高嶺頭水庫(kù)特大橋主塔0#塊關(guān)鍵施工技術(shù)研究

汪質(zhì)華，張仕賢，馬一躍，董泊寧

（1.浙江交投高速公路建設(shè)管理有限公司，浙江 杭州 3100002；2.浙江交工集團(tuán)股份有限公司，浙江 杭州 310000）

預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋在懸臂澆筑施工過(guò)程中，0#作為橋面主梁與下塔柱連接處，起到荷載傳遞的同時(shí)為主梁懸臂澆筑提供作業(yè)平臺(tái)。主塔較高0#混凝土通常結(jié)構(gòu)復(fù)雜需要架設(shè)控制，屬于大體積混凝土，其質(zhì)量要求高、施工難點(diǎn)大等特點(diǎn)。隨著我國(guó)基礎(chǔ)建筑發(fā)展，0#的施工技術(shù)已經(jīng)得到了相應(yīng)研究，但對(duì)于特殊工程條件下斜拉橋0#施工技術(shù)有待進(jìn)一步分析。為此，本文以高嶺頭水庫(kù)特大橋工程為依托，對(duì)0#塊的關(guān)鍵施工技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)探討。

1 工程概括

高嶺頭水庫(kù)特大橋主橋?yàn)椋?40+300+140）m，雙塔雙空間索面體系預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋，主塔為花瓶型鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，設(shè)上、中、下三道橫梁（其中下橫梁亦為主梁0#塊）。Z1#和Z2#主塔塔座以上全高201.817m和190.917m。下橫梁頂（橫向中心處）以上塔高91.22m，梁頂塔高與主跨比為0.304。

雙塔采用雙空間索面預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋，主梁需適應(yīng)空間索面變化懸澆施工，上部構(gòu)造在施工荷載、大風(fēng)荷載作用下極大地增加了大雙懸臂施工難度。大橋位于群山之間橫跨高嶺頭水庫(kù)，兩側(cè)引橋處于山脊位置，地形復(fù)雜、峽谷風(fēng)大、交通困難、山體易滑坡，施工條件極為不利。

2 施工關(guān)鍵技術(shù)

2.1 施工方法概述

主梁頂面與主塔下橫梁頂面同標(biāo)高，即在主梁節(jié)段劃分中，整個(gè)主梁0#塊包含主塔下橫梁及其大小里程側(cè)方向的懸臂π梁。主塔下橫梁采用單箱單室截面，頂面為2%雙向橫坡，箱形截面中心處梁高6.28m、橫橋向?qū)?0.063m、順橋向?qū)挾?.0m；π梁中心處高2.98m，橫橋向?qū)?8.5m，單邊懸臂長(zhǎng)度為5.5m。主梁0#塊結(jié)構(gòu)形式見圖1。

圖1 主梁0#塊結(jié)構(gòu)示意圖（單位：mm）

主梁0#塊采用支架現(xiàn)澆法施工，因高度較大，支架不采用常見的落地支撐方式，而是采用支撐在主塔塔身上的懸挑支架結(jié)構(gòu)。支架由梁體部分和懸挑部分組成，梁體部分采用K型桁架，支承在依靠于主塔塔身上的型鋼斜撐上，其支座受力由主塔塔身和型鋼斜撐共同承擔(dān)。懸挑部分為三角牛腿結(jié)構(gòu)，對(duì)應(yīng)π梁邊主梁的牛腿支撐在主塔塔身上，對(duì)應(yīng)π梁板體部分的牛腿安放在K型桁架上，且其水平桿與已澆筑下橫梁固結(jié)，見圖2。

圖2 0#塊支架結(jié)構(gòu)施工圖

主梁0#塊分兩次澆筑，第一次澆筑部分的主塔下橫梁結(jié)構(gòu)、澆筑高度3.013m，第二次澆筑剩余主塔下橫梁及與下橫梁固結(jié)的懸臂π梁結(jié)構(gòu)、澆筑高度3.267m，每次澆筑均與同高度的塔柱節(jié)段一同完成。

2.2 施工關(guān)鍵環(huán)節(jié)及相應(yīng)控制措施

本橋主塔下塔柱分叉段傾斜角度大（達(dá)22°），且支架結(jié)構(gòu)無(wú)法設(shè)置落地支撐，因此如何確保塔肢主體結(jié)構(gòu)的安全和高空懸挑支架在混凝土澆筑過(guò)程中的穩(wěn)定可靠是主梁0#塊施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。為確保施工過(guò)程安全，采取如以下措施。

（1）確保施工過(guò)程中主塔結(jié)構(gòu)安全。為抵消主梁0#塊施工過(guò)程中對(duì)塔柱產(chǎn)生的水平力、避免分叉段根部混凝土開裂，在下塔柱分叉段的兩塔肢間設(shè)置2道臨時(shí)對(duì)拉結(jié)構(gòu)。同理，在中塔柱施工過(guò)程中，在塔肢間設(shè)置3道臨時(shí)橫撐結(jié)構(gòu)（見圖3所示）。每層臨時(shí)對(duì)拉結(jié)構(gòu)均為兩束19-φ15.2鋼絞線，單束張拉力2500kN，每層張拉力合計(jì)5000kN。第一、第二層臨時(shí)橫撐結(jié)構(gòu)采用φ1000×12mm鋼管+φ500×6mm鋼管連接系，單根鋼管施加對(duì)頂力1000kN，每層對(duì)頂力合計(jì)2000kN；第三層臨時(shí)橫撐結(jié)構(gòu)采用φ800×10mm鋼管+φ500×6mm鋼管連接系，單根鋼管施加對(duì)頂力400kN，對(duì)頂力合計(jì)800kN。

圖3 臨時(shí)對(duì)拉和橫撐結(jié)構(gòu)示意圖

（2）支架結(jié)構(gòu)安全。設(shè)置穩(wěn)固的支撐，支架支撐點(diǎn)為靠在塔身上的型鋼斜撐頂面。支撐點(diǎn)荷載由塔身和型鋼斜撐承擔(dān)。型鋼斜撐將壓力傳至主塔分叉段根部的實(shí)體結(jié)構(gòu)上；塔身主受力為其實(shí)墻體部位。

π梁邊主梁下方的牛腿受力最大，為此設(shè)置2片三角形懸挑牛腿，支撐于主塔實(shí)體結(jié)構(gòu)上；π梁板體部分下方的牛腿無(wú)法支撐在主塔實(shí)體結(jié)構(gòu)上，但此處牛腿受力較小，且其水平桿與已澆筑的下橫梁實(shí)體結(jié)構(gòu)相連，加強(qiáng)了牛腿的穩(wěn)定性。

模擬實(shí)際施工工況對(duì)支架結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面驗(yàn)算，確保結(jié)構(gòu)承載力、剛度滿足要求。對(duì)支架結(jié)構(gòu)按最不利工況進(jìn)行預(yù)壓，以此檢驗(yàn)支架結(jié)構(gòu)安全性。

2.3 預(yù)應(yīng)力張拉及壓漿

下橫梁預(yù)應(yīng)力為鋼絞線體系，采用19-φ15.2mm高強(qiáng)度低松弛鋼絞線，fpk＝1860MPa，共設(shè)置56束；預(yù)應(yīng)力孔道采用塑料波紋管；錨具均采用成品錨具及其配套設(shè)備（I類優(yōu)質(zhì)錨具），并采用深埋錨工藝。下橫梁預(yù)應(yīng)力布置見下圖。

橫梁預(yù)應(yīng)力均采用兩端張拉，要求混凝土強(qiáng)度和彈性模量達(dá)到設(shè)計(jì)值的90%、齡期不少于7d后方可張拉。預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉控制應(yīng)力1395MPa，張拉控制力根據(jù)錨具廠家提供的錨口損失系數(shù)（或現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定結(jié)果）進(jìn)行計(jì)算。采用張拉力與伸長(zhǎng)量雙控，以張拉力控制為主，伸長(zhǎng)量允許誤差為-2%～+6%。

π梁配置有縱橋向和橫橋向預(yù)應(yīng)力，預(yù)應(yīng)力筋采用φs15.2mm高強(qiáng)度低松弛鋼絞線和JL32精軋螺紋鋼筋。縱向預(yù)應(yīng)力共62束，其中鋼絞線共30束、螺紋鋼筋共32根（16根T06為通過(guò)束，待1#節(jié)段澆筑完成后張拉）；橫橋向預(yù)應(yīng)力設(shè)置于橫隔板內(nèi)，均采鋼絞線，單個(gè)橫隔板共3束。鋼絞線預(yù)應(yīng)力孔道采用塑料波紋管，精軋螺紋預(yù)應(yīng)力孔道采用鋼管。π梁預(yù)應(yīng)力布置見下圖。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)高嶺頭水庫(kù)特大橋主塔0#塊關(guān)鍵施工技術(shù)的研究，確定了高空0#塊支架的搭設(shè)方案和混凝土施工方案。對(duì)于主塔下塔柱和中塔柱施工過(guò)程中，分別設(shè)置2道臨時(shí)對(duì)拉結(jié)構(gòu)和3道臨時(shí)對(duì)頂橫撐結(jié)構(gòu)，以確保0#塊安全施工。通過(guò)本文的研究，確保了該工程的順利施工，同時(shí)，為類似工程的建設(shè)提供參考依據(jù)。