齊河跨鐵路懸灌橋施工技術(shù)(二公司)

齊河跨鐵路懸灌橋施工技術(shù)中鐵十四局集團(tuán)二公司2004集團(tuán)公司橋梁學(xué)術(shù)交流會(huì)材料主橋中跨合攏段施工竣工通車目錄１工程概況２下部結(jié)構(gòu)施工

２.１百米樁施工２.２承臺(tái)施工２.３墩身施工３懸灌梁施工

３.１總體施工順序３.２０＃塊施工主橋采用３.３懸灌段施工３.４直線段施工３.５懸灌梁線型控制３.６合攏段施工４結(jié)束語(yǔ)

齊河公鐵立交橋是國(guó)家主干線青島-銀川公路上的一座大型橋梁，全長(zhǎng)965m，其中主橋跨越京滬鐵路及濟(jì)邯鐵路共4股道，跨徑布置為60+110+60m，見(jiàn)圖1.

主橋上部結(jié)構(gòu)為預(yù)應(yīng)力混凝土剛構(gòu)－連續(xù)箱梁，頂寬22m，底寬14m，梁高6.0～2.5m，底板呈拋物線形變化，斷面形式為單箱雙室結(jié)構(gòu)；預(yù)應(yīng)力采用三向預(yù)應(yīng)力體系，縱向?yàn)棣礿15.24鋼絞線群錨體系，每束13根，橫向?yàn)殇摻g線扁錨體系，豎向?yàn)棣?2精軋螺紋鋼軋絲錨體系。橋面雙側(cè)設(shè)混凝土防撞墻。

主橋共4個(gè)橋墩，其中12#、15#為共用墩，13#、14#墩為固結(jié)墩。共用墩身為矩形空心結(jié)構(gòu)，固結(jié)墩為雙薄壁矩形柔性墩，基礎(chǔ)均為鉆孔灌注摩擦樁，其中12#、15#墩樁長(zhǎng)56m，樁徑1.5m，共16根，13#、14#墩樁長(zhǎng)96m，樁徑2.0m，也為16根。1工程概況2下部結(jié)構(gòu)施工

2.1百米樁施工技術(shù)

2.1.1地質(zhì)概況

主橋13＃、14＃墩，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)為Φ2.0m群樁，平面按2×4布置，每墩8個(gè)，摩擦樁設(shè)計(jì)，樁長(zhǎng)96米，施工中由于承臺(tái)位于地面以下，鉆孔樁實(shí)際鉆孔深度為102米。

橋址位于黃河下游沖積平原區(qū)，地形平坦開(kāi)闊，覆蓋層較厚，圖紙?zhí)峁┑刭|(zhì)情況分別為耕植土、淤泥土、亞砂土、亞粘土、粘土、姜石、粉細(xì)砂、砂，后經(jīng)實(shí)際鉆孔發(fā)現(xiàn)，部分地質(zhì)情況與設(shè)計(jì)不符，其中，43～48m為軟砂巖層，60～67m為卵石層，含12～16cm較大粒徑漂石，80～102m為姜石層。

2下部結(jié)構(gòu)施工

2.1.2埋設(shè)護(hù)筒

13＃、14＃墩分別位于京滬鐵路兩側(cè)，考慮列車沖擊力較強(qiáng)，為避免鉆進(jìn)過(guò)程中上層土體坍塌，護(hù)筒采用1cm厚鋼板卷制焊接而成，內(nèi)徑230cm，長(zhǎng)6m，采用挖埋法施工，護(hù)筒周側(cè)用粘土回填并夯實(shí)，以防滲水引起護(hù)筒底部土層坍塌，必要時(shí)可于粘土中摻入部分水泥，提高其穩(wěn)定性。

2下部結(jié)構(gòu)施工2.1.3鉆機(jī)選擇及改進(jìn)

鉆機(jī)選用2臺(tái)GPS－2500型反循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆機(jī)，泥漿泵選用反循環(huán)6BS型砂石泵與普通正循環(huán)泥漿泵聯(lián)合系統(tǒng)，鉆頭選用雙鋼圈四棱刮刀錐式。由于國(guó)內(nèi)反循環(huán)泵吸排渣鉆孔深度一般不超過(guò)80m，因此針對(duì)該橋各樁施工，必須對(duì)鉆機(jī)進(jìn)行改進(jìn)，以適應(yīng)102m的鉆孔深度及地質(zhì)。

2下部結(jié)構(gòu)施工⑴.砂石泵改進(jìn)：原反循環(huán)泥漿泵選用6BS型砂石泵，其主要技術(shù)參數(shù)如下：

流量Q（m3/h）：140

功率W（kw）：22

吸空高度H(m)：75

揚(yáng)程h（m）：13

對(duì)砂石泵改進(jìn)的目的是：在有效的吸空高度內(nèi)增加泥漿在鉆桿內(nèi)流速。

改進(jìn)方向主要為：考慮增加砂石泵流量，以加大吸空高度至102m。具體措施有：更換砂石泵電機(jī),增加砂石泵葉輪葉片數(shù)。經(jīng)改進(jìn)，砂石泵基本滿足施工需要，改進(jìn)后技術(shù)參數(shù)如下：

流量Q（m3/h）：180

功率W（kw）：30

吸空高度H(m)：100

2下部結(jié)構(gòu)施工⑵.鉆頭改進(jìn)：原鉆頭形式為雙鋼圈四棱刮刀錐式鉆頭，鉆牙為普通合金塊，鉆牙間距8cm，在鉆至姜石、砂巖等較硬地層時(shí)，主要靠鉆牙合金強(qiáng)度磨碎鉆渣至1cm以下碎塊，然后排出孔外，因此鉆頭磨損嚴(yán)重，鉆孔中需對(duì)鉆頭補(bǔ)焊鉆牙3～4次才可。

考慮改進(jìn)后的泥漿泵流量增大，泥漿流速增快，攜帶鉆渣的能力增強(qiáng)，決定對(duì)鉆頭相應(yīng)進(jìn)行改進(jìn)。

鉆孔中，影響施工進(jìn)度的主要地層為砂巖、姜石層，根據(jù)地質(zhì)情況判斷，姜石層為3～20mm小顆粒泥結(jié)而成；砂巖層主要為50mm～160mm軟砂巖塊膠結(jié)而成，基本沒(méi)有形成連續(xù)狀巖石結(jié)構(gòu)，因此考慮將在此地層中“以磨為主”的鉆進(jìn)方法變換為“以撬為主”，充分利用改進(jìn)泥漿泵攜帶鉆渣能力強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，直接將較大粒徑鉆渣排出孔外，縮短鉆進(jìn)時(shí)間。

2下部結(jié)構(gòu)施工具體改進(jìn)措施為：更換30mm普通合金塊鉆牙為合金齒板狀鉆牙，滿焊于鉆頭棱板上；增大鉆牙中心間距。

改進(jìn)后的鉆頭在姜石、砂巖層中鉆進(jìn)速度明顯加快，進(jìn)尺由原平均2.5m/8h提高至4m/8h，排出砂巖鉆渣最大粒徑達(dá)10*12*16cm，證明改進(jìn)措施是可行的。

2下部結(jié)構(gòu)施工2.1.4反循環(huán)鉆孔

初鉆進(jìn)采用正循環(huán)鉆孔方式，待進(jìn)尺8m以后，轉(zhuǎn)換泥漿泵選擇開(kāi)關(guān)，開(kāi)啟反循環(huán)砂石泵，改為反循環(huán)鉆孔方式。由于泥漿流速較快，在粉砂地層中鉆進(jìn)時(shí)，應(yīng)適當(dāng)控制進(jìn)尺速度，并適當(dāng)改善泥漿性能，避免由于護(hù)壁不好導(dǎo)致孔壁坍塌。在粘土層鉆進(jìn)中，為防止粘土鉆渣堵塞鉆桿，應(yīng)每隔一定時(shí)間將鉆頭反轉(zhuǎn)1分鐘左右，以將粘結(jié)于鉆頭上的粘土塊甩掉并打碎，排出孔外。

2下部結(jié)構(gòu)施工2.1.5成孔效果

在對(duì)14＃墩的8根樁施工中，除14-1-2孔和14-2-4孔因改進(jìn)措施不完善而分別鉆孔18天、13天外，其余6孔平均鉆孔時(shí)間為8.7天，最快為7天零8小時(shí)；二次清孔前沉淀厚度一般為0.5～1.0m，二次清孔所需時(shí)間平均為2小時(shí)；灌注前含沙率、相對(duì)密度等泥漿性能關(guān)鍵指標(biāo)均能滿足規(guī)范要求，一次檢查合格率100％。2下部結(jié)構(gòu)施工2.1.6鋼筋籠、聲測(cè)管制作及安放

⑴鋼筋籠長(zhǎng)40m，重11.6T，采用“箍圈成形法”預(yù)制，共分3節(jié)，安放時(shí)用25T吊車分段吊起后于孔口連接，由于接頭較多，施工時(shí)應(yīng)至少投入3臺(tái)以上電焊機(jī)。

⑵聲測(cè)管用φ50mm普通鋼管制作，連接采用套絲鋼管接頭。安放聲測(cè)管時(shí)每6米設(shè)Φ20mm鋼筋箍圈1道，并用鐵絲捆綁于聲測(cè)管上，然后往聲測(cè)管內(nèi)灌入清水。施工中應(yīng)注意不得采用電焊方式連接聲測(cè)管與箍圈，以免聲測(cè)管被焊穿后，泥漿或混凝土漿流入管內(nèi)堵塞管路而無(wú)法進(jìn)行樁基檢測(cè)。

2下部結(jié)構(gòu)施工2.1.7水下混凝土灌注

⑴導(dǎo)管安放：導(dǎo)管選用D30cm絲扣式，并應(yīng)提前進(jìn)行水封承壓試驗(yàn)。安放導(dǎo)管采用25T吊車吊放，導(dǎo)管接頭間設(shè)橡膠密封圈，涂抹黃油后上緊絲扣，考慮導(dǎo)管數(shù)量較多，重量較大，為安全計(jì)，于導(dǎo)管外側(cè)各設(shè)φ8mm鋼絲繩1道，并用鐵絲捆綁于導(dǎo)管上，導(dǎo)管懸空宜為40～50cm。

⑵二次清孔：導(dǎo)管安放完畢后，利用導(dǎo)管進(jìn)行二次清孔，直至孔內(nèi)沉淀厚度滿足設(shè)計(jì)要求。

⑶灌注水下混凝土：由于利用導(dǎo)管進(jìn)行二次清孔，孔內(nèi)與管內(nèi)水壓不同，必須進(jìn)行“同壓”處理。封底混凝土計(jì)算方量7.5M3，采用1.5M3漏斗配合7M3混凝土攪拌運(yùn)輸車直接進(jìn)行封底，封底時(shí)，嚴(yán)格保持漏斗內(nèi)混凝土面始終高于導(dǎo)管口，以免空氣進(jìn)入導(dǎo)管后形成高壓氣囊。灌注過(guò)程中，及時(shí)用測(cè)繩探測(cè)孔內(nèi)混凝土面高度，并根據(jù)混凝土方量進(jìn)行校核。由于樁孔較深，測(cè)繩探測(cè)困難，灌注中控制導(dǎo)管埋深不得小于4米，一般以4～7米為宜。2下部結(jié)構(gòu)施工2.1.8樁基測(cè)試與檢驗(yàn)

主橋16根百米樁均采用基樁無(wú)破損檢測(cè)與聲波透射法檢測(cè)雙重檢驗(yàn)方法。

⑴聲波透射法檢測(cè)：聲波透射法檢測(cè)技術(shù)是利用頻率很高的超聲波作為信息的載體來(lái)對(duì)混凝土構(gòu)件進(jìn)行探測(cè)的方法。當(dāng)混凝土的組成材料、工藝條件、均勻性以及測(cè)試距離都一定時(shí)，超聲波在其中傳播的速度、首波的幅度和接受信號(hào)的頻率等聲學(xué)參數(shù)的測(cè)量值應(yīng)該基本一致。如果混凝土中局部存在離析、夾泥、斷裂、空洞和不密實(shí)現(xiàn)象等缺陷時(shí)，則在缺陷處聲阻抗率減小，波傳播速度減低，還會(huì)產(chǎn)生波的反射和繞射，與正?；炷料啾容^，就出現(xiàn)聲時(shí)偏長(zhǎng)、波幅和頻率減低等異?，F(xiàn)象，從而可判斷缺陷位置。

檢測(cè)儀器采用武漢巖海公司生產(chǎn)的RS-ST01C聲波檢測(cè)儀。

檢測(cè)依據(jù)：JTJ/T93-95《基樁低應(yīng)變動(dòng)力檢測(cè)規(guī)程》

2下部結(jié)構(gòu)施工⑵無(wú)破損檢測(cè)：小應(yīng)變反射波完整性診斷方法（即無(wú)破損檢測(cè)法）的基本原理是根據(jù)樁的一維波動(dòng)理論，利用樁頂錘擊反射波在邊截面（或變阻抗）處和樁尖（或邊介質(zhì)）處阻抗變化所產(chǎn)生的不同反射波特征來(lái)判別樁的長(zhǎng)度（或波速）以及完整性（擴(kuò)、縮斷面或混凝土離析等）。

檢測(cè)儀器為P.I.T樁基動(dòng)測(cè)儀

檢測(cè)依據(jù)：JTJ/T93-95《基樁低應(yīng)變動(dòng)力檢測(cè)規(guī)程》

⑶檢測(cè)結(jié)果：經(jīng)檢測(cè)，主橋16根百米樁樁身混凝土完整性好，樁徑均勻，樁身混凝土強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求，均為Ⅰ類樁，優(yōu)良率達(dá)100％。

2下部結(jié)構(gòu)施工2.2承臺(tái)施工

固結(jié)墩承臺(tái)尺寸為18.6m×9m×3m，共計(jì)混凝土1004.4m3，共用墩承臺(tái)尺寸為15.3m×6.25m×2m，計(jì)混凝土382.5m3。

施工前根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，在承臺(tái)底事先拋填30cm片石后,澆筑0.3～0.5m后的封底混凝土。待封底混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后，再進(jìn)行承臺(tái)施工。

考慮固結(jié)墩承臺(tái)混凝土方量較大,施工時(shí)采用添加粉煤灰、降低拌和料溫度、預(yù)埋冷卻管、分層澆注、保溫養(yǎng)護(hù)等綜合措施，預(yù)防溫度裂縫的出現(xiàn)。

承臺(tái)頂層鋼筋承受的施工荷載繁多，施工時(shí)為保證其形狀和位置不變，用腳手架鋼管將其固定，并直接澆注在混凝土中?；炷恋倪\(yùn)輸采用混凝土攪拌輸送車運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)，用“滑槽”將混凝土倒至模內(nèi)?；炷恋臐仓淮瓮瓿?。

2.3墩身施工

墩身均為矩形墩，墩高12.5m，采用大塊鋼模板一次拼組立模澆筑。

3懸灌梁施工3懸灌梁施工

3.1總體施工順序

主墩墩頂立模澆筑0＃段→澆筑1～14＃段完成T構(gòu)→拆除掛籃，保留中跨合龍?jiān)O(shè)備，支架澆筑邊跨16#段及邊跨合龍段→利用懸吊設(shè)備澆筑中跨合龍段，形成三孔連續(xù)→橋面施工。附：懸灌梁掛蘭施工示意圖懸灌梁掛籃施工示意圖制圖人：張偉制圖時(shí)間：2003.4.253懸灌梁施工3.20號(hào)塊施工

０＃塊是連接上下部結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部位之一，因其受力復(fù)雜，混凝土方量高達(dá)647m3,鋼筋密集共65t，預(yù)應(yīng)力管道眾多，施工技術(shù)要求高而成為懸灌梁施工的重點(diǎn)和難點(diǎn)，其成敗直接關(guān)系到整個(gè)懸灌梁能否順利完成。

3懸灌梁施工3.2.1支架

支架采用已有八三式軍用墩與六四式軍用梁組合支架,支架布置見(jiàn)下圖。

每個(gè)支墩采用2×2式結(jié)構(gòu)，支墩橫向中心距離8m，上部采用六四式軍用梁，墩外側(cè)2片，內(nèi)側(cè)3片，軍用墩座于承臺(tái)外部分基礎(chǔ)采用2×2×1.5mC25混凝土澆筑，考慮地基承載力不足,采用拋填片石并進(jìn)行碾壓處理,支架承載力按照16,000kN設(shè)計(jì)，并考慮風(fēng)力、底模坡度等水平荷載作用下的穩(wěn)定。

支架完成后進(jìn)行預(yù)壓，以檢驗(yàn)支架的承載力、穩(wěn)定性及剛度等，并消除非彈性變形，測(cè)定彈性變形。

0#塊支架設(shè)計(jì)圖3懸灌梁施工3.2.2梁部施工

0＃段外模采用掛籃大塊鋼模板，內(nèi)模采用標(biāo)準(zhǔn)組合鋼模板改制而成，內(nèi)模支撐采用腳手架鋼管做豎桿。施工順序?yàn)椋喊惭b底模→安裝底板、腹板鋼筋及預(yù)應(yīng)力筋→安裝外側(cè)?！惭b內(nèi)模支撐和內(nèi)模、端?！惭b頂板鋼筋及預(yù)應(yīng)力筋→澆筑混凝土、養(yǎng)生→預(yù)應(yīng)力張拉、壓漿。

3懸灌梁施工3.3懸灌段施工

T構(gòu)的1～14（1′～14′）號(hào)段采用掛籃懸臂對(duì)稱澆筑，全橋共投入四套掛籃，同步均衡施工。

3.3.1掛籃

本橋T構(gòu)懸臂跨度大，橋面寬度寬，梁段最大自重2057kN，最大長(zhǎng)度4m,經(jīng)過(guò)比選，采用“鴨嘴式”菱形掛籃，掛籃主桁架由3片桁架組成，中間通過(guò)橫聯(lián)連接成整體，單套掛籃自重82.9t，掛籃結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，受力明確；設(shè)有走行裝置，移動(dòng)方便，外側(cè)模、底模可一次就位，內(nèi)模能整體抽拉；取消了平衡重，利用豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋錨固，反扣輪沿軌道行走；主要材料均為型鋼，加工制作簡(jiǎn)單，并且可用于合攏段施工。

掛籃主桁拼裝完成后，在地面對(duì)其進(jìn)行預(yù)壓試驗(yàn)，以確定主桁桁架的受力情況及各級(jí)變形值，消除非彈性變形，準(zhǔn)確提供預(yù)設(shè)拱度。通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得最大非彈性變形為26mm，彈性變形為37mm。

3懸灌梁施工3.3.2預(yù)應(yīng)力施工

設(shè)計(jì)要求梁體混凝土強(qiáng)度達(dá)到90％后施加預(yù)應(yīng)力?？v向預(yù)應(yīng)力鋼筋采用OVM15-13型錨具，采用YCW300千斤頂兩端對(duì)稱張拉，張拉控制應(yīng)力為0.75Rby。豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋采用Φ32精軋螺紋鋼筋，軋絲錨具，單端張拉，張拉控制應(yīng)力為0.9

Rby。橫向預(yù)應(yīng)力筋采用BM15-3錨具，采用YCJ26千斤頂單端單束張拉，錨下控制應(yīng)力為0.75Rby，一端軋花錨固。

3懸灌梁施工3.4直線段施工

邊跨直線段長(zhǎng)度5m，梁高2.5m，梁底距地面12.8m，自重3000kN，在滿堂支架上立模一次澆筑。支架采用碗扣式腳手架鋼管拼裝，立桿間距布置90*90cm，腹板下加密至30*30cm,支架安裝完成后進(jìn)行預(yù)壓、觀測(cè)，待支架沉降穩(wěn)定后，開(kāi)始進(jìn)行施工。

混凝土澆筑采用連續(xù)澆筑，澆筑原則為先柔后剛，即由支架端向墩頂端連續(xù)澆筑。

3懸灌梁施工3.5懸灌梁線型控制

懸灌梁在施工過(guò)程中，受梁段自重、預(yù)應(yīng)力施加、施工荷載、溫度變化以及混凝土收縮徐變以及合龍?bào)w系轉(zhuǎn)換等因素的影響，其撓度始終處于動(dòng)態(tài)變化過(guò)程中。

從箱梁2#梁段開(kāi)始，每個(gè)斷面在頂板設(shè)置三個(gè)標(biāo)高觀測(cè)點(diǎn)（腹板上方），觀測(cè)時(shí)間為：澆筑梁段混凝土前、澆筑梁段混凝土后，預(yù)應(yīng)力施加前、預(yù)應(yīng)力施加后、掛籃走行前、掛籃走行后。每次測(cè)量選擇在每天早7：30點(diǎn)左右，并記錄測(cè)量時(shí)氣溫，測(cè)量數(shù)據(jù)采集后輸入橋梁博士（Dr.bridge）控制軟件，隨時(shí)調(diào)整每個(gè)梁段的預(yù)拱度。

（立模高程Hi＝設(shè)計(jì)高程H1+預(yù)拱度值ΔH2+掛籃變形值ΔH3）