一、大跨度橋梁施工關鍵技術
1、橋梁基礎施工
(1)大型深水群樁基礎施工
①鉆孔平臺搭設。對大型深水樁基礎結構進行施工時,近年來發(fā)展出了不少具有代表性的新技術和新工藝,如鋼護筒平臺和鋼吊箱平臺技術,這兩種新工藝較之傳統(tǒng)施工工藝在技術上更具有先進性。鋼吊箱圍堰工程是通過精確定位的鋼吊箱加裝鋼護筒,以形成鉆孔平臺,當承臺地面與河床基層較高時,或承臺高程以下土層結構較為松軟時,可采用此種方法進行施工。而鋼護筒平臺結構則是完全以鋼護筒作為豎向承重荷載的支撐結構,通過打樁船和打樁機具的精確施工技術,可將鋼護筒準確打入足夠深度的土層,并在鋼護筒頂部安裝支撐、不知平臺板和安裝相應鉆孔施工機械進行作業(yè)。
②鉆孔樁施工。大跨度橋梁群樁基礎一般具有樁徑大、入土深、根數(shù)多、規(guī)模大等特點,鉆孔施工主要應從泥漿配置、鉆孔垂直度控制以及鋼筋籠預制下放、水下混凝土澆筑等環(huán)節(jié)進行質(zhì)量控制。
③大型鋼吊箱施工。大型鋼吊箱近年來較為先進的是整體吊裝和現(xiàn)場整體同步控制下放兩種工藝。a.大型鋼吊箱水上浮運、現(xiàn)場整體吊裝工藝。岸上基層使用整體鋼吊箱技術,通過滑道、預制管道或水上浮運等措施將鋼吊箱運至施工現(xiàn)場,并在已完成的樁基礎施工現(xiàn)場使用吊裝、定位和水下封孔等措施進行施工。采用此種施工技術具有施工進度快、作業(yè)精度高、施工安全性好、結構穩(wěn)定等優(yōu)點。b.計算機控制整體同步下方技術。鋼吊箱在施工中采用了計算機控制的整體同步下放技術,改善了以往鋼吊箱下放施工受到結構質(zhì)量和規(guī)模的制約,此種技術的應用對大跨度橋梁施工的發(fā)展具有十分廣闊的發(fā)展前景。此種方法可以利用已完成的樁基礎工程為支撐,在橋墩結構處加裝鋼吊箱整體,并使用大功率千斤頂連續(xù)作業(yè),通過計算機控制全部千斤頂同步下方鋼吊箱至水中設計位置。
(2)沉井基礎施工
沉井基礎大量應用與大跨度橋梁的基礎,如主塔基礎及懸索橋的錨釘基礎等。沉井基礎施工主要包括沉井基礎處理、鋼殼沉井的加工、安裝及混凝土澆筑、混凝土沉井的接高及下沉、清基及封底等步驟。其中大部分沉井下沉均采用部分降排水施工。
(3)地下連續(xù)墻施工
地下連續(xù)墻具有場地適應能力強、施工噪聲小、對底層結構破壞小和防滲性能好、剛度大等優(yōu)點,已成為當前國內(nèi)外地下連續(xù)墻施工的主要技術,我國的地下連續(xù)墻施工在大跨度橋
梁基礎的施工應用中也得到了快速發(fā)展。地下連續(xù)墻工程主要由基層處理、鉆孔成槽、底部清理、接頭工程和混凝土的澆筑與養(yǎng)護施工等。
2、索塔施工
大跨度橋梁索塔一般主要為鋼筋混凝土結構和鋼結構塔柱。索塔施工主要包括塔柱施工(鋼筋、模板、勁性骨架、混凝土)、橫梁施工(鋼筋、模板、混凝土、預應力)以及附屬設施施工。
(1)斜塔柱的抗傾措施
傾斜塔柱在大懸臂狀態(tài)下,自重和施工荷載等會造成塔柱底部混凝土出現(xiàn)較大拉應力而出現(xiàn)開裂。因此,在施工過程中須設置一定的水平支撐或約束來減小上述影響,來保證傾斜塔柱的受力、變形和穩(wěn)定性。橫向內(nèi)傾大柱國內(nèi)外普遍運用的方法是逐段設置主動支撐,成塔后拆除所有主動支撐。橫向塔身外傾時,應考慮每隔一定的高度設置受拉桿件,或在塔柱外側設置受壓支架來保證斜塔柱的受力、變形和穩(wěn)定性。
(2)大跨徑橋梁混凝土索塔的施工
索塔施工主要施工設備為塔吊和電梯。橫梁的施工順序一般有柱梁同步施工和異步施工兩種方法。橫梁一般采用鋼管落地支架法進行施工。橫梁施工根據(jù)橫梁尺寸,一般分成、分塊澆筑,預應力一次張拉完成。橫梁高度較低,一般高度低于5m時可一次澆筑,一次張拉。大跨徑橋梁鋼索塔一般在鋼結構加工廠加工完成后,利用駁船分解運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場,然后利用塔吊等大型設備吊裝,分節(jié)接高,完成索塔的施工。
3、超長斜拉索施工
大跨度斜拉橋斜拉索最長索的長度達到500m左右,單根索重達到50t左右。因此,斜拉索的施工根據(jù)索長的變化,采用不通達牽引、張拉方式。通常在梁段安裝完畢,第一次張拉,橋面吊機行走到下一節(jié)段后,第二次張拉。塔柱附近短索采用塔吊提升、塔端掛索,梁內(nèi)手拉葫蘆牽引梁端錨頭入索套管錨固并且在塔端張拉;長斜拉索采用橋面吊索桁車起吊索盤、塔吊展索。塔頂?shù)鯔C進行塔端掛設,橋面卷揚機、連續(xù)千斤頂牽引梁端錨頭入索套管錨固,長斜拉索可在塔端或者梁端張拉。
二、工程實例
1、工程概況
某主橋為大型雙塔雙索面混凝土斜拉橋跨度為(180+400+180)m,結構支承體系為漂浮體系,塔高210m,主梁采用牽索掛籃懸臂澆筑灌筑法施工。
2、施工關鍵要點控制及措施
因為本斜拉橋具有跨度大、塔高、施工臨時荷載多及混凝土澆筑段長等特點,使得在施工過程中控制相對比較困難。施工中各參數(shù)偏差,尤其是具有累計性的標高偏差等都會嚴重影響施工監(jiān)控和橋梁最終質(zhì)量。
(1)牽索掛籃的模擬。為了消除牽索掛籃施工中掛籃與已澆梁體及牽索間相互作用的影響,提高施工中結構內(nèi)力和變形計算的準確性,必須在計算模型中輸入掛籃,并精確模擬其剛度及其與主梁、牽索的連接。掛籃的前移就位、分次張拉牽索和混凝土的澆筑等都需要參與施工模型的計算。
(3)張拉索力的確定。已澆梁段混凝土內(nèi)力應控制在案范圍內(nèi),不允許出現(xiàn)較大拉壓應力。掛籃在施工中處于良好的受力狀態(tài),主梁前端撓度變化不宜太大。
(4)無應力狀態(tài)在索力調(diào)整中的應用。混凝土澆筑過程中將索力作為調(diào)索的依據(jù)很難取得良好效果,無應力狀態(tài)索力調(diào)整法是根據(jù)索力值與斜拉索無應力長度的關系確定錨頭的拔出量,此方法在索力調(diào)整中取得了良好效果。在主梁合龍過程中采用此方法,不但提高了調(diào)索精度,而且優(yōu)化了施工方法,加快了施工進度。
3、控制成果
斜拉橋成橋線形測量的70個斷面,156個觀測點中,偏差在10mm內(nèi)的有71個,占45.5%,偏差大于30,mm的有28個,占17.9%,由此可看出此橋梁施工合龍線形基本平順,滿足規(guī)范要求。單根實測斜拉橋索力與理論值偏差基本都在10%以內(nèi),索力狀態(tài)良好。