渝懷鐵路下塘口烏江特大橋施工技術

2022-10-14 20:24:11 字數 5512 閱讀 5672

摘要:新建渝懷鐵路14標段下塘口烏江特大橋,為3×24公尺預應力混凝土簡支梁+3×32公尺預應力簡支梁+(72+128+72)公尺雙壁墩預應力混凝土連續剛構+6×32公尺預應力混凝土簡支梁+2×24公尺預應力混凝土簡支梁,全長703.95公尺,橫跨烏江,共有18個墩台,橋跨布置。

**以該橋施工為技術背景,詳細介紹了該橋施工中的基礎施工技術、墩身施工及上部構造連續剛構施工、懸臂施工線形控制及中跨合龍段施工等,在基礎施工技術中,重點討論了橋樁基礎的施工方案、施工過程、薄壁套箱製作及排水挖土下沉和灌注封底混凝土過程等;對墩身施工及上部構造連續剛構施工河懸臂施工線形控制及中跨合龍段施工等分別從高墩翻模、橫聯施工、上部構造連續剛構0#段施工、懸灌段施工、預應力施工、懸臂施工線形控制技術河大跨度橋梁懸臂中段跨合龍段施工技術等方面進行了介紹。該橋的施工了為以後同類工程的施工提供借鑑。

關鍵詞:橋梁工程施工技術基礎施工懸臂施工

0. 工程概況

新建渝懷鐵路14標段下塘口烏江特大橋,全長703.95公尺,橫跨烏江,中心里程為dk238+294,共有18個墩台,橋跨布置為3×24公尺預應力混凝土簡支梁+3×32公尺預應力簡支梁+(72+128+72)公尺雙壁墩預應力混凝土連續剛構+6×32公尺預應力混凝土簡支梁+2×24公尺預應力混凝土簡支梁。7#墩、8#墩為主墩,雙壁式鋼筋混凝土圓端形實體墩,位於主航槽內,常年通航,鑽孔樁基礎,烏江水位在汛期暴漲暴落,水位變幅可達30~40公尺,施工時受水位影響大,主墩基礎施工的最好時間為當年的11、12月份和來年的1、2、3月份,在乙個枯水期內完成基礎是前期施工的重點。

最高墩53公尺;雙璧墩連續剛構梁體,箱梁頂寬11.0公尺,箱寬6.3公尺,樑高4.

8~8.8公尺,單箱單室箱梁,主跨為128公尺,這在我國雙線鐵路橋樑中屬跨度較大者,工藝相對複雜,技術標準高。9、10、11#墩為薄壁空心墩,墩高分別為48公尺、43.

5公尺和28公尺,其餘墩均為實心墩,墩高為6~22公尺。 總造價約4400萬元,連續剛構梁體總造價2900萬元,平均82031元/m。2023年3月5日開工,計畫2023年9月全部完工。

主要工程專案工期:主墩基礎2023年10月5日開工,2023年3月12日完工,主墩2023年3月13日開工,2023年9月6日完工,0# 塊2023年9月7日開工,2023年12月25日完工,懸灌段2023年12月26日開工,2023年7月18日中跨合龍。

1. 基礎施工技術

下塘口烏江特大橋4、5#墩、17#為台明挖基礎,0#臺、1、2、3、6、14、15、16#墩為挖孔樁基礎,7、8#墩基礎原設計為嵌固樁基礎,樁為3m×12m矩形,每墩2樁,7#墩樁長16公尺,8#墩樁長21公尺,在7#墩樁基開挖施工過程中遇到基礎裂隙層,層厚30厘公尺,鑽孔查探發現,裂隙層範圍很大並伴有地下強承壓水,嵌固樁施工受阻,設計補勘後,進行了設計更正,將嵌固樁基礎更正為鑽孔樁基礎。9、10、11、12、13#墩為鑽孔樁基礎。4、5#墩和17#台為明挖基礎。

明挖基礎、挖孔樁基礎、鑽孔樁基礎施工為常規施工工藝,這裡主要介紹8#墩基礎施工工藝。

2.1 基礎施工方案確定

8#墩為鑽孔樁,26根,樁徑1.5公尺,樁長20公尺,緊鄰烏江主航槽,枯水期基礎範圍內水深0.5~3.

5公尺,墩位處河床上覆卵礫石,並夾有較大漂石,層厚3.0~4.0公尺,下伏泥岩、砂岩夾頁岩,岩面較平緩。

在烏江橋基礎施工是鑽孔還是挖孔的方案選擇上,首先是地質條件允許,覆蓋層較薄,泥岩、砂岩透水性差,具備挖孔樁施工條件。二是工期的比較:鑽孔的施工順序應是先鑽孔,再下沉套箱,然後施工承臺;挖孔的施工順序應是先下沉套箱,在套箱內挖孔,最後施工承臺。

二者都需下沉套箱和承臺施工,決定工期的因素是鑽孔和挖孔的施工週期。受場地限制,鑽孔施工時按5臺鑽機同時施工考慮,26根樁需要6個迴圈,每迴圈10天,共需60天;而挖孔作業,可以26根樁同時施工,40天即可全部完成,比鑽孔可提前20天。於是決定採取挖孔作業方案。

實際施工情況是,7#墩26根樁鑽孔施工一共用了75天時間,8#墩挖孔施工共用了40天時間。8#墩施工流程圖見圖1所示。

2.2 施工過程

圍堰築島施工,8#墩樁基承臺尺寸及標高見圖2所示,根據2023年枯水季常水位標高結合施工水位選定片石籠圍堰標高為200.6,島面標高為200.2。

圍堰採用鉛絲片石籠圍堰,根據套箱面積和施工需要,套箱外每側預留7公尺道路,築島面積40公尺*31公尺,套箱面積25*15公尺。圍堰頂寬2公尺,內側坡1:0.

5,外側坡1:1。圍堰築島施工方法是:

於墩位上游自岸灘斜向江中用片石籠施作導流堤至墩位上游堤址,以降低墩位處水的流速,並隔阻行船時產生的水浪衝擊。自岸灘向河內沿圍堰設計外邊堆放片石籠,形成圍堰。圍堰完成後,將以後要施工的薄壁套箱的韌腳放出並將點引到片石籠圍堰上,再用挖掘機將圍堰內河床中較大漂石撈出,並連同薄壁套箱鋼韌腳內外1.

5m範圍內的原狀卵石層挖出,然後在薄壁套箱鋼韌腳內外換填粘土,形成隔水層,其餘部位用砂夾卵石回填。粘土回填有利於套箱下沉,並能起到防水作用,減少河水向套箱內滲透,為以後套箱下沉和挖樁施工提供條件。

2.2 薄壁套箱製作及排水挖土下沉

8#墩基礎泥岩標高為194.9公尺,套箱下沉後嵌巖至承檯底以下50cm,套箱頂標高為200.9公尺。

套箱高6公尺,並預留接高條件,防止水情出現變化需要加高套箱時使用。套箱用c20鋼筋混凝土製作,套箱分節製作,首節高3公尺,首節下沉至頂面與島面平齊時,安排加高節施工,加高節高3公尺,首節壁厚0.8公尺,加高節壁厚0.

7公尺。套箱橫橋方向淨空為25.1公尺,順橋方向淨空15公尺,按短邊每邊比承台大一公尺,長邊每邊比承台大1.

2公尺設計,防止套箱在下沉過程中歪斜或偏離設計位置,造成套箱侵入承臺限界。為了使套箱能在自重下順利下沉,套箱重量必須大於井壁與土體間的摩阻力。設計中使套箱自重g大於1.

25的井壁總摩阻力。薄壁套箱製作,首先平整島面場地,上鋪30厘公尺厚的粗砂。由於套箱自重較大,韌腳踏面尺寸較小,應力集中,所以在平整後的砂子上套箱韌腳踏面位置處對稱的鋪滿一層方木,以加大支承面積,定位墊木作出標記。

然後在韌腳位置處放上韌腳角鋼,綁紮鋼筋,支立模板,灌注混凝土製作第一節套箱。抽出墊木是套箱下沉的開始,也是下沉過程中的重要工序之一。套箱混凝土在達到設計強度的80%後才能抽撤墊木。

墊木抽出前要先清理現場,對墊木編號,並規定聯絡訊號。墊木抽出要按一定順序進行,以免引起套箱開裂、移動或傾斜,先抽短邊墊木,後抽長邊墊木。墊木抽出一定要對稱同時進行。

套箱定位墊木最後抽出。在墊木抽出過程中,要抽出一根後立即用砂土回填並塞實。

自製10m長挖掘機前臂,改裝普通挖掘機,製成長臂挖掘機,在套箱下沉時使用長臂挖掘機代替人工挖掘套箱內的土,可大大提高生產效率。墊木抽出後,在套箱旁修築平台,長臂挖掘機站在平台上,進行挖土作業,下沉套箱。開挖時注意套箱四周要同時等速開挖,韌腳處附以人工開挖 ,防止套箱傾斜。

為便於套箱下沉,採取了以下措施:1、將套箱外側製作成台階形。2、採用泥漿套潤滑外壁。

具體做法是:在套箱下沉過程中,在台階形成的空隙中注入泥漿,形成泥漿套。第一節套箱下沉到位後,在其上製作第二節套箱。

開挖時,遇到的大孤石,均採用人工爆破解小予以清除。套箱下沉約4公尺處時,一度出現排水困難,分析原因是島體換填是區域性換填不徹底或坑槽壁有坍塌,現場發現位於圍堰上游側約2公尺範圍內有管湧現象,解決的辦法是暫停排水,等堰內水位與江水持平後,在管湧處圍堰外側3公尺寬範圍內挖溝槽至基底,重新換填拈土,效果很好。套箱下沉至岩層時發現基岩面比較平整且透水性差,於是決定停止下沉。

用長臂挖掘機配合人工將套箱韌腳處清理乾淨。為防止套箱下沉過程**現較大的變形,造成套箱失穩,套箱長邊支3道支撐。套箱下沉到底後,經測量套箱水平偏移10厘公尺,套箱歪斜8厘公尺,水平扭角40″,符合規範要求。

2.3 灌注封底混凝土

套箱下沉完成並將韌腳清理乾淨後,考慮到基礎情況較好,取消了將套箱底面全部用混凝土封底的設計,僅在套箱內側1公尺範圍內灌注混凝土補強韌腳,由此節約混凝土約500m3。封底完成後進行挖孔作業和承臺施工。

2. 墩身施工及上部構造連續剛構施工

下塘口烏江特大橋墩身型別較多, 1、2、3、4、5、6#墩為雙線圓端形實心墩, 9、10、11#墩為空心墩, 12、13、14#墩為雙線圓端形實心墩;15、16#墩為單線圓端形墩。7、8#墩為主墩,是雙薄壁柔性墩,中間設兩道橫聯。墩頂順橋向為2公尺,墩身縱坡1:

0;橫橋向墩頂伸入梁體部分坡度採用1:0,其下坡度採用50:1。

7#墩高51公尺,8#墩為最高墩是,高53公尺。

2.1 高墩翻模施工

翻模施工原理:每套模板分上、中、下三節模板,每節高2公尺。施工時將三節模板按次序依次支立,然後灌注混凝土,首次混凝土灌注三節模板高度,即6公尺。

待混凝土達到拆模強度後,拆除下節模板並倒運至上節模板上形成第二迴圈的下節模板,然後加固澆注混凝土,混凝土灌注一節模板高度,即2公尺。然後中節模板向上倒運形成第二迴圈的中節模板,下節模板向上倒運形成第二迴圈的下節模板,依次順序向上倒用,完成墩身施工。模板系統由(內)外可調模板、支撐及固定裝置等構成。

每節模板由固定模板和抽動模板組成。由於墩所處的位置的不同,我們的翻模分兩種情況,一種是受水影響較小或基本不受影響的墩,我們採用鋼管腳手架平台;另一種是在河中間,受水影響較大的墩(8#墩),我們採用吊掛腳手平台,吊掛腳手的翻模。翻模由鋼模板、支撐、拉桿及支撐桿、工作平台和安全設施等構成。

首先進行模板安裝,按照設計位置、尺寸校核、調整模板,固定。鋼筋在墩位綁紮成型,接長採用搭接焊。混凝土採用幫浦送至墩頂,溜槽、串筒入模,插入式振動棒搗固。

在混凝土頂面預留支撐工作平台的支撐桿。其後進行模板翻提公升,解體後的模板用纜索吊機提公升,按照安裝模板相反的順序,分組拆解對拉螺栓和模板,纜索吊機提公升解體後的底節模板至第三節平台,對模板進行清潔和維修,塗刷脫模劑。於吊掛腳手上對混凝土表面缺陷修整,堵塞拉桿孔眼。

最後工作平台提公升2公尺。

2.2 橫聯施工

橫聯施工與墩柱施工同時進行。原計畫底層橫聯用萬能桿件支撐在墩承台上,上層橫聯支撐在底層橫聯上,但8#墩在實際施工中,底層橫聯施工時遭遇洪水,支撐橫聯的萬能桿件遭到洪水漂浮物的強撞擊後發生移位。洪水期間,支撐無法恢復,於是改為懸吊施工,為防止類似情況再度發生,橫聯支撐體系做出調整,調整為橫聯下方相應位置埋設預埋件安裝牛腿,搭設梁式腳手平台支撐橫聯。

2.3 上部構造連續剛構0#段施工

該大橋主跨為72m+128m+72m三向預應力鋼筋混凝土連續剛構,中跨支點處梁高8.8公尺,跨中及邊跨支點處梁高為4.8公尺, 梁底曲線為圓曲線,其中部分梁段(跨中和邊跨支點處)底面為直線段。

連續剛構採用懸灌法施工,每個t構對稱懸灌16個梁段,其長度分別為:0#段13公尺,其餘梁段為3~4m。梁斷面為單箱單室變截面箱形,箱梁底寬6.

3公尺,頂寬11公尺。梁體設計為三向預應力,縱向採用12或16 束鋼絞線,hvm型錨具,橫向頂板採用4-7φ5鋼絞線,hvm型錨具,豎向腹板採用精軋螺紋鋼筋。梁體混凝土為c50級。

懸灌梁工藝控制複雜,關鍵要控制以下幾個專案:一是0#段施工,因結構設計上0#段較高, 8.8公尺,因此,混凝土**、搗固等成為關鍵問題;二是梁部懸灌過程中的應力監測和線型控制問題;三是合攏和體系轉換問題等。

連續梁施工主要包括掛藍設計安裝、0#段及1#梁段施工、懸灌段施工、邊跨段施工、合攏段施工及體系轉換。

0#段是連續梁懸臂施工的基本梁段,是整個剛構施工的基礎。梁頂寬11公尺,底寬6.3公尺,順橋向長13公尺,高8.

8公尺,有兩道橫隔板,混凝土方量525m3,設計要求一次灌注,施工難度很大。為解決汛期混凝土的垂直提公升問題,該橋採用幫浦送方案,設定棧橋的目的是為支撐混凝土幫浦的管道以及在汛期施工時的人員上下問題,本橋修建棧橋兩處 ,考慮到汛期漂流物的影響,棧橋底面高於一般汛期水位以上1.5公尺,懷化側從11#墩至8#墩,修築長度136公尺;重慶側從第六跨跨中到7#墩,修築長度40公尺。

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