浅析沙湾水道特大桥(76+160+76)m连续梁拱的施工

1 工程概况

沙湾水道特大桥主桥在D K 0 2 8+6 5 5~DK028+969处跨越骝岗涌水道, 并与广深港客运专线东涌车站相临近。骝岗涌为五级航道, 水流与线路夹角为37°。为满足桥下通航净空要求, 并尽量降低沙湾水道特大桥及东涌车站轨面高程, 主桥采用 (76+160+76) m预应力混凝土连续梁与钢管混凝土拱组合结构。主桥平面位于直线上, 线间距5.0m, 纵坡G=0。

骝岗涌设计水位H 1%=3.5 5 4 m, 设计流速V1%=1.25m/s, 设计流量Q1%=591m/s。骝岗涌为五级航道, 通航净空遵照《内河通航标准 (G B 5 0 1 3 9-2 0 0 4) 》, 净高8m, 净宽80m, 最高通航水位3.204m。

桥址处地貌属海陆交互冲积相平原地区, 地形相对较平坦。主桥自上而下岩土层分布情况如下。

(1) 淤泥质土:深灰色、灰黑色, 流塑。

(2) 淤泥质粉质黏土:深灰色, 软塑, 淤泥与粉砂互层。

(3) 细砂:深灰色、浅灰黄色, 稍密~中密。

(4) 圆砾:浅灰黄色、浅灰色, 密实, 局部中密。

(5) 细砂:灰白色, 灰色, 中密, 级配差。

(6) 泥质粉砂岩:紫红色、深灰色, 强风化, 岩芯呈碎块状、短柱状, 岩质软, 节理裂隙很发育。

(7) 泥质粉砂岩:紫红色、深灰色, 弱风化, 岩芯呈短柱状、长柱状, 局部碎块状, 岩质软, 节理裂隙发育。

2 沙湾水道特大桥 (76+160+76) m连续梁拱施工

2.1 施工方法

主桥采用“先梁后拱”施工方法, 主要施工步骤如下:利用挂篮悬臂浇筑主梁;合拢主梁边孔;合拢主梁中孔;以桥面为工作面, 矮支架拼装钢管拱肋;利用桥面塔架及其它设备, 使钢管拱肋竖向转体就位, 合拢拱顶、固结拱脚;依次灌注拱肋上弦管、下弦管、缀板内混凝土;按指定次序张拉吊杆, 调整吊杆力;拆除临时支墩, 调整吊杆力, 张拉主梁后期钢索;运梁车通行;施工桥面系;调整吊杆力到成桥设计索力。

2.2 施工步骤

2.2.1 步骤1

(1) 施工主桥桥墩 (边墩靠简支梁一侧的支承垫石及墩帽加高部分暂不施工) 。

(2) 于464#、465#墩旁架设如图示临时支墩、支架和墩顶托架。

(3) 安装中墩支座, 浇筑K0、K0’梁段混凝土及拱座一期混凝土。注意4 6 5#墩支座上座板和该梁段预设纵向水平偏距, 偏距值见设计说明。

(4) 待梁段混凝土达到设计强度的85%及龄期5天后, 张拉该梁段相应纵向预应力钢索, 抽真空压浆。

(5) 张拉该梁段的竖向预应力筋, 压浆。注意编号为S B的竖向预应力筋暂不张拉。

2.2.2 步骤二

(1) 安装挂篮 (挂篮自重不大于1100KN) , 对称浇筑K 1、K 1’梁段混凝土。

(2) 待梁段混凝土达到设计强度的85%及龄期5天后, 张拉该梁段相应纵向预应力钢索, 抽真空压浆。

(3) 张拉该梁段横向预应力钢索, 抽真空压浆。

(4) 张拉该梁段竖向预应力筋, 压浆。

2.2.3 步骤三

(1) 移动挂篮, 依次浇筑K 2~K 1 0、K2'~K10'梁段混凝土, 张拉各梁段相应纵向预应力钢索和横向预应力钢索, 抽真空压浆;张拉各梁段竖向预应力筋, 并压浆。

(2) 移动挂篮, 依次浇筑K 1 1~K 1 5、K11'~K15'梁段混凝土, 张拉各梁段相应纵向预应力钢索和横向预应力钢索, 抽真空压浆;梁段内的竖向预应力筋暂不张拉。

2.2.4 步骤四

(1) 在主桥463#、466#墩旁架设边孔直线梁段临时支架。

(2) 安装支座, 选择日温差变化较小的天气, 且在当日温度较低时, 浇筑边孔K19’梁段混凝土。注意支座上座板和该梁段预设纵向水平偏距, 偏距值见设计说明。

(3) 待梁段混凝土达到设计强度的85%及龄期5天后, 张拉边孔底板部分纵向钢索, 抽真空压浆。

(4) 张拉该梁段横向预应力钢索, 抽真空压浆;梁段内的竖向预应力筋暂不张拉。

2.2.5 步骤五

(1) 拆除边墩旁临时支架及中墩靠边孔一侧的临时支架。

(2) 移动中孔挂篮, 依次浇筑K16~K17梁段混凝土, 张拉各梁段相应纵向预应力钢索和横向预应力钢索, 抽真空压浆;梁段内的竖向预应力筋暂不张拉。

2.2.6 步骤六

(1) 拆除中孔挂篮。

(2) 于中孔合拢处临时刚性连接梁体, 张拉临时钢索;安装合拢吊架 (吊架自重不大于6 0 0 k N) 。

(3) 选择日温差变化较小的天气, 且在当日温度较低时, 浇筑中孔K18合拢梁段混凝土。

(4) 待梁段混凝土达到设计强度的85%及龄期5天后, 拆除临时刚接的钢构件及临时墩顶托架, 将465#墩处临时支墩的滑动支座四周钢筋剪断;张拉中孔顶板、底板部分纵向钢索, 抽真空压浆。

(5) 张拉中孔合拢梁段横向预应力钢索, 抽真空压浆。

2.2.7 步骤七

(1) 拆除中孔合拢吊架。

(2) 张拉边孔底板剩余纵向钢索, 抽真空压浆。

(3) 张拉中孔底板剩余纵向钢索, 抽真空压浆。

(4) 待纵向钢索压浆达到设计强度后, 张拉全桥剩余的竖向预应力筋, 压浆。

2.2.8 步骤八

(1) 于桥面架设拼装拱肋用临时支架, 架设拱肋竖向转体用塔架及其它设备, 桥宽内支架沿顺桥向的总荷载集度控制在2 2 k N/m内。

(2) 于桥面临时支架上拼装拱肋钢管, 安装拱肋间横撑。

(3) 拱肋钢管竖向转体就位;合拢拱顶, 固结拱脚, 拱脚处联接铰在上下弦管焊接固结后拆除。

2.2.9 步骤九

(1) 拆除桥面临时支架, 拆除竖向转体用塔架及其它设备。

(2) 浇筑拱座二期混凝土。

(3) 待拱座混凝土达到设计强度后, 对称泵送拱肋上弦管内混凝土。

(4) 待上弦管内混凝土达到设计强度的90%后, 对称泵送拱肋下弦管内混凝土。

(5) 待下弦管内混凝土达到设计强度的90%后, 对称泵送拱肋缀板内混凝土。

2.1.10 步骤十

(1) 待拱肋缀板内混凝土达到设计强度的90%后, 安装吊杆, 按指定顺序给吊杆加初张力N=300KN (横向一组吊杆之和) 。

(2) 调整吊杆索力至N=300k N (横向一组吊杆之和) 。

2.1.11 步骤十一

(1) 拆除中墩旁临时支墩, 拆除边孔挂篮。

(2) 调整吊杆索力至N=600k N (横向一组吊杆之和) 。

(3) 张拉中孔顶板后期纵向预应力钢索, 抽真空压浆。

(4) 运梁车通行。

(5) 施工桥面系。

(6) 调整吊杆力达到设计索力。

(7) 拱肋防护涂装。

3 主梁施工注意事项

(1) 主梁施工严格遵照施工步骤图进行

(2) 在主梁施工完成之前, 463号、466号边墩靠简支梁一侧的支承垫石及墩帽高出部分不可施工。

(3) 464号、465号中墩旁临时支墩关系到主梁施工安全, 施工临时支墩时, 应确保其施工质量。张拉中孔合拢钢索之前, 应剪断465号主墩旁临时支墩的滑动支座四周钢筋, 使支座可以滑动。

(4) 为消除预应力对梁体的弹性压缩、混凝土收缩、徐变等产生纵向水平位移的影响, 主桥墩支座上座板和梁段预设纵向水平偏距, 偏距值如表1所示。

(5) 主梁施工时, 需设置恒载及活载预拱度, 设计提供的施工挠度及预拱度是在标准设计参数、理想施工状态下计算出的理论置, 仅供参考。施工过程中应加强监测, 随时调整, 保证主梁线形与设计线形吻合。

(6) 主梁悬臂施工用挂篮包括模板在内总重量不大于1100k N;中孔合拢段吊架包括模板在内总重量不大于6 0 0 k N。

(7) 合拢梁段应选择日差变化较小的天气, 且在当日温度较低时浇筑混凝土, 设计合拢温度在10℃~15℃内。

(8) 浇筑混凝土前, 应检查预埋件是否安装准确齐全。

(9) 拱座一期混凝土宜与主梁0号梁段混凝土一起浇筑。

(10) 主梁混凝土分批分段浇筑, 接缝处老混凝土面须凿毛洗净后, 再浇筑新混凝土。

(11) 预应力施工:

(1) 预应力管道定位必须准确可靠, 严禁管道上浮, 管道两端应垂直于锚垫板。振捣混凝土时, 切忌破坏管道。

(2) 梁段混凝土需达到设计强度85%及龄期5天后, 方可张拉纵向预应力钢索。横向钢索张拉宜滞后纵向钢索一个梁段。

(3) 0号梁段编号为SB的竖向预应力筋、K11~K18梁段和K11'~K19'梁段内的竖向预应力筋, 须在主梁中孔合拢、底板纵向预应力管道压浆并达到设计强度后才可张拉。

(4) 纵向钢索根据设计顺序分批对称张拉, 纵向钢索均采用两端张拉, 张拉时应保持两端张拉。

(5) 张拉预应力时, 张拉顺序为0→初应力→设计吨位→持荷→锚固。

(6) 纵向、横向及竖向预应力均要求按张拉力和伸长量“双控”张拉, 并以张拉力为准。

(7) 测定伸长量要注意扣除非弹性变形引起的伸长量, 实测伸长量与设计伸长量比较, 两者误差须在±6%以内。

(8) 每批预应力张拉完毕, 及时进行管道压浆和封锚, 严禁撞击锚头。管道压浆前应清除管道内杂质、排除积水。

(9) 纵向备用管道需经设计单位同意后方可使用, 若不使用, 施工到位后均需作压浆处理。

(10) 中孔合拢前, 各临时钢索临时张拉力F=300k N, 合拢后需补充张拉到设计值。

3 拱肋钢结构的制作与安装

(1) 拱肋钢结构的制作标准、精度要求遵照《铁路钢梁制造规范》 (TB10212-2004) 和《建筑钢结构焊接规程》 (JGJ81-2002) 及《钢结构工程施工及验收规范》 (G B 5 0 2 0 5-95) 的有关规定执行。

(2) 拱肋外形质量要求:

钢管椭圆度 (失圆度) :f/D小于等于3/1000;

钢管端部不平度 (失圆度) :f/D小于等于1/500, 且f<3mmm;

接缝错边:<2 m m m;

拱肋宽度误差:±3 m m m;

拱肋高度误差:±3 m m m;

拱肋节段 (L m) 旁弯:3+0.1 L m m, 且≤5 m m;

吊杆孔水平间距误差:±3 m m m;

拱肋成拱后横向偏位:±5 m m m;

拱肋成拱后竖向偏位:±10mmm;

(3) 拱肋弦管宜采用螺旋焊接管, 横撑可采用直缝焊接管。弦管和横撑的纵缝、对接环缝要求采用自动焊、全熔透焊;缀板与弦管、缀板的对接焊缝为全熔透焊, 有条件的采用自动焊;横撑主管与弦管、横撑连接短管与横撑主管之间, 均为全熔透的对接和角接组合焊缝, 有条件的可采用自动焊, 否则手工焊。缀板的横焊缝与弦管的环焊缝不要处于同一截面, 宜错开100cm以上。

(4) 钢结构焊接接头的力学性能原则上应与基材等屈服、等强度、等韧性, 焊缝质量要求达到GB50205-95的一级标准。投产前须根据结构中不同的接头形式作焊接工艺试验, 经评定通过后方可生产。

(5) 所有焊缝均需打磨平整, 弧空务必清除, 尽量降底焊接残余应力以及应力集中水平。

(6) 钢结构焊缝要求作100%的超声波探伤, 对T形焊缝和超声波检测有疑问之处应进行X射线拍片检测, 对所有焊缝需作不少于10%的X射线抽样检测。

(7) 桥面架设拼装拱肋用支架时, 桥宽内支架沿顺桥向的总荷载集度控制2 2 k N/m内。拼装拱肋时, 应准确调整拱肋线形及标高后, 再焊接固结。

(8) 钢管拱肋竖向转体就位, 拱脚联接铰在上下弦管焊接固结后拆除。

4 拱肋混凝土的灌注

(1) 拱肋混凝土的灌注采用从低处往高处的泵送顶升法, 弦管内混凝土采用一级泵送, 缀板内混凝土采用两级泵送。泵送混凝土除要有合理的配合比与恰当的外加剂外, 泵送前宜压入清水, 润湿管壁, 再压入一定数量的水泥浆作先导, 然后再泵送微膨胀混凝土。

(2) 泵送混凝土的速度应协调一致, 遵循对称、均匀的原则。泵送顺序为先上管、后下管、再缀板, 当上一环混凝土达到设计强度90%后, 才可泵送下一环混凝土。

(3) 泵送过程中, 专业质检人员可用敲击法判断管内混凝土的填充情况, 如有空隙应及时用体外加震法解决。拱肋混凝土达到设计强度后, 应用超声波探查填充情况, 不符合规范要求的必须采用钻孔压浆法补强。

5 吊杆张拉

(1) 吊杆按照设计提拱的顺序均匀对称张拉, 吊杆加初张力后, 需经过多次调整, 以达到吊杆索力目标值, 每次调整吊杆力幅度不宜过大。

(2) 运梁车要求在未铺设桥面系前通行, 吊杆力须调整到设计图中要求的数值后, 本桥方可通行运梁车。

(3) 在桥面防水层、人行道、道碴、线路设备等桥面系全部铺设完成后, 吊杆才可进性最后阶段的张拉, 将吊杆力调整到成桥设计索力。

6 其它

(1) 拱肋C55微膨胀混凝土须进行工地材料试验, 确定其具有低泡、大流动性、收缩补偿、延后初凝和早强的工作性能。膨胀率在2.0×10~4.0×10之间, 坍落度18cm~22cm, 初凝时间大于等于12小时, 压力泌水V10:<15m L、V140:40m L~100m L。

(2) 主梁、拱肋要求进性线形监控及应力监测, 在各监控、监测的结构截面上准确预埋各种监测仪器, 施工期间确保主梁箱内的照明设施、监测通道、仪器设备等完好。

摘要：沙湾水道特大桥主桥在DK028+655～DK028+969处跨越骝岗涌水道, 深水基础多, 水文地质情况复杂, 施工难度较大.本文对该大桥的施工技术进行了分析探讨, 以供同类基础施工的借鉴和参考。

关键词：沙湾水道特大桥,施工技术

参考文献

[1] 龚建灿.预应力混凝土连续箱梁桥设计与施工研究[D].浙江大学, 2007.

[2] 李明.悬浇连续梁合拢段施工[J].水科学与工程技术, 2008 (3) .