩(wěn)定性受到不良影響。

兩岸主拱座均處于砂巖上，開挖時(shí)以人工開挖為主，必要時(shí)可放小炮，應(yīng)控制爆破強(qiáng)度避免過大損傷拱座基底及側(cè)壁巖體強(qiáng)度與完整性，導(dǎo)致其承載力降低?；娱_挖關(guān)鍵控制點(diǎn)為保持邊坡穩(wěn)定和基坑底部圍巖的完整性以及基坑內(nèi)的降、排水控制。采用人工、機(jī)械和預(yù)裂爆破技術(shù)結(jié)合的方式開挖基坑，以維護(hù)開挖后邊坡的穩(wěn)定性和基坑底部圍巖的完整性。開挖時(shí)按照設(shè)計(jì)尺寸由上而下在巖面上開挖成梯級(jí)截面，開挖后及時(shí)對拱座基底與側(cè)壁作封閉處理，避免暴露于空氣中或被水浸泡，以免降低其強(qiáng)度與承載力。工程的設(shè)計(jì)技術(shù)人員和工程的監(jiān)督者要定期定時(shí)為工程的施工情況進(jìn)行檢查和確認(rèn)避免基坑施工面積過大或過小，機(jī)械開挖基坑時(shí)只需要挖到基礎(chǔ)底設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)高的25cm 左右即可。

3.3 拱座砼澆注

拱座砼澆注均采用大塊翻模施工工藝。拱座砼施工關(guān)鍵控制點(diǎn)為預(yù)埋鋼筋的精確定位、大體積混凝土溫度控制、混凝土外觀質(zhì)量控制等。澆注過程中應(yīng)根據(jù)溫控指令，及時(shí)通水冷卻以控制混凝土內(nèi)部與表面、表面與周圍溫差不超過25℃，防止溫度裂紋的發(fā)生與擴(kuò)展。

3.4 拱圈勁性骨架加工

本橋鋼結(jié)構(gòu)工程數(shù)量約700t，數(shù)量大，任務(wù)重，施工質(zhì)量要求高，是本橋施工的關(guān)鍵分項(xiàng)工程之一。其中鋼拱肋加工工序繁多、技術(shù)復(fù)雜，是本分項(xiàng)工程的重點(diǎn)。本橋主拱肋軸線采用二次拋物線，計(jì)算跨徑為 L=260m，矢跨比為 1/5，拱肋斷面形式為桁架式，拱肋高 4.2m，拱肋寬7.2m，拱肋由上、下弦桿通過腹管組成，上、下弦桿分別由3 根φ508mm，內(nèi)灌C60 混凝土的鋼管混凝土弦桿；弦桿通過橫聯(lián)角鋼和豎向角鋼連接而構(gòu)成型鋼-鋼管混凝土桁架，在拱肋橫聯(lián)對應(yīng)位置設(shè)交叉撐，加強(qiáng)橫向連接。腹桿及平聯(lián)于弦桿均采用焊接連接。

鋼管拱肋、鋼管風(fēng)撐、勁性骨架等鋼結(jié)構(gòu)的加工，委托專業(yè)的有資質(zhì)的鋼結(jié)構(gòu)加工廠在廠內(nèi)分片進(jìn)行加工。運(yùn)至現(xiàn)場后，在砼平地上按1:1 的比例用全站儀放出全拱肋的坐標(biāo)控制點(diǎn)，進(jìn)行臥拼。

3.5 勁性骨架安裝

勁性骨架節(jié)段安裝采用兩岸對稱懸拼，每拱肋勁性骨架半跨分12 個(gè)吊裝節(jié)段和一個(gè)合龍段(吊段最大重量約為45 噸)。每兩個(gè)吊段為一扣段，每一扣段中，前一吊段采用臨時(shí)扣索扣住，待后一吊段就位后張拉正式扣索，同時(shí)拆除臨時(shí)扣索。臨時(shí)扣索采用鋼絲繩，每岸每肋各設(shè)兩組，各扣段交換使用。節(jié)段安裝就位后，應(yīng)拉抗風(fēng)索，確保橫向穩(wěn)定。

3.6 勁性骨架鋼管砼灌注

大橋主跨勁性骨架單側(cè)拱肋管內(nèi)泵灌注C60 微膨脹混凝土。桁架在松索以后即可澆筑上、中、下弦鋼管內(nèi)砼。采用C60 高強(qiáng)砼，以泵壓法自拱腳向拱頂壓注完成。要求混凝土具有坍落度大、和易性好、緩凝、早強(qiáng)、且不泌水離析等性能；同時(shí)為充分發(fā)揮鋼管的套箍作用，要求混凝土的收縮率小，在管內(nèi)充分密實(shí)。灌注前，在拱肋弦管拱腳附近開設(shè)混凝土灌注孔各一個(gè)，并在孔口焊接上一段長約2m 的φ125mm 的輸送管，輸送管與主拱肋盡量保持水平，其夾角不大于30 度，并在輸送管上靠近拱肋制作一道閘閥。在拱頂各開設(shè)一個(gè)直徑為110mm 的排漿孔（排氣孔），在孔上焊接長度為1.5m 的鋼管，以利于拱頂混凝土的密實(shí)。灌注時(shí)，先把開口下面一段鋼管灌筑砼，到開口位置后，泵入2m3凈水泥漿潤滑管壁，泵送混凝土應(yīng)連續(xù)不斷地自拱腳頂升至拱頂，兩岸同時(shí)進(jìn)行泵送。待混凝土從排漿管溢出，關(guān)閉倒流閥門入口，防止混凝土倒流。

3.7 拱圈混凝土澆注

拱圈砼采用C50 高強(qiáng)砼，澆筑采用“兩環(huán)十二工作面”的澆筑方式。即先兩岸對稱澆筑底板+邊腹板直至合攏，然后再兩岸對稱方式澆筑中腹板+頂板混凝土，每環(huán)混凝土澆筑合攏后應(yīng)隔一個(gè)齡期（至少7 天），使混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度80%以上時(shí)再開始下一環(huán)混凝土的澆筑。底板底模采用吊模，在拱腳處角度較陡，在底板頂面設(shè)置壓模板，模板上開設(shè)震搗孔和砼灌注孔。

3.8 拱上立柱施工

拱上立柱共12 根，除1#、12#立柱為分離式C40 混凝土空心薄壁雙柱墩，其余全為分離式C40 混凝土實(shí)心墩。墩上蓋梁均為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。墩身采用翻模施工，每節(jié)段施工高度為3 米。墩身四周搭設(shè)鋼管腳手架，作為施工平臺(tái)和人員上下通道。模板、鋼筋、小型材料及工具采用纜索吊裝系統(tǒng)中布置的5T 施工吊籃進(jìn)行垂直方向運(yùn)輸?；炷劣檬┕さ趸@配合吊斗入模澆注。

3.9 上部結(jié)構(gòu)吊裝

預(yù)制小箱梁在預(yù)制場加工制作，由100T 龍門吊起吊至滑移平臺(tái)，再通過牽引裝置滑移至起吊平臺(tái)，通過纜索吊裝系統(tǒng)起吊、縱移，落位至蓋梁上設(shè)置的橫向滑移裝置，橫向牽引箱梁至設(shè)計(jì)位置。吊裝時(shí)利用吊具將四個(gè)吊點(diǎn)組合成2 個(gè)吊點(diǎn)進(jìn)行抬吊，最大吊裝重量為65T。吊裝順序根據(jù)現(xiàn)場施工進(jìn)度和拱圈對稱加載要求擬定從跨中向邊跨逐片進(jìn)行安裝，先單列將邊梁架通后再安裝下一列箱梁。

4 結(jié)語

由以上的不完全分析可以得出結(jié)論，我國的鋼筋混凝土箱形施工技術(shù)發(fā)展已經(jīng)較為成熟，安全性已經(jīng)能夠有很大程度的保證，但是工程建設(shè)過程中的安全問題是無法完全保證不會(huì)出現(xiàn)安全問題的，因此，施工人員在進(jìn)行公路橋梁施工時(shí)依然要以安全為核心原則，而技術(shù)人員要在對箱型拱橋施工技術(shù)進(jìn)行更加深入的研究，目前我國的箱型拱橋施工技術(shù)已經(jīng)較為成熟，能夠顯著提升橋梁的安全性，而為了我國國民的出行質(zhì)量和建筑人員施工中的安全性，技術(shù)人員應(yīng)該不斷鉆研箱型拱橋施工技術(shù)的可改進(jìn)點(diǎn)，提供更為優(yōu)質(zhì)，更為安全的技術(shù)支持。