沱江特大橋主橋施工控制技術

摘 要：針對橋梁墩高大跨、成橋線型控制困難、承臺大體積混凝土澆筑以及環境保護等施工難點，通過制定專項施工方案、建立測控中心以及制定測量控制方案等措施可以有效解決。通過摻入定量膨化劑有效解決了承臺大體積混凝土澆筑難題，實現了沱江特大橋安全施工控制。工程實踐表明，采用上述施工控制技術，在解決施工難題同時為工程建設奠定了堅實基礎，也為今后類似工程提供可靠借鑒和參考。

關鍵詞：橋梁工程；安全施工；施工控制；監測分析

中圖分類號：TU74" " " " " " " " " " " " " " " " " " " "文獻標識碼：A" " " " " " " " " " " " " " 文章編號：2096-6903（2023）03-0001-04

1 工程概況

沱江特大橋為四川省成都市東西城市軸線的城市主干路跨越沱江的特大橋，其中主道設計時速80 km/h，輔道設計時速40 km/h，標準路幅寬度80 m，雙向12車道（主8輔4），全長485 m。沱江特大橋為獨塔雙索面混合梁斜拉橋，其主跨280 m，橋塔高159 m，橋梁跨度和寬度都比較大。橋塔外形獨特，橋梁墩高大跨，成橋線型控制困難，塔周斜拉索易受橋塔尾流影響，具有工程量大、新技術含量高、施工工藝復雜等特點。

在主橋橋塔中心點設置變坡點，橋面設±1.8%對稱人字坡，立面布置如圖1所示。主橋采用主跨280 m的空間雙索面獨塔斜拉橋，其標準鋼箱梁斷面如圖2所示，邊跨采用總長175 m的混凝土主梁。橋塔采用混凝土塔柱，吊索采用平行鋼絲斜拉索。

2 主橋施工方案

沱江大橋主橋的起點樁號為K44+295.000，終點樁號為K44+750.000，采用空間四邊金字塔型結構，跨徑為455 m，南引橋30 m，標準橋面寬度68 m。

2.1 主塔基礎

主橋橋塔基礎均采用承臺接群樁基礎結構形式。主塔樁基直徑為3.0 m，橫橋向布置5排，樁基中心距為7.5 m，順橋向布置5排，樁基中心距為6.0 m。樁基長度為50 m。承臺采用階形矩形承臺，下階承臺高度為5 m，平面尺寸為36 m×30 m，上階高度為4 m，頂面平面尺寸為27 m×19 m。底部所有樁基礎均采用嵌巖樁基礎，機械成孔樁基礎。

2.2 索塔

索塔采用空間花蕾狀造型，下塔柱由橋塔承臺分出四肢塔壁，逐漸深入主梁，形成塔梁固結段。中塔柱由塔梁固結段伸出四肢塔柱逐漸向上并攏。上塔柱由四肢塔柱合并成單肢塔柱，橋塔斷面再逐漸從大到小。

下塔柱從承臺頂部至主梁頂部高為29 m，中塔柱由主梁頂部至橋塔實心段頂部高為62 m。上塔柱由橋塔實心段頂部到橋塔主斷面頂部，高58.5 m，塔冠高為9.5 m。下塔柱底部8.5 m采用實心斷面，16.5 m為單箱室斷面，塔梁固結段為4 m實心斷面。橫橋向壁厚由1.8 m漸變2.0 m（水平剖切面），順橋向壁厚由2.5 m漸變8.0 m（水平剖切面）。中塔柱下面58.0 m采用單箱室的空心斷面，標準壁厚為1.2 m，下過渡段壁厚2.2 m，上過渡段壁厚1.6 m，上面4.0 m采用實心斷面[1]。上塔柱橫橋向壁厚為1.6 m、1.4 m、1.2 m三種，順橋向壁厚為1.3 m、1.5 m、1.6 m。

2.3 主梁

沱江大橋采用獨塔雙索面混合梁斜拉橋，主橋鋼箱梁位于1.8%的縱坡段。主橋鋼箱梁段（含鋼混接頭）長251 m，采用全焊正交異性板流線型扁平鋼箱梁，分離式雙箱（兩箱頂板連通并設置橫隔板）的截面形式，主梁中心線處的標準梁高為4.0 m。主梁標準斷面全寬為68 m。

主橋混凝土箱梁采用C60混凝土，總長206.5 m，其中7.50 m從橋塔邊緣伸入主跨，采用外輪廓與鋼箱梁一致的流線型扁平預應力混凝土箱梁、分離式雙箱的截面形式，在橋梁中線處的橋面板和橫梁設混凝土后澆帶，后澆帶寬100 cm。

2.4 斜拉索

斜拉索在梁上錨固于箱梁內兩腹板之間。全橋共38對斜拉索，鋼梁段索梁錨固點順橋向標準間距為12 m，混凝土梁段索梁錨固點順橋向標準間距為7.0 m，塔上的索梁錨固點豎向間距為2.5 m。斜拉索采用單端張拉。在梁上設置鋼錨箱或混凝土錨塊，作為斜拉索的張拉端。在塔上的斜拉索錨固位置處設置鋼錨箱，并將拉索的錨固端設置于此。本橋拉索索力較大，索體采用PES（C）7高強鍍鋅鋼絲索體，強度等級2 000 MPa。索體外擠高密黑色HDPE，外設雙螺旋線，再涂覆彩色聚脲保護層[2]。

3 主橋施工工藝

3.1 主塔基礎施工

沱江大橋主橋及南北引橋墩柱共38根，其中花瓶墩34根，啞鈴型斷面墩柱4根，墩柱墩高為8.9～22.6 m，屬于超過一定規模的危大工程。主塔基礎主要分為主墩基礎施工、主墩筑島施工、樁基施工、鋼板樁圍堰施工以及承臺施工5個部分，墩柱施工為其主要難點。

3.1.1 主墩基礎施工工藝流程

單墩施工順序分為3階段：第一階段施工直線段（直線段+部分曲線段），墩高約6 m；第二階段施工至墩頂系梁底；第三階段施工墩頂系梁。墩頂系梁存在高低臺，第三階段可選擇澆筑兩次，第一次澆筑大里程墩頂系梁，第二次澆筑小里程墩頂系梁。

第一階段，鋼筋和模板安裝操作平臺腳手架采用扣件式鋼管腳手架，模板支撐采用精軋螺紋對拉固定。施工完成后，拆除第一階段腳手架，保留頂層模板作為第二階段的錨固端，其余模板拆除后給下一個墩柱直線段循環使用[3]。

第二階段，鋼筋和模板安裝操作平臺及模板支撐重新搭設承插式鋼管搭設腳手架，腳手架搭設高度隨墩柱施工同步增加，曲線段墩柱模板支撐采用精軋螺紋對拉錨固和滿堂支撐架復合體系。施工完成后模板及支架均不拆除。

第三階段，先安裝墩頂系梁底模支撐架及底模，支撐架主橋墩柱采用扣件式鋼管支撐架，北引橋采用承插式鋼管支撐架，墩頂系梁模板支撐采用精軋螺紋對拉錨固和滿堂支撐架復合體系。預應力施工完成后，拆除模板及支架。

3.1.2 樁基施工

沱江大橋主墩直徑3.0 m，共25根，采用徐工XRS8/45型旋挖鉆液壓動力頭鉆進成孔，其工作原理是由動力頭驅動鉆桿，鉆桿帶動鉆頭回轉鉆進。樁基鋼筋籠在鋼筋加工場進行加工預制，采用隨車起重機運輸到主墩位置，整體分節吊裝入孔就位。樁基灌注的混凝土采用商混，用導管法灌注水下混凝土。整個主墩樁基計劃用1臺旋挖鉆，樁基鉆孔施工順序交錯進行，鉆孔工藝流程如圖3所示。

3.2 索塔段施工

索塔總高度159 m。采用空間花蕾狀造型，下塔柱由橋塔承臺分出四肢塔壁，逐漸深入主梁，形成塔梁固結段，中塔柱由塔梁固結段伸出四肢塔柱逐漸向上并攏，上塔柱由四肢塔柱合并成單肢塔柱，橋塔斷面再逐漸從大到小變化直至塔頂。

3.2.1 下塔柱施工

下塔柱采用支架現澆方式施工，如圖4所示。設計過程中根據下塔柱的受力及抗震要求，與塔柱截面周邊設置一圈勁性骨架，型鋼采用Q355qD。下塔柱開始截面相對較為規則，外側曲面變化幅度相對較小，因此采用傳統鋼模板對拉澆筑施工。從分節處開始，塔柱截面在順橋向曲線變化愈加復雜，傳統的模板施工無法抵抗新澆筑混凝土的重力及其產生的水平分力，故該方向布置形狀規則的排架，并采用鋼管樁支撐。

3.2.2 塔柱及塔梁施工

塔柱及塔梁固結段施工總體思路如下：①搭設主棧橋及支棧橋作為材料運輸通道，塔柱中線兩側布設2臺塔機用于主塔施工。②塔柱4肢同步分節段澆筑施工，施工完成后進行對拉以減小塔柱混凝土拉應力。③支架現澆施工塔梁固結段。④中塔柱采用鋼模施工，并在施工過程中設置橫撐。⑤中上塔柱連接段設置拱形托架結合落地支架現澆施工。⑥上塔柱采用鋼模施工。上塔柱鋼錨箱利用塔吊吊裝。

3.2.3 主梁鋼混結合段施工

主橋主梁為鋼混結合梁，主塔北側為混凝土箱梁，主塔南側為鋼箱梁，混凝土梁與鋼箱梁過渡處設鋼混結合段，主梁標準段寬68 m。

主梁鋼筋混凝土結合部，采用開孔板連接件的部分截面連接承壓傳剪的總體結構形式，平面布置如圖5所示。鋼筋混凝土結合段總長7.5 m，其中鋼與混凝土互相咬合段2.5 m，鋼箱梁過渡段5.0 m，混凝土梁濕接頭后澆段2.5 m。結合面鋼箱梁側過渡段采用帶變高度T形加筋進行剛度過渡，T形加勁肋伸入U肋內部，結合面混凝土梁側的過渡段采用變化頂、底、腹板的厚度進行剛度過渡。鋼與混凝土咬合段通過后承壓板、剪力鍵與混凝土的粘結力傳遞主梁內力。

3.3 斜拉索張拉和調索方案及索力控制

斜拉索張拉和調索方案擬按多輪次張拉和調索方式進行，使得每輪次的各斜拉索的索力增量保持適度，以避免單次索力增量過大，引發主梁、索塔受力不均衡的安全問題[4]。本橋斜拉索張拉和調索方案初步擬定如下。

第一輪次是對斜拉索的主梁脫架張拉，使得主梁臨時墩大部分得到卸載。本輪張拉的各斜拉索張拉工序為，主跨、邊跨斜拉索自近塔處至遠塔處依序同步調索，每次張拉一對斜拉索。本輪次調索結束后，即可拆除主梁臨時墩。

第二輪次對斜拉索的成橋索力張拉，使得最終索力滿足成橋索力要求。由于主梁已完全脫架，結構受力明確，便于張拉達成較準確的成橋索力狀態。本輪張拉的各斜拉索張拉工序為，主跨、邊跨斜拉索自近塔處至遠塔處依序同步調索，每次張拉一對斜拉索。

成橋局部調索是在在橋面鋪裝等二期恒載全部完成后，如有索力誤差調整或結構內力線形調整必要，再根據監控計算情況對部分斜拉索進行成橋局部調索。

3.4 監測數據及分析

3.4.1 大橋控制重難點

第一個難點是索塔需要空間定位，在形成超靜定體系前要做好結構受力監控。索塔空間造型在施工定位期間存在難度，不僅要考慮塔肢的壓縮變形，亦需考慮其平面偏位。尤其在錨箱定位時，需對錨箱偏角和預臺進行精細控制，保證掛索施工順利。

第二個難點是斜拉索張力大，低索遠拉垂度效應明顯。本大橋拉索噸位大，拉索內力遠超類似跨徑常規斜拉橋。對于低索遠拉的斜拉索，其垂度效應已不可忽略，體系非線性效應愈發明顯。

第三個難點是新材料大體積混凝土需要實施溫控工作。本工程采用了多種新型材料：上下塔柱的超大體積混凝土采用的是鋼纖維混凝土，主梁鋼混結合段及塔梁固結段縱橫梁核心區，采用的是RPC140活性粉末混凝土。這些新材料在施工時需要做好溫控工作。

3.4.2 監測分析

橋塔監測顯示，下塔柱塔肢結構累計變形均為毫米級，在線形控制上主要考慮將支架彈性變形（XYZ）疊加到立模標高即可。

拉索無應力長度，采用更精細的懸鏈線模型進行計算，同時考慮梁、塔的施工階段誤差，盡量保證拉索長度的精確性。拉索的張拉共有初張與二調兩輪。首輪張拉的時機為塔梁全部完成后，張拉順序為由近到遠依次對稱張拉。首輪張拉到位后即進行脫架、施工附屬，然后進行索力二次調整。

大體積混凝土水化熱監測顯示，混凝土處于升溫階段，混凝土內部、表面平均升溫速率分別為1.8℃/h、2.2℃/h，里表溫差為22.1℃，表環溫差為35.6℃。監測結果顯示，內部最高溫度為76.3℃，超過控制指標（75℃）。建議將冷卻水流速控制在1.0 m/s，并定期改變通水方向（8h/次）。

3.5 施工安全與環保注意事項

3.5.1 施工安全

施工中要建立安全生產組織機構以及安全生產責任制，在項目部形成縱橫網絡管理體制，實行分級安全管理，做到層層把關，分級分片負責，事事、時時有人負責，把安全生產和方針貫徹到日常生產的各個環節中去。同時做到專職檢查與自檢相結合，對工程安全實行全過程控制。切實抓好“三控”，扎扎實實地抓好安全管理工作，在施工過程中，認真貫徹“安全第一，預防為主，綜合治理”的方針，嚴格控制和防止各類傷亡事故[5]。

3.5.2 環保方面

施工中，要嚴格注重環保要求，排放的廢水要排入沉淀池內經二次沉淀后，方可排入市政污水管線或回收用于灑水降塵?，F場要設置專用的油料庫，油庫內嚴禁放置其他物資，庫房地面和墻面要做防滲漏的特殊處理，油料的使用和保管要專人負責，防止油料污染水體。施工現場應遵守《建筑施工場界噪聲限值》規定的降噪限值，制定降噪制度。在施工過程中應盡量選用低噪聲或備有消聲降噪的施工機械，以減少強噪聲的產生。

4 結語

針對全橋的測量控制網復測加密點位、樁基、承臺、主塔、鋼箱梁等部位測量及測量控制措施，主塔、鋼箱梁等重點部位實施第三方監控，制定實施性測量控制方案，解決了橋梁墩高大跨。成橋線型控制困難等問題。嚴格控制質量，選好混凝土配合比。為降低大體積混凝土的水化熱，摻入一定用量的膨脹劑，有效解決了承臺大體積混凝土澆筑的問題。

參考文獻

[1] 陳家星.談高速公路橋梁施工安全控制技術[J].黑龍江交通科技，2020，43（10）：67+70.

[2] 鄭戈瑞.橋梁工程施工風險安全控制技術[J].黑龍江交通科技，2017，40（12）：101+103.

[3] 陳峰華，姚新花.橋梁工程的施工風險安全控制技術[J].交通世界（運輸.車輛），2015（9）：44-45.

[4] 楊鋒華.關于橋梁工程施工風險安全控制技術的研究[J].福建質量管理，2015（10）：127-128.

[5] 溫弦.橋梁施工安全控制技術與安全管理[J].黑龍江交通科技，2016，39（9）：115-116.