扬州新通扬运河大桥现浇钢筋混凝土系杆拱施工技术.pdf

2 0 1 2年第 8期 8月 混 凝 土 与 水 泥 制 品 C HI NA CO NCR ET E AND C EME NT P R0DUC 2 0l 2 No 8 Au g u s t 扬州新通扬运河大桥现浇钢筋混凝土 系杆拱施工技术 王续 岭， 陈 勇 ( 江苏省交通工程集团有限公司， 镇江 2 1 2 0 0 3 ) 摘要 ： 介绍 了现浇钢筋混凝 土系杆拱施工 工艺， 就施 工过程 中容 易出现 的问题提 出了需要 注意 的问题及 解决 方 法 。 关键词 ： 系杆拱桥 ； 支架现 浇； 施工技 术 Ab s t r a c t ：T h e c o n s t r u c t i o n p r o c e s s o f? c a s t i n p l a c e r e i n f o r c e d c o n c r e t e ? t i e d a r c h i s i n t r o d u c e d a n d t h e a t t e n t i o n p r o b l e ms a n d s o l v e d me t h o d s i s c a r r i e d o u t d u r i n g t h e c o n s t ruc t i o n p r o c e s s Ke y wo r d s ： T i e d a r c h b r i d g e ； S u p p o r t c a s t i n p l a c e ； C o n s t ruc t i o n t e c h n o l o g y 中图分类号 ： T U5 2 8 文献标识码 ： B 文章编号 ： 1 0 0 0 4 6 3 7 ( 2 0 1 2 ) 0 8 7 0 0 4 1 工程概 况 扬州新通扬运河大桥采用双幅 4车道 ， 支架现 浇系杆拱结构 ， 系杆拱跨径为 5 2 m， 计算跨径 5 0 m， 矢高 1 0 m， 矢跨 比 D= I 5 ， 采用二次抛物线线型 ， 拱 轴线方程为 Y= 4 x l O x ( 5 0 一 X) 5 0 2 。结构 主要 由系 杆 、 拱肋 、 横梁 、 吊杆 、 风撑 以及行车道板组成 ， 施工 采用支架现浇， 系杆为高 1 5 m， 宽 1 1 m 的矩形空箱 断面， 拱肋 为高 1 3 m， 宽 1 1 m的矩形空箱断面。吊 杆采用 2 9 9 x l O mm无缝钢管 ， 钢管 内穿 4 8 3 7高强 钢丝 ， 吊杆间距 5 m， 全桥计 4 x 9根 吊杆 ， 对应 吊杆 间设置内横梁 ， 行车道板搁支再横梁上。主桥采用 吊杆和预制装配式的桥面系结构 。主桥总体布置示 意 图见 图 1 。 一 7 O一 2主要 施工 技术及 方 法 2 1 支架施工 2 1 1 施 打支架桩基 系杆拱在 吊杆张拉之前 ， 系杆 、 拱肋 、 横梁 、 风 撑等荷载基本上均作用在支架纵梁上 ， 并传递到钢 管桩 ， 由于钢管桩支架全部 位于水 中 ， 为确保支架 基础稳定 、 坚 固， 支架基础全部采用大直径钢管桩 ( 0 8 0 c m) ， 支架跨径 1 3 m， 4个支墩 ， 支墩 全部采用 8 0 c m钢管桩 ， 采用型钢连 接成 整体 ， 支墩每排钢 管桩顶上搭设 2道横向贝雷 。支架桩基施工平面布 置示 意图见 图 2 。 2 1 2 支架 搭设 根据设计预拱度、 支架 、 型钢 、 模板施工高度控 图 1 主桥总体布置示意图 王续岭 ， 陈 勇 扬州新通扬运河大桥现浇钢筋混凝土系杆拱施工技术 系 杆 I l o O Oo O O I 一 一一一一 一一一一 ? oL ( ) O儿 ( ) 一 l 。 厂 一一。 一 ： 事 一 I l I I II I 。 o o o 6 辩 潦 一 一 一 o-o _C卜一 一 一 一 一 06_。 一 一 一 一 ： O 6 O o 6 o I II l I I系 杆 苎 茎 主 ： 爹 - O I O 一一 一 一 - - o 一 _ ( ) 一 一 一 一 一 o -l _ o一 一 一 一 O t O I I I I o I O 防撞 护筒O I O I I I O o 9 o_ 、 、o 9 O O I II I 。 ( ( 。 I _ I 3# 墩 4# 墩 图 2支 架 桩 基 施 工 平 面布 置不 意 图 制砂筒高度 ， 砂筒高度一般在 3 0 - 3 8 c m， 砂筒主要作 用为现浇落架 ， 砂筒用砂采用干砂 ， 并用压力机压 过 以减小沉降 ，砂筒上下各盖 1 块 2 c m厚钢板 ， 以 使贝雷更好均匀受力 。 搭设纵 向贝雷 ：每个 系杆底下放 2组 加强贝 雷， 横梁跨中增设 1 组纵向加强贝雷。 铺设 系杆 、 横梁底模 ， 安放支座 ： 在纵 向贝雷上 铺设 I 2 5工字钢 ，每档 5 0 c m，型钢上铺 设 1 0 c mx 1 0 c m 方木 及 1 8 c m竹 胶板 。 2 1 3 通 航孔 预 留 搭支架时 ， 按设计规定预 留通航孔 ， 其宽度 、 净 高应满足要求 。 并在通航孔两侧各施打 0 8 0 c m钢管 桩 2根 。考虑桥梁梁底设计 高程 ， 结合支架搭设的 高度 ， 船 只通过该桥位 时需限制通航等级 ， 以确保 支 架 安全 。 2 1 4 支 架预 压 由于系杆拱 大部分重量集 中在支架上( 端横梁 由墩帽承受) ， 全桥 系杆 3 2 1 7方 ， 拱肋 2 0 6 7方 ， 风 撑 3 0 1 方 ， 内横梁 1 5 8 4方 ， 吊杆 l 3方 ， 共计 7 2 9 9 方 ，每 道 拱 肋 承 重 7 2 9 9 4 2 6 = 4 7 4 t ，均 布 荷 载 为 4 7 4 5 2 = 9 1 l t m， 采用等载预压 ， 重力为所 浇混凝 土 的全部重力和施工荷载 ， 预压稳定标准时 间不小于 1 0 d ， 选 择 固定点 ， 做好标 记 ， 每 天进行 观测 ， 连续 2 4 h沉降量不大于 2 ra m即为沉降稳定 。 稳定后开始 卸载 ， 全部卸载完毕后再 次测 量 ， 得 出支架 弹性变 形值。 2 1 5 调整底模标高系统 底板施工高程 H= 底板设计 高程 HI + 设计 预拱 度 H2 + 施工预拱度 H3( 支架弹性变形值) ，通过砂 筒 ， 调整底板施工高程。 2 2 拱脚、 系杆 、 横梁施工 2 2 1 拱 脚施 工 拱 脚 是 系杆 拱 桥 受 力 最 为 复杂的结构部位 ， 主要特点是钢 筋密集 、结构三维空 间尺 寸复 杂 、 预应 力管道密集 、 混凝 土施 工 困难 。 ( 1 ) 为保 证 拱脚 混凝 土 内实 外光 以及对 模板 刚度 的要求 ， 拱 脚底模采用优质竹胶板制作 ， 侧 模采用钢模 ，对销螺栓 固定模 板 ， 模板接缝夹海绵条 ， 确保 接 缝严密 ， 不漏浆。 ( 2 ) 钢筋在现场绑扎焊接成 型 ， 其焊接与绑扎接头应符合规 范及设计要求。焊好管道定位筋 ， 穿入波纹管 ， 先立 一 侧模板 ， 然后穿钢绞线束 ， 再立一侧模板 ， 安放系 杆及横梁锚垫板及横梁的波纹管 ， 并在侧模与底模 交界处夹海绵条 ， 以防漏浆。 ( 3 ) 混凝土浇筑 ： 考虑到拱脚钢筋密度比较高 ， 混凝土坍落度控制在 1 5 c m，粗骨料采用 5 2 5 5 m m 连续级配碎石 ； 安排一名富有施工经验的振捣工下 到拱脚底展开混凝土施工 ( 配备照 明用灯) ， 然后从 拱脚喂料 口开始下料 ， 分层下料 、 分层振捣 ， 分层厚 度 3 0 c m， 下料到离拱脚 底 3 0 c m处开始振 捣 ， 直至 分层浇筑至拱脚底 向上 1 1 5 m处 。此时混凝土面形 成一斜面 ， 振 捣工从 吊杆开 口处 出， 并 开始从 吊杆 喂料 口和拱脚 喂料 口同时下料 ， 分层浇筑至离系杆 顶 面 3 0 c m处 ， 封 堵 吊杆 处 喂料 口 ， 浇 筑 直 至系 杆 顶 面 ， 然后从拱 脚至拱肋方 向依次下料 ， 分层浇筑混 凝 土至 距拱 脚 下料 口 3 0 c m 处 ， 封 堵拱 脚 处 喂料 口 ， 并分层浇筑至拱脚与拱肋分界处。 2 2 2 系杆 、 横梁施工 ( 1 ) 系杆 、 横梁模板 、 钢筋加工及安装同拱脚。 ( 2 ) 混凝土浇筑 ： 先浇筑 系杆混凝土 ， 然后浇筑 横梁混凝土。为保证 系杆混凝土 的密实 ， 用插入式 振捣器振捣。在系杆及端横梁拆模后 ， 在对应的中 横梁位置打毛处理系杆。混凝土浇筑采 用整片灌 注 ， 斜 向分层 ， 纵 向分段 ， 由两端对称 向中间进行 ， 分段长度控制在 4 - 6 m， 分层厚度不超过 3 0 c m， 大致 分 4层浇筑 ， 采用附着式振动器 和插入式振动器联 合振捣 ， 灌注连续均匀进行 ， 混凝土采用 HB 一 3 0型 输送泵运送。因系杆断面高而狭 ， 配筋密 ， 预埋件及 波纹管纵横交错 ，根据在以往工程施工 中的经验 ， 采用级配连续的中小子 ， 同时在混凝土中加入具有 一 71 2 0 1 2年第 8期 混凝土与水泥制品 总第 1 9 6期 缓凝 、 保坍 、 减 水和高增强性能 的多功能复合外加 剂 ， 在满足混凝土坍落度 的同时 ， 又可确保混凝土 强度 。混凝土振捣时避开预应力波纹管道 ， 以免将 管道振破 ， 将管道堵塞 ； 振捣器振捣时要均匀 ， 间隔 距离不得超过有效半径的两倍 ， 当遇到钢筋档距较 小时， 首先用 自备钢筋撬棍 ， 将钢筋档距调整 ， 然后 采用 3 0型振捣器振捣 ； 混凝土浇筑应连续进行 ， 振 捣至混凝土停止下沉 ， 不再 冒出气泡 ， 表面平坦泛 浆为止， 以确保混凝土密实。 2 2 - 3 施工过程中注意安放好以下预埋件 系杆 、 横梁张拉端锚垫板 ； 在系杆预应力束管道沿轴线等间距布设 3 4 处排浆孔 ； 吊杆固定端锚垫板及下导管 ， 焊接在系杆钢 筋并且锚 固在模板上 ， 在浇筑混凝土的前后分别对 其平面位置及垂直度精确测量 ； 中横梁的钢筋预埋件 、 波纹管 、 锚垫板等 ； 钢筋绑扎发生打架时 ， 遵循普通钢筋让预应 力钢筋、 小钢筋让大钢筋的原则。 2 2 4 混凝土浇筑过程中需做好的工作 ( 1 ) ? 昆凝土浇筑要对称均衡 进行 ， 同时在 支架 基础上设观测点 ， 随时监测支架沉降情况。 ( 2 ) 派专人跟踪观察模板及支架变形情况 。 ( 3 ) 拱脚处配筋特密 ， 因此在梁端拱 脚处要设 计专门的细石混凝土 ， 除附着式振动器和插入式振 动器振捣外 ，同时要采用钳式振动器加强振捣 ， 确 保混 凝土 密实 。 ( 4 ) 拱脚 、 吊杆处 预埋件采用定位措施 ， 将其牢 固地与钢筋连接在一起 ， 防止混凝土浇筑过程 中发 生位移。 2 2 5 系杆预应力束张拉 根据设计要求 ， 待系杆混凝土强度达到设计强 度 9 0 fl ， 张拉系杆 N1 、 N 2钢束 ， 张拉控制应力为 叮 k ： = 0 7 5 R y b ， 采用两台 Y C W一 2 5 0型千斤顶 ， 配套油 泵 Z B 4 5 0 0 ， 两端张拉 ， 张拉 以张拉力和伸长值双控 控制 ，实际伸长值与理论伸长值差值控制在 6 以 内。系杆锚具为夹片式 自锚型锚具 ，根据 J T J 0 4 1 2 0 0 0 ( 公路桥梁涵施工技术规范 ， 预应力束张拉程 序为 ： 0一 初应力 一 盯 ( 持荷 2 m i n锚固) 。预应力 束张拉顺序按设计要求 ， O VM锚张拉工艺如下 ： ( 1 ) 千斤顶与配件装置顺序 安装工作 锚板 一 夹片 一 限位板 一 千斤顶 一工具锚 一 工具锚夹片 ( 2 ) 施加预应力 向千斤顶张拉缸加油压至设计油压值 一 测量 一 7 2 一 伸长量 一 做好张拉记录。 ( 3 ) 锚 固 打开高压油泵截止阀 ， 张拉油压缓慢降至零 一 活塞 回程 。 ( 4 ) 压浆 卸下工具锚 、 千斤顶 、 限位板 切除多余钢绞 线 一 封锚 灌浆。 2 2 6 张拉横梁预应力束 按设计 图纸要求张拉横梁预应力钢束 ， 张拉控 制应力为 ff k = 0 7 5 R y b ，用两 台 Y C W一 2 5 0型千斤顶 ( 配套油泵) 进行预应力施工 ， 张拉工艺同系杆 。 2 3 吊杆安 装 安装 吊杆钢套管 ， 并与拱肋、 系杆的预埋钢板焊 接 。 2 4 拱肋 、 风撑施工 2 4 1 拱 肋安 装支 架搭设 在拱肋下部搭设支架 ， 考虑 到拱肋混凝土的浇 筑以及吊杆张拉操作面等的施工 ， 拟采用钢管搭 支 架 ，在拱肋节段拼装点下部用钢管脚手搭设支架 ， 主杆间距为 6 0 c m。精确放出支架平面位置 ， 同时不 能妨碍 吊杆施工。支架高度和高程按拱肋下缘座标 准确放出 ， 并按设计要求 预加 5 c m 的预拱度 ， 为加 强拱肋支架的稳定性 ， 在支架的外侧采用缆风绳加 以固定。支架搭设完毕后 ， 在支架顶上放 出拱肋中 心线 。 2 4 2 浇筑拱肋 、 风撑混凝土 首先浇筑拱肋混凝土 ，然后浇筑风撑混凝土 。 为保证混凝土的密实 ， 用插入式振捣器振捣 。混凝 土浇筑采用整片灌注 ， 斜向分层 ， 纵向分段 ， 由两端 对称 向中间进行 ， 分段长度控制在 4 6 m， 分层厚度 不超过 3 0 c m， 大致分 4层浇筑 ， 每浇筑完一段混凝 土后 ， 将拱肋顶部用进行竹胶板封 盖 ， 采用插入式 振动器振捣 ， 灌注连续均匀进行 ， 混凝土运输采用 H B 一 3 0型输送泵运输 。 2 5 拱肋落架 ， 形成裸拱结构 ， 吊杆初张拉 2 5 1 拱肋落架 在拱肋 、风撑混凝土达到设计规定 的强度后 ， 拆除支撑拱肋 的上部小横杆 ，将拱肋形成裸拱结 构。并在 吊杆钢套管内灌注 C 5 0细石混凝土。 2 5 2 吊杆 7高强钢丝下料编束 ， 冷镦穿束 ( 1 ) 钢丝下料编束 ， 冷镦穿束 用调直机一次完成开盘 、调直及下料工作 ， 下 料在一定的拉力下进行 ， 钢丝束用 L D 2 0 k型液压冷 镦机下料 ， 在 同束钢丝 中， 下料长度相对差值严格 控制在 2 mm以内，每根 吊杆钢丝下料长度按 以下 王续岭， 陈勇 扬州新通扬运河大桥现浇钢筋混凝土系杆拱施工技术 公式计算 ： L = l + 2 h + 2 t 3 0 5 ( H H1 ) 一 AL - c 式 中 ， f 一 吊杆 的孑 L 道长 度 ； h一 锚杯底部厚度或锚板厚度； 一 钢 丝镦 头 留量 ； H一 锚杯高度 ； H1 一 螺母厚度 ； 一 钢丝束张拉伸长值 ； C一 张拉时构件混凝土的弹性压缩值 。 编束在平整的场地上进行 ， 每束按规定 的根数 排列理顺 ， 每隔 l 一 1 5 m安放梳子板 ， 分别将钢丝嵌 入梳子板 内， 然后 用铅丝按序编织成帘片 ， 每束每 隔 1 1 5 m安放一只外径与束 内径相 同的短钢管 ， 将钢丝合拢捆扎成束 。 ( 2 ) 穿束冷镦 首先采用 L D 2 0 k型液压冷镦机进行冷镦 ， 镦头 应圆整不歪斜 ， 并取镦头总数 的 3 做抗拉试验 ， 试 镦 合格后正式镦头 ，镦头油压取镦头器 的额定 油 压 ， 为保 证镦 头不歪斜 ， 被镦 的钢 丝端面应与母 材 垂直 ， 镦头的偏心度不超过 l m m。 先在场地上将逐根穿入改进的 D M7 A一 4 8型锚 具孔内( 卸去锚圈) 的钢丝冷镦后 ， 将 编束 的钢丝束 由吊杆上端放入 吊杆钢管 内 ，在 系杆下端拧好 锚 圈 。 2 5 - 3 吊杆 张拉 吊杆张拉是成桥最关键的工序 ， 吊杆 张拉必须 严 格 按 设计 规定 的张拉 力 和规 定顺 序 ，用 两 台 Y C W一 2 5 0型千斤顶 ( 配工具拉杆及撑脚 ) 张拉一片 拱肋 吊杆对应钢束 ， 采用先跨 中后两侧的顺序 。每 根吊杆张拉都遵循 以下程序 ： 0一 初应力 一 c r i l ( 持荷载 2 m i n锚 固) e r i l 为每根吊杆第一次张拉控制应力 ，按设计 要求取定 ， 张拉以双控制 ， 并注意做好张拉记录。 吊杆张拉后 ， 在 吊杆钢管 内压灌注 C 5 0水泥砂 浆 ， 压浆 由下往上压送 ， 固定端 封锚使用 C 5 0微 膨 胀 混 凝土 。 2 5 4 张拉过程中应做好的工作 ( 1 ) 确保工具螺杆在拱肋顶锚杯 内拧入牙数在 1 0牙 以上 。 ( 2 ) 调整千斤顶撑脚 ， 将其垫实垫稳 ， 保证千斤 顶 的中心与钢丝束 中心在同一轴线上。 ( 3 ) 分级加载 ， 每级 2 MP a 。 ( 4 ) 跟踪测 量系杆上拱值 、 水 平位移及拱肋 的 高 程 变化 。 ( 5 ) 确保端部锚 垫板 的水 平 ， 并与 吊杆轴线垂 直 。 2 6 铺设行车道板 ， 浇筑铰缝混凝土 行 车道板在现场预制 ，对称均 匀铺设 行车道 板 ， 安装 行车道板 时 ， 在行车道板 的搁置点处横梁 对应位置上刷一层 C 4 0水泥砂浆 。并浇筑铰缝混凝 土 。 2 7 铺设中孑 L 桥面铺装 ， 浇筑防撞护栏 浇筑 1 0 e m厚 C 4 0防水 混凝土 ，摊铺机 摊铺 9 e ra沥青混凝土 ，扎筋 ，立模 ，现浇混凝 土防撞护 栏 。 3 5 2 m 跨 径 系杆拱 桥施 工 中应 注意 的几个 问题 ( 1 ) 下部支架搭设 应尽量采用钢贝雷 ， 以消除 支架节点非弹性变形。 ( 2 ) 选择优质锚具并进行严格检测 ， 校好千斤 顶和油泵。混凝土达到规定强度后 ， 方可进行张拉 ， 张拉时严格控制好张拉力 ， 并 以伸长值作校核。施 工 中注意观测构件上拱值和压缩值 ， 并与理论值作 比较 。 ( 3 ) 施工过程中必须保持对称施工 ， 严禁单侧 加载。即系杆 、 横梁和拱肋砼浇筑由两端 向跨 中 对称进行 ， 以保证 支架变形保持均匀和最小。按 照 由两端 向跨 中的顺序依次铺设行车道板并按此 顺 序浇 筑桥 面铺 装 。 ( 4 ) 下部支架及 拱肋安装支架搭设完毕后 ， 应 对其平面布置 、 顶部标高 、 节点联 系及纵横 向稳定 性作全面检查 ， 合格后方可进行下道工序的施工。 ( 5 ) 因高强钢丝下料要求很严 ， 每根 吊杆高强 钢丝下料前都应再次测量 吊杆实际长度 ， 从而决定 下 料长 度 。 ( 6 ) 吊杆钢管与预埋钢板焊接时 ， 焊接温度很 高容易使预埋钢板周围混凝土产生“ 起皮” 现象 ， 故 要 注 意 焊 接 时 对 预 埋 钢 板 混 周 围混 凝 土 进 行 洒 水 湿润降温。 ( 7 ) 吊杆预应力张拉时 ， 为保证施工安全 ， 锚杯 拉出孔道后 ， 应及 时拧上螺母 ， 在千斤顶 回油锚 固 后 ， 稍停再拆拉杆 。 4结 语 新 通扬 运 河 大桥 采 用 的相 关 工 艺及 技 术 措施 ， 保证 了整个工程质量和工程进度 ， 可 以为同类型 的 桥梁施工提供借鉴 。 收稿 日期 ： 2 0 1 2 0 6 2 8 作者简 介： 王续岭( 1 9 7 0 -) ， 男 ， 工程师 。 联 系电话 ： 1 5 1 5 0 1 9 1 6 6 8 E ma i I ： c s s h s l 0 1 2 6 c om 一 7 3