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1、133m超高墩大跨径曲线连续刚构施工技术中铁二局第六工程有限公司 徐天良摘 要 本文结合湖南省张家界至花垣高速公路第12合同段三角岩大桥深基础、大体积承台、133m超高空心薄壁墩施工控制、高空支撑系统设计与预压、受力结点0块施工、大跨径曲线连续刚构悬臂施工控制、利用挂篮系统对边跨现浇段及合龙段悬吊施工等关键施工技术进行了阐述，可供同类工程施工借鉴。关键词 大体积承台 超高墩 大跨径 曲线 连续刚构 施工技术 1 引言随着科技的发展，社会的进步，建筑施工技术水平日益提高，大型交通设施层出不穷。在预应力混凝土桥梁方面发展更是迅猛，其中连续刚构梁桥作为普遍且施工技术含量较高的桥梁早已进人们的交通旅途
2、。对于质量要求精益求精的今天，如何确保连续刚构桥梁的施工、后期运营安全以及桥梁使用寿命，这需要科学、严谨的施工技术来保障，下面就高墩连续刚构施工关键技术探讨。2 工程概况2.1 工程地理位置张（家界）至花（垣）高速公路地处湘西，位于张家界市和湘西自治州境内，起于张家界，与张常高速公路相接，终于湘西自治州的花垣县，与吉茶高速公路相连，途径张家界永定区、永顺、保靖、花垣三县。是湖南省高速公路网规划“五纵七横”路网中的第二横浏阳（赣湘界）至花垣（湘渝界）高速公路的重要组成部分。张花高速公路第十二合同段位于永顺县内。起止里程：K45+700K48+700，路线长度 为3.09Km。标段内共有桥梁5座，
3、长2361m，占线路长的76.4%， 其中三角岩大桥属全线控制性工程之一。 2.2 工程施工环境总体施工环境：桥梁所在地地形条陡峭，地面高程一般介于160300m，地面横坡一般介于550，局部地段坡体近直立分布。地质条件复杂；部分桥梁墩位处于陡峭山巅，无道路可以连通，施工便道线路长，难度大。2.3 桥梁结构设计三角岩大桥全长为932m，由540 mT梁 +（66+3120+66m）连续刚构+640 mT梁组成，引桥为先简支后连续结构。 主桥结构详见如图1所示。（1）群桩基础，桩长43.5m，属嵌岩桩,砼标号C30；（2）承台26.415.44.5m，C30砼1830m；（3）主墩为双肢变截面空
4、心薄壁高墩，最高墩133m，断面尺寸依次为：105m、94m、83.2m，壁厚65cm，存在变截面，内部设置横隔板，砼标号C55。（4）主桥梁部结构（66+3120+66）m连续刚构，单箱单室箱梁, C55砼。三向预应力体系，采用s15.24mm的高强度(fpu1860MPa)低松弛钢绞线。纵向预应力：顶板前期束（束型YM15-16、YM15-12）、顶板后期束（束型YM15-12、YM15-9）、腹板束（束型YM15-12）、底板后期束（束型YM15-12、YM15-9）和预备束共5种。横向预应力： YBM15-3型，预应力束固定端采用钢绞线打花工艺。竖向预应力：采用3S15.2钢绞线单端张
5、拉，张拉端采用HM15-3G，固定段采用HPM15-3G，张拉工艺采用二次张拉。2.4 工程特点及施工技术重难点（1）桩基础采用定向控制爆破技术（2）大体积承台信息化施工；（3）超高变截面空心墩施工控制（4）大跨径曲线连续刚构梁施工控制（5）边跨现浇段挂篮悬吊施工技术。3 深桩基础施工技术三角岩大桥主桥桩基础，桩径为1.82.0m，采用微差控制爆破技术进行人工挖孔施工。（1）爆破技术方案采用毫秒微差起爆技术，在桩孔周边有一排预裂孔，在其内侧布置一排缓冲孔，在桩孔中心布置主爆孔，施爆时，首先对最外侧桩孔实行周边预裂爆破，然后延时起爆主爆区和缓冲孔。图3 爆破孔位布置示意图（2）爆破参数设计周边孔
6、采用小孔径浅眼预裂爆破技术。1.8m桩径爆破参数设计如下：布设在1.8m的圆周上，孔距35cm，平均单耗q100g/m，单孔药量150g，采用隔孔装药且每孔内隔布药，单节药量分布为40g50g60g，口部堵塞40cm。孔深1.51.6m，均匀布孔16个，装药孔8个，总药量1.2Kg。缓冲孔均匀布置在R1050mm的圆周上，共布设16个垂直孔。做缓冲孔时，按单孔150g集中装药于孔底，选用Ms15段，最大单响装药量2.4Kg。当遇到岩石很破碎时，将缓冲孔按预裂孔设计，做成双预裂孔爆破，并采用150g分层装药工艺，保证堵塞大于50cm，桩基爆破孔平面布置见图3。主爆区孔距a4050cm，孔深L1.
7、01.5m，堵塞80cm。选用半圆周同段的毫秒微差起爆网路以控制最大的单响药量。主爆区中心孔为垂直孔，不布药；内圈R200mm，布4个垂直斜孔，不装药，中圈R400mm，布6个垂直孔，每孔布药800g，分3孔为一段，分别选用Ms5段、Ms7段；外圈R800mm，布12个垂直孔，单孔药量600g，每4个孔为一段，分别选用Ms9段、Ms11段、Ms13段。经监测，爆破对岩石的最大影响是桩孔边壁向外局部扩展微裂纹，且最大深度是38.6cm。该控制爆破技术对周边岩层影响较小，能达到钻孔桩施工的要求，确保周边岩层稳定。4 大体积承台施工技术大体积承台施工难点在大体积混凝土的温度控制。4.1 温控理论分析
8、（1）未采取温控措施与采取温控措施，温度效应区别：图4 未采取与采取温控措施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，能有效的降低温差（温差25），控制最高温度在65以内。（2）不同阶段，温度应力情况：图5 不同阶段，温度应力变化图A: 在水化反应初期，混凝土表面发生张拉应力，内部发生压应力。 B：在温度下降阶段，混凝土表面局部发生拉应力，内部发生张拉应力。（3）10、20 、30 不同入模温度下，承台表面及内部温度变化曲线：图6 不同入模温度温度变化图从曲线图上得：入模温度越高，硬化阶段混凝土温度上升越快，所达到的最高温度越高，温差变化越大。（4）27mm、60mm、1
9、14mm不同冷却管管径及64cm、128cm、192cm不同管间间距情况下，承台内部温度变化曲线：图7 不同管径、管距温度变化图分析结论：冷却管直径在60mm，间距600mm冷却效果最佳。4.2 大体积砼承台温度控制原则(1)温度控制的技术原则：优化混凝土配合比设计、布置冷却循环水管、预埋测温传感器监控和保温保湿养护。(2)温度控制的指标：承台中心最高温度Tmax与表面下20cm处Tb之差(TmaxTb)25；承台表面下20cm处温度Tb与室外温度Tq之差(TbTq)25；承台中心最高温度Tmax与冷却水管周围20cm处温度Tc之差(TmaxTc)25；4.3 大体积砼承台温度控制技术措施4.
10、3.1原材料选择水泥选用低水化热普通硅酸盐水泥；采用双掺技术（掺加粉煤灰和高效减水剂）降低水泥的用量，增强混凝土的和易性、粘聚性、可泵性，减少用水量，降低水胶比确保混凝土的流动性。4.3.2混凝土配合比优化设计优化混凝土配合比设计，掺加粉煤灰，减少水泥用量，以降低水化热峰值；选择较小坍落度，降低混凝土的含水率，以利减小混凝土裂纹的产生。4.3.3冷却管选择及管距布置根据温控理论分析及实际施工要求，采用60钢管作为循环冷却水管，冷却管共4层均匀布置预埋在所浇筑的混凝土内，同层管距为1m。利用地下井水作为冷却水,当混凝土浇筑至冷却管时，立即通入冷却水。24小时更换一次进出口，连续冷却降温时间不少于
11、10天。4.3.4混凝土浇筑(1)混凝土生产由于本桥梁承台施工时期正值夏季，主要采取了对砂石料采用篷布覆盖、洒水等降低温度、拌合水采用地下井水(加冰块)等方法控制混凝土的入模温度，保证混凝土入模温度不超过30。(2)混凝土浇筑混凝土采用“分段分层、一个坡度(小于1：5)、由低向高、薄层浇筑、循序渐进、均匀上升，一次到顶”的斜面滚动式方法进行浇筑，每层浇筑厚度不超过30cm，以加大混凝土浇筑过程散热。(3)混凝土养护采用内降外保的方法，同时控制拆模时间，拆模后侧面用挂土工布淋水养护，顶面直接拦水养护；养护期间使用冷却水，以控制混凝土内外温差。4.4 大体积砼承台温度监控技术4.4.1温度监控方案
12、采用寰宇夺标测温系统对混凝土进行信息化实施监控。4.4.2测温点布置测温点主要布置在：距承台底20cm、承台几何中心、承台顶面20cm、冷却管20cm处布置四组温度感应器。平面位置布设12个测温点。4.5温度监控效果控制降温速率及温差达到预期目标。延缓砼降温速度，减小收缩应力；温差控制目标达到，虽然浇筑混凝土时正值天气炎热，最高温度达68以内。如图4所示。图8 温度实时监控曲线图5 超高空心薄壁墩施工关键技术5.1 超高墩施工特点超高墩施工特点：均为百米高墩，最高墩为133m； 壁薄、柔性大，受风载、日照环境影响大；双肢变截面，一个墩4个肢，施工场地狭小；施工节段多，每个肢多大30次以上。5.
13、2 总体施工方案砼集中拌和，采用砼罐车运输至现场，垂直运输采用砼输送泵泵送入模，每个墩采用1台80型输送泵，泵管布置沿高墩墩柱设置预埋件进行布置。在四肢中间设置附着式塔吊（80型）1台、施工电梯1部，供施工人员上下及施工小型机具的运输，详见图9所示。模板采用液压自爬模施工。图9 高墩施工塔吊、电梯布置图5.2.1超高墩液压自爬模施工技术高墩模板采用液压自爬模。液压自爬模是一种能自动爬升的模板体系。它的动力来源是本身自带的液压顶升系统，液压顶升系统包括液压油缸和上下换向盒，换向盒可控制提升导轨或提升架体，通过液压系统可使模板架体与导轨间形成互爬，从而使液压自爬模稳步向上爬升。（1）液压自爬模系统
14、组成由预埋件、导轨、支架、模板及液压动力装置五部分组成。详见图10所示图10 液压自爬模结构、布置图图11 液压自爬模施工操作图（2）液压爬模优点 液压自爬模在施工过程中无需其它起重设备；减少塔吊的占用时间，确保其它材料的正常吊装； 液压爬模可整体爬升，也可单榀爬升，爬升稳定性好； 操作方便，安全性高，且可节省大量工时和材料； 爬模架一次组装后，一直到顶不落地，节省了施工场地； 液压爬升过程平稳、同步、安全； 提供全方位的操作平台，不必为重新搭设操作平台而浪费材料和劳动力； 爬升速度快，可提高工程施工速度；5.2.2 液压自爬模施工流程进入墩柱标准节循环施工时，液压自爬模施工流程为：浇筑混凝土
15、强度达到要求松动模板后移提升导轨提升支架（支架与模板为一个整体）安装模板浇筑砼。其流程示意图（图12）如下：图12 液压自爬模施工流程图5.3变截面空心薄壁超高墩施工控制技术空心薄壁高墩，墩高、壁薄柔性大，在风荷载、外荷载以及温度荷载的作用下，导致高墩垂直度控制难度较大，同时大量特种设备的使用导致安全风险大。主桥薄壁高墩均有两个变截面节段，变截面的施工更增加了高墩垂直度控制的难度。5.3.1 双肢变截面空心薄壁超高墩施工技术控制要点 测量精度满足规范要求； 模板校正后四个角位置偏差小于5mm； 9m竖向主钢筋安装就位后平面位置满足设计要求； 混凝土分层对称浇筑。5.3.2 双肢变截面空心薄壁高墩施工关键控制技术（1）控制测量方案采用“高精度全站仪+激光垂准仪”即“全站仪平面控制，激光垂准仪校核”相结合的方法，进行高墩垂直度控制。（2）测量过程中温度和风力的影响墩高、壁薄、柔性大。经过分析计算，当顺桥向风速为15m/s时，1
