京沈高铁桃花站特大桥100m简支拱施工

1、京沈高铁桃花站特大桥 100m 简支拱施工摘 要：大跨度桥梁比中小桥梁施工更复杂、工期更 长、造价更大，因而建造大跨度桥梁施工技术和要求更高， 文中介绍了作者所参与的京沈高铁桃花站特大桥 100m 简支 拱施工技术与控制方法，并结合大跨度拱桥的施工特点对关 键技术进行阐述。关键词：京沈高铁 大跨度 简支拱 施工技术1 工程概况 京沈高铁地处华北地区的北京市、河北省和东北地区的 辽宁省，线路自北京星火站始，至沈阳站至，全长696.8km ，设车站 20 座，设计时速 350km/h 。京沈高铁 TJ-9 标段为新 建北京至沈阳高铁的一部分，全长36.556km ,标段内含路基11.967km，桥

2、梁13座18.579km，预制架设梁546孔，隧道 4座 6.01km。1.1 工程范围 本方案为桃花站特大桥 100m 下承式无砟双线简支拱桥 混凝土现浇施工。该桥位于辽宁省阜新市阜蒙县沙拉镇，简 支拱跨预留新义铁路扩能右线及左线，斜角角度：152 0800 。1.2 施工地质条件桥址区表覆第四系全新统冲洪积层 （Q4al+pl ）及上更新 统坡残积 （ Q3el+el ）粘土、 粉质粘土、 粉土、砂土及角砾土、 圆砾土、碎石土，下伏侏罗系上统（J3）页岩、砂岩、砾岩等，产状 185 20。1.3 工程特点1、结构特点本桥跨径 L=100m ，矢高 f=20m ，支座中心距梁端各1.35m，

3、梁长102.7m。系梁横截面为单箱三室截面，断面高2.8m，梁端加高至3.0m，顶板及底板厚0.35m，边腹板厚1.2m，中腹板厚0.4m。吊点横隔板厚0.5m，端横隔板厚3.5m， 梁端设进人孔，吊点横隔板设过人孔，底板设泄水孔，边腹 板和中腹板每箱室设两个通气孔。梁宽 18.6m，采用C50混 凝土。图 1 简支拱梁结构断面图2 施工方案2.1 施工总体思路 综合考虑了桃花站特大桥主桥的工程结构形式、施工条 件以及工期要求，对桃花站 1-100m 钢管提蓝拱桥的上部结 构安装施工采用“先梁后拱”施工方案；即系梁现浇支撑架 采用贝雷桁架梁 +钢管支撑柱式鹰架结构。2.2施工工艺流程简支拱支架

4、现浇混凝土梁施工工艺流程图图 2 施工工艺流程图3 施工方法及措施3.1 支架基础处理 支架基础为条形基础、桩基础两种形式；根据支架承载 力计算结果得出，条形基础3#8#支柱基底承载力不小于250kPa。桩基础植入基本承载能力 a o=400kpa 土层（砂岩、 页岩）不少于 4m 长。1、条形基础C30 钢筋混凝土条形基础宽 3/3.5m（ 5#、 6#、 7#、 8#/4#） 厚1m长22m,上部配置？16间距15cm钢筋网片，下部配置？20 间距 15cm 钢筋网片；基坑按基础尺寸垂直开挖，采用原槽 土模一次浇筑成型，条形基础施工时在上部自基础中心每隔 3m预埋一块800 x 800mm

5、厚16mm方形钢板为钢管立柱预 埋件。2、桩基础根据地质情况（ 2#、 3#、 9#、 10#、 11#）桩基础桩长均 为 2 0 m ；桩基础采用直径 1.0mC25 素混凝土； 桩基础施工完 后破除桩头， 测量放线钻孔安装 ？25HRB400 螺纹钢， 锚固深 度为35D且500mm，将预先加工的钢垫板（730 x 730 x 20mm）套入，在基础强度达到设计强度的80%后，进行支架安装施工。3.2 贝雷梁支架搭设桥支架采用钢管柱及贝雷梁组合支架。 贝雷梁跨度为 （ 2 x 9+6+4 x 9+6+3 x 9） m全长93m,共12排支墩，两端支墩 不作地基处理支承在 1#、 2#墩承台

6、加台上。中间支墩采用 3/3.5m 宽 1m 厚钢筋混凝土条形基础及直径 1.0mC25 素混凝 土桩基础。基础达到设计强度 80% 后，进行支架安装施工； 浇筑条形基础时预埋方形钢板，在预埋钢板上立63cm钢管柱，钢管柱顶部搭设 2 根 I45 工字钢横梁，横梁上搭设贝 雷梁网架。 桩基础达到设计强度 80%后，进行支架安装施工； 在预埋钢板上安装钢管柱及落梁装置，落梁装置上方搭设 3 根 I45 工字钢横梁，横梁上搭设贝雷梁网架。贝雷梁网架呈 2排一组（1X 0.9m）和3排一组（2X 0.45m）布置，共14 组 34 排，每组贝雷梁用相应花架拼装；贝雷梁上横向分配 间距 100cm 铺

7、 I12.6 工字钢横梁，上部间距 30cm 铺设 10x 10cm 方木，方木上铺设 1.8cm 厚竹胶板做为简支拱梁底模。100m简支拱支架立面布置图见图3;100m简支拱典型支架横断面布置图见图4 ;图 3 简支拱支架立面布置图图 4 简支拱典型支架横断面布置图1 、钢管支柱钢管立柱采用内径为 630mm 壁厚 10mm 钢管。钢管立 柱下部与条形基础及桩基础预埋钢板焊接。条形基础立柱上 部通过 800x 800mm 厚 16mm 方形钢板与沙箱焊接； 钢管立柱横梁采用 10 槽钢，斜撑采用 16 槽钢。桩基础上部通过 730x 730mm厚20mm方形钢板与落梁装置链接。2、沙箱沙箱高

8、度基本相同， 下部尺寸比钢管顶板尺寸小40mm，填充标准石英砂后进行预压 （压力 2169KN ），预压后保证卸 载空间为300mm。制作时在下桶侧面下部设高50mm宽100mm 的流砂口，并在外侧设一牢固盖板，用于放砂卸架。 砂箱安装时与下部钢管焊接牢固并在外侧架约束钢板；根据 现场预压数据分析将 4、5、6、7、8 号沙箱底部切小孔注浆， 桶内空隙采用混凝土封堵； 2、3、9、10、11号采用 3组10 双拼焊接槽钢。图 5 钢管顶砂箱构造图3.3 墩顶支架搭设3.3.1 墩顶与贝雷梁处支架搭设桥支架采用钢管柱贝雷梁支架，距墩身 1m。采用两根 1.5m20 槽钢双拼作为立柱，立柱与墩身侧

9、 I45 工字钢焊接， 立柱间距与贝雷梁间距一致，上部采用 20 槽钢双拼做 22m 长横梁。 横梁上部顺桥向布置 1.5m 长 I12.6 工字钢与墩身连 接，上部设置 48钢管立柱，立柱高 30cm，间距30cm。立 柱上部设置顶托，顶托上部为 I12.6 工字钢横向分配梁，间 距30cm，横梁上部铺设10 x 10cm方木纵向分配梁，间距 10cm,方木上部铺设简支拱底模。3.3.2墩顶支架搭桥墩顶支架采用满堂支架搭设，采用高 30cm48钢管 作为立柱，下铺8mm钢板，立柱间距 60x 60cm。上部设置 顶托及112.6工字钢纵向分配梁，纵梁上间距 10cm铺48 钢管横向分配梁，横

10、梁上部铺设简支拱底模并用方木固定。3.4 支架预压主梁施工前对贝雷主梁的强度、刚度、斜撑的抗剪力， 钢管柱的承载能力进行验算并检验支架的整体稳定性及支 架基础的实际承载能力，避免混凝土浇筑过程中支架不均匀 沉降而出现裂缝，现浇支架在浇筑箱梁前进行压载试验。一 是消除非弹性变形；二是根据预压结果，得出与设置预拱度 有关数据对理论计算数值进行修正以确定更加合适的预拱 度。在系梁底模铺设完毕后进行预压，采用沙袋作为预压体 均布在模板上，预压重量等于梁体重量及梁上部钢管拱和支 架重量总和的 1.2 倍，加压顺序与浇筑混凝土顺序一致。图 6 贝雷梁之间加载预压布置图在预压前进行第一次观测，记录好各点位原

11、始标高，作 为沉降观测的基准。加载过程中，分三级进行（60%、80%、100%的加载总重均为梁部及拱肋全部荷载的1.2 倍重量）每级加载后静载 1 h ，测量各阶段的支架沉陷量，堆载完成后再测量一次，其余为每日 9时、 18时左右进行测量，连续 3d观测支架沉降，绘制沉降曲线并计算出支架沉降量。沉降稳 定位移变化值小于 2mm 时进行卸载。完全卸载后，观测支架及地基弹性变形直至回弹稳定， 稳定状态以在卸载后12d内连续观测3次，数据基本不变 后绑扎钢筋及支立模板。预压过程中根据加载重量和压载时间进行观测记录并 分析，作为调整模板标高的有效数据。支架顶部的标高值最 后调整为设计标高值 +设计预拱

12、值 +预压回弹量。3.5 钢筋绑扎及预应力钢绞线安装3.5.1 钢筋绑扎梁体钢筋分两次安装，先安装底板和腹板部分，待内模 安装后，再安装顶板和翼缘板钢筋。钢筋与预应力束有干扰 的，对有干扰的钢筋进行位置上的调整，不得割断或割除该 处钢筋。3.5.2 预应力钢绞线安装 在安装前根据相应规范及要求对预应力钢材、锚具、夹具和张拉设备进行检验，合格后进行使用。 预应力管道的放样、安放钢筋安放完成后，对预应力钢材的平面和高度（相对底 模板）进行放样，放样完成进行穿波纹管，波纹管连接处缝 隙包缠牢靠，防止水泥浆渗入并制作满足设计图纸要求的角 度和端头模板，将锚垫板用螺栓固定于端头模板上。预应力管道采用“井

13、”字型定位网钢筋固定，定位钢筋 横筋与竖筋点焊在钢筋骨架上，如与骨架钢筋相碰时，保证 管道位置不变，将钢筋稍加移动。在钢束直线段定位钢筋间 距为60cm，在钢束曲线段（包括底板钢束呈凸曲线段）加 密到 30 c m ，并保证管道位置正确。 钢绞线下料、编束及穿束 严格按照图纸提供长度下料，同时考虑千斤顶张拉工作 长度。下料使用砂轮切割机。下料后在地坪上进行编束，每 束内各根钢绞线编号并顺序、平直摆放，每隔1.01.5m用22 号铁丝按照相应设计根数扎成一束， 形成预应力束。 编束 要紧，根与根之间不扭绞。预应力束孔道呈曲线状，人工穿束较困难，使用高强钢 丝导入，人工将高强钢丝拉过孔道，然后将钢

14、丝绳头用半圆 钢环与钢束头焊接在一起，开启卷扬机将钢束徐徐拉过孔 内，在钢束头进孔道时，人工协助入孔。钢束穿进过程中堵 塞，立即停止，查准堵塞管位置，凿开混凝土清除管道内的 堵管杂物后继续用卷扬机将束拖过孔道。穿束完成后，将管 道口封堵，并将裸露在外的钢绞线进行包裹，防止水泥浆漏 入波纹管或污染张拉端，影响预应力束的张拉。3.6 模板安装系梁底模采用优质竹胶板制作，外模采用定型钢模板，端模采用木模，内模采用 1.8cm 厚竹胶板制作，模板强度及刚度满足要求。在支架上铺设系梁底模，中心线施工时节点坐标值按施 工图纸要求设置预拱度。考虑到由贝雷架的弹性变形所产生 的支架变形，铺设底模时将变形量按二

15、次抛物线分段考虑在 内。安装外模时，外模下部、拱脚模板采用定型钢模板，下部采用对销螺栓与底模连接，上下部均采用$ 16圆钢对拉钢筋与梁体钢筋骨架焊接固定。内腹板使用竹胶板，为保证侧模稳固，在箱梁主筋和腹 箍筋上，设置一定数量的定位钢筋。准确确定模板位置，并 在箱梁腹板上设置 $ 16圆钢对拉钢筋。 内模腹板肋条间距为 25cm，顶板和翼缘底板的肋条间距为40cm，顶板和底板之间设立纵向间距为100cm、横向间距为160cm的钢管支撑， 横向设置上下两道竖向间距为 100cm 的横支撑， 横支撑和竖 支撑形成组合“ #”字架。便于人工安装每块内模设计重量 在 50kg 以下，支架采用碗扣式钢管脚

16、手架，安装方便快捷。安装模板时梁端与横梁预应力锚头位置和支座处模板， 按设计要求和支座形状做成规定的角度与形状，并保证锚头 位置混凝土面与该处钢绞线的切线垂直。3.7 梁体混凝土浇筑3.7.1 预埋件安装施工过程中张拉端锚垫板，所有排气孔、压浆孔、泄水 孔的预埋管及桥面泄水管按设计图纸固定到位；拱脚端部预 埋钢管；吊杆固定端锚垫板，焊接在系杆钢筋并且锚固在模 板上，在浇筑混凝土的前后分别对其平面位置及垂直度精确 测量。3.7.2 混凝土浇筑： 系梁施工的分段 因系梁断面大，混凝土方量多，为保证混凝土质量，加 快施工进度，根据施工实际情况将系梁分3 段进行施工，先施工中间 A 节段再施工 B 节

17、段，拱脚与 B 节段一同浇筑。 具体系梁分段见下图：图 7 系梁浇筑分段图 线性监控 系梁在施工全过程对每一施工梁段的中心线、高程及预 拱度等，进行严格检测和控制，以保证成桥线性与内力状态 符合设计要求。 浇筑施工前，根据结构设计参数和 每一梁段计划施工进度、施工环境温度、混凝土龄期和支架 结构类型及重量等施工技术参数，进行梁段施工预拱度计 算，作为每一梁段立模高程计算依据和全桥桥梁线性控制依 据。 系梁段施工 浇筑采用泵送混凝土，先浇筑底、腹板再浇筑顶板。浇 筑时竖向分层，纵向分段，按压载顺序进行浇筑，分段长度 控制在4-6m，分层厚度不超过 30cm，采用插入式振动器振 捣，连续均匀灌注。

18、图8 混凝土分层浇筑示意图 施工缝处理 凿除接缝表面松弱层并清理干净接缝面及钢筋和模板 上黏附的水泥浆。凿毛时混凝土强度不低于：人工凿毛 2.5MPa，机械凿毛10MPa。凿毛清理完毕后进行下道工序。 浇筑前接缝面混凝土充分湿润无积水。 拱脚施工 拱脚与主梁部整体现浇。根据拱肋坐标，在系梁上预埋 定位支架固定拱脚段施工，保证混凝土浇筑过程中骨架不下 沉，下部支承不跑位，不损坏，同时混凝土振捣时，振动棒 尽量不碰撞定位骨架和拱肋钢管，避免拱肋钢管因振动跑 位。 混凝土浇筑施工 浇筑对称均衡进行，为防止系梁芯模上浮，用对拉 螺栓固定在系梁下部支架上，同时在支架基础上设观测点， 随时监测支架沉降、变

19、形情况。 拱脚处配筋密集，使用附着式振动器和插入式振动 器振捣的同时采用钳式振动器加强振捣，确保混凝土密实； 预埋钢管、吊杆预埋件与钢筋连接牢固防止浇筑过程中发生 位移。3.7.3 混凝土养生 浇筑完成在初凝后采用土工布覆盖混凝土表面进行洒 水养护，保持混凝土表面湿润为佳，养护的时间为7d。3.8 预应力束张拉： 张拉钢束在梁体混凝土强度达到设计强度的95%，弹性模量达到设计强度的 100%后进行分阶段一次张拉完成，且 张拉梁体混凝土养护龄期不小于5d。预应力采用梁端从外到内、左右对称同步张拉，最大不 平衡束不超过 1 束，张拉顺序为先腹板束后顶板束。各阶段 钢束张拉顺序为先纵向后横向再压浆，

20、采用双控措施，应力 值以油压表计数为主，以伸长值进行校核，过程中保证两端 的伸长值基本一致。每束钢束张拉程序为：0宀初应力0.10a con （作伸长量标记）t 0.20 a con宀持荷5min宀补拉宀锚 固，锚固回缩量满足施工规范要求。初张拉时使钢绞束略为拉紧，同时调整锚圈及千斤顶位 置，使孔道、锚具和千斤顶三者轴线互相吻合，使每股钢绞 线受力均匀，钢绞束初应力10% 8 con时两端作伸长量标记， 并观察有无滑丝现象。张拉采用逐级加压的方法进行，当张 拉达到设计控制应力（100% 8 con）时，维持张拉力不变， 持荷 5min ，同时在两端分别测量实际伸长量， 比较是否与计 算值相符（计算伸长量和实测量误差小与6%），当实测值与计算值不符合要求时查明原因，调整计算伸长量再进行张3.9 预应力孔道压浆预应力张拉完 24h 内进行孔道压浆。 检查压浆口内是否有杂物，并将压浆管接好，用高标号 砂浆封堵锚头。待封锚砂浆强度达到50%设计强度后，进行压浆作业。用清水对管道内进行冲洗后用空压机将水份清 除。压浆水灰比为 0.40.45，为