南浦溪特大橋拱腳預埋段施工關鍵技術

張芳

(溫州市文泰高速公路有限公司,浙江 溫州325000)

1 工程概況

浙江省文成至泰順(浙閩界)公路南浦溪特大橋位于溫州市泰順縣南浦溪鎮嶺頭村附近,跨越珊溪水庫和縣道峃院線,橋位兩側地勢陡峭,溝谷切割較深,呈V 字形,山頂高程271m,溝底高程115m,相對高差156m。主橋計算跨徑258m,失跨比1/4.6,橋梁全長444.96m,主橋采用258m 上承式鋼管混凝土拱橋,橋梁配跨為4×20+258+4×20m,按80km/h 的高速公路進行設計,是浙江省文成至泰順(浙閩界)公路工程的重要控制性工程之一。

橋梁按整幅布置,橋梁平面均位于直線段上,橋梁縱坡為2.5%,左右幅橋面橫坡-2.0%,墩臺徑向布置。整幅橋面寬25.0m,橋臺與路基同寬25.5m。

主橋采用主跨258m 上承式鋼管混凝土拱橋,主拱軸線為懸鏈線,拱軸系數m=1.6,拱肋為等截面混凝土拱橋。全橋由兩榀鋼管桁架拱肋組成,兩榀鋼管桁架拱肋中心間距17m,每片桁架拱肋由4 根φ1200mm 鋼管組成高5.5m,寬3.0m 的鋼管桁架,水平向由δ12mm 綴板橫向連接兩根主鋼管。腹桿采用φ600*16mm 鋼管做豎向連接。主拱肋鋼管采用φ1200*22mm 鋼管,主拱肋鋼管和綴板內灌注自密實微膨脹C50 號混凝土,兩片桁架拱肋間通過13 道K 撐連接。

單榀拱腳預埋體系由4 根主鋼管及一個臨時鉸組成。分上下弦分離式埋設,上(下)弦由2 根外徑φ1200mm×22mm×2500mm 組成,鋼管之間采用綴板連接成啞鈴狀,底部設有鋼板封底,主拱預埋段全長2500mm,其中第一次埋入拱座混凝土長度1800mm、外露700mm,待主拱合龍后澆筑第二次拱座混凝土將其全部埋入拱座混凝土內,單個啞鈴預埋段總重量5140.32kg。臨時鉸預埋部分由Q345 鋼板焊成槽型,長度3050mm、寬2808mm、高844mm,總重量7021.56kg。臨時鉸主要作用是拱肋節段吊裝過程中消除拱腳應力及方便調整拱肋線型,待主拱合龍后進行二次拱座混凝土澆筑,將其固結完成體系轉換。

2 施工工藝及方案

2.1 工藝流程

具體工藝流程詳見圖1。

圖1 施工工藝流程圖

2.2 施工方案

拱座部分采用C40 鋼筋混凝土澆筑,澆筑前需要預埋拱肋預埋段。拱座與拱腳預埋鋼管交界面為斜面,且需在交界面預留槽,用于拱腳臨時鉸施工,斜面與預留槽采用木模。

拱腳預埋段需設置支架用于拱腳鋼管定位,支架采用型鋼焊接成骨架。單側拱腳預埋共4 根鋼管,需設置三榀型鋼支架作為預埋鋼管胎架。支架焊接好后通過測量調整其頂面高程及位置,待支架精調后進行預埋鋼管吊裝定位。

拱腳預埋鋼管在加工廠加工好,運輸至現場,待定位支架焊接安裝牢固并測量復核無誤后,采用吊車吊裝拱腳預埋鋼管至定位支架上,通過測量觀測鋼管位置,確定無誤后再固定限位,確保拱座混凝土澆筑時拱腳鋼管不會上浮或移位。

拱腳部分在拱肋合龍前需設置臨時鉸,臨時鉸先加工焊接成型,待預埋角鋼支架安裝定位好后混凝土澆筑前,經過測量準確定位整體焊接在預埋支架上。

拱座鋼筋采用鋼筋加工廠集中加工,運輸至現場安裝綁扎。因本次拱座混凝土需設置預留槽,待拱肋合龍后再澆筑預留槽混凝土進行體系轉換,因此在本次鋼筋綁扎時需預留連接鋼筋,確保下次預留槽鋼筋連接符合規范要求。

根據拱座結構形式,計劃采用木模進行安裝,采用內部對撐斜拉方式加固。木模板采用2cm 厚的竹膠板,內背杠采用30cm 間距10×10cm 枋木,外背杠采用12×12cm 枋木,采用Φ16HRB400 鋼筋作為內拉桿,與上次預留鋼筋焊接牢固。因本次拱座部分跨中側為斜面,因此模型安裝時需在下部設支撐架,局部可利用拱腳預埋定位支架,其余部分設置鋼管支架作為模板支撐架。

根據現場實際情況,拱座混凝土澆筑采用拌合站集中拌制,混凝土罐車運至現場后采用天泵泵送入模澆筑,插入式振搗器搗固。同一拱座兩個分離式基礎順序澆筑,即先澆筑右側,再澆筑左側,拱座混凝土設計標號為C40,單幅拱座澆筑512.5m3混凝土。混凝土澆下料時盡量不直接沖擊定位支架及預埋鋼管,防止混凝土澆筑時拱腳預埋鋼管發生位移,同時測量設置觀測點,隨時觀測拱腳預埋支架位移情況,若出現位移或上浮立即暫停澆筑,及時加固定位后再進行混凝土澆筑。

3 施工關鍵技術

3.1 支架加工、預拼及立柱底座鋼板預埋

拱座預埋件的定位支架,由材質為Q235C 的L70×70×8 的角鋼和160×65×8.5 的槽鋼組成。

3.1.1 支架體系立柱采用φ325mm×8mm 鋼管,鋼管立柱用[10(100×48×5.3mm)槽鋼剪刀撐連接加固,縱橫向承重梁采用I25 工字鋼,用[10(100×48×5.3mm)槽鋼作為拱腳預埋鋼管底部定位支撐架,采用10mm 厚鋼板采用等離子切割機加工成月牙板,其直徑1200mm 與拱腳預埋鋼管外徑一致。

3.1.2 將加工好的支架體系在場內進行預拼,預拼時存在問題在場內進行修正,消除加工誤差,確保加工精度及后期安裝精度。

圖2 支架構造圖

3.1.3 拱座基礎混凝土分層澆筑,當基礎混凝土澆至鋼管立柱底座底面處,需提前預埋鋼板作為支架鋼管連接鋼板,確保支架體系整體穩定。預埋前按照多點支撐定位組合支架圖紙,將立柱底座鋼板位置放樣,然后將預埋鋼板焊接定位牢固,再完成拱座基礎混凝土澆筑。

3.2 支架鋼管立柱及承重梁的安裝

3.2.1 拱座基礎混凝土達到一定強度后,人工清理立柱底座預埋鋼板,測量根據支架設計圖,將支架位置準確放樣,并在預埋鋼板上做出明顯標記。

3.2.2 將加工好的支架構件運至現場安裝,鋼管立柱與預埋底座鋼板焊接,每個拱腳預埋支架設置6 根φ325×8mm 鋼管立柱,并在鋼管之間采用[10(100×48×5.3mm)槽鋼設置剪刀撐,保證支架的整體性及穩定性。

3.2.3 立柱安裝完成后,根據測量復核進行鋼管頂部配切,按照設計參數修正鋼管立柱頂部標高及坡率,確保縱向承重梁安裝后滿足拱腳預埋精度要求。

3.2.4 進行縱、橫向I25 工字鋼承重梁安裝,安裝過程由測量人員監測安裝精度,安裝預埋誤差按±5mm 的精度要求進行控制,確保支架安裝每一步達到拱腳預埋精度控制要求。

3.3 月牙板及定位架安裝

3.3.1 支架下部承重結構及加固件安裝完成后,測量完成數據采集,根據測量反饋數據進行月牙鋼板二次配切、修正及打磨,使上部支撐定位月牙板滿足鋼管預埋精度要求。

3.3.2 根據測量放樣位置,安裝月牙板與鋼管底部定位支撐架。采用三角鋼板對月牙板進行加固,防止加載后月牙板變形導致預埋精度不達標。

3.4 拱腳預埋鋼管安裝定位

3.4.1 拱腳預埋鋼管上下弦兩組分開安裝定位,上下弦均由兩根φ1200mm×22mm 鋼管組成,鋼管之間由鋼板焊接組成啞鈴狀,兩個鋼管預埋段底部焊接整塊封底鋼板,鋼管四周焊接Φ32mmHRB400 鋼筋增強與拱座混凝土粘結度。

3.4.2 拱腳預埋段鋼管采用25T 汽車吊配合安裝,設置四個吊點,均采用鋼絲繩與手動鏈條葫蘆組合作為起吊繩,吊車將預埋鋼管起吊離地后,起重工利用手動鏈條葫蘆,調節預埋鋼管的角度至設計傾角,然后直接吊至對應直接位置進行對位安裝。

3.4.3 預埋鋼管吊裝對位完成后,測量組根據設計預埋要求進行復核,及時反饋數據,存在問題立即進行調整,直到滿足設計及規范要求的預埋精度值,最后將預埋鋼管進行焊接定位,保證鋼管受混凝土沖擊荷載與其它外力后不移位。

3.5 臨時鉸承重梁安裝

3.5.1 啞鈴鋼管預埋定位完成,根據測量放樣安裝臨時鉸承重梁。根據設計圖臨時鉸承重梁采用兩個I25 工字鋼作為主承重梁,下弦處順鋼管頂設置工字鋼作為下支撐,上部直接放在上弦鋼管承重梁上。

3.5.2 臨時鉸承重梁安裝完成后,測量再次復核其標高、傾角及坐標位置,滿足臨時鉸安裝精度后進行限位裝置焊接,確保安裝臨時鉸不向下滑動。

3.6 臨時鉸吊裝定位

3.6.1 臨時鉸在工廠加工成型,運至現場整體吊裝,全橋共四個,單個臨時鉸約8t。

3.6.2 臨時鉸采用25T 汽車吊進行吊裝,共設置四個吊點,利用鋼絲繩與手動鏈條葫蘆組合作為吊繩,汽車吊將臨時鉸調離地面后,起重工用手動鏈條葫蘆將其傾角調整與設計一致,然后吊裝至橋位安裝對位,通過測量觀測,進行軸線、里程及高程復核,滿足設計預埋精度要求后進行焊接定位,防止外力使臨時鉸移位。

3.7 拱座鋼筋及模板施工

3.7.1 拱腳預埋體系安裝定位完成后,進行拱座鋼筋安裝綁扎,拱座鋼筋利用拱腳預埋支架作為支撐骨架,減少了鋼筋架立措施。

3.7.2 拱座模型安裝,模型采用木模板作為拱座模板,方木與鋼管組合背杠,利用基礎預埋鋼筋作為模型拉桿進行加固,拱座斜面模型開口進行下料及混凝土搗固,確保混凝土澆筑質量。

3.8 拱座混凝土施工

拱座混凝土設計強度為C40,采用天泵進行澆筑,采用插入式搗固器從入料口及頂面開孔進入搗固。混凝土達到一定強度后拆模并覆蓋保濕養護,達到設計強度后進行第一節段拱肋吊裝。

4 結論

南浦溪特大橋拱腳預埋段施工一次性成功,預埋段位置準確,合格率達到100%,總結施工經驗,主要需要注意以下幾方面:

4.1 參透圖紙,摸清拱腳預埋段的位置、角度是定位準確的關鍵。

4.2 支架體系構件較多,安裝時嚴格按照設計數量及尺寸執行,確保位置準確。

4.3 支架體系焊接定位前需多次測量復核,確保構件安裝滿足設計要求,各定位構件標高及傾角通過配切達到精度控制要求。

4.4 拱座為大體積混凝土,澆筑前設置冷卻循環水管,并根據驗算結果布置溫度傳感器,根據實時監控溫度數據采取循環水降溫措施。

4.5 拱腳預埋段各個環節都有明確要求,合理的施工組織設計和管理是成功的關鍵。