京珠高速公路驻马店至信阳段K118+320特大桥施工技术与管理.docx
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京珠高速公路驻马店至信阳段K118+320特大桥施工技术与管理
京珠高速公路（驻马店至信阳段）K118+320特大桥施工技术与管理
北京至珠海国道主干线是国家规划的南北向公路运输大通道之一，驻马店至信阳段是京珠高速公路在河南省最南端的一段。
K118+320特大桥是该段规模最大、最长的一座桥梁。
这座桥梁处于大别山区南小潢河冲积谷地与北堰沟交汇地区，跨越冲积谷地和南小潢河，地形平坦，稻田广布，风景优美，建成后的桥梁线形流畅、结构简洁、外表美观。
一、工程概况
K118+320特大桥为双幅分离式高架桥，全桥长1004米，计33跨，由八联组成。
墩台编号由北至南，即0#～33#。
桥宽25.5米，每幅宽12.5米，中间设宽0.5米分离带。
该桥位于竖曲线和平曲线上，最大桥面纵坡为4%，桥面横坡为2%，0#桥台～7#墩位于平曲线上，8#墩～33#桥台位于直线上，同时29#、30#、31#墩位于南小潢河中。
桥梁设计荷载汽车—超20级，挂车—120，设计行车速度100km/h，地震基本烈度在6度以下。
上部结构采用30米预应力砼空心板，砼强度等级为C50。
中板宽1.49米，边板宽1.74米，板高1.2米，每孔由8片空心板组成，全桥总计528片。
1#～4#孔用斜2°的预应力空心板，其余各孔均用斜0°的预应力空心板；桥面采用钢筋水泥砼防水层，沥青砼路面；空心边板设置通长墙式护栏。
下部结构桥墩采用双柱式单排架墩和双悬臂式盖梁。
立柱直径Φ1500毫米，高3～7.5米，共128根；盖梁高1.4米，宽1.7米，共64片；桥桩基设计是立柱下单根钻（挖）孔灌注桩，设计桩径为Φ1800毫米，桩长12.5～25米，每排墩4根，共128根，计2330延米。
桥位区跨越冲击谷地和河流，地质结构变化较大，大体分两类，第一类上部为厚度11.0～14.2米（1#～28#墩）第四系全新冲积层，中间夹有黑褐色软朔状亚粘土、粘土，工程性质较差，下部为强、弱风花岗岩；第二类上部为厚度22.0～23.5米（29#～31#墩）第四系冲积土层，中间夹岩性复杂的粗砂和卵石层，下部为花岗岩。
二、桩基施工及检测
设计地质资料表明，桩基持力层为强、弱风花岗岩，桩尖入岩深度在2.9～17.5米之间，同时由于桥位区位于大别山区腹地冲积谷地与堰沟交汇地区，即使同一排桩地质结构也变化较大。
为保证桩基施工进度和质量，对桩长20米以内采用人工挖孔灌注桩，计72根，总进尺1175米，其余桩基采用实心锥冲击式钻孔灌注桩，计56根，总进尺1155米。
（一）钻孔灌注桩
1、钻机及配套设备
根据工程的具体情况及相应地质条件，选用GK-5T型冲击钻机成孔，该机配备有重45kN和60kN两种六翼梅花型冲击锥，其他配套设备包括3PNL型泥浆泵、钢护筒、钻架及双筒卷扬机等设备，并在钻机下设置有钢滚筒，利用卷扬机带动可自行行走。
2、场地布置
每排墩布置一台钻机，并在每两排墩之间各挖一个泥浆池和沉淀池，两排墩钻孔共用。
沉淀池布置时尽量加大循环槽的距离，使自然沉淀时间延长，有效改善泥浆性能和彻底排除钻渣。
3、施工方法
（1）钻孔成型
钻机就位后，在开钻时先在孔内灌注泥浆，一般软土层投入粘土用冲击锤以小冲程反复冲击造浆护壁；南小潢河施工地段河床表面比较松散，采用浓泥浆、小冲程、高频率反复冲砸，使孔壁不坍不漏；遇卵石或岩石层，采用大冲程、稀泥浆钻孔护壁。
（2）清孔
清孔以泥浆循环进行换浆的方式，即根据地层情况，注入浓或稀泥浆，通过冲击锤冲砸将钻渣全部悬浮上来。
清孔排碴时,要向孔内注入清水或泥浆保持水头和水位,防止坍孔。
（3）钢筋笼制安
钢筋笼长小于15米，加工成一节，大于15米，加工成二节，在孔口吊装时二节钢筋笼搭接，帮条焊接长，帮条焊接长度20d。
（4）水下砼灌注
水下砼采用导管法，导管直径Φ250mm，使用前做好水密性试验。
砼中水泥用量≥350kg/m3，坍落度在18～22cm为宜，首批砼数量应能满足首次埋置深度（≥1.0m）和填充导管底部的需要。
灌注开始后连续进行，中途不得停工，并经常测量砼面高度，以便正确指挥导管的提升和拆除，灌注时导管埋深一般控制在2～4m，任何情况不得小于2m或大于6m。
灌注的桩顶标高应比设计高出0.5～1.0m,在灌注将近结束时，缓慢拔出最后一节导管，防止桩顶的泥浆挤入导管下形成泥心。
（二）挖孔灌注桩
1、施工机具
根据地质条件和施工条件，选用橡胶皮桶装挖弃土石，手动钢绞车提升，一般土层孔内挖掘用短锹，短羊镐，潜水泵抽水，遇岩石层则孔内爆破松动岩石，以空心压缩机、风镐等小型设备挖掘。
2、场地布置
分班组几排墩同时群桩作业，同排墩四个桩基交叉进行挖、护孔。
两排墩间集中堆放弃挖土石方统一运走。
孔内设置安全防护，孔外设置安全隔离护栏和警示标志。
3、施工方法
（1）挖孔成型
测挖桩位后，在每一桩的孔径内开挖土（石）方，以0.6～1m为一施工段。
一般土层以外齿式砼支撑护壁，遇淤泥和流砂改砼护壁为红砖衬砌护壁，挖孔、衬砌、抽水同步连续进行。
若有护壁坍塌时，于红砖护壁外打入横向钢筋锚杆，再浇筑一层钢筋砼护壁迅速穿过；地下水位较高时变顺序开挖为跳孔开挖或先集中开挖一个孔位，以降低地下水位，同时其他孔位交替开挖。
为防止漏水，一般掘进时先挖孔周边土体，支撑护壁后，再挖中间土体。
（2）清孔
挖掘到设计标高，对孔底、孔壁进行整平处理，使孔内无松渣、污泥及沉淀等软层。
（3）因钻孔灌注桩和挖孔灌注桩同时进行，为保证连续作业和施工机械设备配合一致，人工挖孔灌注桩也按水下砼灌注方式，在钢筋笼吊安后，向孔内灌水，埋管达6m以上时，才能灌注水下砼。
（三）桩基检测
桩基检测采用对桩身无破损的超声波检测和机械阻抗法，全部128根桩每根桩均以两种方法共同检测来判断桩身结构完整性、均匀性、砼的强度及单桩承载力。
检测结果Ⅰ类桩109根，Ⅱ类桩19根，优良桩率85%，达到优良工程标准。
（四）钻孔、挖孔桩施工比较
1、工效比较
钻孔桩在一般土层中日进尺2～4米，遇卵石和岩层时日进尺仅0.05～0.15米；挖孔桩施工工艺较多，挖土、提升、衬砌、护壁循环作业，在一般土层，日进尺较钻孔桩慢，一般0.8～1.5米。
遇岩层虽减少了护壁，但须爆破掘进，较钻孔桩快不了多少。
因此就单桩成孔工效比较，两者相差不大。
由于挖孔桩可以全面开始同时施工，按照挖土、护壁，进行流水作业，轮返进行挖掘施工，因此，挖孔桩比钻孔桩群桩工效要好，其工效取决于群桩数量和投入劳力的多少。
2、质量比较
挖孔桩是以人工修孔挖进，孔身质量看得见摸得着，桩底清孔可以彻底清理干净，不受沉渣影响，因此，在桩身摩擦力、桩端承载力、嵌固力方面挖孔桩比钻孔桩质量有保证。
挖孔桩的质量事故一般发生在施工过程中，如塌陷、孔下涌流等，只要采取得当的技术措施，能进行补救、补强，而钻孔桩出现质量事故后一般很难补（救）强，如孔位偏斜、施钻过程中断杆，浇筑过程中导管断裂等。
从桩基检测结果来看，挖孔桩也比钻孔桩要好，钻孔桩属Ⅱ类桩有12根，占Ⅱ类桩的63%，占全部钻孔桩的21%；而挖孔桩属Ⅱ类桩有7根，占Ⅱ类桩的37%，占全部挖孔桩的10%。
3、造价比较
因均采用水下砼灌注方式，所以只能从成孔上比较。
挖孔桩施工机具简单，移动迅速，可同时流水作业；钻孔桩施工设备复杂、移动缓慢，只能单根桩作业，并且设备要经常保养，耗电量也较大，挖孔桩成孔单价209.07元/m3，钻孔桩成孔单价287.48元/m3，因此，在综合造价上挖孔桩比钻孔桩便宜一些。
三、立柱、盖梁施工
本高架桥工程立柱、盖梁结构形式简单，类型单一，但数量大、工期短、地基表层土变化大，因此立柱、盖梁施工模板设计和支架设计是关键。
既要结构简单、稳定可靠，又要装拆便利，能重复使用，同时还要满足拆模后的砼外观质量要求。
1.模板工程
根据本工程立柱高度较低，采用定型组合钢模，以2～4米一节加工成两个半圆，进行编号。
施工时，根据立柱高度的不同，选择编号相同和高度符合的两个半圆钢模在现场拼装，螺栓锁固。
拼接面夹垫橡胶条防止漏浆，并在拼缝处刮腻子封闭严密，整体吊装落位。
盖粱也采用定型组合钢模，底模以柱中心和盖粱中心对称加工成四节，侧模以盖粱中心加工成两节。
施工时，整体吊装落位在支架上进行拼接加固，并在拼接面贴粘厚双面胶防止漏浆。
钢模每次使用前对表面进行打磨除锈，使模板表面光洁、平整，并涂上色拉油（脱模剂），确保砼的外观质量。
2.支架工程
根据地基情况不同，盖梁支架采用陆上支架和水上支架两种形式。
（1）陆上支架（1#～28#墩、32#墩）采用满堂式CKC门型钢支架。
a.地基处理：
在回填、压实的立柱基坑上铺50cm厚开山石渣夯实，以提高地基承载力；b.支架搭设：
沿盖梁纵向布置［20槽钢支承CKC基脚,以增大受压面,减小地基沉陷,按对称式搭设CKC门式支架，上部设可调顶托，顶托上搁置纵向［20槽钢，间距60cm，其上再横向搁置［10槽钢，间距60cm，利用顶托调平作为盖梁支模施工平台。
为加强整体稳定，CKC门式支架每排设Φ48钢管水平联接，两排以上时加设Φ48钢管剪力撑；c.卸架：
待砼试件在同等养生条件下达到设计强度的75%以上时，方可卸架。
先松动可调顶托，用吊车整体卸落模板，再拆除CKC门架，移至下一盖梁准备施工。
（2）水上支架（29#～31#墩）采用抱箍式悬空钢支架。
a.准备工作：
在水深较浅的南小潢河中修筑施工便道，便于砼运输车及吊车进场落位，同时在立柱周围搭设简易钢管脚手架；b.支架搭设：
用吊车将抱箍（抱箍实际是两个半圆形定型钢模板，高0.6米，直径Φ1500，其半圆周长小于立柱半圆周长3cm，每个半圆形定型钢模板上口面焊接一个型钢耳托）分别送至两个立柱顶部拼接，拼接处用M20螺栓对拉拧紧后，在两个立柱顶部抱箍的四个耳托上分别纵向搁置两排32＃工字钢，其上再横向搁置［10槽钢，间距60cm，形成悬空支模平台，即利用抱箍与立柱之间的摩擦力和咬合力共同受力，一起来支撑盖梁砼施工时的各种荷载；c.卸架：
基本同陆上支架一致，但在模板和槽钢结合部加设木超楔，以利于卸架时能调节松动。
（3）施工比较
3.砼工程施工要点
（1）砼由拌合场集中生产，砼配合比严格按设计配置，严格计量，以保证砼强度。
（2）由砼搅拌运输车运送到现场，据现场具体情况采用串筒导向入模和泵送入模两种方式，在串筒出料口或泵送导管下面，砼的堆积厚度不得超过1m。
（3）坍落度控制在70～100mm，并按规范要求进行坍落度、强度试件的抽检工作，坍落度每工作台班至少2次，强度试件每60～200m3或每一工作班制取二组。
（4）盖梁砼浇筑从两柱顶处同时向中间和悬臂端进行，浇筑时分层进行，采用插入式振捣器振捣密实，先模板边后中间处，每一处振动完毕后应边振边徐徐提出振动棒，确保振捣的密实程度，同时避免振动棒碰撞模板、钢筋及预埋件。
（5）砼的浇筑连续进行，一次浇筑完成，并填好砼施工记录。
（6）砼浇筑完后及时采用养生塑料薄膜包裹密封，保持水分不会散失，专人在其内部湿水进行养护。
四、预应力砼空心板施工及安装
（一）预应力砼空心板施工
1.场地布置
因两侧桥台台后是群山，无法在台后设置预制板场地，故将预制板场地选定在桥位区中间靠南小潢河的稻田地里，三通一平均很便利。
2.施工方法
本桥共有528片30米长的预应力钢筋砼预制空心板，其中边板132片，中板396片。
故建设四条98米长张拉台座生产线以满足空心板预制和施工进度要求。
模板采用分段式定型组合钢模。
砼由2台JW500型强制式拌合机拌和，插入式振动器配合附着式振动器振捣。
砼运输和移梁、装车均采用25t×2龙门吊车进行。
（二）预应力砼空心板安装
由于预制场地位于桥位区中间，故先用吊车安装一跨梁板，为架桥机提供一个工作平台后，其余各跨采用全浮式炮筒车运梁，架桥机安装落位。
1.准备工作
（1）先将运梁道路硬化、整平、压实。
南小潢河段采用填筑堰堤，埋设涵管过水的方法修筑施工便道。
（2）在地面拼装好架桥机空腹箱形主导梁，整体吊装到工作平台。
（3）安装架桥机行车导轨和配重梁。
2.安装落位
梁板吊装时，运梁车将梁板运至两盖梁中间，由架桥机上两部小车分别挂在梁板上两端的4个吊点上，采用落差吊的方法将梁板吊至盖梁上面，再按梁板和桥梁设计要求落位。
每孔梁板安装完毕后，架桥机采用以待架梁配重的方式纵移过孔，进行下一孔的安装。
五、墙式护拦施工
墙式护栏其结构虽小，但为人们感官直接接触，外观轮廓线贯穿全桥，因此其线形和外观质量是施工控制的重点。
四幅共4008米。
（一）模板设计与施工
该桥墙式护栏采用定型钢模板，以2米一节为单配件加工制作。
模板拼装采用Φ20螺栓连固，拼装接触面夹薄橡胶条，防止漏浆。
内侧模板可支立于梁板上，外侧模板支立，则利用护栏预埋钢筋作悬挑支架搁置外模，再制作简易吊篮和扒杆进行安装和拆除模板。
（二）砼施工要点
1.根据栏杆折角变化，采取三次浇筑。
2.砼浇筑前应作好检查模板拼缝，伸缩缝及连续部位钢筋工作，以防砼漏浆和出现裂缝。
3.砼浇筑每次止于分联或连续部位处，以保证砼整体构造。
4.用细石砼代替一般砼配合比，以保证砼振捣密实。
5.采用Φ40插入式振动捧分层振捣，尤其对预埋件、折角处迂回捣补，必要时，加活动的附着式振动器，以保证砼无空洞、蜂窝。
6.安、拆模板须待砼强度达到设计要求后施工。
六、桥面铺装施工
本桥采用简支梁连续桥面，下层为8cm厚C40钢筋网水泥砼，上层为沥青砼，上下层间夹土工布防水层。
下层水泥砼桥面模板、砼浇筑施工方法分别有如下两种：
1.模板施工
a.纵向施工缝立模：
即用上、下两块模板相扣，中间夹钢筋，固定采取在梁板缝打锚筋支撑。
钢筋间间隙用水泥砂浆或纸堵实。
模板采用［10～［20槽钢。
b.横向施工缝立模：
即先根据钢筋网间距在模板上锯槽，让钢筋从槽中穿过，然后在钢筋下撑木枋固定钢筋。
模板采用［12槽钢。
为利于振捣，立模后即分为若干个施工段。
2.砼浇筑方法
先用适当间距的砼垫块将钢筋网支搁在正确位置。
再搭设跳板，然后泵送浇筑砼。
在施工缝的留置上有两种：
a.每次立模位置即是施工缝；b.分段施工完成后，马上拆除模板进行下段施工，尽量多完施工段，减少横缝，不留纵缝。
应该说支模、砼浇筑施工缝留置以上两种方法都可行，只要加强管理，都可以保证钢筋网的正确位置。
本桥面水泥砼模板、砼浇筑方法均按后者进行施工。
七、施工组织与管理
在K118+320特大桥的施工过程中，我们根据该桥的具体实际情况，合理制定并实施施工组织设计，加强管理，取得一定成效。
主要体现在以下几个方面：
1、科学安排施工顺序，重点突出控制工期的工程项目，做到保证重点，统筹安排。
K118+320特大桥是取消原设计的K118+130分离式立交桥、K118+529分离式立交桥和K118+720南小潢河大桥，将三桥合并成一座高架特大桥。
该桥因设计变更所延误的开工时间将近两个半月，因此要在保证质量的同时满足全桥及项目总工期的要求，我们在施工组织与管理上，集中技术管理人员，分析并科学安排施工顺序，重点突出控制工期的工程项目，做到保证重点，统筹安排。
如该桥128根桩基施工中，根据现场实地的地质情况、钻机数量及性能、劳动力及材料供应等，采取钻孔和挖孔两种方式，扩大施工作业点、面，估算钻、挖孔首根桩基成桩周期，制定桩基施工次序图表，并在施工过程中逐步修改、完善和落实施工次序图表，以期达到有效管理和控制施工进度。
实践证明桩基施工次序图表对接下来的各工序的有序施工带来极大方便。
2、采用流水施工方法和网络计划技术，制定最合理的施工组织，以进行有节奏、均衡、连续地施工。
该桥的分项工程主要有：
桩基（基础）、桩柱接头、立柱（台身）、盖梁（台帽）、预应力空心板预制及安装、桥面铺装和墙式护栏等。
施工中在全桥范围内采取了流水施工方法和网络计划技术，合理安排施工组织，加强各工序间的衔接，保证施工质量和施工进度要求。
该桥在桩基施工时尽可能为桩柱接头、立柱、盖梁的连续施工创造条件，桩基施工时便进行了预应力空心板的生产，预应力空心板的预制顺序与该桥总体施工顺序相呼应，一方面满足盖梁形成后的预应力空心板吊装工作，另一方面解决了预应力空心板存放问题。
从实际运用来看，流水作业和网络计划技术使各工序能协调、均衡、连续地进行。
3、落实季节性施工的措施，科学安排冬雨季施工项目，确保全年能连续施工。
该桥立柱、盖梁的施工跨越冬季，施工前紧密关注气候变化，针对当地的天气情况，及时制定冬季施工措施，并切实落实在施工过程中。
如立柱和盖梁施工中，当气温低于5℃时，将拌和水加温，保证砼浇筑时的入模温度，同时用彩条布将整个浇筑结构物包裹围住，并封闭严密，内生炉子，保持砼浇筑过程中的温度高于5℃；砼浇筑后的7天养生期间，保持暖棚内的温度高于10℃。
八、结语
信九高速公路是公司初次承建的高速公路工程，我们在施工技术与管理上借鉴和运用了武汉市的许多先进经验，但是笔者认为高速公路工程的施工技术与管理无论是在内容，还是在实践上同城市道路工程相比更具有严肃性、连续性和先进性，特别是桥梁工程，更具有指导和改进意义。
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