齊河跨鐵路懸灌橋施工技術(二公司)

齊河跨鐵路懸灌橋施工技術中鐵十四局集團二公司2004集團公司橋梁學術交流會材料主橋中跨合攏段施工竣工通車目錄１工程概況２下部結構施工

２.１百米樁施工２.２承臺施工２.３墩身施工３懸灌梁施工

３.１總體施工順序３.２０＃塊施工主橋采用３.３懸灌段施工３.４直線段施工３.５懸灌梁線型控制３.６合攏段施工４結束語

齊河公鐵立交橋是國家主干線青島-銀川公路上的一座大型橋梁，全長965m，其中主橋跨越京滬鐵路及濟邯鐵路共4股道，跨徑布置為60+110+60m，見圖1.

主橋上部結構為預應力混凝土剛構－連續(xù)箱梁，頂寬22m，底寬14m，梁高6.0～2.5m，底板呈拋物線形變化，斷面形式為單箱雙室結構；預應力采用三向預應力體系，縱向為Φj15.24鋼絞線群錨體系，每束13根，橫向為鋼絞線扁錨體系，豎向為Φ32精軋螺紋鋼軋絲錨體系。橋面雙側設混凝土防撞墻。

主橋共4個橋墩，其中12#、15#為共用墩，13#、14#墩為固結墩。共用墩身為矩形空心結構，固結墩為雙薄壁矩形柔性墩，基礎均為鉆孔灌注摩擦樁，其中12#、15#墩樁長56m，樁徑1.5m，共16根，13#、14#墩樁長96m，樁徑2.0m，也為16根。1工程概況2下部結構施工

2.1百米樁施工技術

2.1.1地質概況

主橋13＃、14＃墩，基礎設計為Φ2.0m群樁，平面按2×4布置，每墩8個，摩擦樁設計，樁長96米，施工中由于承臺位于地面以下，鉆孔樁實際鉆孔深度為102米。

橋址位于黃河下游沖積平原區(qū)，地形平坦開闊，覆蓋層較厚，圖紙?zhí)峁┑刭|情況分別為耕植土、淤泥土、亞砂土、亞粘土、粘土、姜石、粉細砂、砂，后經實際鉆孔發(fā)現，部分地質情況與設計不符，其中，43～48m為軟砂巖層，60～67m為卵石層，含12～16cm較大粒徑漂石，80～102m為姜石層。

2下部結構施工

2.1.2埋設護筒

13＃、14＃墩分別位于京滬鐵路兩側，考慮列車沖擊力較強，為避免鉆進過程中上層土體坍塌，護筒采用1cm厚鋼板卷制焊接而成，內徑230cm，長6m，采用挖埋法施工，護筒周側用粘土回填并夯實，以防滲水引起護筒底部土層坍塌，必要時可于粘土中摻入部分水泥，提高其穩(wěn)定性。

2下部結構施工2.1.3鉆機選擇及改進

鉆機選用2臺GPS－2500型反循環(huán)回轉鉆機，泥漿泵選用反循環(huán)6BS型砂石泵與普通正循環(huán)泥漿泵聯合系統(tǒng)，鉆頭選用雙鋼圈四棱刮刀錐式。由于國內反循環(huán)泵吸排渣鉆孔深度一般不超過80m，因此針對該橋各樁施工，必須對鉆機進行改進，以適應102m的鉆孔深度及地質。

2下部結構施工⑴.砂石泵改進：原反循環(huán)泥漿泵選用6BS型砂石泵，其主要技術參數如下：

流量Q（m3/h）：140

功率W（kw）：22

吸空高度H(m)：75

揚程h（m）：13

對砂石泵改進的目的是：在有效的吸空高度內增加泥漿在鉆桿內流速。

改進方向主要為：考慮增加砂石泵流量，以加大吸空高度至102m。具體措施有：更換砂石泵電機,增加砂石泵葉輪葉片數。經改進，砂石泵基本滿足施工需要，改進后技術參數如下：

流量Q（m3/h）：180

功率W（kw）：30

吸空高度H(m)：100

2下部結構施工⑵.鉆頭改進：原鉆頭形式為雙鋼圈四棱刮刀錐式鉆頭，鉆牙為普通合金塊，鉆牙間距8cm，在鉆至姜石、砂巖等較硬地層時，主要靠鉆牙合金強度磨碎鉆渣至1cm以下碎塊，然后排出孔外，因此鉆頭磨損嚴重，鉆孔中需對鉆頭補焊鉆牙3～4次才可。

考慮改進后的泥漿泵流量增大，泥漿流速增快，攜帶鉆渣的能力增強，決定對鉆頭相應進行改進。

鉆孔中，影響施工進度的主要地層為砂巖、姜石層，根據地質情況判斷，姜石層為3～20mm小顆粒泥結而成；砂巖層主要為50mm～160mm軟砂巖塊膠結而成，基本沒有形成連續(xù)狀巖石結構，因此考慮將在此地層中“以磨為主”的鉆進方法變換為“以撬為主”，充分利用改進泥漿泵攜帶鉆渣能力強的優(yōu)勢，直接將較大粒徑鉆渣排出孔外，縮短鉆進時間。

2下部結構施工具體改進措施為：更換30mm普通合金塊鉆牙為合金齒板狀鉆牙，滿焊于鉆頭棱板上；增大鉆牙中心間距。

改進后的鉆頭在姜石、砂巖層中鉆進速度明顯加快，進尺由原平均2.5m/8h提高至4m/8h，排出砂巖鉆渣最大粒徑達10*12*16cm，證明改進措施是可行的。

2下部結構施工2.1.4反循環(huán)鉆孔

初鉆進采用正循環(huán)鉆孔方式，待進尺8m以后，轉換泥漿泵選擇開關，開啟反循環(huán)砂石泵，改為反循環(huán)鉆孔方式。由于泥漿流速較快，在粉砂地層中鉆進時，應適當控制進尺速度，并適當改善泥漿性能，避免由于護壁不好導致孔壁坍塌。在粘土層鉆進中，為防止粘土鉆渣堵塞鉆桿，應每隔一定時間將鉆頭反轉1分鐘左右，以將粘結于鉆頭上的粘土塊甩掉并打碎，排出孔外。

2下部結構施工2.1.5成孔效果

在對14＃墩的8根樁施工中，除14-1-2孔和14-2-4孔因改進措施不完善而分別鉆孔18天、13天外，其余6孔平均鉆孔時間為8.7天，最快為7天零8小時；二次清孔前沉淀厚度一般為0.5～1.0m，二次清孔所需時間平均為2小時；灌注前含沙率、相對密度等泥漿性能關鍵指標均能滿足規(guī)范要求，一次檢查合格率100％。2下部結構施工2.1.6鋼筋籠、聲測管制作及安放

⑴鋼筋籠長40m，重11.6T，采用“箍圈成形法”預制，共分3節(jié)，安放時用25T吊車分段吊起后于孔口連接，由于接頭較多，施工時應至少投入3臺以上電焊機。

⑵聲測管用φ50mm普通鋼管制作，連接采用套絲鋼管接頭。安放聲測管時每6米設Φ20mm鋼筋箍圈1道，并用鐵絲捆綁于聲測管上，然后往聲測管內灌入清水。施工中應注意不得采用電焊方式連接聲測管與箍圈，以免聲測管被焊穿后，泥漿或混凝土漿流入管內堵塞管路而無法進行樁基檢測。

2下部結構施工2.1.7水下混凝土灌注

⑴導管安放：導管選用D30cm絲扣式，并應提前進行水封承壓試驗。安放導管采用25T吊車吊放，導管接頭間設橡膠密封圈，涂抹黃油后上緊絲扣，考慮導管數量較多，重量較大，為安全計，于導管外側各設φ8mm鋼絲繩1道，并用鐵絲捆綁于導管上，導管懸空宜為40～50cm。

⑵二次清孔：導管安放完畢后，利用導管進行二次清孔，直至孔內沉淀厚度滿足設計要求。

⑶灌注水下混凝土：由于利用導管進行二次清孔，孔內與管內水壓不同，必須進行“同壓”處理。封底混凝土計算方量7.5M3，采用1.5M3漏斗配合7M3混凝土攪拌運輸車直接進行封底，封底時，嚴格保持漏斗內混凝土面始終高于導管口，以免空氣進入導管后形成高壓氣囊。灌注過程中，及時用測繩探測孔內混凝土面高度，并根據混凝土方量進行校核。由于樁孔較深，測繩探測困難，灌注中控制導管埋深不得小于4米，一般以4～7米為宜。2下部結構施工2.1.8樁基測試與檢驗

主橋16根百米樁均采用基樁無破損檢測與聲波透射法檢測雙重檢驗方法。

⑴聲波透射法檢測：聲波透射法檢測技術是利用頻率很高的超聲波作為信息的載體來對混凝土構件進行探測的方法。當混凝土的組成材料、工藝條件、均勻性以及測試距離都一定時，超聲波在其中傳播的速度、首波的幅度和接受信號的頻率等聲學參數的測量值應該基本一致。如果混凝土中局部存在離析、夾泥、斷裂、空洞和不密實現象等缺陷時，則在缺陷處聲阻抗率減小，波傳播速度減低，還會產生波的反射和繞射，與正?；炷料啾容^，就出現聲時偏長、波幅和頻率減低等異常現象，從而可判斷缺陷位置。

檢測儀器采用武漢巖海公司生產的RS-ST01C聲波檢測儀。

檢測依據：JTJ/T93-95《基樁低應變動力檢測規(guī)程》

2下部結構施工⑵無破損檢測：小應變反射波完整性診斷方法（即無破損檢測法）的基本原理是根據樁的一維波動理論，利用樁頂錘擊反射波在邊截面（或變阻抗）處和樁尖（或邊介質）處阻抗變化所產生的不同反射波特征來判別樁的長度（或波速）以及完整性（擴、縮斷面或混凝土離析等）。

檢測儀器為P.I.T樁基動測儀

檢測依據：JTJ/T93-95《基樁低應變動力檢測規(guī)程》

⑶檢測結果：經檢測，主橋16根百米樁樁身混凝土完整性好，樁徑均勻，樁身混凝土強度滿足設計要求，均為Ⅰ類樁，優(yōu)良率達100％。

2下部結構施工2.2承臺施工

固結墩承臺尺寸為18.6m×9m×3m，共計混凝土1004.4m3，共用墩承臺尺寸為15.3m×6.25m×2m，計混凝土382.5m3。

施工前根據現場實際情況，在承臺底事先拋填30cm片石后,澆筑0.3～0.5m后的封底混凝土。待封底混凝土達到一定強度后，再進行承臺施工。

考慮固結墩承臺混凝土方量較大,施工時采用添加粉煤灰、降低拌和料溫度、預埋冷卻管、分層澆注、保溫養(yǎng)護等綜合措施，預防溫度裂縫的出現。

承臺頂層鋼筋承受的施工荷載繁多，施工時為保證其形狀和位置不變，用腳手架鋼管將其固定，并直接澆注在混凝土中。混凝土的運輸采用混凝土攪拌輸送車運至現場，用“滑槽”將混凝土倒至模內?；炷恋臐仓淮瓮瓿伞?/p>

2.3墩身施工

墩身均為矩形墩，墩高12.5m，采用大塊鋼模板一次拼組立模澆筑。

3懸灌梁施工3懸灌梁施工

3.1總體施工順序

主墩墩頂立模澆筑0＃段→澆筑1～14＃段完成T構→拆除掛籃，保留中跨合龍設備，支架澆筑邊跨16#段及邊跨合龍段→利用懸吊設備澆筑中跨合龍段，形成三孔連續(xù)→橋面施工。附：懸灌梁掛蘭施工示意圖懸灌梁掛籃施工示意圖制圖人：張偉制圖時間：2003.4.253懸灌梁施工3.20號塊施工

０＃塊是連接上下部結構的關鍵部位之一，因其受力復雜，混凝土方量高達647m3,鋼筋密集共65t，預應力管道眾多，施工技術要求高而成為懸灌梁施工的重點和難點，其成敗直接關系到整個懸灌梁能否順利完成。

3懸灌梁施工3.2.1支架

支架采用已有八三式軍用墩與六四式軍用梁組合支架,支架布置見下圖。

每個支墩采用2×2式結構，支墩橫向中心距離8m，上部采用六四式軍用梁，墩外側2片，內側3片，軍用墩座于承臺外部分基礎采用2×2×1.5mC25混凝土澆筑，考慮地基承載力不足,采用拋填片石并進行碾壓處理,支架承載力按照16,000kN設計，并考慮風力、底模坡度等水平荷載作用下的穩(wěn)定。

支架完成后進行預壓，以檢驗支架的承載力、穩(wěn)定性及剛度等，并消除非彈性變形，測定彈性變形。

0#塊支架設計圖3懸灌梁施工3.2.2梁部施工

0＃段外模采用掛籃大塊鋼模板，內模采用標準組合鋼模板改制而成，內模支撐采用腳手架鋼管做豎桿。施工順序為：安裝底模→安裝底板、腹板鋼筋及預應力筋→安裝外側模→安裝內模支撐和內模、端模→安裝頂板鋼筋及預應力筋→澆筑混凝土、養(yǎng)生→預應力張拉、壓漿。

3懸灌梁施工3.3懸灌段施工

T構的1～14（1′～14′）號段采用掛籃懸臂對稱澆筑，全橋共投入四套掛籃，同步均衡施工。

3.3.1掛籃

本橋T構懸臂跨度大，橋面寬度寬，梁段最大自重2057kN，最大長度4m,經過比選，采用“鴨嘴式”菱形掛籃，掛籃主桁架由3片桁架組成，中間通過橫聯連接成整體，單套掛籃自重82.9t，掛籃結構簡單，受力明確；設有走行裝置，移動方便，外側模、底?？梢淮尉臀?，內模能整體抽拉；取消了平衡重，利用豎向預應力鋼筋錨固，反扣輪沿軌道行走；主要材料均為型鋼，加工制作簡單，并且可用于合攏段施工。

掛籃主桁拼裝完成后，在地面對其進行預壓試驗，以確定主桁桁架的受力情況及各級變形值，消除非彈性變形，準確提供預設拱度。通過實驗測得最大非彈性變形為26mm，彈性變形為37mm。

3懸灌梁施工3.3.2預應力施工

設計要求梁體混凝土強度達到90％后施加預應力。縱向預應力鋼筋采用OVM15-13型錨具，采用YCW300千斤頂兩端對稱張拉，張拉控制應力為0.75Rby。豎向預應力鋼筋采用Φ32精軋螺紋鋼筋，軋絲錨具，單端張拉，張拉控制應力為0.9

Rby。橫向預應力筋采用BM15-3錨具，采用YCJ26千斤頂單端單束張拉，錨下控制應力為0.75Rby，一端軋花錨固。

3懸灌梁施工3.4直線段施工

邊跨直線段長度5m，梁高2.5m，梁底距地面12.8m，自重3000kN，在滿堂支架上立模一次澆筑。支架采用碗扣式腳手架鋼管拼裝，立桿間距布置90*90cm，腹板下加密至30*30cm,支架安裝完成后進行預壓、觀測，待支架沉降穩(wěn)定后，開始進行施工。

混凝土澆筑采用連續(xù)澆筑，澆筑原則為先柔后剛，即由支架端向墩頂端連續(xù)澆筑。

3懸灌梁施工3.5懸灌梁線型控制

懸灌梁在施工過程中，受梁段自重、預應力施加、施工荷載、溫度變化以及混凝土收縮徐變以及合龍體系轉換等因素的影響，其撓度始終處于動態(tài)變化過程中。

從箱梁2#梁段開始，每個斷面在頂板設置三個標高觀測點（腹板上方），觀測時間為：澆筑梁段混凝土前、澆筑梁段混凝土后，預應力施加前、預應力施加后、掛籃走行前、掛籃走行后。每次測量選擇在每天早7：30點左右，并記錄測量時氣溫，測量數據采集后輸入橋梁博士（Dr.bridge）控制軟件，隨時調整每個梁段的預拱度。

（立模高程Hi＝設計高程H1+預拱度值ΔH2+掛籃變形值ΔH3）