沪宁高速公路扩建工程塘河大桥拓宽施工.pdf

2 2 世 界 桥 梁 2 0 0 8年第 1期 沪宁高速公路 扩建 工程塘 河大桥 拓宽施工 王林 ， 陈 海卿 。 ( 1 常州市 高速公 路建 设指 挥 部 ， 江苏 常州 2 1 3 0 2 2 ； 2 江 苏燕 宁 公 路工 程技 术有 限公 司， 江 苏 南京 2 1 0 0 1 7 ) 摘 要 ： 沪宁高速公路塘河大桥 为单 箱单室 三向 预应 力混 凝土 连续箱 梁桥 ， 跨径 布置 为( 2 0 +3 0 +4 6 +3 8 + 3 2 )m。介绍塘河大桥拓宽关键施工工艺 。 关键词 ：连续 梁桥 ； 箱形梁 ； 扩建 ； 桥梁施工 中图分类号 ： u4 4 8 2 1 5 ； u4 4 5 6 文献标识码 ： a 文章编号 ： 1 6 7 1 7 7 6 7 ( 2 0 0 8 ) 0 1 0 0 2 2 0 3 1工程 概况 近年来 ， 随着 沪宁 高速 公路交 通量 的快 速增 加 ， 局部路段高峰时服务水平已明显 降低 ， 为了满足 日 益增长的交通要求 ， 决定对沪宁高速公路进行改造 ， 由原来 的双 向 4车道 拓宽 为双 向 8车道 。 塘 河 大 桥位 于沪 宁 高速 公 路 常州 段 起 点 附近 ， 大桥全 长 1 7 2 2 2 i n 。上 部 结 构 为 单 箱 单 室 三 向 预 应力 ? 昆 凝 土连 续箱 梁 ， 跨径 布置 为 ( 2 0 +3 0 +4 6 +3 8 +3 2 )n 3 ， 左 右 幅反 对 称 布 置 ， 河 流 与 路 线 交 角 为 1 4 5 。 。下部结构为独柱墩 、 桩柱式桥 台， 斜 桥正做 ， 错墩 布置 。此 次沪 宁高 速公路 改 造工程 需 对该桥 进 行扩 建 。 在扩建工程实施前对桥梁进行 了全面的外观调 查和检测， 结构的构件尺寸基本达到设计要求 。主 桥箱梁混凝土强度基本满足设计强度要求 ， 个别 处 出现混凝土剥落 、 钢筋裸露 。桥墩桥 台实测强度满 足设 计要 求 ， 桥 台处 出现 裂 缝 、 混 凝 土 松散 等 病 害 。 桥 面基本平 整 ， 对 行 车 无 影 响 ， 桥 面排 水 设 施 良好 。 2 0 0 4年 2月 对该 桥进 行 了静 载试 验 ， 通 过循 环 加 卸 载作用 ， 结 构产 生 的挠度 能够 恢复 ， 试验 表 明结构 处 于弹性 工作 状态 ， 通 过加 宽可 加 以利用 。 2 桥梁扩建方案 2 1 桥型 布置 在 考虑 扩建 施 工方 案 时所受 的制 约 因 素较 多 ， 主要 有 ： 新 老 结构 问 的连接可 靠性 、 施 工组 织及 净空 问题 等 。由 于沪 宁高 速 公 路 车 流 量很 大 ， 施 工 期 问 又要求不能降低其通行能力， 故在确定桥梁扩建方 案时 ， 充分考虑到这一 因素 ， 尽量少动原有结构 ， 特 别 是桥梁 的上部结 构 ， 原桥 边梁 加 以保 留 ， 新 老桥 之 间采 用植 筋 连接 。通 过对 原 有桥 梁 孔 径 净 空 调查 、 复核 ， 设计 中维持原有 的通航净空不变。对于扩建 的桥 型方 案 ， 本 着 “ 安全 、 实 用 、 经 济 、 美 观 ” 的原 则 ， 基 本 与原 桥 型协调 一致 。 设 计 桥梁 两侧 各 拼 宽 8 2 5 i n ， 桥 宽 由原 2 6 i n 变为 4 2 5 m( 见图 1 ) 。原 4车道布置为 2 e o 7 5 m( 护栏 ) + 1 0 7 5 m( 净 宽 ) +1 5 m( 分隔带 ) ， 拼宽 后 8车道布置为 2 x e o 5 i n ( 护栏 ) +1 9 2 5 i n ( 净 宽 ) + 1 5 m( 分隔 带 ) 。桥 梁 设计 荷 载 标 准 为公 路 一 i级 ( 相 当于原 汽 一超 2 o级 ， 挂 一 1 2 0 ) ， 地 震基 本 烈度 为 度 ( 地震 动峰 值加 速度 为 0 0 5 g ) 。 堕 堕 堑皇 亘 1 7 2 22 l 卜堡+塑十 牡 0 1l 0 1 1 些 i 1 堕 塞 1 2i i 位 ：c m 图 l塘 河 大 桥 桥 型 布 置 采用 5 跨等高度预应力混凝土连续箱梁进行拼 接 ， 拼宽模式为上构连接下构不连接。为满足通航 净空要求 ， 并考虑到新老结构 间的拼接， 新桥加宽部 分 的桥 跨 布置 采 用 ： ( 1 9 +2 8 + 4 4 +4 0 + 3 5 )i n， 左 收 稿 日期 ： 2 0 0 7 1 0 1 0 作者简介 ： 王林 ( 1 9 6 9 一) ， 男 ， 工程师 ， 1 9 9 8年毕业于同济大学建筑工程专业 ， 工学学士 。 维普资讯 沪宁高速公 路扩建工程塘河大桥拓宽施工 王 林 ， 陈海卿 2 3 右幅 反对称 布 置 。 2 2桥 型结构 ( 1 )上部 结构 。加 宽部 分 桥 梁 上 部 结构 采 用 5 孔一 联 的等高 度预 应 力 混 凝 土 连 续 箱 梁 ， 单 箱 双 室 斜腹 板截 面 。梁高 2 0 m， 底 宽 5 9 m， 外 侧 悬 臂 长 2 5 f i 1 ， 箱 梁顶 面 设 置 单 向 2 横 坡 ， 通 过 箱 梁 内外 侧 腹板 高 度 调 节 。顶 板 厚 0 3 0 m， 悬 臂 板 端 部 厚 0 1 8 m， 根 部厚 0 4 8 m； 外侧 腹板 厚 0 4 m， 内侧 腹 板 厚 0 5 m， 底板 厚 0 2 8 m。横 隔 板分 别 设 在 边 支 点、 中支点处， 厚度分别为 1 2 i t i 、 2 5 m， 中横隔板 设 置 了人孔 以便 施 工 。本桥 加宽 部分 箱 梁为 纵 向预 应 力 结构 ， 预应 力管 道采 用镀 锌金 属 波纹 圆 管 。 ( 2 ) 下 部 构造 。主桥 中墩 采用 2 2 m 独柱 墩 ， 墩帽采 用小 盖 梁 ， 长 5 8 m、 宽 2 5 m、 高 2 0 m， 设 置 预应 力 粗 钢 筋 。承 台 为特 殊 设 计 的 异 形 低 柱 承 台 ， 厚 2 5 m， 采用 3根 1 8 m 钻 孔灌 注桩 基 础 。 3桥 梁拼 接施 工关 键施 工 工艺 3 1 后张 法预 应力 筋张 拉 l 二 艺 预应力 钢束 采用 1 5 2 4 i l l m 高 强 低 松 弛 钢 绞 线 ， 钢 绞线 面积 a 一1 4 0 mm ， 标 准 强 度 r 一 1 8 6 0 mp a ， 弹性 模 量 e 一1 9 5 1 0 mp a ， 锚 下 张拉 控 制 应 力 为 一0 7 5 r = = = 1 3 9 5 0 mp a ， 张拉 端 的张 拉 力 p一 1 9 5 3 0 0 n。采 用 o vm1 5 9型配套 锚 具 。施 工 中应保证 预应 力 束 纵 向两 端 同 步 张拉 ， 横 向两 边 对 称 张拉 。张拉 的先 后顺 序 为 先腹 板 长 束 ， 再 底 板 长 束 、 顶 板 长束 ， 最 后底 板 短 束 、 顶 板 短 束 。张 拉 设 备 张 拉前需 经标 定认 可 。施 工 时应 根据 实际情 况 考 虑锚 口的摩 阻 损失 。 张拉程 序 为 ： 0 一 初 应 力 ( 1 5 ) 一 3 0 一 ( 持荷 2 rai n锚 固 ) 一 回油 、 锚 固 。张拉 时采 用 应 力 和 伸长量 双控 ， 以张拉 力控 制 为主 ， 以钢束 的实 际 伸长 量进行 校 核 。当实 际伸 长量 与 理论值 误差超 过 6 v o 时 ， 应 分 析原 因并 采取 措施 。 ( 1 )理论 伸长 量计 算 。 以本 工程 箱 梁 腹板 中预 应力 筋 线形 变 化 最 多 的其 中一 束 w 3为 例 ： 此 预 应 力筋 是 由多段 曲线 和 直 线 组 成 的 ， 张 拉 伸 长 值 应 根 据公 式 分段 计算 。最 终通 过计 算 表算 出腹 板 w 3 束 钢绞线 理 论 伸 长 值 为 8 8 4 8 3 c m， 而设 计 图 纸 提 供 的理论 伸长 值 为 8 0 c m。产 生差 别 的原 因应 该 在 于 系数 k ( 孔道每束局部偏差对摩擦 的影响系数 ) 和 ( 预应 力筋 与孔 道壁 之 间 的摩 擦 系数 ) 取值 的不 同 。 ( 2 )理论伸长量修正 。由于实际材料的制造误 差和 其它 因素 ， 对 钢绞线 理论 伸 长值 要予 以修正 ： al= =( e 设 e 实) z 设 对 于本工 程 采用 的 1 5 2 4 mm 钢绞 线 ， 设计 图 纸提 供 的弹性 模 量 为 1 9 5 1 0 j mp a ， 而 该 钢 绞 线 检测报 告 中的数 据 显示 实 测 弹性 模 量 的值 达 到 2 0 2 1 0 mp a 。因而经过修正 后 的理论 伸长值 为 ： ( 1 95 1 0 j m pa 2 0 2 1 0 m pa) 8 8 4 83 c m 一 85 41 6 c m 。 ( 3) 实际伸长值计算。预应力筋张拉前 ， 应先 调整到初应力 。 ， 再开始张拉和量测伸长值。实际 伸长值 除张拉时量测 的伸长值外 ， 还应加上初应力 时 的推算 伸长 值 为 ： al al 1+ al 2 式 中 ， z 为从 初 应 力 至 最 大 张拉 应力 之 问 的实 测 伸长值 ； al 。 为 初应 力 。时推算 伸 长值 。 由 于单 束 钢 绞 线 较 长 采 用 卷 扬 机 穿 束 ， 故 取 1 5 为 初 应 力 ， 3 0 为 第 二 张 拉 应 力 ， 1 0 0 为最 大张 拉应 力 ， 根 据施 工 记 录 计算 的实测 伸 长 值 ： a l 1 7 3 8 mm， a l 2 1 0 1 mm。所 以实测 预应 力 伸长值 为 8 3 9 mm， 与修 正后 的理论伸长 值偏差为 一 1 8 ， 符合 规 范 6 的要求 。 3 2 免振 自密实 混凝 土施 工 工艺 塘 河 大 桥 新 老翼 缘 板 上 下 搭 接 现浇 部 分 ， 原 设 计 先种 植 老桥翼 缘 板 根 部 横 向连 接 钢 筋 ， 新 翼 缘 板 内钢筋 网 中横 向钢筋 与其 焊 接 ， 然后 在 老 桥 翼 缘 板 位置凿 开 圆孔 ， 采 用 喷 射 混凝 土 及压 浆 工 艺 填 实 空 隙 ， 最 后 在新 老桥 顶 面连接 处粘 贴碳 纤 维布 ， 完成 新 老桥连 接 。 由于 老桥 箱 梁 为 三 向预 应 力 结 构 ， 在翼 缘 板 上 部分 布着 横 向预 应 力 钢 筋 ， 所 以 在 其 上 开孔 数 量 受 到 了一 定 限制 ， 只 能 跳 开 横 向 预应 力 钢 筋 位 置 开 孔 且 数量 不 能太 多 。 因为免 振捣 自密 实混 凝 土在 宁杭 高速公 路 南河 特 大桥 上有 成 功 经 验 可 以借 鉴 ， 所 以 征得 设计 单 位 同意 改 为 c 5 0免 振 捣 自密 实 混 凝 土 施 工 。 3 2 1 组成 材料 及 配合 比 ( 1 )水 泥 。水泥 宜采 用 硅酸 盐 水 泥和 普 通硅 酸 盐水 泥 ， 其质量 应 符 合 现 行 国家标 准 硅 酸 盐 水 泥 、 普 通硅 酸 盐 水 泥 ( g b 1 7 5 ) 的要 求 。 j 。本 工 程 采 用 “ 金宁 羊 ” 牌 4 2 5 r硅 酸盐 u型 水泥 。 ( 2 )骨 料 。骨 料 的粒 形 、 尺 寸 和 级 配 对 自密 实 混 凝 土拌 合物 的施 工 性 ， 尤 其 是 对拌 合 物 的 问隙 通 过性影 响很 大 。粗 骨 料 的最 大粒 径 碎 石 为 2 0 mm， 间隙狭 小 的部 位用 1 5 mm。 由于 砂 率 大 ， 砂 子宜 选 用 中粗 砂 ， 以偏 粗 为好 。本工 程 采用 的石 子 是 宜 兴 维普资讯 2 4 世 界 桥 梁 2 0 0 8年 第 1期 产 的 5 1 6 mm 碎石 ， 砂 是长江 区 中砂 。 ( 3 )外加剂 。为降低水灰 比， 应掺减水剂； 为补 偿收 缩 和增强 混凝 土 与 管 壁 的粘 结 力 ， 可掺 入 一 定 量 的混凝 土膨 胀剂 。本 工程 采用 江苏博 特新 材料 有 限公 司生 产的 j m p c a( i) 型减水 剂 。 ( 4 )矿物 掺合 料 。粉煤 灰是 目前 使 用 最多 的矿 物掺合料 ， 在 自密实混凝土 中掺加粉煤灰可 以改善 和易性 。本工程采用的是镇江苏源新型材料有限公 司生产 的 i级粉煤 灰 。 ( 5 )配合 比 。通 过计算 c 5 0自密 实混 凝土 配合 比为： 水泥 ： 粉煤灰 ：黄砂 ： 碎石 ：水 ： 外加剂 一 4 0 6： 1 7 4：7 4 7：8 7 8： 1 8 6：9 2 8 。经过 试 拌 与 调 整， 得 出试验数据如下 ： 当采用 w c为 0 3 2 ， 砂率 为 一4 6 试配时， 实测其混凝 土坍落度为 2 5 c m， 扩 展度 为 6 1 0 mm， 满 足 混凝 土 工 作性 要 求 ； 测 得 混 凝 土 7 d抗 压 强 度 为 4 6 7 mp a ， 2 8 d抗 压 强 度 为 6 2 1 mp a ， 满 足混 凝 土抗 压强 度设计 要求 。 3 2 2 自密 实混凝 土施工 ( 1 )先凿 除 北 幅老 桥 上 钢 筋 混 凝 土 护栏 、 铣 刨 掉应急停靠带上沥青混凝土铺装层。在老桥箱梁翼 缘板 上用 钻孔机 械 每 4 m( 错 开横 向预 应力 筋 ) 梅 花 形布 置直径 为 2 5 c m 的圆孔 。老桥 已植 钢筋 与新 桥 箱梁翼 缘板 钢筋 网焊 接后 在 两翼 缘 板 问 吊底 模 ， 在 模 板底 部 打膨 胀螺 丝进 行 模板 固定 。 ( 2 )现 场安 装强 制式 搅拌 机 2台、 输 送 泵 1台 。 ( 3 )根 据砂 、 石 中 的含水 量调 整 混凝 土 配合 比 ， 对开盘混凝土拌合物进行鉴定 ， 检测其工作性。 ( 4 )输送 泵 管路先 用砂 浆湿 润试 泵 。 ( 5 )在浇 筑 新 老 桥 箱 梁 连 接 部 分前 ， 施 工 单 位 进行 了一次 现场 试浇 。搭 设钢 管支 架模 拟现 场浇 筑 条件 ， 上下各 预 制好 2块 混凝 土预 制板 ， 从 上边一 块 板孔 中浇注 c 5 0自密实 混 凝 土 。待混 凝 土 达 到 3 d 强度 后 ， 将试 浇 试 件 从 纵 、 横 2个 断 面 劈 开 进 行 目 测 ， 无蜂 窝 、 麻 面 、 气 泡 、 空 洞 等 缺 陷 ， 达 到 了预 期 的 效 果 。 ( 6 )准 备 工 作 充 分 后 ( 包 括 浇 筑 段 落 交 通 封 闭) ， 开始 浇注 混凝 土 ， 泵送混 凝 土通 过小孔 入模 ， 浇 注次序是从两桥台标高较低位置向跨中标高较高位 置 进行 。 ( 7 )浇 注 时 开孔 位 置 配 以 细 长 振 捣 棒 进 行 振 捣 ， 以增 加混 凝 土密实 性 。 ( 8 )由于粉 煤 灰 掺量 较 多 ， 混 凝 土 浇 注 后 加 强 了后期保湿养护 ， 确保混凝土强度不断增长 。 2 0 0 5年 9 月 1 5日北 幅 桥 、 2 0 0 5年 1 0月 1 2日 南 幅桥分别 进 行 了混 凝 土浇 注 ， 整个 施工 过程 正常 ， 浇 注顺 利 ， 确保 了工 程质 量 。从其 试 压 块 2 8 d抗 压 强 度来 看 ， 每组 平均 值都 在 6 0 mp a以上 ， 满 足 了力 学 强度 指标 。 4 结 论 自 2 0 0 6年元 旦通 车 以来 ， 塘河 大桥 承受 着沪 宁 高速公 路 沿线 之 问 的各 种 大 小 车 辆 考 验 ， 没 有 出 现 任何异常现象 ， 说明在特殊条件制约下 ， 后张法预应 力 筋 张拉 及 免 振 自密 实 混 凝 土 施 工 工 艺 的 成 功应 用 ， 为沪宁高速公路 扩建工程提前交付使用提供 了 保 障 ， 也 为 今后 桥梁 的拓 宽改 造积 累 了一定 经验 。 参 考 文 献 ： 1 j t j 0 4 1 2 0 0 0 公路桥涵施工技术 规范 s 2 c c e s 0 2 2 0 0 4 自密实混凝土设计与施 工指南 s w i d e ni ng co n s t r u c t i o n o f ta n g he ri v e r br i d g e o f s h a n g h a i na n j i n g ex p r e s s wa y e x p a n s i o n p r o j e c t w ang li n chen ha i q i n g。 ( 1 ch a n g z h o u ci t y co n s t r u c t i o n he a d q u a r t e