渝怀铁路下塘口乌江特大桥施工技术.docx

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渝怀铁路下塘口乌江特大桥施工技术

渝怀铁路下塘口乌江特大桥施工技术

摘要：

新建渝怀铁路14标段下塘口乌江特大桥，为3×24米预应力混凝土简支梁+3×32米预应力简支梁+（72+128+72）米双壁墩预应力混凝土连续刚构+6×32米预应力混凝土简支梁+2×24米预应力混凝土简支梁，全长703.95米，横跨乌江，共有18个墩台，桥跨布置。

论文以该桥施工为技术背景，详细介绍了该桥施工中的基础施工技术、墩身施工及上部构造连续刚构施工、悬臂施工线形控制及中跨合龙段施工等，在基础施工技术中，重点讨论了桥桩基础的施工方案、施工过程、薄壁套箱制作及排水挖土下沉和灌注封底混凝土过程等；对墩身施工及上部构造连续刚构施工河悬臂施工线形控制及中跨合龙段施工等分别从高墩翻模、横联施工、上部构造连续刚构0#段施工、悬灌段施工、预应力施工、悬臂施工线形控制技术河大跨度桥梁悬臂中段跨合龙段施工技术等方面进行了介绍。

该桥的施工了为以后同类工程的施工提供借鉴。

关键词：

桥梁工程施工技术基础施工悬臂施工

0.工程概况

新建渝怀铁路14标段下塘口乌江特大桥，全长703.95米，横跨乌江，中心里程为DK238+294，共有18个墩台，桥跨布置为3×24米预应力混凝土简支梁+3×32米预应力简支梁+（72+128+72）米双壁墩预应力混凝土连续刚构+6×32米预应力混凝土简支梁+2×24米预应力混凝土简支梁。

7＃墩、8#墩为主墩,双壁式钢筋混凝土圆端形实体墩，位于主航槽内，常年通航，钻孔桩基础，乌江水位在汛期暴涨暴落，水位变幅可达30～40米，施工时受水位影响大，主墩基础施工的最好时间为当年的11、12月份和来年的1、2、3月份，在一个枯水期内完成基础是前期施工的重点。

最高墩53米；双璧墩连续刚构梁体，箱梁顶宽11.0米，箱宽6.3米，梁高4.8～8.8米，单箱单室箱梁，主跨为128米，这在我国双线铁路桥梁中属跨度较大者，工艺相对复杂，技术标准高。

9、10、11#墩为薄壁空心墩，墩高分别为48米、43.5米和28米，其余墩均为实心墩，墩高为6～22米。

总造价约4400万元，连续刚构梁体总造价2900万元，平均82031元/m。

2001年3月5日开工，计划2003年9月全部完工。

主要工程项目工期：

主墩基础2001年10月5日开工，2002年3月12日完工，主墩2002年3月13日开工，2002年9月6日完工，0#块2002年9月7日开工，2002年12月25日完工，悬灌段2002年12月26日开工，2003年7月18日中跨合龙。

1.基础施工技术

下塘口乌江特大桥4、5#墩、17#为台明挖基础，0#台、1、2、3、6、14、15、16#墩为挖孔桩基础，7、8#墩基础原设计为嵌固桩基础，桩为3m×12m矩形，每墩2桩，7#墩桩长16米，8#墩桩长21米，在7#墩桩基开挖施工过程中遇到基础裂隙层，层厚30厘米，钻孔查探发现，裂隙层范围很大并伴有地下强承压水，嵌固桩施工受阻，设计补勘后，进行了设计更正，将嵌固桩基础更正为钻孔桩基础。

9、10、11、12、13#墩为钻孔桩基础。

4、5#墩和17#台为明挖基础。

明挖基础、挖孔桩基础、钻孔桩基础施工为常规施工工艺，这里主要介绍8#墩基础施工工艺。

2.1基础施工方案确定

8#墩为钻孔桩，26根，桩径1.5米，桩长20米，紧邻乌江主航槽，枯水期基础范围内水深0.5～3.5米，墩位处河床上覆卵砾石，并夹有较大漂石，层厚3.0～4.0米，下伏泥岩、砂岩夹页岩，岩面较平缓。

在乌江桥基础施工是钻孔还是挖孔的方案选择上，首先是地质条件允许，覆盖层较薄，泥岩、砂岩透水性差，具备挖孔桩施工条件。

二是工期的比较：

钻孔的施工顺序应是先钻孔，再下沉套箱，然后施工承台；挖孔的施工顺序应是先下沉套箱，在套箱内挖孔，最后施工承台。

二者都需下沉套箱和承台施工，决定工期的因素是钻孔和挖孔的施工周期。

受场地限制，钻孔施工时按5台钻机同时施工考虑，26根桩需要6个循环，每循环10天，共需60天；而挖孔作业，可以26根桩同时施工，40天即可全部完成，比钻孔可提前20天。

于是决定采取挖孔作业方案。

实际施工情况是，7#墩26根桩钻孔施工一共用了75天时间，8#墩挖孔施工共用了40天时间。

8#墩施工流程图见图1所示。

2.2施工过程

围堰筑岛施工，8#墩桩基承台尺寸及标高见图2所示，根据2001年枯水季常水位标高结合施工水位选定片石笼围堰标高为200.6，岛面标高为200.2。

围堰采用铅丝片石笼围堰，根据套箱面积和施工需要，套箱外每侧预留7米道路，筑岛面积40米*31米，套箱面积25*15米。

围堰顶宽2米，内侧坡1：

0.5，外侧坡1：

1。

围堰筑岛施工方法是：

于墩位上游自岸滩斜向江中用片石笼施作导流堤至墩位上游堤址，以降低墩位处水的流速，并隔阻行船时产生的水浪冲击。

自岸滩向河内沿围堰设计外边堆放片石笼，形成围堰。

围堰完成后，将以后要施工的薄壁套箱的韧脚放出并将点引到片石笼围堰上，再用挖掘机将围堰内河床中较大漂石捞出，并连同薄壁套箱钢韧脚内外1.5m范围内的原状卵石层挖出，然后在薄壁套箱钢韧脚内外换填粘土，形成隔水层，其余部位用砂夹卵石回填。

粘土回填有利于套箱下沉，并能起到防水作用，减少河水向套箱内渗透，为以后套箱下沉和挖桩施工提供条件。

2.2薄壁套箱制作及排水挖土下沉

8#墩基础泥岩标高为194.9米，套箱下沉后嵌岩至承台底以下50cm，套箱顶标高为200.9米。

套箱高6米，并预留接高条件，防止水情出现变化需要加高套箱时使用。

套箱用C20钢筋混凝土制作，套箱分节制作，首节高3米，首节下沉至顶面与岛面平齐时，安排加高节施工，加高节高3米，首节壁厚0.8米，加高节壁厚0.7米。

套箱横桥方向净空为25.1米，顺桥方向净空15米，按短边每边比承台大一米，长边每边比承台大1.2米设计，防止套箱在下沉过程中歪斜或偏离设计位置，造成套箱侵入承台限界。

为了使套箱能在自重下顺利下沉，套箱重量必须大于井壁与土体间的摩阻力。

设计中使套箱自重G大于1.25的井壁总摩阻力。

薄壁套箱制作，首先平整岛面场地,上铺30厘米厚的粗砂。

由于套箱自重较大，韧脚踏面尺寸较小，应力集中，所以在平整后的砂子上套箱韧脚踏面位置处对称的铺满一层方木，以加大支承面积,定位垫木作出标记。

然后在韧脚位置处放上韧脚角钢，绑扎钢筋，支立模板，灌注混凝土制作第一节套箱。

抽出垫木是套箱下沉的开始，也是下沉过程中的重要工序之一。

套箱混凝土在达到设计强度的80%后才能抽撤垫木。

垫木抽出前要先清理现场，对垫木编号，并规定联络信号。

垫木抽出要按一定顺序进行，以免引起套箱开裂、移动或倾斜，先抽短边垫木，后抽长边垫木。

垫木抽出一定要对称同时进行。

套箱定位垫木最后抽出。

在垫木抽出过程中，要抽出一根后立即用砂土回填并塞实。

自制10m长挖掘机前臂，改装普通挖掘机，制成长臂挖掘机，在套箱下沉时使用长臂挖掘机代替人工挖掘套箱内的土，可大大提高生产效率。

垫木抽出后，在套箱旁修筑平台，长臂挖掘机站在平台上，进行挖土作业，下沉套箱。

开挖时注意套箱四周要同时等速开挖，韧脚处附以人工开挖，防止套箱倾斜。

为便于套箱下沉，采取了以下措施：

1、将套箱外侧制作成台阶形。

2、采用泥浆套润滑外壁。

具体做法是：

在套箱下沉过程中，在台阶形成的空隙中注入泥浆，形成泥浆套。

第一节套箱下沉到位后，在其上制作第二节套箱。

开挖时，遇到的大孤石，均采用人工爆破解小予以清除。

套箱下沉约4米处时，一度出现排水困难，分析原因是岛体换填是局部换填不彻底或坑槽壁有坍塌，现场发现位于围堰上游侧约2米范围内有管涌现象，解决的办法是暂停排水，等堰内水位与江水持平后，在管涌处围堰外侧3米宽范围内挖沟槽至基底，重新换填拈土，效果很好。

套箱下沉至岩层时发现基岩面比较平整且透水性差，于是决定停止下沉。

用长臂挖掘机配合人工将套箱韧脚处清理干净。

为防止套箱下沉过程中出现较大的变形，造成套箱失稳，套箱长边支3道支撑。

套箱下沉到底后，经测量套箱水平偏移10厘米，套箱歪斜8厘米，水平扭角40″，符合规范要求。

2.3灌注封底混凝土

套箱下沉完成并将韧脚清理干净后，考虑到基础情况较好，取消了将套箱底面全部用混凝土封底的设计，仅在套箱内侧1米范围内灌注混凝土补强韧脚，由此节约混凝土约500m3。

封底完成后进行挖孔作业和承台施工。

2.墩身施工及上部构造连续刚构施工

下塘口乌江特大桥墩身类型较多，1、2、3、4、5、6#墩为双线圆端形实心墩，9、10、11#墩为空心墩，12、13、14#墩为双线圆端形实心墩；15、16#墩为单线圆端形墩。

7、8#墩为主墩，是双薄壁柔性墩，中间设两道横联。

墩顶顺桥向为2米，墩身纵坡1：

0；横桥向墩顶伸入梁体部分坡度采用1：

0，其下坡度采用50：

1。

7#墩高51米，8#墩为最高墩是，高53米。

2.1高墩翻模施工

翻模施工原理：

每套模板分上、中、下三节模板，每节高2米。

施工时将三节模板按次序依次支立，然后灌注混凝土，首次混凝土灌注三节模板高度，即6米。

待混凝土达到拆模强度后，拆除下节模板并倒运至上节模板上形成第二循环的下节模板，然后加固浇注混凝土，混凝土灌注一节模板高度，即2米。

然后中节模板向上倒运形成第二循环的中节模板，下节模板向上倒运形成第二循环的下节模板，依次顺序向上倒用，完成墩身施工。

模板系统由（内）外可调模板、支撑及固定装置等构成。

每节模板由固定模板和抽动模板组成。

由于墩所处的位置的不同，我们的翻模分两种情况，一种是受水影响较小或基本不受影响的墩，我们采用钢管脚手架平台；另一种是在河中间，受水影响较大的墩（8#墩），我们采用吊挂脚手平台，吊挂脚手的翻模。

翻模由钢模板、支撑、拉杆及支撑杆、工作平台和安全设施等构成。

首先进行模板安装，按照设计位置、尺寸校核、调整模板，固定。

钢筋在墩位绑扎成型，接长采用搭接焊。

混凝土采用泵送至墩顶，溜槽、串筒入模，插入式振动棒捣固。

在混凝土顶面预留支撑工作平台的支撑杆。

其后进行模板翻提升，解体后的模板用缆索吊机提升，按照安装模板相反的顺序，分组拆解对拉螺栓和模板，缆索吊机提升解体后的底节模板至第三节平台，对模板进行清洁和维修，涂刷脱模剂。

于吊挂脚手上对混凝土表面缺陷修整，堵塞拉杆孔眼。

最后工作平台提升2米。

2.2横联施工

横联施工与墩柱施工同时进行。

原计划底层横联用万能杆件支撑在墩承台上，上层横联支撑在底层横联上，但8#墩在实际施工中，底层横联施工时遭遇洪水，支撑横联的万能杆件遭到洪水漂浮物的强撞击后发生移位。

洪水期间，支撑无法恢复，于是改为悬吊施工，为防止类似情况再度发生，横联支撑体系做出调整，调整为横联下方相应位置埋设预埋件安装牛腿，搭设梁式脚手平台支撑横联。

2.3上部构造连续刚构0#段施工

该大桥主跨为72m+128m+72m三向预应力钢筋混凝土连续刚构，中跨支点处梁高8.8米，跨中及边跨支点处梁高为4.8米，梁底曲线为圆曲线，其中部分梁段（跨中和边跨支点处）底面为直线段。

连续刚构采用悬灌法施工，每个T构对称悬灌16个梁段，其长度分别为:

0#段13米，其余梁段为3~4m。

梁断面为单箱单室变截面箱形，箱梁底宽6.3米，顶宽11米。

梁体设计为三向预应力，纵向采用12或16束钢绞线，HVM型锚具，横向顶板采用4-7φ5钢绞线，HVM型锚具，竖向腹板采用精轧螺纹钢筋。

梁体混凝土为C50级。

悬灌梁工艺控制复杂，关键要控制以下几个项目：

一是0#段施工，因结构设计上0#段较高，8.8米，因此，混凝土供应、捣固等成为关键问题；二是梁部悬灌过程中的应力监测和线型控制问题；三是合拢和体系转换问题等。

连续梁施工主要包括挂蓝设计安装、0#段及1#梁段施工、悬灌段施工、边跨段施工、合拢段施工及体系转换。

0#段是连续梁悬臂施工的基本梁段，是整个刚构施工的基础。

梁顶宽11米，底宽6.3米，顺桥向长13米，高8.8米，有两道横隔板，混凝土方量525m3，设计要求一次灌注，施工难度很大。

为解决汛期混凝土的垂直提升问题，该桥采用泵送方案，设置栈桥的目的是为支撑混凝土泵的管道以及在汛期施工时的人员上下问题，本桥修建栈桥两处，考虑到汛期漂流物的影响，栈桥底面高于一般汛期水位以上1.5米，怀化侧从11#墩至8#墩，修筑长度136米；重庆侧从第六跨跨中到7#墩，修筑长度40米。

本桥采取墩旁托架施工。

采用在已成型墩身上埋设预埋件,然后在预埋件上焊接承力托架，在托架上整体一次性立模浇注0#段混凝土。

外模采用大块整体钢模板，内模和端模用组合钢模板托架采用2[20对焊，附着墩身高度2米。

根据托架布置形式，每个墩柱上竖向布置两排预埋件，每排六组，合计48个预埋件。

预埋件采用20毫米厚钢板组焊。

上预埋件面板上留有4根精轧螺纹钢孔眼，下预埋件留有8根精轧螺纹钢孔眼。

埋在混凝土中钢板挖孔的目的是为了更好的和混凝土连接成整体。

在预埋件外钢板上焊接由[20组焊的托架。

在托架上即可进行布设分布梁、组装模板、绑扎钢筋、浇注混凝土等工作。

2.4悬灌段施工

悬灌段系指中跨的1’～16’#和边跨的1～17#段，悬灌段是整个刚构梁的主要节段，占整个梁混凝土方量的87.3%。

因此，悬灌段施工的速度和质量对于刚构梁来说是举足轻重。

在悬灌施工中使用菱形挂篮，这种挂篮具有移动方便、作业空间大、模板支立快速等优点，因而大大提高了施工进度，保证了施工质量。

0#段施加预应力结束后，在梁段上安装挂篮，然后将底模板、外模板悬吊于挂篮上，形成悬臂施工作业平台，即可在此平台上进行悬臂节段的钢筋绑扎、混凝土灌注、预应力张拉及压浆等工作。

主墩顶部13m梁段施工结束后，将挂蓝走行轨道安装并锚固在梁体竖向预应力钢筋上。

同时在加工场地组装菱形挂篮，主要是完成挂蓝的横向连接及加强等工作。

1#段及以后的梁段均采用挂篮悬臂灌注。

除前面所述每个梁段的混凝土必须在最早灌注部分终凝前一次完成外，更重要的是要确保T构对称灌注。

2.5预应力施工

预应力筋的下料、编束和穿束，下料前按国家通用标准对材料进行复试，复试合格后才能下料。

预应力筋切割用无齿锯为主。

钢绞线束不相互缠绕，每隔1～1.5米用铁丝捆扎一道，距端头2米范围内每隔0.5米捆扎一道。

编好束后将端头焊在一起，中间1根要长出48厘米，然后将端头打磨成卵形，以便穿入波纹管。

穿束前用较预应力束直径大0.5～1.0厘米的通孔器疏通波纹管，再用高压风吹净管内的杂物。

穿束时先将导线穿过管道与预应力束连接，然后牵引导线并辅之以推送，将预应力束穿入管道，使两端外露部分满足张拉要求。

钢筋采取梁上绑扎，两次成型。

做法是:

先绑扎底板、腹板钢筋，安装预应力钢束，待内模支立完成后，再绑扎顶板钢筋，相邻段搭接钢筋用点焊焊牢。

在腹板钢筋绑完后，焊接定位网，每50厘米设一道，三维座标控制位置。

波纹管的连接一律采用外接，接头必须旋紧、顶死，再用胶布缠绕，露出端模板的波纹管不得少于15毫米，在施工过程中注意保护，不能损坏。

在悬灌段预应力施工过程中，由于全面按施工工艺要求张拉，严格进行质量管理，预应力质量得到可靠保证。

3.悬臂施工线形控制及中跨合龙段施工

3.1大跨度桥梁悬臂施工线形控制技术

本桥属大跨度悬臂灌注施工，施工中梁体线形的控制不仅关系到桥型的美观，更关系到桥梁受力，因此，线形控制历来是悬灌施工的关键控制项目。

线形控制技术复杂、难度大，影响因素多，需要考虑到诸如挂蓝弹塑性变形、挂蓝及梁体自重、施加预应力、混凝土收缩与徐变、温度应力、地基沉降、体系转换等各个方面，能否准确预计并及时调整，关系到施工的成败。

（1）、墩顶段采用大型型钢组焊成的支架在加载后将产生弹性变形和塑性变形，直接影响梁段的高程，对其采取的控制方法是对托架进行等效预加载来消除其塑性变形，测定其弹性变形，在安装模板时，预抬高底模，抬高值与弹性变形值相等。

为了减少托架的变形，我们的托架设计制作时不但保证了托架的强度，而且采用大型型钢，增加了刚度，减少了变形

（2）对挂篮进行等效预加载消除其非弹性变形，测定其弹性变形，为混凝土灌注前的立模标高提供依据。

（3）严格控制混凝土质量及张拉质量。

在预应力张拉过程中，严格控制预应力筋的材料质量，定期校正张拉机具，张拉时采用张拉力及伸长值双控。

必须在混凝土达到张拉强度时张拉。

在混凝土施工过程中准确控制混凝土的配合比和塌落度等技术参数，进而使混凝土的龄期强度、弹性模量符合设计要求，以保证实测各梁段挠度与理论值相符，以达到线型控制的目的。

（4）精确测量，科学分析。

利用微机和线形控制软件对影响梁段挠度的有关因素进行计算作为线形控制的理论依据。

用高精度水准仪进行连续刚构的水准测量，通过微机对测量值进行分析，按其分析结果进一步调整梁段的预留挠度值，使连续刚构的线形真正实现“动态”控制。

（5）线形控制软件采用铁一院设计的线形控制专用软件，通过对预应力混凝土结构进行弹性分析和时效分析，计算预应力混凝土箱形连续梁在悬灌施工中内力和变形。

3.2大跨度桥梁悬臂中段跨合龙段施工技术

下塘口乌江特大桥连续刚构采用轻型菱形挂篮分段悬臂灌注施工，合龙顺序为先合龙中跨，然后向两侧悬臂灌注17#梁段，再在6#墩顶及9#墩顶搭支架灌注19#节段，合龙两边跨梁段形成连续刚构体系。

7#敦悬臂施工16’#节段结束后，挂蓝必须后退，否则，8#敦挂蓝不能移动到施工16’#节段位置。

7#敦挂蓝后退后，将其侧模拆掉并加工成端段施工用模板。

拆掉底蓝并将底蓝后平台拆掉安装到8#敦挂蓝底蓝前横梁下，为中跨合龙段锚固底蓝提供施工平台。

8#敦悬臂施工16’#节段结束后，挂蓝前吊杆除最外2根不拆外，其余全部拆掉，然后挂篮前移，带动侧模、底模一起前移，到达设计位置后，将侧模和底模固定到混凝土梁段上。

比较合龙段相邻的两个梁端顶面标高误差和中线误差，如果其高差△≤15mm，则着手下一步施工，如果△＞15mm，则运行线形控制软件，计算使△≤15mm时的水箱配重所需的重量及布置位置，按运算结果，调整△，使其达到要求。

经最后测量表明，中跨合龙段标高相对误差4mm，中线相对误差2mm，完全符合设计要求。

中跨合龙在夏季合龙，气温较高。

合龙前需进行临时锁定。

临时锁定为体外锁定，分两部分：

一是预顶，二是预拉。

预顶即用千斤顶将两个“T”构顶开。

预顶锁定有顶推梁和锁定梁，顶推梁的作用是在千斤顶的顶推下将两个“T”构顶开，顶开的作用有两个，一是在夏季高温时刻，混凝土梁热胀冷缩，梁有所伸长，通过顶推将温度升高伸长部分抵消掉，防止温度降低时，混凝土受拉；二是由于梁带有齿块，T构两侧存在这不平衡重，跨中较重，使得梁向跨中侧有所位移，顶推的另一个目的是消除这一部分位移。

两个“T”构顶开后再用锁定梁将两个“T”构锁定，然后卸下顶推梁。

顶推梁全部在梁混凝土截面内，锁定梁在截面外，梁锁定后，顶推梁全部拆掉，只剩下梁体外的锁定梁，此即所谓体外支撑。

预拉即张拉临时锁定束，防止中跨合龙混凝土施工过程中或施工完后，梁底板受拉。

临时锁定束为顶板束2-N41，每束张拉力为400kn，底板张拉束4-N42，每束张拉力为500kn。

2003年7月18日晚23：

30开始灌注中跨合龙段混凝土，拌制混凝土时，将混凝土强度提高一个等级，并掺入微量铝粉作膨胀剂，以免新老混凝土的连接处产生裂缝。

003年7月19日早2：

00混凝土混灌注完成。

混凝土灌注完毕，顶面覆盖海面垫，箱体内外以及合龙段前后1米范围内，由专人洒水养护。

中跨合龙段混凝土强度达到设计强度的80%时，预应力束按先顶板后底板、先短束后长束、顶板与底板交错进行、先张拉50%控制应力（预应力束剩余伸长量小于千斤顶最大行程）、第二次张拉至设计控制吨位的顺序和方法进行张拉。

4.结论

大跨度特长桥施工中在梁部开始施工节段，准备工作要充分，详细制定0#段施工作业指导书，从模板的支立到钢筋的绑扎，到预应力管道的埋设以及混凝土各位置的振捣，要统筹考虑，提前考虑。

详细的对下交底，及时对施工操作人员进行培训。

各种不利情况都要考虑周到，按最不利情况做施工准备工作，要准备双泵管以准备堵管，要准备备用方案以防止在混凝土输送泵施工中损坏等。

在大跨径桥梁施工过程中，成立箱梁施工挠度观测组和施工标高控制组是十分必要的，可以系统的收集和整理挠度观测数据，研究规律，及时调整梁段施工标高，从而得到合乎设计要求的箱梁标高，提高箱梁的合龙精度。

在各阶段观测的箱梁挠度中，温度的影响显著且不可避免，要观测不同悬臂长度时温度对挠度影响的大小和规律，并在温度影响较小的时间段内进行挠度测量。

大跨度预应力连续刚构桥悬臂箱梁施工中，挠度变形有一定的规律性，应以施工阶段作为观测周期，对其进行详细不间断的周期观测，然后进行认真的分析各阶段挠度变形的规律及与设计值的差异情况，并据此进行施工标高的调整，只有这样才能保证成桥的线形。

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