渝利铁路蔡家沟特大桥超高桥墩关键施工技术

周 敏

(武汉天兴洲道桥投资开发有限公司，湖北 武汉 430011)

1 工程概况

蔡家沟双线特大桥桥长2 057.4 m，主跨为(80+3×144+80)m的长联大跨刚构连续组合结构，是渝利线重点控制工程(见图1)。

主墩22号～24号桥墩均为“人字型”墩，为埃菲尔铁塔造型。23号桥墩最高139 m，桩基采用32根φ2.5 m钻孔灌注桩基础，桩长42 m。承台为左右分离式“哑铃型”，左右承台间设矩形系梁，左右幅承台尺寸均为22 m×22 m×5 m，中间由17.11 m×8 m×4 m预应力混凝土系梁连接，沿横桥向布设28束17-φ15.24预应力束，锚固于左右两承台外侧。墩身均为变截面、变壁厚的柔性空心墩，在距墩底36.5 m位置设有一道单箱双室矩形截面横梁，为预应力混凝土结构，横梁高5 m，宽8 m，长10 m，横梁内设置72束5-φ15.24预应力钢绞线，交错锚固于墩身外侧。两肢在距墩底69 m位置设置合龙岔区，使左、右两肢腿合为一体。主桥墩身整体采用高性能C40耐久性防侵蚀混凝土，墩顶以下5 m采用C50混凝土(见图2)。

2 总体施工方案

蔡家沟双线特大桥人字型超高墩采用全自动液压爬模法分段施工，并在模架顶端预留3 m接口，墩身斜腿部分采用6 m节段爬模，两斜腿合龙后采用9 m节段爬模。施工平台采用模架外挂平台。墩身大小里程的铅垂面布置塔吊与电梯。墩身内设型钢劲性骨架。下横梁采用门式钢架主动撑墩梁同步施工，横梁高度方向分两次浇筑。合龙岔区部分采用托架法现浇施工。

3 人字型超高桥墩下斜腿施工技术

墩身斜腿采用爬模分段浇筑施工。在承台混凝土强度达到90%后，安装劲性骨架。安装模板，绑扎钢筋，并利用劲性骨架对钢筋骨架进行纠偏和固定。

液压模板高度为6.45 m,标准浇筑高度6 m。每次浇筑时模板下包100 mm，面板采用21 mm厚的VISA板。爬模均由模板系统、爬升系统、施工平台等部分组成。

3.1 液压爬模工艺

爬模的顶升运动通过液压油缸对导轨和爬架交替顶升来实现。导轨和爬模架互不关联，二者之间可进行相对运动。当爬模架工作时，导轨和爬模架都支撑在埋件支座上，两者之间无相对运动。退模后首先在退模留下的爬锥上安装受力螺栓、挂座体、及埋件支座，顶升导轨。待导轨顶升到位，就位于该埋件支座上后，拆除导轨原下平台处的埋件支座、爬锥等。在解除爬模架上所有拉结结构后就开始顶升爬模架，爬模架通过导轨运动顶升。通过导轨和爬模架这种交替附墙，互为提升实现爬模的爬升。

3.2 劲性骨架施工技术

1)劲性骨架设计及加工。

斜腿每节段均设置劲性骨架，设计时荷载主要考虑承受钢筋模板施工过程中施工荷载、风荷载及混凝土浇筑过程中混凝土对模板产生的侧压力等。为方便加工和安装，劲性骨架设计上采用矩形断面桁架式结构，单段加工高度同爬模分段高度。劲性骨架从斜腿下端开始预埋，而后往上逐节段焊接安装。

2)劲性骨架组拼和安装。

承台施工时，预埋桁架立柱部分，并伸出承台混凝土顶面至少50 cm。接高前，使用全站仪精密测量，检查前一节劲性骨架顶面柱脚位置和标高，在柱脚顶钢板上放样，并进行调整，满足允许偏差要求。采用倒链配合吊机安装调整，各桁架安装好后，用连接角钢按设计要求将其联结成劲性骨架。

3.3 人字型超高桥墩斜腿线形控制技术

1)劲性骨架的线形控制。

劲性骨架单段加工高度一般为6 m～9 m，由于各段的倾斜角度不同，施工时钢筋、混凝土及施工荷载等对各段劲性骨架的受力均不同，因此需按各段的实际受力情况，在劲性骨架安装时对其进行线形控制。

然而，该方法仍存在一定的缺陷：对于体积较大的BPH，由于前列腺侧叶表面黏膜切开范围相对较大，而腺体尿道黏膜血供较丰富，切开时容易使出血较多，造成视野不清，进而延长手术时间。本研究用小能量高频率的激光(1.5 J/50 Hz)可在一定程度上改善止血效果。此外，过大的前列腺尖部区域往往超过一个镜野，初学者手术经验欠缺，不易准确判断黏膜切开线的位置，也使该方法的应用范围受到了一定的限制。

劲性骨架就位后，在与上一节段的外露部分进行连接前，对劲性骨架顶端的位置坐标进行调整，按下式进行计算：

Hn=hn+Δh1+Δh2。

其中,hn为劲性骨架顶设计坐标；Δh1为本节段钢筋、混凝土及施工荷载等导致的劲性骨架变形值；Δh2为劲性骨架自身的弹性变形(每节段应修正)。

2)模板的安装定位控制。

模板采用液压爬模，线形控制时按照节段划分以直代曲控制方法。首先根据墩身的变化曲线，详细计算出每节段的斜率以及顶底面坐标，然后应对模板顶面标高位置按照劲性骨架定位时的计算方法进行修正。模板定位时，利用液压爬模可以自由变化倾斜角度的特点，在模板合模前，根据计算出的每节段的斜率，通过斜撑，调整爬模的倾斜角度。然后再利用全站仪复核模板顶面坐标。

3)下斜腿施工过程中设置顶撑系统调整斜腿合龙后的受力。

由于A型超高桥墩两斜腿墩肢内倾，为避免混凝土自重和施工荷载引起截面应力超标，在施工过程中设置主动预顶撑系统。结合施工工况，经计算，确定顶撑系统布置位置及顶撑力大小，顶推力分级顶推，按照顶推力和顶推位移“双控”原则控制。

4 人字型超高桥墩下横梁施工技术

4.1 门式钢架托架及模板施工

横梁托架主要由4片A型托架和2片B型托架构成，托架与墩身采用预埋件连接，预埋件在墩身施工时预埋。

托架横杆之上铺设檩条，檩条上布设钢管支架设顶托，顶托上摆放方木，然后铺设底模，底模设置预拱度；横梁空箱设钢管内撑架。

4.2 施加横系梁主动撑

为避免由于横梁自重对内倾墩柱产生附加应力，在横梁托架安装完毕后，对B型托架横杆施加主动预顶力，预顶力通过托架两端4台200 t千斤顶进行实现。顶推前在墩柱顶部以及横杆中心位置布设测量控制点，顶推时对实际变形量进行测量。

选择在温度相对恒定的时段，进行撑杆对顶作业，分级加载，每加载一级，测量墩顶及横杆变形，直至设计值，然后将撑杆与墩身混凝土之间用钢垫板抄垫密实，拧紧托架横杆与预埋件牛腿之间螺栓。

5 人字型超高桥墩岔区施工技术

岔区为下斜腿与上塔肢连接的重要部位，受力复杂，因此岔区施工质量的好坏对超高墩的整体结构非常重要。

在岔区前一节段A型斜腿施工时，埋设预埋件，然后在两侧预埋件上安装牛腿与分配梁，分配梁上安装岔区合龙圆弧模板，绑扎钢筋，在倒角部位埋设预埋件，组装外模,浇筑墩身混凝土。待混凝土强度达到90%后拆除墩身左右支腿内部液压爬模，在预埋件上焊接牛腿，在牛腿上搭设型钢梁与木方竹胶板作为底模平台。绑扎墩身钢筋，预留进人孔道，浇筑混凝土，拆除岔区合龙段模板与支腿空箱内型钢分配梁。为确保岔区大体积混凝土的施工质量，采取在岔区施工时埋设降温冷却水管，优化混凝土配合比等措施，降低混凝土的水化热。

6 结语

渝利铁路蔡家沟双线特大桥人字型超高桥墩设计新颖，结构复杂，施工难度大，通过采取劲性骨架配合液压自动爬模大节段的施工方法，解决了下斜腿施工变形和线形控制难度大，超高墩施工安全风险高的难题，并提高了施工效率。下横梁和岔区施工采用门式钢架主动撑墩梁同步施工技术，缩短了工期，降低了结构风险、保证了主体结构的施工质量，而且节省了大量的施工支架。