甘竹溪特大桥主桥施工概述
2017-08-21
1、工程概况
甘竹溪特大桥主桥采用独塔双索面、墩塔梁固结体系的预应力混凝土斜拉桥，主跨210m，边跨165m，边跨设置1个辅助墩，主桥跨径组合为50+115+210=375m（如图1）。
2、基础承台施工
主塔承台为分离式哑铃型承台，承台及系梁体积约为3924m3。承台基础由2组共18根直径为3.0m～2.8m变截面灌注桩组成，承台外轮廓尺寸为为2个17m×17m矩形承台，中间有4m×19.3m×6m系梁连接2个承台。主塔位于甘竹溪河滩一鱼塘中央。主塔桩基施工需先回填鱼塘，桩基施工完成后插打拉伸Ⅳ型钢板桩围堰，开挖承台基坑，浇筑封底混凝土和承台混凝土，完成主塔承台施工。
3、下塔柱施工
甘竹溪特大桥下塔柱塔底为直径8m的圆形塔柱，向上线性变化到下塔柱横梁下底面宽4m长8m的圆端形，下塔柱高9.492m。施工时采用满堂式脚手架施工。满堂式脚手架采用φ48*3.5mm的钢管搭设而成，直接支撑在承台上，下塔柱施工用的劲性骨架和模板均自行设计加工。
4、上塔柱施工
中、上塔柱采用ZPM-100型液压自爬模进行施工，考虑到塔身为倾斜式，每次浇注高度为4.5m，共分26次浇筑完成。砼浇筑到第14层时，在塔柱横桥向两侧各减一榀模板支架；砼浇筑到第17层时需将附加支架的埋件埋于相应位置，以便第18层时重新调整平台，更换轨道。
5、主桥下横梁B0段及现浇段施工
甘竹溪特大桥主桥索塔下横梁高6m，宽6.5m，横梁位于索塔两立柱之塔梁固结处。主塔横梁主要材料为C60钢筋混凝土，横梁底部部分构件采用CF60钢纤维混凝土，预应力材料为钢绞线和精轧螺纹粗钢筋。
边跨现浇梁段采用钢管柱支架现浇施工，支架基础设计使用2.0m×2.0m×2.0m小承台及预应力管桩和φ100cmδ10mm钢管作支承。
边跨压重现浇段总长52.5m，总方量为2008.65m3，该处底板厚40cm，压重为铁矿砂，每延米填19.4t，总共填重4250t。
6、主梁牵索挂篮施工
甘竹溪特大桥主桥箱梁采用前支点式牵索挂篮施工，该挂篮除模板外总重约为140t，走道自重约20t，为方便吊装作业，最重的构件不超过15.8t（如图2）。
6.1 牵索挂篮安装工艺流程
①、准备工作：包括预埋提升吊带孔、场地整平硬化、测量放样拼装支架台座等；
②、挂篮承重系统拼装：挂篮承重系统拼装时要注意构件编号与加工厂家编号对应安装。
③、安装反力架；
④、安装吊杆：吊杆采用φ32精扎螺纹钢；
⑤、顶升：使用8台150t液压千斤顶顶升；
⑥、安装后横梁及主纵梁主吊杆并预紧；
⑦、安装底模系统及相关附属设施；
⑧、安装主纵梁尾端反拉吊杆并预紧；
⑨、安装挂篮前端牵索系统；
⑩、挂设L02、R02斜拉索并进行初张拉，调整模板标高。
6.2、挂篮预压试验
由于本桥标准节段方量大，荷载重，且桥幅很宽达到了38.7m，对挂篮在施工过程中受力的安全性和刚度具有很高的要求。因此挂篮在施工前应进行加载试验确保挂篮的安全及性能。通过对挂篮进行荷载试验，验证了该挂篮结构强度、刚度和稳定性方面均能满足规范要求，并有较高的应力安全储备。
6.3、标准节段牵索挂篮悬浇施工
6.3.1、主梁标准段挂篮悬浇施工工艺流程如下
6.3.2、挂篮前移
6.3.2.1挂篮前移准备工作
①拆除主梁风嘴区锚块处底模及支架；
②索力转换，使索力传至已浇混凝土梁段上；
③拆除止推机构，安装行走轨道系统（两侧滑道高差小于3mm）；
④安装落篮吊杆，拆除挂篮锚固拉杆；
⑤落篮，C型挂钩落至纵移轨道上，此过程底模脱离；
⑥安装行走反滚轮；
⑦安装顶推机构。
6.3.2.2挂篮前移
挂篮具有自行步履移机功能。步履移机作业是在轨道和挂篮C型挂钩之间，借助0.45m行程油缸顶推完成。油缸固定端销接在滑道滑块上，活塞杆端的横销嵌入移运器耳板内。挂篮前移前先测出桥中轴线，确定挂篮在纵桥向的位置。挂篮前移过程中应尽量保证挂篮整体平移，并随时对偏位进行纠正。
挂篮前移时，先拴接固定轨道于桥面，再开机泵油使油缸活塞杆顶推。油缸顶推最大行程约0.45m，需要回缩活塞杆头并借助人工将滑块重新嵌入前方开孔内，完成另一个0.35m（轨道开孔距离）的顶推行程。轨道长度设计长为8.1m，因而挂篮在轨道上顶推17次移机6m后，需要再一次移动轨道方可完成下一次6m顶推。
轨道在梁面设置有螺栓固定孔位，可确保挂篮在指定的位置移机就位。
6.3.3、挂篮提升、定位、锚固和调整立模标高
6.3.4、索导管、模板、钢筋、预应力、预埋件、混凝土施工
6.3.4.1.模板施工
模板系统由箱梁底模及风嘴侧模、内模及支撑架组成。
6.3.4.2.索导管的安装与定位
挂篮前移到位，调好外模标高安装好锚块模板后，即可利用吊车吊装索导管和垫板到设计位置临时固定，再安装劲性骨架到位，进行索导管调整固定。根据索导管角度、索导管处的箱梁锚块几何尺寸，施工前设计一个劲性骨架，在索导管在每节梁段的空间角度测量中线位置预留铁板。安装过程在劲性骨架上测量放样处索导管中线两点，用吊球法引线校正、调整索导管位置，调整好用型钢在劲性骨架上加固索导管固定。定好位后，劲性骨架四个脚在模板上做好标记，就可以安装斜拉索。梁端索导管口处，用木板和麻袋在劲性骨架上垫实索导管出口处，将安装斜拉索产生的水平力传递给混凝土箱梁和避免磨损PE护套。劲性骨架分临时支撑骨架和定位骨架。索导管定位骨架由型钢做成框架形式，用以抵消安装斜拉索时产生的水平力，斜拉索安装到位拆除临时劲性骨架钢筋绑扎好后加固索导管定位劲性骨架，浇筑混凝土。 索导管的定位指标有两项：其一是锚板中的位置和高程，其二是索导管的倾斜度。其定位分初定位和精确定位两个步骤。
6.3.4.3.钢筋、预埋件工程
6.3.4.3.1钢筋安装
由于主梁标准段模板分两次安装成形，故钢筋应根据施工情况进行安装，箍筋按混凝土浇筑标高进行控制。
钢筋安装如遇斜拉索索导管和预应力管道，可适当挪动，但不得任意取消或剪断。
6.3.4.3.2预埋件施工
主梁标准段施工时的预埋件包括泄水管，栏杆预埋件，拉索减震装置埋件及施工预埋件。预埋件埋设必须严格安装设计图的位置尺寸进行埋设，并控制好表面平整度。
6.3.4.4.混凝土施工
主梁为C55（顶板为C60钢纤维）高强混凝土，具有高集料、低水胶比、高泵扬程、早强、缓凝等特性。采用泵送，对混凝土的可泵性、和易性、泌水性以及缓凝早强性能要求很高。混凝土配合比要求：坍落度为18～22cm，粗骨料最大直径不超过25mm。
钢筋、预应力筋及管道、模板安装检查合格后，即可进行混凝土浇注。浇筑顺序从挂篮前端往后浇，左右对称，先中箱后边箱。
6.3.4.5.预应力施工
主梁采用纵、横向预应力体系。主梁横向预应力布置于主梁横隔梁内，采用和高强低松弛钢绞线，纵向预应力采用高强度低松弛钢铰线和JL32精轧螺纹粗钢筋混合使用。张拉后均采用真空压浆工艺灌浆。
横向预应力束张拉施工平台以主梁侧模支架为依托铺设木板而成，纵向预应力张拉施工平台以前悬横梁走道为依托铺设平台。
7、斜拉索施工
7.1、斜拉索基本规格
甘竹溪特大桥斜拉索为PES（FD）7-139～PES（FD）7-265规格的双层HDPE防护低应力半平行热镀锌拉索（辅墩内拉索采用PES（FD）7-61拉索），全桥共66对，最长索长226.125m，重18.13t。梁上标准索距6m，边跨锚跨区段为3m，塔上竖向标准索距为2m；斜拉索为平行索面，两索面横向间距36.3m。斜拉索直接锚固在预应力混凝土主塔身上。
7.2、施工工艺方法
施工方案选择：斜拉索安装施工主要包括运输、索上桥面、展索、挂设、张拉、索力检测、调整以及减振装置安装等工序。根据斜拉索的重量、锚固牵引力的大小以及张拉施工空间要求，采用不同的方法进行施工。中跨索采用汽车吊吊到桥面卧式放索机上，用卷扬机牵引斜拉索移动到中跨对应锚点梁段，横移，采用塔吊和塔顶卷扬机提升展开斜拉索，利用塔内手拉葫芦、卷扬机牵引锚头进入索导管锚固；梁端卷扬机辅助牵引进行梁端临时锚固，在梁端进行一张，最后在塔端进行张拉及调索。边跨由于梁端采用止槽的锚固形式，在梁端牵引是不实际的，所以采用塔吊、桥面吊机和塔内卷扬机牵引临时锚固。主梁端卷扬机牵引进行锚固之后，在塔端牵引、锚固、张拉、调索。
7.3 斜拉索的张拉及索力调整
7.3.1 第一次张拉
一般来说，第一次张拉时施工荷载同步加载，所以第一次张拉控制在该节段斜拉索控制应力的30%左右（该值需根据具体项目监控实际给出）。
7.3.2 第二次张拉
第二次张拉安排在标准节段浇注到1/2砼时进行。
7.3.3 第三次张拉（体系转换）
节段砼经过3天以上养护后（强度、弹模均满足要求后），张拉体内预应力，然后进行体系转换，即第三次张拉。
7.3.4 第四次张拉
斜拉索第四次张拉是斜拉索控制索力的建立过程，此次张拉拉索的增量大约占整个拉索控制应力的45%～50%，弹性伸长和垂度变化值全部建立在拉索轴线方向上，此种情况下对张拉设备的安装纵向尺寸必须严格要求。
7.3.5 第五次张拉（阶段性调索）
主梁超宽超重，所以施工过程中要求挂篮必须满足承载要求，这势必增大了挂篮的实际重量，按照0.45节段重来考虑挂篮就基本上达到了300t，所以在节段悬浇时为挂篮提供牵引，该工况下索力估计有所偏大（根据实际情况而定），待到挂篮前移一定距离之后，需要对已经安装的斜拉索进行索力调整，调整范围根据施工过程控制而确定，但张拉调整量不会对设备安装造成影响。
7.3.6 第六次张拉（边跨合龙调索）
7.3.7 第七次张拉（中跨合龙调索）
7.3.8 第八次张拉（全桥调索）
主桥合龙之后，进行二次恒载的加载，此时根据桥面线形和拉索实际索力，对全桥斜拉索应力和主桥线形进行大调整，基本上完成该桥在恒载作用下和使用过程中的实际索力。
8、结语
甘竹溪特大桥主梁标准节段采用了结构安全新颖、操作简便的牵索挂篮施工，大大降低了工人的劳动强度，提高了效率，为南二环高速公路的顺利如期通车奠定了基础。
