南盤江特大橋設(shè)計要點及主要施工方案初步研究

1、2011 年 第 5 期第 37 卷 總第 163 期1312011 年 10 月南盤江特大橋設(shè)計要點及主要施工方案初步研究邵東輝( 中鐵十八局集團第二工程有限公司，河北 唐山064000)摘 要: 南盤江特大橋全長 852. 43 m，主 跨 為 416 m鋼筋混凝土拱橋，采用鋼管混凝土勁性骨架斜拉全斷面澆 筑 + 分環(huán)外包組合的施工方法，橋梁上部結(jié)構(gòu)為采用連續(xù) 梁及簡支箱梁。筆者介紹了設(shè)計要點及主要施工方案的初 步研究。型截面鋼管混凝土做勁性骨架，然后外包混凝土形成鋼筋混凝土拱圈，勁性骨架弦管采用 750 22 mm 鋼管，材質(zhì) 為 q370qc，內(nèi) 灌 c60 混 凝 土， 腹 桿 采

2、用 角 鋼， 材 質(zhì) 為 q345qc 及 q235qc。交界墩及拱上立柱采用鋼筋混凝土空 心墩身。引橋及拱上梁部孔跨布置為: ( 3 42 m) 連續(xù)梁 + ( 60+ 104 + 60) m 連續(xù)剛構(gòu) + 2 ( 4 39. 5m) 連續(xù)梁 + 2 60 mt 構(gòu) + 1 42 m 簡支箱梁。關(guān)鍵詞: 鋼筋混凝土;纜索吊裝; 拱肋外包混凝土中圖分類號: u442. 5拱橋;鋼管混凝土; 勁性骨架;文獻(xiàn)標(biāo)識碼: b文章編號: 1672 4011 (2011) 05 0131 032主要施工方案初步研究1工程概況2. 12. 1. 1主跨下部結(jié)構(gòu)施工方案拱座施工橋位概況丘北南盤江特大橋為新建鐵

3、路云桂線控制性工程，昆 明端位于云南省彌勒縣境內(nèi)，南寧端位于云南省丘北縣境 內(nèi)，s305 省道及南盤江由橋下穿過。橋梁總布置見下圖 1。1. 1( 1)拱座基坑開挖。兩岸拱座地處高山峽谷區(qū)，地形陡峻，拱座基坑開挖高度較高且坡度較陡，針對此情況，設(shè)計院單獨對兩岸拱座基坑開挖做了防護工程設(shè)計。南 寧端拱座開挖。南寧端拱座中心縱向開挖坡口線至基礎(chǔ)底 面高差達(dá)到了 72 m，共 5 級邊坡，開挖方量約 10 萬 m3 。 山體自然坡度最陡處約 45，坡腳為南盤江。結(jié)合主施工便道，共修筑三條便道分別到達(dá)拱座開挖三個標(biāo)高位置，然 后從上向下開挖外運土石方; 昆明端拱座開挖。昆明端 拱座位于 58 陡坡上，

4、遠(yuǎn)陡于南寧側(cè)山體，山腳下為省道305 線和南盤江，坡口至基底最大高差達(dá)到了 108 m，共 5級邊坡，挖方總量接近 10 萬 m3 。地勢特殊，場地有限，巖 石堅硬，需進行大量爆破作業(yè)。首先修筑施工便道至拱座基礎(chǔ)頂面標(biāo)高下 7 m 位置，然后在此逐步采用弱爆破拓展集渣平臺，集渣平臺橫橋向50 m，縱橋向 25 m。集渣平臺開挖完成后沿橋梁縱向中心 由下向上開挖溜渣槽，然后由上至下采用倒八字開挖方法 逐級開挖邊坡，土石方由溜渣槽溜至集渣平臺后運出。便設(shè)計概況南盤江特大橋中心里程 dk601 + 088，全長 852. 43 m。該橋主橋為 416 m 上承式鋼筋混凝土拱橋，一跨跨越南盤 江。主要

5、設(shè)計標(biāo)準(zhǔn): 設(shè)計速度。200 km / h 客貨共線，預(yù) 留 250 km / h 客專條件; 正線數(shù)目。雙線，線間距 4. 6 m;結(jié)構(gòu)類型。無渣軌道，跨區(qū)間無縫線路。引橋采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，空心墩身。主橋拱座采用 大體積鋼筋混凝土，南寧側(cè)拱座前端設(shè) 8 根 d = 2. 2 m 挖孔 灌注樁，兩岸拱座混凝土方量共計 48 412. 5 m3 。主橋 416 m 上承式鋼筋混凝土拱拱圈立面為懸鏈線，拱軸系數(shù) m = 1. 8，拱圈跨度為 416 m，矢高 99 m，矢跨比1 /4. 2，拱圈為單箱三室的變寬度箱型截面，拱圈寬度在拱 頂水平長度 286 m 內(nèi)為 18 m 等寬，從拱腳至拱頂

6、65 m 范圍 內(nèi)，拱圈寬度由 28 m 線性變化至 18 m。拱圈采用 4 片啞鈴1. 2圖 1 橋梁總布置平面圖2011 年 第 5 期第 37 卷 總第 163 期1322011 年 10 月道標(biāo)高以下位置的土石方采用倒退開挖方法，最后一部分采用提升設(shè)備出坑運走。具體開挖順序見圖 2。為纜索吊裝法。這種施工方法根據(jù)纜索吊機的吊裝能力，將鋼管拱肋分段預(yù)制，由纜索吊機先將拱腳吊裝到位，并 用扣索將其固定，再依次吊裝其余節(jié)段并與先吊段對接， 直至吊裝完畢。本橋勁性骨架施工即采用斜拉懸臂法，又 稱纜索吊裝法。勁性骨架設(shè)計與制作。勁性骨架共分個38 節(jié)段，每節(jié)段由 4 片桁片組成，單節(jié)最大重量 1

7、50 t。拱 肋根據(jù)現(xiàn)場地形及當(dāng)?shù)剡\輸條件，經(jīng)多次研究決定，拱肋 先按對應(yīng)節(jié)段長度在工廠生產(chǎn)主拱鋼管，運到現(xiàn)場制成拱 肋，然后軌道運輸至纜索吊下進行吊裝。在南盤江岸邊， 沿 s305 省道利用拱座棄渣填筑拱肋制作場地、運輸通道及 吊裝平臺; 纜索吊設(shè)計與施工。纜索吊采用吉林省現(xiàn)代 城際軌道交通勘察設(shè)計院有限公司設(shè)計的 160 t 纜索吊。纜 索吊額定起重量為 160 t，建筑跨度 770 m，工作有效跨度616 m，起升高度 280 m。承重索采用單跨雙索制。主索采 用 58 mm 鋼絲繩，16 根組成承載索。牽引索采用 42 mm 鋼 絲繩，匹配 2l m28. 1100. 00 型( 28

8、0 kn) 電機功率 62 kw 雙筒 螺旋摩擦卷揚 機。 起 重 采 用 24 mm 鋼 絲 繩， 匹 配 jg8f. 64240 型單 筒 變 頻 調(diào) 速 卷 揚 機。 纜 塔 采 用 800 12mm 結(jié)構(gòu)用鋼管 ( 材料為 q345 b) 做成塔柱，格構(gòu)式，門式結(jié)構(gòu)。南寧側(cè)纜塔設(shè)置在本橋 2、3 號墩之間，最大高圖 2 昆明側(cè)拱座開挖平面布置圖( 2)拱座鋼筋混凝土施工。南寧側(cè)拱座外圍最大尺寸為 32 48 24 ( m) ，混凝土方量為 26 984. 5 m3 ，昆明側(cè)拱座外圍最大尺寸為 26 48 24 ( m) ，混凝土方量為 21 428 m3 ，均為大體積混凝土施工，且設(shè)計

9、均為 c30 混凝土中心 包裹 c40 混凝土。所以拱座混凝土需按設(shè)計要求分塊澆筑， 同時考慮以下措施以降低混凝土水化熱，防止混凝土出現(xiàn) 裂縫。選擇低水化熱的水泥，降低砼內(nèi)部熱量; 摻加 緩凝劑，推遲水化熱的峰值; 摻加粉煤灰，降低水泥用 量，減少水泥水化熱; 采用綜合措施，控制混凝土初始 溫度; “內(nèi)排外?！保瑴p少砼內(nèi)外溫差。即混凝土內(nèi)部預(yù)埋 散熱管通循環(huán)水排出砼內(nèi)部熱量，降低砼內(nèi)部溫度，外部 采取保溫措施，控制砼內(nèi)外溫差及表面與空氣溫差。根據(jù)現(xiàn)場地形，南寧側(cè)拱座混凝土澆筑擬采取泵送與 滑槽相結(jié)合的方式，昆明側(cè)拱座混凝土采取泵送的方式。2. 1. 2 交界墩施工 兩岸交界墩為鋼筋混凝土空心墩

10、，墩身高達(dá) 102 m。國內(nèi)高墩施工一般采取翻?；蚺滥?，根據(jù)工期安排，交界墩施工時為當(dāng)?shù)囟囡L(fēng)季節(jié)，如采用翻模施工，大風(fēng)天氣會影 響施工進度及安全，故交界墩施工擬采用液壓爬模施工技 術(shù)。2. 1. 3 拱圈施工( 1) 勁性骨架施工。鋼管骨架的架設(shè)方法很多，最常 用的施工方法是斜拉懸臂法和轉(zhuǎn)體施工法，跨徑較小的拱 橋也有采用支架法施工的。斜拉懸臂法是鋼管拱肋架設(shè)最 常用的方法，其吊裝常采用纜索吊裝系統(tǒng)，因此有時也稱#度 39 m。昆明側(cè)纜塔設(shè)置在本橋 8 臺臺后，最大高度 92m。南寧側(cè)纜塔安裝采用自升式塔吊配合人工安裝，昆明側(cè) 纜塔采用 50 t 吊車配合人工安裝。纜索系統(tǒng)安裝采用牽引 法，先

11、安裝工作索，然后逐根安裝承重索，最后安裝吊鉤 系統(tǒng)、牽引索和起重索。纜索吊經(jīng)過靜載試驗和動載試驗 合格后方可投入使用; 拱肋吊裝。拱肋吊裝采用纜索吊 吊裝，利用交界墩及交界墩 0# 段上鋼管格構(gòu)架作為扣塔， 鋼絞線作為扣錨索。南寧及昆明兩側(cè)各設(shè) 10 組扣索，6 組 錨索。南寧側(cè)錨索錨錠采用重力式錨錠及巖錨，昆明側(cè)錨 索錨錠采用巖錨。拱肋吊裝從拱腳段開始對稱安裝，逐步 設(shè)置扣錨索，通過扣索調(diào)整標(biāo)高，通過橫向纜風(fēng)繩調(diào)整軸 線位置，吊裝布置見圖 3。鋼管拱的合攏是關(guān)鍵工序之一，結(jié)構(gòu)合攏前后其受力 發(fā)生了明顯的變化，結(jié)構(gòu)體系發(fā)生了轉(zhuǎn)換。合攏前通過扣 索、橫向纜風(fēng)索，對拱肋進行線形、標(biāo)高的調(diào)整，并根據(jù)

12、 需要進行溫度修正，選擇溫度穩(wěn)定時段實施合攏?？鬯鞑?置見圖 4。拱肋吊裝過程中需進行纜索吊主索垂度、纜塔塔頂位 及錨錠移、拱肋軸線、扣索錨錠位移觀測及拱肋各扣點在 各階段的標(biāo)高測量，發(fā)現(xiàn)超出允許偏差時及時采取相應(yīng)的 措施。圖 3 纜索吊裝布置圖2011 年 第 5 期第 37 卷 總第 163 期1332011 年 10 月圖 4 骨架吊裝扣索布置圖( 2) 鋼管混凝土施工。鋼管混凝土采用泵送頂升澆筑法。泵送頂升法是在鋼管拱腳適當(dāng)位置開孔，并將設(shè)有閘 閥的進料口與泵管相連，同時沿拱軸在鋼管頂部設(shè)若干個 排氣孔，混凝土在泵壓力下，由下而上頂升，靠自重擠壓 密實填滿管腔。管內(nèi)混凝土采用 c60

13、高強微膨脹混凝土， 混凝土要求塌落度大、和易性好、收縮率小、不離析不沁 水。鋼管壓注從拱腳向拱頂進行，每壓注完 1 根后，待混 凝土強度達(dá)到設(shè)計要求強度后再壓注下一根。所有鋼管壓 注完畢后采用超聲波及人工敲擊等方法檢測是否有不密實 部分，不密實部分采用鉆孔壓漿方法進行補強，然后將鉆 孔補焊封固。澆注過程而變化的，斜向拱軸線上方的拉力，用以調(diào)整勁性拱骨架在對稱連續(xù)澆注混凝土過程中產(chǎn)生的應(yīng)力和變形， 使其應(yīng)力和變形控制在規(guī)定的目標(biāo)內(nèi)，實現(xiàn)從兩拱腳至拱 頂對稱連續(xù)澆注混凝土。見圖 5 所示。圖 5斜拉扣索設(shè)置原則: 扣點的選擇根據(jù)控制截面內(nèi)力影響線確定，一般在拱腳區(qū)段; 斜拉扣索位置盡量與勁 性骨架

14、懸拼時相同; 斜拉扣索對稱設(shè)置; 本橋拱圈混凝 土澆筑扣索布置見圖 6。( 3)拱肋外包混凝土施工。拱肋外包混凝土采用斜拉扣索法，基本原理就是在拱骨架適當(dāng)位置選取扣點，設(shè)置鋼絞線扣索，利用已有扣塔，用千斤頂施加一個隨混凝土圖 6 混凝土澆筑扣索布置圖2. 1. 4 拱上立柱施工拱上立柱共 9 個，最高 57 m，最低 6 m，擬采用翻模 施工。拱圈要求對稱加載，兩岸立柱施工進度盡量保持對 稱，相鄰立柱間進度高差不超過設(shè)計規(guī)定，以免造成拱軸 過大的不對稱變形，影響立柱測量準(zhǔn)確定位。各立柱預(yù)留 最后一節(jié)統(tǒng)一在一天內(nèi)澆筑完成，以精確控制設(shè)計高程。 拱上立柱模板翻升及材料吊運采用纜索吊副鉤。2. 2 主跨上部結(jié)構(gòu)施工方案主跨上部結(jié)構(gòu)中連續(xù)剛構(gòu)及連續(xù) t 梁部分采用掛藍(lán)懸 臂澆筑，連續(xù)梁部分采用現(xiàn)澆支架進行澆筑，現(xiàn)澆支架采用鋼管做立柱，貝雷桁架做縱梁，上鋪