六公司133m超高墩大跨径曲线连续刚构施工技术

133米超高墩大跨度曲线连续刚构桥施工技术徐中国铁路第二局第六工程有限公司文摘阐述了深基坑、大体积承台、133米超高中心薄壁墩施工控制、高空支撑体系设计及预压、应力节点0 #块施工、大跨度曲线连续刚构悬臂施工控制、边跨现浇段和挂篮合拢段悬浇施工等关键施工技术。可供类似工程施工参考。关键词大体积承台超高墩大跨度曲线连续刚构桥施工技术介绍随着科学技术的发展和社会的进步，建筑技术水平日益提高，大型交通设施层出不穷。预应力混凝土桥梁的发展更加迅速，其中连续刚构桥作为一种施工技术含量较高的普通桥梁，已经进入了人们的交通旅程。对于当今质量要求不断提高的连续刚构桥，如何保证连续刚构桥的施工、后期运营的安全和桥梁的使用寿命，需要科学严谨的施工技术来保证。以下是高墩连续刚构桥施工关键技术的探讨。2项目概况2.1工程地理位置张至华(原)高速公路位于湘西。它位于张家界市和湘西自治州。它从张家界出发，连接张敞高速公路，最后连接湘西自治州花垣县的吉岔高速公路。它经过张家界永定县、永顺县、保靖县和花园县。它是湖南省“五纵七横”高速公路网规划中的第二横浏阳(赣湘边界)至花垣(湘渝边界)高速公路的重要组成部分。张-华高速公路第12合同段位于永顺县。起止里程：K45 700K48 700，线路长度为3.09公里，标段内有5座桥梁，长2361米，占线路长度的76.4%，其中三角岩桥为全线控制工程之一。2.2工程施工环境总体施工环境：桥址地形陡峭，地面标高一般在160-300米之间，地面横坡一般在5-50米之间，部分地段坡体接近垂直。复杂的地质条件；部分桥墩位于陡峭的山峰上，没有道路连接。施工便道漫长而艰难。2.3桥梁结构设计三角岩桥总长932米，由540吨梁(66 3120 66米)和640吨连续刚构梁组成。引桥为简支连续结构。主桥的结构如图1所示。(1)群桩基础，桩长43.5米，嵌岩桩，混凝土等级C30；(2)承台26 . 415 . 44 . 5米，C30混凝土1830米；(3)主墩为双肢变截面空心薄壁高墩，最高墩高133米，截面尺寸依次为105米、94米和83.2米。壁厚为65厘米。横截面是可变的。桥墩内侧设置有隔板，混凝土编号为C55。(4)主桥结构(66 3120 66)m连续刚构，单箱单室箱梁，C55混凝土。三向预应力体系采用15.24mm高强度(fpu=1860MPa)低松弛钢绞线。纵向预应力：有5种屋面预梁(梁型YM15-16、YM15-12)、屋面后梁(梁型YM15-12、YM15-9)、腹板梁(梁型YM15-12)、楼板后梁(梁型YM15-12、YM15-9)和预梁。横向预应力：YBM15-3型。预应力筋的固定端由钢绞线制成。竖向预应力：采用315.2钢绞线单端张拉，张拉端采用HM15-3G，固定段采用HPM15-3G，张拉过程采用二次张拉。2.4工程特点和施工技术难点(1)桩基采用定向控制爆破技术(2)大容量承载平台信息化建设；(3)超高变截面空心墩施工控制(4)大跨度曲线连续刚构桥梁的施工控制周边孔采用小直径浅孔预裂爆破技术。1.8m桩径爆破参数设计如下：布置在1.8m的圆周上，孔距=35 cm，平均单耗q=100 g/m，单孔药量150g，通过孔装药，分布在每个孔内。单段药量分布为40 g-50 g-60 g，口部被40cm堵塞。孔深1.51.6m，均匀分布16孔，填充8孔，总用量1.2公斤在r=1050毫米的圆周上均匀分布有缓冲孔，共分布有16个垂直孔。制作缓冲孔时，按每孔150克将药包集中在孔底，选择Ms15断面，每环最大药量为2.4公斤。当岩石破碎严重时，按预裂孔设计缓冲孔，进行双预裂孔爆破，采用150克分层装药工艺，保证堵塞大于50厘米。桩基爆破孔的平面布置见图3。主爆破区孔间距a=40 50厘米，孔深l=1.0 1.5米，堵塞80厘米。选择相同半圆周期的毫秒微差起爆网络控制最大单药量。主爆炸区中心孔为垂直孔，无药物分布。内环r=200 mm，布4个垂直斜孔，不收费，中环r=400 mm，布6个垂直孔，每个孔布800g，分为3个孔为一个截面，分别选择Ms5截面、Ms7截面；外环r=800 mm，12个垂直孔，每孔600g药物，每4个孔为一个截面，分别选择Ms9截面、Ms11截面、Ms13截面。据监测，爆破对岩石的最大影响是微裂纹从桩孔侧壁向外局部扩展，最大深度为38.6厘米。控制爆破技术对围岩地层影响较小，能够满足钻孔灌注桩施工要求，保证围岩地层的稳定性。4.大体积承台施工技术大体积承台施工的难点在于大体积混凝土的温度控制。4.1温度控制的理论分析(1)不采取温控措施与采取温控措施的温度效应差异：图4无温度控制措施的温差变化图未采取温控措施：温差35，高温达到80；采取温控措施可有效降低温差(温差25)，最高温度控制在65以内。(2)不同阶段的温度应力：图5不同阶段温度应力变化图A:水化反应初期，混凝土表面产生拉应力，内部产生压应力。在降温阶段，拉应力局部出现在混凝土表面和内部。(3)10、20和30不同入模温度下承台表面和内部温度变化曲线：图6不同模具入口温度-温度变化图从图中可以看出，入模温度越高，混凝土在硬化阶段升温越快，达到的最高温度越高，温差变化越大。(4)不同冷却管直径(27毫米、60毫米和114毫米)和不同管间距(64厘米、128厘米和192厘米)条件下桩帽内温度变化曲线：图7不同管径、管道距离和温度的变化图分析结论：冷却管直径为60毫米、间距为600毫米时冷却效果最好。4.2大体积混凝土承台温度控制原则(1)温度控制的技术原理：优化混凝土配合比设计，布置冷却循环水管，监测嵌入式测温传感器，保温保湿养护。(2)温度控制指标：(1)桩顶中心最高温度Tmax与地表下20厘米处Tb之差(Tmax-Tb)小于25；(2)温度Tb与桩帽表面下20厘米处的室外温度Tq (t b-TQ)之差小于25；(3)桩帽中心最高温度Tmax与冷却水管周围20厘米处温度Tc之差(Tmax-Tc)小于25；4.3技术措施地下井水被用作冷却水。当混凝土被注入冷却管时，冷却水立即被引入。进出口每24小时更换一次，连续冷却时间不少于10天。4.3.4混凝土浇筑(1)混凝土生产由于桥梁承台施工期在夏季，主要采用以下方法：用篷布覆盖砂石，洒水等。为了降低温度，将水与地下井水(用冰块)混合等。控制混凝土的入模温度，以保证混凝土的入模温度不超过30。(2)混凝土浇筑混凝土浇筑采用“分段分层、一坡(小于1: 5)、由低到高、薄层、渐进均匀上升、一次到位”的斜面碾压法。每层浇筑厚度不超过30cm，以增加混凝土浇筑过程中的散热。(3)混凝土养护采用内降外护的方法，同时控制脱模时间。脱模后，侧表面通过悬挂土工布浇灌固化，顶表面通过直接阻水固化。养护期间使用冷却水来控制混凝土内外的温差。4.4大体积混凝土承台温度监测技术4.4.1温度监控方案混凝土的信息监测是通过使用全球中标的温度测量系统进行的。4.4.2温度测量点的布置测温点主要布置在距承台底部20厘米、距承台几何中心20厘米、距承台顶面20厘米、距冷却管20厘米处。该位置安装有四套温度传感器。在平面位置布置12个温度测量点。4.5温度监控效果控制冷却速度和温差以达到预期目标。延缓混凝土冷却速度，降低收缩应力；虽然混凝土浇筑在最高温度在68以内的炎热天气进行，但温差控制目标还是实现了。如图4所示。图8温度实时监控图超高空核心薄壁墩5项关键施工技术5.1超高墩的施工特点超高墩的施工特点是：100米高墩和133米高墩。墙体薄而柔韧，受风荷载和日照环境影响很大。双肢变截面，一墩四肢，施工场地狭窄；有许多施工段，每段超过30次。5.2总体施工计划混凝土应集中搅拌，并用混凝土罐车运输至现场。垂直运输应通过混凝土输送泵进行。每个码头应配备一台80型输送泵。泵管应沿带预埋件的高墩墩柱布置。一台附着塔式起重机(80型)和一台施工升降机布置在四肢中间，用于运送施工人员和小型施工机械，如图9所示。模板采用液压自爬模板施工。图9高墩施工塔吊和电梯布置图5.2.1超高墩液压自爬模板施工技术高墩模板采用液压自爬模板。液压自爬模板是一种自动爬升的模板系统。它的动力源是它自己的液压顶升系统。液压顶升系统包括液压油缸和上下换向箱。换向箱可以控制升降导轨或升降架体。通过液压系统，模板架体与导轨之间可以形成相互攀爬，使液压自爬模能够平稳向上攀爬。(1)液压自爬模板系统它由预埋件、导轨、支架、模板和液压动力装置组成。详见图10图10液压自爬模板的结构和布置图11液压自爬模板施工操作图(2)液压爬模的优点(1)液压自爬模板在施工过程中不需要其他起重设备；减少塔吊占用时间，保证其他材料的正常吊装；(2)液压爬升模板可以整体爬升或单件爬升，爬升稳定性好；空心薄壁高墩具有高墩高、薄壁和高柔性。在风荷载、外荷载和温度荷载的作用下，高墩的垂直度难以控制。同时，大量特种设备的使用导致了很高的安全风险。主桥薄壁高墩有两段变截面，这使得高墩的垂直度控制更加困难。5.3.1双肢变截面空心薄壁超高墩施工技术控制要点(1)测量精度符合规范要求；2模板校正后四角位置偏差小于5mm；(3)安装后9m竖向主筋的平面位置符合设计要求；(4)混凝土应分层对称浇筑。5.3.2双肢变截面空心薄壁高墩施工关键控制技术(1)控制测量方案高墩垂直度控制采用“高精度全站仪激光垂直对准仪”，即“全站仪平面控制、激光垂直对准仪检查”相结合的方法进行。(2)测量过程中温度和风力的影响这个码头又高又薄又灵活。经过分析计算，当沿桥风速为15米/秒时，133米高桥墩顶部的偏差将达到13毫米；沿桥梁方向，当温度梯度达到10时，133m高墩顶偏差达到140 mm，为避免温差和风力的影响，夏季测量时间为上午63:00 9:30，下午17:3019:30，避免风力的影响。(3)增加薄壁空心墩身的刚度塔式起重机和电梯运行时，在风荷载和附加荷载等外部荷载的作用下，墩身挠度大，墩身施工质量控制困难。提高刚性和完整性的措施：(1)在墩身增加一个刚性骨架，如图13所示；(2)上下临时连接梁设置在变截面位置。图13提供了刚性骨架(4)钢骨架定位为了进一步控制墩身钢筋的定位精度，钢筋骨架与刚度骨架固定。(5)混凝土对称浇筑对垂直度的影响混凝土应对称分层浇筑。施工时，应及时更换分支点，以保证模板的垂直度。混凝土应对称浇筑，每次浇筑厚度不得超过30cm，以保证模板受力均匀。7高空支撑系统的设计和预加载架空支撑系统：0#块支架、挂篮和边跨段支架。7.1支架支架设计和预加载7.1.10第10块支架的设计原则和依据(1)设计原则(1)支架系统的承载力能够满足承受0#块自重和其他应考虑的施工荷载的要求，安全系数满足规范要求。(2)有足够的强度和刚度，保证施工变形符合设计要求；图14设置临时系梁支架系统安装稳定牢固。(2)设计基础(1) 0 #块各部分的尺寸和相关重量，整体浇注次数，以确定载体承载能力；(2)施工设计或规范要求允许变形。7.1.2 0#托架预加载支架预加载方案如下：钢筋堆放，钢筋的堆放分布根据混凝土荷载分布进行。采用分级加载方法：020