復雜山區環境高墩大跨度連續剛構橋施工關鍵技術研究

鐘萬波

（中鐵二局第一工程有限公司，貴州 貴陽 550000）

復雜山區環境高墩大跨度連續剛構橋施工關鍵技術研究

鐘萬波

（中鐵二局第一工程有限公司，貴州 貴陽 550000）

思劍高速公路烏江特大橋位于貴州省思南縣境內，橫跨烏江峽谷，主橋設計為116 m+220 m+116 m采用變截面預應力混凝土連續剛構箱梁，主墩高121 m，橋面至烏江水距離195 m，主橋位置地形險峻，施工環境復雜。施工中開展技術攻關，利用絞坡道解決材料運輸問題，采用液壓爬模方案解決高墩施工問題，研究了0#段自承法施工技術和利用掛籃施工邊跨現澆段等技術。

山區；復雜環境；高墩；連續剛構橋

0　引　言

近年來，隨著我國西部大開發和“一路一帶”建設的推進，在云貴高原等山區，高速公路和鐵路建設正迅猛發展，為了適應山區地勢險峻，山高谷深等復雜的地理環境，高墩大跨預應力混凝土連續剛構橋作為一種經濟實用的橋型，在山區的橋梁建設中得到了大量運用和快速發展。

在山區修建高墩大跨連續剛構橋，往往都為了跨越深山峽谷，河流等困難地段。施工環境復雜，安全風險高，影響因素多。如施工便道建設，材料設備運輸、高墩施工、梁部施工等，因施工環境因素復雜，需要開展大量的施工技術方案研究[1,2]。

本文以思劍高速公路烏江特大橋主橋施工為基礎，經技術調研、工程類比和理論分析，對山區困難環境高墩大跨連續剛構橋施工技術方案進行了系統深入的研究，就施工中的關鍵技術進行歸納總結。

1　工程概況

思劍高速烏江特大橋位于貴州省思南縣境內，為跨越烏江而設置，是思南至劍河高速公路工程項目中最大的一個重點控制性工程。該橋全長1 010.0 m。其中主橋116 m+220 m+116 m采用變截面預應力混凝土連續剛構箱梁，引橋采用預應力混凝土T梁，先簡支后結構連續。橋墩設計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195 m。橋梁基礎設計為鉆孔樁基礎。

橋位區地貌單元屬山區河流地貌，兩岸地形陡峭。斜坡自然坡度為10°～50°，呈“V”形河谷，橋位范圍內中線地面高程345～540 m，最大相對高差195 m，見圖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　關鍵施工技術方案研究

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

2.1交通運輸方案

在復雜的山區環境修建橋梁，材料、機械設備和人員的交通組織運輸比較困難，施工中通常采用沿山體展線修建施工便道，在峽谷上架設索道等方式解決施工中的交通運輸問題。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，實施困難。

根據烏江特大橋主墩兩岸的地形特點，經過大量的施工技術方案研究比較，最終采用絞坡道+懸索便橋的交通運輸方案成功解決了該橋材料、設備和人員的交通運輸難題。絞坡道原理是，利用既有的峽谷兩岸坡道設計絞坡道，通過絞坡道平臺(類似斜向電梯)將鉆機，吊車、鋼材、混凝土等從山頂絞坡道平臺運輸到主墩附近的平臺，重點解決施工中材料設備運輸問題。而兩岸間的人員往來主要通過懸索便橋解決，見圖3～圖5。

圖3　絞坡道設計圖（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。針對山區復雜環境，運輸困難的高墩施工，采用液壓爬模更為安全合理，操作簡便。

液壓自爬模是一種能自動爬升的模板體系。它的動力來源是本身自帶的液壓頂升系統，液壓頂升系統包括液壓油缸和上下換向盒，換向盒可控制提升導軌或提升架體，通過液壓系統可使模板架體與導軌間形成互爬，從而使液壓自爬模穩步向上爬升，液壓自爬模在施工過程中無需其它起重設備，操作方便，爬升速度快，安全系數高。

液壓自爬模系統組成由預埋件、導軌、支架、模板及液壓動力裝置五部分組成。模板高度4.65 m，澆注高度4.5 m，施工時上挑50 mm，下包100 mm，能有效的防止錯臺和漏漿，設置對拉拉桿，抵消混凝土的側壓力，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→關模并校核→澆筑混凝土→混凝土脫模、養護。爬架在自爬升前，先行軌道的爬升。軌道爬升流程如下：檢測混凝土強度達到一定的強度（20 MPa）→安裝爬錐及其裝置→調整步進裝置，使其棘塊一致向上→開啟進油閥門→啟動液壓控制柜→拆除軌道銷→爬升軌道→插入軌道銷→關閉進油閥門，關閉液壓控制柜，切斷電源→拆除下部爬錐→安裝下支撐。液壓爬模結構見圖7。

圖7　液壓自爬模結構示意圖

2.3大體積0#段施工技術方案

連續剛構橋0#段一般采用搭設托架的方式一次或兩次澆筑完成，但由于墩間跨距較大，鋼平臺必須設置斜牛腿支撐，施工中為防止斜牛腿對墩身產生的水平力及溫差、風力等其他外界因素導致墩身兩肢產生相對位移，進而對新澆混凝土產生破壞，須設置較強的墩間臨時鎖定。這種方案因需要設置牛腿和強有力的臨時鎖定，施工平臺鋼材用量大，操作復雜，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#梁段結構示意圖（單位：cm）

烏江特大橋箱梁0#段梁高14m，梁段長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2.375 m，0#梁段設計采用C55混凝土，方量為855.2 m3。結構示意見圖8。

經過對過去大體積0#段施工方案的研究比較，結合烏江特大橋的特點，本橋采用了0#段結構自承法施工技術方案。即：烏江特大橋0#段施工時，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縱向預應力束，當混凝土強度達到規范要求后進行張拉，第一層混凝土與墩柱成為一個類似于小連續剛構橋的結構，用以承受第二層和第三層混凝土的施工荷載。從而達到簡化底模鋼平臺結構，節約鋼材、保證質量的目的，見圖9、圖10。

2.4高墩陡坡環境邊跨直線段現澆施工技術方案

高墩大跨連續剛構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澆、墩身預埋牛腿支架、利用掛籃現澆等方案。這些施工方案適用范圍及各自的優缺點見表1。

圖9　0#段分層施工設計圖（單位：cm）

圖10　0#段第一層混凝土結構模型圖

表1　施工方案比較表

通過對上述三種方案比較分析，結合烏江特大橋的特點，該橋邊跨直線段現澆采用掛籃現澆。施工時，主要利用了掛籃主桁、底模系統，后錨及懸吊系統，并通過接長掛籃底模縱梁至邊墩蓋梁，再鋪設底模及搭設外模支架進行邊跨現澆段施工。其施工順序為：前期準備工作→懸臂梁段張拉壓漿完畢→掛籃前移→掛籃底模縱梁支撐與邊墩墩頂→鋪設底模系統→安裝現澆段側模、翼緣板底模→測量定位、校模→綁扎底板、腹板鋼筋并安裝預應力管道→搭設內膜、頂板底模支撐架→安裝頂板鋼筋和預應力管道→澆筑現澆段混凝土，見圖11。

3　結語

思劍高速公路烏江特大橋于2013年建成通車，并于2015年獲國家建設工程魯班獎。該橋地處山區，橫跨烏江峽谷，施工環境困難。針對項目的特點和難點，開展了一序列施工關鍵技術攻關，創新解決了材料、設備和人員的交通運輸難題；完善超高薄壁空心墩的施工技術問題；成功解決剛構橋0#段大體積混凝土自承法施工技術；有效利用掛籃現澆邊跨直線段梁體施工技術等。這些施工方法，對今后在山區復雜環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

鐘萬波（1974-），男，貴州興仁人，高級工程師，從事鐵路施工技術管理工作。