廈門同安灣大橋主橋關(guān)鍵施工技術(shù)應(yīng)用
2017-12-04
1 工程概況
廈門市同安灣大橋主橋上部結(jié)構(gòu)均為預(yù)應(yīng)力C50砼變截面連續(xù)箱梁，跨徑組成為60+3×100+60=420米。大橋分左右兩幅，單幅采用單箱單室斜腹板截面，雙向預(yù)應(yīng)力箱梁，箱梁墩頂梁高5.6m，跨中及交界墩處梁高2.6m；單幅橋面寬15.5m，橫向設(shè)雙向2%橫坡，左右幅間凈距1.0m，橋梁全寬32.0m。
2 主橋下部結(jié)構(gòu)施工
2.1 鉆孔灌注樁施工
主橋下部共有6個橋墩(即0~5號墩)，均采用上下游分離式基礎(chǔ)，主墩基礎(chǔ)上下游兩幅分別采用6根φ2.0m鉆孔灌注樁，交界墩基礎(chǔ)上下游兩幅分別采用4根φ1.8m鉆孔灌注樁。鉆孔灌注樁采用水下C35混凝土，均為嵌巖樁，由于樁徑大、樁長，為保證樁底沉渣厚度不超過5Cm，灌注砼前需用高壓氣管伸至孔底進(jìn)行吹氣翻漿然后再灌注砼。
2.2 承臺施工
主墩(1#～4#墩)承臺為12.4×7.9×3.5m的C35混凝土，承臺底標(biāo)高-2.3m，頂標(biāo)高+1.2m，砼處于水位變動區(qū)的海水環(huán)境，設(shè)計(jì)要求砼氯離子擴(kuò)散系數(shù)≤2.5×10-12m2/s，電通量≤1000C（90天齡期），對砼配合比提出了很高的要求；砼配合比采用摻粉煤灰、減水劑、礦粉的三摻技術(shù)，砼最大水膠比0.4。原施工組織設(shè)計(jì)擬采用鋼套箱（約60t）砼封底干法進(jìn)行施工，封底厚度根據(jù)Q+X[Rc×A+nπdt]≥k×r×HA，X經(jīng)計(jì)算為1.5m。
該法施工成本高，工期長，為了縮短工期，節(jié)約成本，我們進(jìn)行了創(chuàng)新：不采鋼套箱，結(jié)合高樁碼頭樁帽趁潮施工經(jīng)驗(yàn)直接在樁基上布設(shè)吊筋吊住底模，并把承臺原設(shè)計(jì)標(biāo)高由-2.3m提高至-1.3m，提高了1m，使在承臺底趕潮水的作業(yè)時間增加了。工藝流程如下：灌注樁樁頭處理→布設(shè)吊筋、安放底模承載工字鋼、槽鋼→測量放樣→承臺底模鋪設(shè)→承臺鋼筋綁扎→承臺側(cè)模板安裝→澆筑第一層砼→施工縫處理養(yǎng)護(hù)→澆注第二層厚砼→養(yǎng)護(hù)→拆模。
承臺屬大體積砼，應(yīng)采取措施降低承臺砼的水化熱，防止承臺砼出現(xiàn)裂縫。施工時采用分層澆筑，在分層中埋入鍍鋅冷卻水管，通水以降低承臺砼內(nèi)部溫度。第一層1.3m厚砼布設(shè)一層冷卻管，第二層2.2m厚的砼設(shè)兩層冷卻管。采用土工布將砼外露部分履蓋，養(yǎng)護(hù)水可利用冷卻管流出的水進(jìn)行噴灑，該水與混凝土溫度相近，可降低混凝土內(nèi)外溫差。為盡量降低砼的入模溫度，澆筑時間宜選在下午溫度較低的時候開始進(jìn)行。使用該新工藝實(shí)踐效果良好，并取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益，成了各方的借鑒和推廣應(yīng)用。
承臺砼澆筑：采用商品砼分兩次澆筑成型，澆筑前用高壓水槍的淡水對鋼筋進(jìn)行沖冼；設(shè)置好下灰口及溜槽，使混凝土入模后不發(fā)生離析；根據(jù)潮位情況，確保第一車混凝土卸料前潮水剛好退至承臺底模以下。分層砼澆筑，為確保水平施工縫線型水平美觀，在第一層砼的側(cè)模處設(shè)一25×25mm的水平角鋼，澆筑第二層砼之前拆除角鋼，應(yīng)注意在第一層砼頂面的側(cè)模開口，以防止海水浮托走第一層砼。當(dāng)砼達(dá)到2.5mPa后，進(jìn)行砼表面的鑿毛處理，并用淡水沖冼干凈，澆筑第二層時施工縫應(yīng)嚴(yán)格按要求先澆一層約2Cm砂漿使新舊砼面結(jié)合良好，防止成為海水侵蝕的薄弱面（見圖2）。
3 上部結(jié)構(gòu)施工
3.1 支架荷載的計(jì)算
0#塊長12m，混凝土總方量為331m3，總重869t，支架示意圖見圖3：
0#塊支架體系由以下組成：鋼管立柱、立柱連接加固件、支架橫梁、支架橫梁撐桿、貝雷梁、工鋼分配梁、方木、圓曲線底模、側(cè)模及墩身預(yù)埋件。其中工鋼分配梁、貝雷梁、支架橫梁及撐桿、鋼管立柱為主要受力構(gòu)件，應(yīng)對其受力析驗(yàn)算。
a、懸壁側(cè)模按120KN/片，分配到底模的均布荷載約為：0.6t/m2；b、底模及格柵木按0.15t/m2；c、施工人員、料具、內(nèi)側(cè)模、堆放荷載、傾倒砼時產(chǎn)生的沖擊荷載、振搗砼時產(chǎn)生的荷載取0.3t/m2；
3.2受力驗(yàn)算
3.2.1 荷載（見圖4）：
由表可知各區(qū)分配梁上單根最大均布荷載為2、4區(qū)，應(yīng)對工字鋼I16分配梁、貝雷梁彎矩及剪力進(jìn)行驗(yàn)算。支架橫梁由兩根槽鋼[40b拼成“[]“形狀，也應(yīng)對支架橫梁、撐桿、鋼管立柱進(jìn)行計(jì)算驗(yàn)算其剛度、穩(wěn)定性。
3.2.2 臨時支撐體系
主橋變截面箱梁采用掛籃懸澆施工時，為保證穩(wěn)定及安全，需建立臨時支撐體系。箱梁臨時支撐體系由墩身頂部的臨時支座、立于承臺上的4根（兩側(cè)各2根）φ800mm鋼管及8根Φ32mm精軋螺紋鋼預(yù)應(yīng)力體系共同組成。墩身頂部的臨時支座由支座砼墊塊及26根Φ32mm精軋螺紋鋼預(yù)應(yīng)力體系共同組成，臨時支座砼墊塊尺寸經(jīng)計(jì)算長×寬×高為190×60×Hcm，其中寬度60cm為縱橋向、H為臨時支座高度比永久盆式支座高約3mm，臨時支座墊塊采用C40混凝土澆筑，其上下兩面各墊一層油毛氈隔離，以便臨時支座的鑿除（見圖5）。
懸澆施工時由臨時支座承受全部箱梁的恒載及施工荷載，并起平衡梁體兩側(cè)塊段的不平衡荷載作用，確保箱梁及墩身安全。在臨時錨固體系解除前盆式支座均不參與受力，待邊跨向中跨逐步合攏，拆除相應(yīng)臨時支座及臨時支撐后，再將箱梁荷載轉(zhuǎn)移到盆式支座上。
3.3主橋懸臂（掛籃）施工
3.3.1 掛籃預(yù)壓
掛籃預(yù)壓以消除非彈性變形，并測定其彈性變形與非彈性變形值。在掛籃底模上堆載砂預(yù)壓，砂重為懸澆最大梁塊重量120%，分5級加載，每級加載后持續(xù)時間不少于30分鐘，最后一級為1小時。24小時后分5次卸載并觀測其彈性變形及非彈性變形。由預(yù)壓實(shí)驗(yàn)整理出加載變形曲線并推算其他梁段掛籃引起的彈性變形值，據(jù)此作為各梁段調(diào)整模板標(biāo)高。
3.3.2掛籃懸臂澆筑施工
3.3.2.1懸臂掛籃施工
每個“T“構(gòu)從0#梁段開始，對稱拼裝掛籃后即可進(jìn)行懸臂澆注施工。
箱梁采用攪拌站集中攪拌，為縮短泵送距離，混凝土泵車就位于臨近主墩的便橋上，混凝土運(yùn)輸車直接上便橋運(yùn)至泵送地點(diǎn)。泵管經(jīng)搭設(shè)在墩身邊上的腳手架垂直到達(dá)0#塊頂面，再由0#塊頂面安設(shè)的水平三通彎管均分混凝土至兩端對稱施工梁段，以達(dá)到平衡施工要求。
箱梁混凝土采用全斷面一次性澆筑。對稱梁段對稱澆筑，澆筑順序?yàn)榈装?rarr;腹板（兩側(cè)對稱）→頂板。澆筑箱梁腹板混凝土采用PVC管串筒伸入腹板中澆筑，以免混凝土發(fā)生離析現(xiàn)象，面板混凝土由兩側(cè)邊緣向中間相向澆筑，梁段混凝土由前端向后澆筑，在梁段根部與前一已澆注梁段接合?；炷敛捎貌迦胧秸駬v器振搗，應(yīng)特別注意保證箱梁倒角和預(yù)應(yīng)力錨墊板處振搗質(zhì)量，防止漏振。嚴(yán)格控制混凝土分層高度及振動棒振搗間距，振搗過程中不得觸碰鋼筋及波紋管。
混凝土養(yǎng)護(hù)及拆模：待混凝土初凝后立即用土工布覆蓋混凝土頂面，然后用淡水養(yǎng)護(hù)，以保持混凝土表面充分濕潤為宜，一般情況下養(yǎng)護(hù)不少于14天。內(nèi)模和側(cè)模待混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后方可拆除，底模應(yīng)等張拉完畢后方可拆除。
3.3.2.2箱梁合攏段施工
主橋在下部結(jié)構(gòu)施工完成后，澆筑臨時支座→安裝0#塊支架→施工0#塊→安裝掛籃→對稱懸澆→安裝0#、5#墩邊跨直線段支架→澆筑直線段混凝土→邊跨、次邊跨合攏→中跨合攏。從1#、2#、3#、4#墩的0#梁段上開始利用掛籃懸臂施工各T構(gòu)的1~12#梁段砼，并按設(shè)計(jì)要求逐段張拉縱、橫向預(yù)應(yīng)力束；搭設(shè)兩個邊跨直線段膺架，并試壓后澆筑直線梁段砼，最后進(jìn)入合攏段施工，合攏梁段采用合攏吊架施工，懸掛在已澆成型的兩個T構(gòu)端頭箱梁上。具體施工步驟：
邊跨合攏：a拆除掛籃；b安裝邊跨合攏段吊架，在1#、4#墩兩邊的懸臂端上各壓重水箱26t（合攏段砼重量的一半）；c鎖定邊跨合攏段（安裝焊接型鋼及張拉臨時束），然后澆筑邊跨合攏段砼，在砼澆筑過程中逐級卸載靠邊跨側(cè)的壓重26t，但靠次邊跨的壓重不卸載；砼澆筑完成后解除0#、5#墩永久支座的水平約束；d按設(shè)計(jì)要求張拉頂板及第一批正彎矩鋼絞線束；e拆除邊跨合攏段吊架及直線段膺架。
次邊跨合攏：a安裝次邊跨合攏段吊架，在2#、3#墩兩邊的懸臂端上壓重，其中次邊跨側(cè)26t（合攏段砼重量的一半），主跨側(cè)33t（合攏段砼重量的一半26t+吊架重量的一半7t）；b鎖定次邊跨合攏段（安裝焊接型鋼及張拉臨時束），然后澆筑次邊跨合攏段砼，在砼澆筑過程中逐級卸載1#、2#、3#、4#靠次邊跨側(cè)的壓重26t，但2#、3#靠主跨側(cè)的壓重33t不卸載；c按設(shè)計(jì)要求張拉次邊跨第一批鋼絞線束；d拆除次邊跨合攏段吊架；e體系轉(zhuǎn)換：拆除1#、4#墩所有臨時錨固墩筋和臨時支座，并解除1#、4#墩永久支座的水平約束完成體系轉(zhuǎn)換；f拆除2#、3#墩所有臨時錨固墩筋和臨時支座；g按設(shè)計(jì)要求張拉次邊跨第二批鋼絞線。
中跨合攏：a安裝中跨合攏段吊架，鎖定中跨合攏段（安裝焊接型鋼及張拉臨時束）；b澆筑主跨合攏段砼，在砼澆筑過程中逐級卸載2#、3#、靠主跨側(cè)的壓重26t；c解除3#支座的水平約束；d按設(shè)計(jì)要求張拉主跨第一批鋼絞線束；e拆除主跨合攏段吊架，卸載2#、3#墩靠主跨側(cè)的剩余壓重7t。
張拉所有剩余的合攏段預(yù)應(yīng)力束，全橋合攏結(jié)束后放松臨時束，最后壓漿形成五跨連續(xù)梁（見圖6）。
箱梁的合攏，即體系轉(zhuǎn)換，是控制全橋受力狀況和線形的關(guān)鍵工序，因此箱梁的合攏順序，合攏溫度和工藝都必須嚴(yán)格控制，應(yīng)選在夜間0點(diǎn)左右溫度相對恒定時間澆筑砼，合攏前要求兩邊懸臂端高差不大于2cm。合攏段永久鋼束張拉前，應(yīng)盡量減小箱梁的日照溫差，為此應(yīng)采取覆蓋懸臂等減少溫差的措施。
次邊跨合攏：a安裝次邊跨合攏段吊架，在2#、3#墩兩邊的懸臂端上壓重，其中次邊跨側(cè)26t（合攏段砼重量的一半），主跨側(cè)33t（合攏段砼重量的一半26t+吊架重量的一半7t）；b鎖定次邊跨合攏段（安裝焊接型鋼及張拉臨時束），然后澆筑次邊跨合攏段砼，在砼澆筑過程中逐級卸載1#、2#、3#、4#靠次邊跨側(cè)的壓重26t，但2#、3#靠主跨側(cè)的壓重33t不卸載；c按設(shè)計(jì)要求張拉次邊跨第一批鋼絞線束；d拆除次邊跨合攏段吊架；e體系轉(zhuǎn)換：拆除1#、4#墩所有臨時錨固墩筋和臨時支座，并解除1#、4#墩永久支座的水平約束完成體系轉(zhuǎn)換；f拆除2#、3#墩所有臨時錨固墩筋和臨時支座；g按設(shè)計(jì)要求張拉次邊跨第二批鋼絞線。
結(jié)束語
廈門同安灣大橋主橋被評為“閩江杯“優(yōu)質(zhì)工程，經(jīng)過幾年的運(yùn)營狀況良好，為廈門的經(jīng)濟(jì)建設(shè)和各方面發(fā)展作出了貢獻(xiàn)。
參考文獻(xiàn)
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