金沙江公鐵兩用橋鋼箱拱GL0節(jié)段精確定位施工技術(shù)

岳萬友 韓井東 陳長偉

中鐵大橋局集團(tuán)第五工程有限公司 江西 九江 332000

圖1 主橋上部結(jié)構(gòu)公鐵合建段主橋橋型布置圖

1 工程概括

新建成貴鐵路宜賓金沙江公鐵兩用橋是成貴鐵路跨越金沙江的重要通道，是全線的關(guān)鍵控制性橋梁工程。本橋采用公鐵合建段方案跨越金沙江，雙層橋面，上層橋面為四線高速鐵路，下層為六車道城市快速干道；主橋?yàn)槲暹B拱，跨徑布置為（116+120+336+120+116）m=808m，其中336m的主拱采用雙層橋面鋼箱系桿拱橋，116m和120m的邊拱采用雙層橋面混凝土簡支系桿拱橋。

主跨鋼箱拱采用拱墩固結(jié)、拱梁分離的系桿拱橋，拱、梁全部采用鋼結(jié)構(gòu)，拱軸線為二次拋物線。拱肋跨度336m，矢高100m。采用鋼箱結(jié)構(gòu)，全橋共有58個(gè)拱肋節(jié)段，初始定位段GL0，其它拱肋節(jié)段為GL1－GL13，合攏段為GL14。

拱肋初始段GL0高10m，寬3.0m，長4.4m。在鋼箱拱和混凝土接觸面設(shè)置厚度為120mm的承壓板，通過承壓板將拱肋及承壓加勁肋的壓力均勻傳至混凝土底座。拱肋GL0與混凝土拱座之間采用144根錨栓提供預(yù)壓力，通過錨栓的預(yù)緊力使鋼箱拱和橋墩混凝土基座連接成一體。

2 主拱拱肋GL0節(jié)段施工步驟

2.1 總體施工步驟

施工準(zhǔn)備→定位支架系統(tǒng)設(shè)計(jì)→定位支架的拼裝→定位支架的檢查驗(yàn)收→定位支架的安裝→錨桿安裝→拱座混凝土施工→錨桿定位支架拆除、清理及鋼混接觸面鑿毛→拱肋錨桿竣工測量→對拱肋首節(jié)段調(diào)整→拱肋節(jié)段GL0安裝→拱肋GL0節(jié)段精定位→澆筑結(jié)合段無收縮混凝土→拱肋錨桿張拉→拱肋GL0防雨帽安裝、防護(hù)。

2.2 錨桿定位支架系統(tǒng)

2.2.1 定位支架系統(tǒng)制造

定位支架系統(tǒng)由型鋼定位支架、定位箱及小構(gòu)件組成，型鋼定位支架由型鋼HN500、工20及連接系采用∠75×75×6組成；定位箱由2塊20mm鋼板、型鋼工20形成桁架結(jié)構(gòu)。定位支架由現(xiàn)場鋼結(jié)構(gòu)加工廠按照設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行加工制造成單桁片，然后運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場進(jìn)行組裝，再進(jìn)行吊裝安裝。由于定位箱采用精加工，定位板采用數(shù)控進(jìn)行鉆孔，誤差達(dá)到±1mm，同時(shí)定位箱整體結(jié)構(gòu)尺寸較大，考慮運(yùn)輸問題，只能采用分塊進(jìn)行制造，然后運(yùn)輸至現(xiàn)場進(jìn)行組裝。

圖2 定位鋼板分塊制造圖

2.2.2 定位箱組拼、檢查驗(yàn)收

定位箱單件運(yùn)輸至現(xiàn)場后，對構(gòu)件的結(jié)構(gòu)尺寸、平整度、孔位、孔徑等進(jìn)行全面的檢查，符合要求后開始進(jìn)行組拼；首先在現(xiàn)場找一處塔吊能夠起吊的位置設(shè)置一組拼平臺，并用水平儀（水準(zhǔn)儀、靠尺）對平臺進(jìn)行檢查，然后按照先后順序?qū)?gòu)件進(jìn)行預(yù)拼裝，拼裝后對組件進(jìn)行結(jié)構(gòu)尺寸、相對孔位等進(jìn)行檢查，滿足設(shè)計(jì)要求后，對拼接處進(jìn)行焊接、加強(qiáng)，并對連接進(jìn)行加強(qiáng)。

圖3 錨桿定位支架系統(tǒng)現(xiàn)場驗(yàn)收

2.3 定位支架系統(tǒng)安裝

2.3.1 定位支架安裝

定位支架安裝前，應(yīng)對預(yù)埋件的平面位置進(jìn)行檢查，然后安裝支架立柱，測量人員對立柱的空間位置進(jìn)行檢查。然后單片安裝定位支架，并對單片的空間位置調(diào)整到設(shè)計(jì)位置，采用連接系將定位支架連接成整體，再次對定位支架進(jìn)行檢查，由于精定位主要有定位箱完成，定位支架的空間位置控制在±1cm內(nèi)；安裝應(yīng)綜合考慮支架安裝過程中的應(yīng)力、撓度、穩(wěn)定性。定位支架安裝完成后，在定位支架頂安裝6個(gè)支點(diǎn)，然后精確調(diào)整6個(gè)支點(diǎn)的空間位置，使得支點(diǎn)形成的面滿足垂直于拱軸線，以便后期定位箱的位置只需要在這個(gè)面內(nèi)調(diào)整；此支點(diǎn)標(biāo)高應(yīng)考慮定位支架自重、定位箱自重、錨桿自重及混凝土澆筑后對施工支架的擾度、位移。

2.3.2 定位箱安裝

定位箱安裝前，應(yīng)檢查定位箱的結(jié)構(gòu)尺寸、前后定位孔同心、定位板平整度，應(yīng)檢查定位支架6支點(diǎn)的面滿足設(shè)計(jì)要求，并在定位支架側(cè)邊安裝橫向、限位裝置，比定位箱設(shè)計(jì)尺寸稍大，并對定位箱的吊點(diǎn)進(jìn)行檢查并根據(jù)定位箱的傾角設(shè)置鋼絲繩。一切準(zhǔn)備工作都準(zhǔn)備完成后，開始安裝定位箱，定位箱起吊后，在空中進(jìn)行方向的調(diào)整，然后慢慢的放置在定位支架的支點(diǎn)上，并在平面內(nèi)的方向緊靠在限位上，并將塔吊需需松鉤，測量人員對定位箱的孔位進(jìn)行檢查。對定位箱孔位的檢查結(jié)果進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算出定位箱需要在面內(nèi)平移的數(shù)據(jù)，然后就對縱、橫向限位進(jìn)行操墊，操墊后重新對定位箱進(jìn)行就位，再次對定位孔進(jìn)行測量，這樣反復(fù)對定位箱進(jìn)行調(diào)整，直到滿足設(shè)計(jì)要求，里程、標(biāo)高、偏距均滿足±2mm。

圖4 定位支架系統(tǒng)安裝過程照片

2.3.3 錨桿安裝、檢查

錨桿進(jìn)場后，對錨桿的規(guī)格、材質(zhì)、長度、直徑、保護(hù)情況進(jìn)行檢查，并對絲頭、防護(hù)進(jìn)行有效的防護(hù)，避免在施工現(xiàn)場被破壞；吊裝錨桿時(shí)，采用軟吊帶進(jìn)行吊裝，防止損壞錨桿防護(hù)；安裝時(shí)應(yīng)按照設(shè)計(jì)要求安裝墊板、螺母、彈簧圈等，并精確控制外伸錨桿的長度。并對錨桿的端點(diǎn)進(jìn)行測量檢查。錨桿安裝完成后對錨桿的外伸長度、小構(gòu)件等進(jìn)行檢查，并對錨桿的防護(hù)進(jìn)行檢查，都滿足要求后，對錨桿的中間部位進(jìn)行加固，固定。

2.3.4 測量控制

為保證錨桿的定位精度，保證南北兩岸坐標(biāo)及高程的相對統(tǒng)一，在定位支架系統(tǒng)安裝前布設(shè)局部控制網(wǎng)，采用邊角網(wǎng)的形式，利用軟件進(jìn)行精密平差，同時(shí)將平面控制網(wǎng)點(diǎn)均通過水平儀及精密全站儀引測高程，并進(jìn)行南北岸聯(lián)測，利于定位支架、定位箱及錨桿的三維坐標(biāo)定位。

錨桿定位箱安裝后的定位板面必須垂直于拱軸線，定位板的同側(cè)相對高程不得大于±2mm，橫向5mm，縱向5mm。單個(gè)錨桿定位孔誤差不大于±5mm；利用全站儀位于橋軸線控制點(diǎn)Q4、Q5上，采用坐標(biāo)法在定位板上放樣出縱橫十字線；通過檢定鋼尺量取錨桿孔至定位板的十字線。

2.4 拱座混凝土施工

拱座混凝土施工難度較大，分別涉及索導(dǎo)管、定位支架、錨桿及密集的鋼筋，振搗空間狹小；拱座是主要的承力結(jié)構(gòu)，混凝土密實(shí)度要求高，澆筑混凝土坍落度、和易性等要求非常高，流動(dòng)性、擴(kuò)展度要求高。在施工混凝土?xí)r，采用輸送泵進(jìn)行澆筑混凝土，并采用插入式振動(dòng)器振搗混凝土，以保證拱座的混凝土振搗密實(shí)。

圖5 拱墩固結(jié)段模板安裝技術(shù)交底

3 錨桿竣工測量驗(yàn)收及數(shù)據(jù)分析

3.1 錨桿斷面劃分布置圖

根據(jù)本橋結(jié)構(gòu)形式，拱墩固結(jié)段分別設(shè)置于2#、3#主墩，故本文以2#墩右幅拱座為例進(jìn)行竣工測量數(shù)據(jù)分析及后期修正方法說明。

圖6 錨桿竣工測量斷面布置圖（2#墩）

3.2 預(yù)埋錨桿竣工測量方法

（1）儀器測量：采用全站儀在各墩位分別放出錨桿對應(yīng)斜面方向錨桿中心十字中軸線（包括里程中軸線和偏距中軸線），斷面分別為：距離錨桿頂端30cm和距離錨桿頂端150cm斷面。（2）本次測量采用2、3號主墩聯(lián)測進(jìn)行觀測，即測量2#墩錨桿時(shí)測站點(diǎn)設(shè)在3#墩，測量3#墩錨桿測站點(diǎn)設(shè)在2#墩，視線長300多米，根據(jù)施工環(huán)境及觀測條件（觀測時(shí)，墩身其它部位施工影響，儀器誤差、人為誤差、大氣折光等），綜合分析取誤差10mm。針對測量報(bào)告中實(shí)測值與設(shè)計(jì)值偏差較大的個(gè)別點(diǎn)位，要求從新補(bǔ)測復(fù)核。（3）通過數(shù)據(jù)比對發(fā)現(xiàn)每兩次測量結(jié)果存在一定偏差（最大達(dá)12mm），同時(shí)考慮氣溫、日照等對測量的影響，要求測量組對已放樣的“十字中軸線”進(jìn)行復(fù)測，且測量時(shí)間選擇在早上7:00至9:00時(shí)間段。（4）測量組對測量結(jié)果確認(rèn)準(zhǔn)確無誤后，形成最終測量報(bào)告，并請鋼梁制造單位相關(guān)負(fù)責(zé)人到2、3#墩施工現(xiàn)場對測量報(bào)告進(jìn)行確認(rèn)，且我部說明測量的方法和復(fù)核、解答制造單位所提出有疑問的事項(xiàng)。（5）針對測量報(bào)告的數(shù)據(jù)分析結(jié)果，繪制錨桿定位竣工圖，其包含軸線偏差位移量、軸線偏差扭轉(zhuǎn)值、錨桿相對“十字中軸線”的實(shí)際距離和錨桿相對距離等。

3.3 測量數(shù)據(jù)結(jié)果分析

3.3.1 2號墩右幅拱墩固結(jié)數(shù)據(jù)分析：

⑴斷面一：距離錨桿頂端1.5m斷面（即下口）數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)分析結(jié)論：此斷面整體偏移十字中軸線，分別為：向下端（大里程）偏移平均值33.5mm，向上游（右幅)偏移平均值28.5mm。錨桿相對中軸線最大偏差13mm，錨桿與錨桿相對距離最大偏差10mm。具體詳見下表。

表1 2#墩右幅拱墩固結(jié)距離錨桿頂端1.5m斷面（即下口）數(shù)據(jù)分析

⑵斷面二：距離錨桿頂端0.3m斷面（即上口）數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)分析結(jié)論：此斷面整體偏移十字中軸線，分別為：向上端（小里程）偏移平均值4.25mm，向下游（右幅)偏移平均值4.1mm。錨桿相對中軸線最大偏差10mm，錨桿與錨桿相對距離最大偏差5mm。

3.4 設(shè)計(jì)值與實(shí)際值存在偏差修正分析

3.4.1 實(shí)際擴(kuò)孔值計(jì)算方式

根據(jù)每根錨桿、每一斷面位置具體分析改錨桿相對縱橋向中心線偏移量（H1)和橫橋向中心線偏移量(P1)，計(jì)算出改錨桿實(shí)際錨桿中心點(diǎn)位相對設(shè)計(jì)錨桿中心點(diǎn)的距離（L），并考慮錨桿半徑（28+2mm），得出錨桿實(shí)際擴(kuò)孔值：

半徑為：R1=(H12+P12)1/2+30

直徑為：D1=R1×2=(H12+P12)1/2+30）×2

3.4.2 存在偏差修正方式

根據(jù)測量軸線偏移量和各錨桿整體偏位情況，以橫橋向和縱橋向中線為基準(zhǔn)，整體調(diào)整錨桿實(shí)際軸線中心線。具體修正方式如下：⑴2號墩右幅上下口軸線修正說明：縱橋向中心線整體向下游（左幅）修正5mm，橫橋向中心線整體向上端修正10mm。⑵2號墩左幅上下口軸線修正說明：縱橋向中心線整體向上游（右幅）修正5mm，橫橋向中心線整體向上端修正15mm。⑶以相同方式修正2#左幅、3#墩左右幅錨桿制作的實(shí)際空間孔位。

3.4.3 節(jié)段GL0制作

鋼梁制作單位根據(jù)實(shí)際竣工測量數(shù)據(jù)修正分析報(bào)告進(jìn)行加工制作，并考慮軸線偏差修正值及個(gè)別孔位進(jìn)行擴(kuò)孔修正值，以滿足現(xiàn)場GL0節(jié)段順利安裝。

4 結(jié) 語

金沙江公鐵兩用橋主橋主拱鋼拱肋與墩身采用M56的錨桿通過預(yù)壓力連接成一個(gè)整體。錨桿一側(cè)錨固在混凝土橋墩內(nèi)，另外一側(cè)錨固在鋼箱拱承壓加勁板與錨固墊板共同構(gòu)成的錨梁上，單側(cè)拱座錨桿共有142根，錨固長度為1.2m，錨墊板厚60mm。預(yù)埋錨桿精確定位施工技術(shù)是金沙江公鐵兩用橋主橋施工的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)之一，在主拱拱肋首節(jié)段錨桿定位中得以成功的運(yùn)用和有效實(shí)施。

實(shí)踐證明，此工法具有操作簡單，易于掌握，便于推廣，所有施工機(jī)械簡單等特點(diǎn)，預(yù)埋錨桿定位施工，將大量的高空作業(yè)轉(zhuǎn)換為地面作業(yè)，只需要現(xiàn)場的塔吊進(jìn)行配合吊裝施工，不需大量的高空作業(yè)。適用于同類型橋梁施工關(guān)鍵技術(shù)運(yùn)用，應(yīng)用前景廣泛。