刘江立交桥施工技术.doc

京珠高速公路刘江互通式立交桥的施工技术【摘要】本文介绍了京珠高速刘江立交桥的概况，详细阐述了该桥施工时，使用的高速公路交通分流技术，军用制式器材与立杆可调式双向托撑支架体系，小半径钢筋混凝土箱梁施工及线形控制技术。【关键词】交通分流 双向托撑支架 军用器材1 工程概况京珠高速刘江互通式立交桥位于北京至珠海高速公路、连云港至霍尔果斯高速公路的交汇处，跨越已通车的连霍高速公路，是沟通南北（G107线）、东西（G310线）两条国道大动脉的交通枢纽。该桥距郑州市20公里，北接郑州黄河二桥，南依郑东新区。该桥设计为全定向、全互通、十字型一级枢纽立交，互通区内各向交通流无交叉，上下三层，由京珠、连霍两条主线以及A-H八条匝道组成，南北长2.95公里，东西长3.58公里，匝道及连接线总长17.65公里，占地1539亩，占地面积居亚洲之最。该桥主线及匝道设计均采用了当前国内最高标准，其中京珠主线设计为双向八车道，连霍主线设计为双向四车道，主线行车速度120Km/h，匝道及连接线设计为定向双车道，匝道行车速度80Km/h，设计荷载均为汽车-超20级，挂车-120。2施工的关键技术2.1高速公路跨线桥施工的交通分流该桥在KLK68+150KLK68+590间440m范围内，匝D桥第二联、匝A桥第四联、主线桥第三联、匝B桥第四联、匝C桥第二联自东向西先后五次跨越交通异常繁忙的连霍高速公路开封至郑州段，其中匝D桥、匝C桥净空仅为5.01m和5.17m，施工时净空无法满足高速公路正常通行要求。为不中断连霍高速公路通行，维持正常施工，必须进行交通分流。经充分论证，确定采用绕行全封闭临时辅道的方案实施交通分流。这种方案的优点在于：不中断高速公路通行，社会、经济影响小，施工安全程度高，干扰小，工期合理。同时，利用刘江立交全定向匝道设计的特点，临时辅道分别由两条永久性匝道改建连接而成，即永久工程兼作临时工程，从而节约占地，节约施工成本，降低费用。根据分流方案，被临时用作分流辅道的C、E、D、F匝道路基、路面工程必须事先完成施工。根据设计，该段路基填土高度在2.0-3.0m左右，可以先集中施工。上行线（开封郑州）长1216m，走向为CK0+070（=KLK67+861）CK0+769（=EK0+360）EK0+877（=KLK69+000）；下行线（郑州开封）长1136m，走向为DK0+070（=KLK68+876）DK0+764（=FK0+380）FK0+822（=KLK67+910），对两条匝道连接处进行调坡顺接，使线路顺畅。为保证通行安全和舒适，辅道路面铺筑5cm厚中粒式沥青砼，宽7.5m，设双车道，限速40km/h，同时辅道全段封闭，按要求设置交通标志、标线及安全设施等。交通分流实施时间为2003年6月17日2003年10月17日，共4个月，在此期间内完成了五次跨线施工。2.2军用制式器材与立杆可调式双向托撑支架刘江互通式立交桥位于渔塘、稻田等软弱地层，各线桥梁交叉作业频繁，经比选，决定箱梁施工采用军用制式器材（军用墩、军用梁等）作为支架，为调整箱梁0-6%渐变的纵横坡度及落架，加工立杆可调式双向托撑，构成军用制式器材与立杆可调双向托撑支架。双向托撑与常规的碗扣系列单托撑的区别在于底托亦设槽扣，底托宽10cm，按1m间距卡在I16工字钢或军用梁弦杆上，上托宽15cm，支撑1515cm的方木。双向托撑可调范围有大小两种：一种可调40-65cm，另一种可调60-115cm，适应不同的调坡部位。为保证托撑在军用梁支架上的稳定，纵横向需用钢管、扣件连接成整体。该支架体系的特点在于充分发挥了军用制式器材与钢管碗扣类两种支架各自的优点，克服了缺点，军用制式器材与钢管碗扣类两种支架优缺点比较如表1所示。表1 军用制式器材与钢管碗扣类支架优缺点比较项目军用制式器材钢管碗扣类支架优点刚度高，稳定性好，承载力大杆件少，拼组简单，拼装速度快适合各种地质条件，基础处理范围小不易损毁灵活性强容易调坡落架简单缺点灵活性差调坡适应范围小落架相对困难刚度、稳定性、承载力受限制杆件多，拼组速度慢适合于地质较好条件，基础处理范围大易损毁缺失采用这种支架体系的优点，一是地基处理面积小，仅需处理支墩位置；二是施工机械化程度高，用工数量少；三是施工速度快，可以实现整跨支架的装拆。支架采用扩大基础，设计地基承载力150KPa。施工时，采用平板载荷试验原位测试地基承载力，如达不到要求，换填2：8灰土或进行其他加固措施。基础顶面和支墩下垫梁间铺设枕木，枕木间距根据地基的承载力要求和上部荷载的大小确定。基础顶面设防水布，外围挖排水沟，防止雨水或养护水渗入。六五军用墩和八三墩在自由长度为2m时，单柱承载力可达100t，并可按50cm整数自由调整支墩高度。中、低高度墩采用六五墩单排立柱，考虑稳定需要，高墩采用六五墩及八三墩双排立柱，个别地方为节约制式器材，需加工一些非标连接系。根据地基的承载力和六四式军用梁的承载力要求，一般情况每隔12-16m设一个临时支墩。六四梁端部端构架处的支撑要求位于端点，连续梁支架中部支点的支撑必须在节点上。支撑点处荷载较大，支墩上垫梁应满足上部荷载作用下的抗弯要求，下垫梁应考虑枕木的局部承压及荷载分配的要求。施工中，因现场器材调配需要改变支墩材料时，八三墩可用同高度六五墩替代，而六五墩则需用三排八三墩替代。考虑施工荷载作用下梁体变形较小，六四式军用梁采用16m及以下跨度单层梁、28m或32m双层连续梁，跨连霍高速公路采用44m双层连续梁。每跨按8片设计，除A、B匝道跨连霍高速公路采用平行四边形和梯形布置外，其余均按矩形布置。军用梁一般采用沿混凝土箱梁弦线布置，曲线半径较小时，每跨只含1个混凝土墩柱；曲线半径较大时，可包含2个混凝土墩柱，此时军用梁梁跨按两个混凝土柱中心连线布置。施工时，靠近墩柱的两片六四梁与混凝土墩柱间距2cm，其余各片按要求布置。工字钢布置原则：工字钢为上部横向分配梁，在每跨六四梁端构架端部上并排布置两根12m长I16，其余部位按1m一根布置，工字钢与军用梁连接采用配套的U型螺栓。 每孔军用梁拼组、安装完毕，顶面连线应在同一水平面上。工字钢连接后，应及时测量其顶面标高，与箱梁底面高差应满足托撑、方木、底模竹胶板等有效操作距离要求。一联支架安装完成后，应将所有六四梁端部之间用方木或木楔顶死，以抵抗纵向力。对于六四梁跨与跨之间及端跨与端部的墩台之间，采用工字钢辅助纵梁过渡，以解决木纵梁抗弯能力不足的问题。为保证军用梁支架的稳定，顺桥向设纵坡，横桥向一般不设坡度或设置横向坡度1%，纵坡微调和横坡调整以及支架卸落由立杆可调双向托撑实现。2.3小半径混凝土箱梁线形控制刘江立交桥匝道桥箱梁平、竖曲线半径小，纵、横坡度大，线形控制是工程质量的关键，施工中除了保证支架的刚度与稳定性外，主要采用了以下三种技术手段。将箱梁每隔2-5m划分为一个断面，每个断面设10个控制点（8个为断面拐点）：底腹板交点2个、腹翼板交点2个及其对应顶板位置2个、翼板外缘底和顶（即顶板外缘）各2个。根据设计图纸，准确计算出各断面、各点平面坐标和高程，施工中采用全站仪逐点测量、复核、控制。刘江立交桥A、B、C、D四座匝道桥箱梁翼缘板外形设计尺寸完全相同，箱梁高度不同仅表现为腹板高度的不同，因此，按箱梁最小高度1.2m制作定型翼腹板模板具用通用性，施工1.4m、1.6m、1.9m箱梁时，只需要在腹板底部拼接1块高度分别为0.2m、0.4m、0.7m的平模即可。根据工期要求和作业面安排，共设计制作2m长定型翼腹板模板404块、1m长定型翼腹板模板16块。按最小平曲线半径R=280m计算，2m曲线近似为2m折线长度误差为0.13%，径向误差为1.8mm，精度符合要求。定型翼腹板模板面板制作采用机械压弯，能够有效控制翼腹板二面角角度，外包涂塑竹胶板箱梁底模，易于控制腹底板二面角角度，从而保证箱梁线形。2.4 八车道桥主线桥的施工 刘江互通式立交桥南北向主线桥5联，分跨为2-620m+（23+35+23）+2-620m，全长566.06m，双向八车道，总宽42.5m，分幅设置，单幅宽20.25m。该桥第1、2、4、5联为带刚性现浇段空心板连续梁体系，每孔20片16m或18m钢筋混凝土空心板横向铰接，中墩墩顶为4m 长二次现浇段与空心板刚性连接，设盆式支座，连接墩盖梁设圆板式橡胶支座；第3联为墩梁固结的连续刚构体系，中跨20片22m先张法预应力空心板梁横向铰接，边跨20片16.5m先张法预应力空心板梁横向铰接，中墩设后张法预应力墩顶块，1m现浇段与墩顶块、空心板梁刚性连接。2.4.1 23+35+23m连续刚构体系施工墩顶块施工采用军用梁与可调双向托撑支架，底模为竹胶板，侧模为钢模板。施工时，先搭设墩顶块支架和模板，现浇墩顶块，待混凝土强度达到80%时对墩顶块预应力张拉，拆除墩顶块支架；再搭设空心板临时支架，吊装空心板，现浇1m接头，拆除空心板临时支架。由于上下层钢筋间距较大，箍筋高差大，最大高度2米，墩顶块内空间较大，属深梁结构，为防止施工中发生钢筋移位、底部保护层不够、混凝土分层凝固等现象，采取了将箍筋与上层钢筋网点焊，相邻箍筋点焊成排，增加保护层垫块数量，混凝土施工合理分层，适当提高混凝土浇筑速度等措施。因桥幅较宽，每个墩顶块横桥向设20束9j15.24钢绞线，双向张拉，由两侧向中间对称进行，采用张拉力、伸长量双指标控制。2.4.2 620m空心板连续梁施工支架全部采用八三墩，顺桥向宽4.5m，4排，间距1.5m，横桥向宽21m（不含横梁外伸部分），13排，间距1.75m，共52个支点，相邻墩身用75角钢做斜撑，枕木上下垫梁外侧采用双排八三墩，内侧采用单排八三墩，空心板底上垫梁采用双层八三墩，中间夹楔型木调坡、落架。每个支架必须至少承受20片空心板和4m现浇段的重量，设计地基承载力150KPa。采用扩大基础，挖深1.5m，宽6m，长24m，换填石灰土，地基压实找平后用枕木密排。每个中墩支架材料用量约55-70t。施工时，先搭设空心板和墩顶二次现浇段共用的临时支架，吊装空心板；再焊接空心板与4m现浇段钢筋，浇筑混凝土，拆除支架。3 结语刘江立交桥由于采用了科学的交通分流方案，为箱梁施工和连霍高速的正常运营提供了安全保障，同时使用永久匝道的路基作为临时分流道路路基，经济上是节约的。该方案取得了极大成功，赢得了业界的赞誉。采用军用制式器材与立杆可调式双向托撑支架现浇连续箱梁，大大地减少了支架地基处理的成本和时间，加快安装和拆除支架的速度，也为雨季施工的安全和质量提供了保证。采用定型箱梁翼腹板模板，保证了箱梁的线形和截面几何；同时，可以使用