m07-空心薄壁梯形變截面預(yù)應(yīng)力V型結(jié)構(gòu)施工技術(shù)(二)

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。m07-空心薄壁梯形變截面預(yù)應(yīng)力V型結(jié)構(gòu)施工技術(shù)(二)潮州市韓江北橋A標(biāo)段空心薄壁梯形變截面預(yù)應(yīng)力V型結(jié)構(gòu)施工技術(shù)第二工程公司 張新內(nèi)容提要：V型結(jié)構(gòu)在橋梁工程中并不常用，類似潮州韓江北橋的空心薄壁梯形變截面預(yù)應(yīng)力V型結(jié)構(gòu)更是少見(jiàn)，本文結(jié)合韓江北橋工程實(shí)例，介紹截面復(fù)雜多變的V型結(jié)構(gòu)的主要施工技術(shù)，對(duì)其它類似工程具有很好的參考價(jià)值。關(guān) 鍵 詞： V型結(jié)構(gòu) 平衡塔 施工1.工程概況1.1設(shè)計(jì)概況及施工環(huán)境潮州市韓江北橋位于潮州市湘子橋以北約1.73公里處（北堤樁號(hào)2+350），跨越韓江水道，標(biāo)段起訖里程為

2、K0+606.9K2+537.5，全長(zhǎng)1930.6m，其中主橋580m，兩岸引橋長(zhǎng)1350.6m。道路等級(jí)為城市主干道，雙向六車道，河道內(nèi)引橋橋?qū)?8m，河道外引橋?qū)?5m，主橋橋?qū)?0m。主橋施工場(chǎng)地均位于韓江大堤內(nèi)，其中Z1、Z4、Z5、Z6墩位于沙灘上，Z2墩位于航道淺水邊，這五個(gè)橋墩采用填砂石形成施工作業(yè)平臺(tái)(韓基標(biāo)高9.5m),Z3墩位于韓江航道中。韓江枯水期水位在7.5m左右，雨季期間水位上漲到14m左右，而且水流沖刷破壞嚴(yán)重。1.2結(jié)構(gòu)形式主橋上部為五跨連續(xù)無(wú)風(fēng)撐鋼管混凝土系桿拱橋(C跨+B跨+A跨+B跨+C跨)，其跨徑組合為（85m+114m+160m+114m+85m）；下部

3、為鉆孔樁基礎(chǔ)、矩形承臺(tái)、雙薄壁矩形空心墩、V形結(jié)構(gòu)。主橋總體結(jié)構(gòu)布置如圖1所示。圖1 主橋總體結(jié)構(gòu)布置圖V型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為空心薄壁梯形變截面預(yù)應(yīng)力鋼筋砼結(jié)構(gòu)，如圖2所示(以Z3墩為例)，與上部現(xiàn)澆箱梁形成倒三角形結(jié)構(gòu)，與下部空心薄壁矩形墩固結(jié)形成。兩側(cè)V腿最底部離地面約11m高，頂部離地面約1620m高。全橋六個(gè)主墩，每主墩為兩個(gè)獨(dú)立的V構(gòu)，總共12個(gè)V型結(jié)構(gòu)。Z3(Z4)墩V型結(jié)構(gòu):往B跨的V腿斜長(zhǎng)13.12m，底面傾角43o3454”。往A跨的V腿斜長(zhǎng)13.39m，底面傾角43o3126”。根部厚3.12m。V腿橫橋向底寬8m，頂寬4.45m，底板及頂板厚0.6m，側(cè)墻厚0.5m，中隔墻厚1.

4、6m。 Z2(Z5)墩V型結(jié)構(gòu):往C跨的V腿斜長(zhǎng)10.94m，底面傾角42o394”。往B跨的V腿斜長(zhǎng)11.46m，底面傾角42o3637”。根部厚2.459m，橫橋向底寬8m，頂寬約4.5m，側(cè)墻厚0.5m，中隔墻厚1.4m。Z1(Z6)墩V型結(jié)構(gòu):往引橋的V腿斜長(zhǎng)8.74m，底面傾角41o3543”。往主橋C跨的V腿斜長(zhǎng)9.15m，底面傾角41o3543”。根部厚1.89m，橫橋向底寬8m，頂寬約4.6m，側(cè)墻厚0.5m，中隔墻厚1.2m。每個(gè)V型結(jié)構(gòu)均設(shè)計(jì)有斜向預(yù)應(yīng)力，預(yù)應(yīng)力束設(shè)在V腿的底板及頂板內(nèi)，每側(cè)V腿設(shè)12束(底板6束，每束9根；頂板6束,每束19根)。預(yù)應(yīng)力束固定端在空心墩頂內(nèi)

5、，張拉端在上部箱梁內(nèi)。圖2 Z3墩V型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖1.3 主要工程數(shù)量全橋共12個(gè)V構(gòu)，主要工程數(shù)量詳見(jiàn)表1。表1 主要工程數(shù)量表墩位C50砼II級(jí)鋼筋鋼絞線Z1(Z6)每個(gè)V構(gòu)C50砼=193m3，四個(gè)V構(gòu)合計(jì)=772 m3每個(gè)V構(gòu)=22.5t四個(gè)V構(gòu)合計(jì)=90t每個(gè)V構(gòu)=4.2t，四個(gè)V構(gòu)合計(jì)=16.8tZ2(Z5)每個(gè)V構(gòu)C50砼=284m3，四個(gè)V構(gòu)合計(jì)=1136 m3每個(gè)V構(gòu)=29.3t，四個(gè)V構(gòu)合計(jì)=117.2t每個(gè)V構(gòu)=5.42t，四個(gè)V構(gòu)合計(jì)=21.7tZ3(Z4)每個(gè)V構(gòu)C50砼=415m3，四個(gè)V構(gòu)合計(jì)=1660m3每個(gè)V構(gòu)=39.8t，四個(gè)V構(gòu)合計(jì)=159t每個(gè)V構(gòu)=6.2

6、4t，四個(gè)V構(gòu)合計(jì)=25t合計(jì)全橋合計(jì)C50=3568 m3，II級(jí)鋼筋=366.2t，鋼絞線=63.5t。2. V型結(jié)構(gòu)總體施工方案概述2.1施工特點(diǎn)平衡塔斜拉施工方法是利用拉桿向上斜拉，通過(guò)中間塔平衡水平分力及抵消部分力矩，結(jié)構(gòu)受力分析比較明確，充分利用型鋼的軸向抗拉及抗壓性能，這種方法不受橋墩高度限制，支架體系也不受橋下洪水的影響；此外，因施工支架不落地，在進(jìn)行V型結(jié)構(gòu)施工期間，還可以同時(shí)進(jìn)行上部箱梁的基礎(chǔ)處理及搭設(shè)部分支架，有利于加快進(jìn)度。2.2施工方法采用型鋼在空心墩頂上組拼為平衡塔，通過(guò)中間塔平衡水平分力及抵消部分力矩。V腿外側(cè)利用貝雷梁組拼為斜托梁，斜托梁底部與墩頂預(yù)埋件銷接，中

7、部及頂部通過(guò)型鋼斜向拉在平衡塔上。V腿砼澆筑后利用水平剛性拉桿臨時(shí)固定，水平拉桿與V腿形成臨時(shí)倒三角穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，直至頂部箱梁施工后形成永久三角形結(jié)構(gòu)。V腿為空心薄壁變截面狀，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，操作空間狹小，而且混凝土方量大，為了降低施工荷載，并減少混凝土的收縮及徐變應(yīng)力，將Z3(Z4)墩V腿結(jié)構(gòu)分三次先后澆筑砼，第一次澆筑根部，第二次澆筑空心段，第三次澆筑頂部實(shí)心段；Z1(Z6)、 Z2(Z5)墩V腿分兩次澆筑砼，第一次澆筑根部及空心段，第二次澆筑頂部實(shí)心段。2.3 主要施工步驟(以Z3為例)第一步：空心墩頂部實(shí)心段施工后，利用汽車吊或塔吊安裝平衡塔、斜托梁、斜向拉桿，人工安裝第一節(jié)模板，綁扎鋼筋，澆筑

8、根部砼。第二步：安裝第二節(jié)模板，綁扎鋼筋，調(diào)整模板至斜腿位置，鑿毛砼接頭并清理干凈，兩側(cè)對(duì)稱澆筑空心段砼。第三步：安裝第三節(jié)模板，綁扎鋼筋，預(yù)埋型鋼水平拉桿，調(diào)整模板至斜腿位置，鑿毛砼接頭并清理干凈，兩則對(duì)稱澆筑頂部砼。第四步：砼達(dá)到90%設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，利用預(yù)埋的型鋼水平拉桿與V腿形成臨時(shí)穩(wěn)定三角結(jié)構(gòu)，割除斜托梁及斜向拉桿，施工上部現(xiàn)澆箱梁。主要施工步驟如圖3所示。209dry conditions with low corrosion of steel with low corrosion. Foundation soils are non-corrosive to concrete stru

9、ctures, reinforcement of reinforced concrete structures and steel structures with weak corrosive. (4) station anti-floating, and anti-infiltration design level: according to Shaanxi Province engineering survey Institute provides of Metro Line 1 line anti-floating level (2008.7.16) results, intends b

10、uilt date Park Station anti-floating, and anti-infiltration design level elevation respectively for 391.00m and 389.00m 1.2.3 special geological conditions (1) intends built site may distribution abandoned dry, dry in the may filling has block stone, construction in the also may encountered not iden

11、tified of underground structure real, hard real, should timely processing. (2) fill: the composition of the soil materials complex, particle size is extremely uneven, soil differences, loose structure, excavation is easy to collapse and cause ground deformation. (3) the collapsibility of loess: acco

12、rding to this survey and exploration wells (exploration wells in the total completed 7) soil sample soil test results, depth of collapsibility loess 6.5011.50m, station main, flat wind Pavilion, air shafts and channels, regardless of loess collapsibility problem. Chapter two supporting programme sel

13、ection and compare 2.1 types of Foundation pit support and its characteristics and scope 2.1.1 of deep mixing cement-soil deep mixing cement-soil retaining wall is the retaining wall with deep mixer in place and entered forcibly mixing cement to form a continuous overlapping of soil-cement column re

14、inforced retaining wall. Advantages of cement-soil retaining wall: due to the pits without support to facilitate mechanized rapid中鐵十三局集團(tuán)有限公司 2093. 主要施工技術(shù)3.1平衡塔施工3.1.1結(jié)構(gòu)形式常規(guī)的V型結(jié)構(gòu)多為實(shí)心矩形截面，平衡塔常采用萬(wàn)能桿件、貝雷梁、軍用梁等定型構(gòu)件組拼形成，但由于本橋V型結(jié)構(gòu)為空心變截面，而且受預(yù)應(yīng)力束干擾(平面投影為斜向，中心間距45cm)，斜向拉桿的位置受到限制，若采用上述定型構(gòu)件組拼則導(dǎo)致定型構(gòu)件局部應(yīng)力過(guò)大。因此本橋的

15、平衡塔采用槽鋼、工字鋼自由組拼以適應(yīng)斜向拉桿的位置。平衡塔平面尺寸為2m×6m，高度1216m。每個(gè)平衡塔共813根格構(gòu)柱，每個(gè)格構(gòu)柱由兩根25b槽鋼 (Z1、Z6部分格構(gòu)柱為I25b工字鋼) 組拼成25cm×25cm的矩形組合截面。格構(gòu)柱之間用10槽鋼作水平及斜撐，將格構(gòu)柱連成整體，確保有足夠的強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性。如圖4所示。圖4 Z3墩V型結(jié)構(gòu)施工平衡塔構(gòu)造圖3.1.2 施工方法平衡塔座落在空心墩頂上，在施工墩頂砼時(shí)按格構(gòu)柱的位置在墩頂上預(yù)埋鋼板，砼施工后在鋼板上準(zhǔn)確定出縱橫軸線及標(biāo)高。每個(gè)格構(gòu)柱預(yù)先在地面加工組拼，將每四個(gè)格構(gòu)柱組拼成單體空間結(jié)構(gòu)，然后利用汽車吊或塔吊

16、安裝，最后在墩頂上將所有格構(gòu)柱連成整體。長(zhǎng)度超過(guò)12m的格構(gòu)柱豎向分段安裝，接頭先用螺栓臨時(shí)連接，試拼合格后解體分段吊裝，最后焊成整體。吊裝時(shí)用全站儀及吊線控制格構(gòu)柱的垂直度，然后將格構(gòu)柱與墩頂?shù)念A(yù)埋鋼板焊接固定。水平撐及斜撐利用汽車吊起吊，手動(dòng)葫蘆輔助就位后與綴板焊接固定，將各個(gè)格構(gòu)柱連成整體。平衡塔的安裝如圖5、圖6所示。圖5 平衡塔安裝圖(一)圖6 平衡塔安裝圖(二)3.2 斜托梁施工3.2.1 結(jié)構(gòu)型式斜托梁采用12排單層普通貝雷梁組拼，兩側(cè)為單排，中間每2排貝雷梁拼成一組，相鄰兩組中心間距1.21.5m，凈距5070cm。在貝雷梁下弦桿的下方布置橫向底托梁，橫向底托梁由兩根20a槽鋼

17、形成組合結(jié)構(gòu)。橫向底托梁間距3m6m，通過(guò)斜向拉桿將橫向托梁與斜向貝雷梁連成整體。在橫向底托梁的對(duì)應(yīng)位置布置斜向拉桿。斜向拉桿由2*10槽鋼組拼，Z1(Z6)、Z2(Z5) 軸V腿豎向設(shè)兩道拉桿， Z3(Z4)軸V腿設(shè)三道拉桿，每道拉桿橫橋向布置六組（每組貝雷梁對(duì)應(yīng)一組拉桿）。拉桿一端與橫向底托梁銷接，另一端與平衡塔銷接。較長(zhǎng)拉桿用拉板焊接接長(zhǎng)。水平剛性拉桿采用4×I25a工字鋼，在最后一次砼澆筑前預(yù)埋在V腿頂部，通過(guò)水平剛性拉桿與兩側(cè)V腿形成臨時(shí)穩(wěn)定的倒三角結(jié)構(gòu)。斜托梁構(gòu)造如圖7所示(以Z3為例)。圖7斜托梁構(gòu)造圖3.2.2 施工方法斜托架采用汽車吊、塔吊安裝。Z1(Z6)軸斜托架

18、長(zhǎng)9m，Z2(Z5)軸斜托架長(zhǎng)12m， Z3(Z4)軸斜托架長(zhǎng)15m(分成兩段9m+6m安裝)。在地面將每排貝雷梁組拼成型，用吊車單排起吊至墩頂高度，將貝雷梁的端部與墩頂預(yù)埋件銷接拉住，提升到要求傾角后用鋼絲繩臨時(shí)固定。待各組貝雷梁均安裝完后，先安裝第一道橫向底托梁，使底托梁與兩排貝雷梁連接形成骨架，然后對(duì)應(yīng)貝雷梁的位置安裝兩組斜向拉桿，通過(guò)手動(dòng)葫蘆調(diào)整橫向底托梁使貝雷梁達(dá)到要求傾角后固定斜向拉桿，再將其它組貝雷梁傾斜放低與橫向底托梁連接，最后安裝其它對(duì)應(yīng)位置的斜向拉桿。斜托梁的安裝如圖8、圖9、圖10、圖11所示。圖8 斜托梁安裝圖(一) 圖9 斜托梁安裝圖(二)圖10 斜托梁安裝圖(三)圖

19、11 斜托梁安裝圖(四)3.3 鋼筋模板工程3.3.1 鋼筋工程因本橋V構(gòu)為空心薄壁梯形變截面狀，導(dǎo)致V構(gòu)的鋼筋為變長(zhǎng)度，即每根鋼筋長(zhǎng)度都不相同，這樣給鋼筋加工、存放、運(yùn)輸以及綁扎安裝均造成很大麻煩，需要在鋼筋加工場(chǎng)統(tǒng)一加工成型，每根鋼筋標(biāo)注型號(hào)和長(zhǎng)度，并根據(jù)安裝的先后順序進(jìn)行存放、運(yùn)輸，避免打亂順序。鋼筋用吊車或人工提升到工作面，按底板->腹板->頂板的順序綁扎安裝，對(duì)于每根橫向閉合箍筋將其分四段，待安裝完成后再焊接連成閉合鋼筋。由于V腿鋼筋密集而且預(yù)埋件較多，施工時(shí)注意保護(hù)，并遵循“次要避讓主要”的原則，優(yōu)先保證主受力筋的位置。斜向預(yù)應(yīng)力鋼絞線固定端位于空心墩頂上，空心墩豎向預(yù)

20、應(yīng)力鋼絞線張拉端位于V腿交叉處頂部，施工時(shí)按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行預(yù)埋，并注意保護(hù)鋼絞線。鋼筋綁扎安裝如圖12、圖13、圖14所示。圖12 鋼筋綁扎安裝圖(一)圖13 鋼筋綁扎安裝圖(二)圖14 鋼筋綁扎安裝圖(三)3.3.2模板工程常規(guī)的V型結(jié)構(gòu)多采用定型或組合鋼模板施工，但因本橋的V構(gòu)數(shù)量眾多且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，所以采用木模板施工，其中外側(cè)模板用光滑的黑漆板，內(nèi)模用普通膠合板。模板利用吊車起吊放在操作平臺(tái)上，人工搬運(yùn)逐塊拼裝。模板支立采用底模->側(cè)模->內(nèi)模->頂模的順序。側(cè)模按不同部位的節(jié)段進(jìn)行放樣，以保證形狀準(zhǔn)確。由于側(cè)模向內(nèi)傾斜，施工時(shí)利用吊錘和角度尺控制其傾斜度?？招亩蔚装宓捻斈?、

21、頂板底模和頂模部分采用小塊活動(dòng)模板拼裝，澆砼時(shí)拆除部分模板形成工作窗口，以方便砼的卸料及振搗，澆筑后及時(shí)支上模板封堵。模板利用10×10cm方木及48mm鋼管作縱橫楞。底板的底模與頂板的頂模用鋼筋對(duì)拉，防止內(nèi)模及頂模上浮。為保證操作安全，在V腿橫橋向外側(cè)搭設(shè)懸挑腳手架。模板安裝如圖15、圖16、圖17所示。圖15 模板安裝圖(一) 圖16 模板安裝圖(二)圖17 模板安裝圖(三)3.4混凝土工程V腿砼施工操作空間狹小，單次澆筑方量大（最大約為226m3），如果用起重機(jī)吊料斗下料，施工效率低，施工時(shí)間長(zhǎng)，容易出現(xiàn)施工冷縫。因此采用汽運(yùn)及泵送聯(lián)合的輸送辦法：將砼泵拖放在V腿的附近地面，砼

22、在攪拌站集中攪拌后用運(yùn)輸車水平運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)，用砼泵垂直泵送，再通過(guò)滑槽送到工作面進(jìn)行澆筑，這樣能夠減少泵送距離，將坍落度控制在14cm左右，滿足泵送要求，也提高了施工效率，更加容易保證砼的質(zhì)量。V腿砼摻入高效緩凝減水劑，砼初凝時(shí)間在10h左右，注意控制每次澆筑時(shí)間不超過(guò)砼的初凝時(shí)間。砼澆筑順序：第一段(根部)：橫橋向由中間往兩端推進(jìn)，順橋向兩側(cè)對(duì)稱進(jìn)行。第二段(空心段)：由低往高逐層澆筑，橫橋向從中部開(kāi)始往兩側(cè)多點(diǎn)卸料，順橋向兩側(cè)對(duì)稱澆筑。第三段(頂部)：從中部開(kāi)始，利用砼自然坡度逐層澆筑，兩側(cè)要對(duì)稱進(jìn)行。澆筑空心段砼時(shí)，拆除空心段部分模板形成工作窗口，以方便砼的卸料及振搗，澆筑后及時(shí)支上模板封堵。3.5預(yù)應(yīng)力施工V腿斜向預(yù)應(yīng)力為單端固定、單端張拉，固定端位于空心墩頂，張拉端位于上部箱梁的底板內(nèi)。在施工V腿時(shí)先預(yù)埋好鋼絞線，待箱梁施工完后才能張拉V腿預(yù)應(yīng)力。斜向預(yù)應(yīng)力鋼絞線采用YCW400千斤頂張拉，張拉封錨后進(jìn)行真空壓漿。3.6施工監(jiān)控主要是在澆筑砼過(guò)程監(jiān)控平衡塔、斜托梁的變形以及V腿交叉處砼拉應(yīng)力，若平衡塔變形過(guò)大將導(dǎo)致V腿傾角不符合設(shè)計(jì)要求、砼拉應(yīng)力過(guò)大引起開(kāi)裂，甚至引起平衡塔支架體系整體傾覆。為了監(jiān)測(cè)平衡塔和斜托梁的變形，分別在平衡塔頂和斜托梁安裝反射棱鏡(如圖18所示)，在砼澆筑全過(guò)程中利用全站儀實(shí)時(shí)測(cè)量各點(diǎn)的三維坐標(biāo)，若變形超過(guò)5mm及時(shí)指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整砼澆筑方向，