高墩大跨连续刚构梁桥快速施工

高墩大跨连续梁桥快速施工工法一、前言随着桥梁技术的快速发展，我国在高墩大跨连续刚构梁桥施工技术方面有成熟的经验。但在实际的施工过程中，施工工期、施工环境、自然条件、以及其他不可预见因素影响施工。在各种不利的条件影响下，施工单位的施工组织能力、施工方案的选择、机械设备的投入，是施工任务的关键因素。李子沟特大桥集“深基、群桩、高敦、、大跨、刚构——连续组合梁结构”为一体，建筑高度161.1m，砼圬工10.5万m3。因各种因素的影响工期滞后11个月，常年大风、夏季暴雨、冬季天气寒冷，大雾、大雨、冰冻等不良气候条件也是影响大桥施工的重要因素。经过合理安排，精心组织施工，加大投入以及全体参战人员的努力，克服诸多不利因素给工期带来的影响，自1999年3月份主体工程正式开工至2000年9月份大桥全部和拢，实际施工时间为17个月，不但将延误的10个月工期全部抢回，还比计划工期提前两个月完成。二、工法特点1、施工组织合理，保证措施得力。2、缆索吊、塔吊、液压翻升模板、走行挂篮等大型机械设备配套设置，为工程的快速施工提供了必要保证。3、多层立体交叉作业，满空间施工。三、适用范围本工法适用于铁路和公路单双线高墩大跨连续梁桥施工，尤其在施工工期短、砼圬工量大、施工条件恶劣的条件下，施工效果更加明显。四、梁桥快速施工的保证措施（一）、配套的机械设备大型设备的配套使用，不仅减少劳动强度，降低了高空作业的难度，为确保大桥快速施工提供了重要保障。针对大跨刚构梁桥施工特点的设备主要有：大跨度缆索吊（用于砼灌注、材料运输）、液压自升翻版模设备（高墩施工）、走行挂蓝（连续梁施工）。1、大跨度缆索吊缆索吊车的高墩大跨度桥梁常用的运输设备，因地制宜的架设不受地形的限制，尤其对山区深谷的桥梁施工，其优越性非常显著。（1）、结构组成缆索吊跨度700米，由两组起重运输机构组成，每套机构承重钢丝绳为3根，起重钢丝绳1根，行走牵引钢丝绳2根；卷扬机3台（其中由2台实现小车的行走牵引，1台实现吊钩升降），钢索、天车、钓钩、塔架、卷扬机、导向滑轮、地锚组成。（2）、起吊运输能力缆索吊平均起吊高度75米，平均运行距离100米，平均单钩吊重3.5t，正常工作的情况下，每月可完成7200吨的吊运任务。通过采取加强地面水平运输，减少缆索吊的运行距离；合理统筹调度，避免空载运行等措施，提高缆索吊的利用率。2、抗风液压翻模设备抗风液压自升式平台翻模是高墩施工的主要设备，具有施工速度快、劳动强度低、工艺先进、具有抗风能力等特点。（1）工作原理利用顶杆将工作平台支撑于达一定强度的墩身砼上，以液压千斤顶作动力提升工作平台，施工人员在吊架上进行模板拆卸、提升、安装、绑扎钢筋等作业。砼的灌注、捣固、吊架内移等作业则在工作平台上进行。内外模板各设三层，当第三层模板砼浇注完毕后，提升工作平台，拆卸并用倒链提升第一层模板至第三层上，进行安装校正，然后灌注砼，就此周而复始，直至墩顶。抗风柱于砼和模板进行固结，抵抗平台承受的风荷载和控制平台的偏斜。（2）工作平台提升:第一次提升工作平台应在砼初凝后终凝前进行为宜。提升高度为千斤顶1-2个行程(3-6cm)。以30分钟提升一次,每次提升千斤顶一个行程(3cm)。浇注完毕后继续提升工作平台，每隔半小时提升千斤顶1个行程。提升工作平台的总高度以能满足一节模板(1.5m)组装高度即可(1.5mh≤1.8m)。当砼终凝且又不需要提升工作平台高度时，终止提升平台，进行模板和抗风柱的翻升。采用液压自升平台式翻模进行高墩施工，最快速度达到2天3板（4.5m），百米高墩施工不超过三个月。墩身弧端圆顺，大面平直，棱角分明，基本消除砼冷缝和色差，具有良好的施工效果。4、走行挂篮采用自锚桁架式三角形挂蓝进行悬灌施工，具有简单，受力合理，适于温差变化大，可在全天候组织施工。（如图）（1）挂蓝的构造特点：本桥采用三角形桁架式挂蓝，由吊架部分、锚固部分、模板部分、走行部分及附属部分组成。挂蓝自重59吨，适应最大梁段长度4米，适用最大梁段重量200吨，，设计安全度为2.5，导链牵引。前支座安放聚四氟乙烯滑板，后支座设滚轮，减小滑行阻力。挂蓝走行时外模板坐落于底模纵向走行梁上，较传统的依翼缘板下的走行梁走行更为安全和平稳。（2）、挂蓝安装与使用挂蓝安装在0#段完成并安装完底板后进行，挂蓝安装采用缆索吊分部整体吊装施工，其安装的顺序为：挂蓝底模→主桁架组拼并吊装→安装前横梁、吊带→移动侧模到位→安装外模吊梁、吊杆→安装内模板系统→安全检查安装前对挂蓝预埋件、预留孔的具体尺寸进行检查，避免影响安装进度。走行挂蓝设计图（4）、挂蓝的工作原理挂蓝使用前先进行预压试验，施工时为进行有效的线性控制工作，减少挂蓝在灌注砼过程中的变形调整，挂蓝前端应预留沉落量，沉落量的确定是根据挂蓝实验时的变形和现场施工前1—2个梁段灌注过程中的变形观测结果来确定的，具体办法如下：①首次使用挂蓝前按照实验数据对挂蓝前端预留沉落值，②灌注砼前于挂蓝前横梁和吊带上设定观测点，③根据砼的灌注过程分级对观测点的标高进行观测，当观测结果与预留沉落值相差超过施工规范要求的5MM时，对挂蓝前吊带进行调整④对观测结果进行分析，确定挂蓝的底模板和主桁架的变形。⑤该桥挂蓝的预留沉落值根据实验和前期的观测结果设定为1-5#梁段8mm，5-11#梁段5mm,11-17#梁段8mm。该变形值在进行挂蓝标高设定时一次完成。在挂蓝的使用过程中坚持对挂蓝的吊系统进行检查，避免发生安全事故。（5）、挂蓝走行梁段砼达到80%后，进行张拉、压浆后，将挂蓝前移。前移步骤为：①接长并锚固挂蓝轨道，在轨道表面放置镀锌铁皮，并涂润滑油；②拆下底模后吊带、内外模前后锚杆，并确认模板已经和砼脱离，内模和内模架落于降低的内滑梁上，外模板落于底模走行纵梁上；拆除主桁架的后锚杆让后支座受力，放松底模前吊带，使底模离开梁体100mm左右；③进行走行前的安全检查，重点检查部位为挂蓝两轨道是否相对水平和与桥轴线平行，轨道锚固和支垫情况，挂蓝前后支座，挂蓝上是否有人员在作业；④每片主桁架各用一个10吨的倒链牵引，带动挂蓝底模、侧模和内模同步前移，滑行时及时对接缝和砼表面缺陷进行处理，尤其是对拉杆头进行处理，防止锈水污染砼表面，进行修补和处理时挂蓝不能移动；⑤到位后及时安装底模后吊带，内外滑梁吊杆和挂蓝主桁架后锚固装置，将临时受力状态变为永久受力状态，确保施工安全。（二）施工工艺1、墩身施工工艺（1）施工工艺流程砼浇注提升一至两个行程浇注中每1个小时提升一个行程浇注后每30分钟提升一个行程1.5m≤提升高度≤1.8m砼凿毛清理钢筋、模板检查验收倒链翻升模板模板就位模板清理模板调整砼养生钢筋焊接长脱模模板接缝清平下一节墩身施工施工结束混凝土浇注≥60cm初凝后终凝前（2）、施工要点混凝土要达到一定强度时，再进行凿毛、绑扎和焊接钢筋施工作业。每一节混凝土施工完成后，都要有专业技术人员，测设中线，用于支护模板、调整平台。模板为单面整体拆除，利用平台纵梁（横梁）作为支架，倒链作为动力，对称提升。2、0#段施工工艺连续刚构梁桥为矩形空心墩与箱形梁节点，是全桥结构中结构受力最复杂，施工难度最大的一个梁段。实践证明，通过优化的施工方案，科学组织施工，非常成功的完成0#段施工任务。0#段施工的关键技术包括：0#梁段竖向预应力钢筋安装、墩内拖架安装、外部膺架的安装、模板系的安装以及0#段混凝土的灌注施工。①0#段竖向预应力钢筋的安装：0#段竖向预应力钢筋长度12m，先在施工缝处将预应力钢筋的平面位置准确定位，利用墩身施工的液压平台，并在上部搭设两层钢管架，利用塔吊配合由上至下穿筋定位，并用型钢做劲性骨架进行固定，待墩身混凝土完成后，分解、拆除液压平台。②外部膺架的安装：顺桥方向的膺架是支撑模板、拖架和混凝土的重要结构根据墩身的宽度和梁底的宽度，每侧架设7片，并用分配梁将膺架连为一体。采用缆索吊配合，单片安装、整体拆除。③模板系统的安装：外侧模架与模板用12号槽钢组焊，按4.5m+3m+4.5m=12m分单元加工，在地面拼装后，用缆索吊吊装就位，吊装就位的次序为先3.0m，加快了施工进度，避免了高空作业的危险，提高了安全度。④混凝土灌注施工：0#段采用一次性灌注成型的施工方法，位置高、混凝土圬工量大、预应力钢筋布置复杂、非预应力钢筋密集，质量要求高，施工难度大。根据分层灌注的厚度和每层灌注的时间掺加缓凝剂，缓凝时间为8h,混凝土的灌注顺序为：底板横隔板腹板顶板。施工效果：在进行组织下,0号块施工完成只用了23天的时间,比传统的施工方法(预计60天)节约40天,并作到了一次性灌注成功,成型的梁体截面尺寸准确,表面光洁平整,波纹管无被堵现象,质量被评为优良.时间证明,利用墩身材料设计的拖架，膺架受力明确，结构安全可靠，模板拼装平整，质量良好，有效的节约了资金。拖架、悬臂膺架，分单元整体吊装外模架与模板的方案大大加快了施工进度，安全可靠，大跨度连续刚构0#段快速施工成套技术的成功应用，为以后铁路高墩大跨刚构桥的施工积累了宝贵的经验。3、连续梁施工工艺（1）施工工艺流程图（2）、施工要点张拉：混凝土灌注完成三天且设计强度达到85%时，张拉纵向预应力钢绞线。张拉顺序为先腹板后顶板，先下后上，左右对称：1.05×控制拉力持荷→10min回油→控制拉力→锚固。纵向预应力张拉结束后，分别张拉横向和竖向预应力筋，然后分别锚固。合拢：通过对箱梁砼内部温度的观测确定合拢施工温度，根据设计要求和现场施工情况确定合拢施工顺序。合拢的施工顺序为：拆除端挂蓝→移动另一端挂蓝至合拢段作为施工吊架→高程调整→绑扎钢筋→分级加载进行顶梁施工→锁定顶撑→张拉临时锁定钢束砼灌注前观测砼的内温，考虑温度的变化规律，确定合拢时间。合拢段砼在低温时灌注，要求快速施工，在4小时之内完成，升温时砼处于凝固状态。（三）、混凝土施工为保证墩身和梁段快速施工，除了大型设备的配置和先进的施工工艺外，不同结构部位的0#梁段整体现浇安装挂篮分别吊装1#（N#）梁段底板、腹板钢筋拖移内滑架、安装1#梁段内模及顶板钢筋对称灌注1#梁段砼测量观测点标高养护张拉、压浆张拉观测点标高滑移挂篮就位2#-N#梁段循环施工梁体合拢混凝土的合理配置，是保障施工快速进行的关键。1、墩身混凝土（1）、施工要求为加快施工进度和便于施工人员操作，要求墩身实现砼流态化施工，砼坍落度控制在160-200mm之间。由于液压自升平台的负载及墩身快速施工等原因，要求墩身早期强度在16小时达6-8Mpa。（2）、砼的配置本工程墩身施工使用流态砼，砼能自动摊平，降低劳动强度，节省劳动时间，大大加快施工进度，能消除砼层次之间的冷缝色差，促进砼外观颜色一致。为确保施工进度，保证施工质量，选用HE-2缓凝高效减水剂和UZF-2B早强高效减水剂，克服了流态混凝土，早期强度低，砼不能及时脱膜的缺点。（3）、注意事项因墩身流态混凝土试验控制工作风险较大。所以若有快速施工和规定期限强度的要求，则必须建立一套系统的早期强度控制手段。这样才能及时、准确掌握砼的早期强度数据，发现问题随时修正施工配合比，杜绝砼强度质量事故。混凝土的配合比，要根据气候、温度随时调整，以提高早期强度与模板使用周转率。（3）、施工效果由于掌握了砼强度增长规律，建立了比较实用的早期强度关系式，砼不仅达到了自流平、好施工的目的，而且保证了砼的早期强度，使为墩身的快速施工创造了条件。墩身外观杜绝了色差、冷缝、蜂窝、麻面，达到了光洁，颜色一致，内实外美的标准。2、梁段混凝土的施工控制（1）要求梁体为500级混凝土，采用高标号混凝土的施工标准。要求砼强度C三天达到设计强度的85%以上，龄期强度按照配合比设计要求达到120%以上。（2）材料：使用525号普通硅酸盐水泥，进购的优质河砂，5～31.5mm连续级配碎石。FDN—3000高效减水剂，掺量为C×0.5%。（3）养生：根据环境的温度变化情况制定砼养生措施，砼灌注完，砼表面用彩条布覆盖，并撒水养护，待同等条件养护的砼试件其抗压强度达到梁部砼设计强度的90%，还需洒水继续养护5天，保持砼表面湿润，