代县滹沱河治理工程某桥梁施工关键技术要点分析

2022-04-16刘红文

陕西水利 2022年1期

刘红文

（山西省代县滹沱河湿地公园服务中心,山西忻州 034200）

0 引言

近年来我国在城市、乡镇道路建设投入了大量精力,桥梁工程是道路工程建设的重要组成部分,桥梁规模在不断扩大,具体形式越来越丰富,施工关键控制技术对预应力混凝土桥梁工程质量有着显著影响[1～3],因此,在整个工程建设过程中应以质量为最终目标,通过对设计方案、施工工艺流程、施工技术等关键要点进行探索和优化,不断改善桥梁工程质量,为我国的交通事业发展、乡村振兴贡献力量[4～5]。

1 工程概况

山西省代县县滹沱河河道治理工程河道抢险路是一条贯穿东西的干道,于K0+072.60 处跨越关沟河,通过规划和论证,近年已在关沟河成功建设桥梁连通滹沱河两岸,桥梁全长2099.68 m。桥梁下部结构采用钻孔灌注桩桩基施工、承台和墩柱施工,桥梁上部结构采用预应力钢筋混凝土梁板,并在桥面设置防撞栏、排水放水系统。

2 下部结构施工技术要点

2.1 桩基施工

2.1.1 灌注桩布置

桥墩所设防护桩均为钻孔灌注桩,其中1#墩共有95 根防护桩（桩径1.25 m,桩长25 m,桩间距1.5 m）。2#墩共有84根防护桩（桩径1.25 m,桩长23 m）。1#、2#墩主桩均为钻孔扩底灌注桩,其中1#墩共有68 根主桩（桩长84 m,桩身直径1.8 m,桩底直径3.0 m,等高0.75 m,以12°角扩大,桩间距4.5 m）。2#墩共有50根主桩（桩长72 m,桩身直径1.8 m,桩底直径3.0 m,等高0.75 m,以12°角扩大,桩间距4.5 m）。

根据防护桩类型及开挖揭露地质条件,综合权衡后采用HG-200型车载反循环钻机进行灌注桩施工,该钻机在钻进过程中全程泥浆护壁,三翼刮刀钻头施工,20 cm大直径钻杆反循环出渣,成孔停钻后由反循环泵吸排孔残渣进行清孔,最终在水下浇筑混凝土成桩。钻机整机轮廓（长×宽×高）7.5 m×2.1 m×2.8 m,塔架高度6 m。

2.1.2 灌注桩施工流程

灌注桩工艺流程包括如下步骤：场地平整硬化→测量放样→埋设护筒→泥浆制备、护筒复测→钻进→成孔验收、孔深、孔径、垂直度、泥浆性能等检查→安放钢筋笼→下导管→二次清孔→泥浆指标检查→灌注水下混凝土。主桩为扩底钻孔灌注桩,根据主桩类型、地质情况及成孔要求,使用全液压可视可控旋挖扩底成孔的灌注桩,该工艺首先将设计扩孔参数输入电脑,在电脑指挥中心的控制下进行旋挖切削扩大成孔,在稳定液的护壁作用下通过钻斗液压旋转水平切削土体,通过扩孔铲斗的反复闭合和反复提升将孔内扩大部位的土体取出,有效地保证桩扩大部位的尺寸。

本工程钻孔使用全液压可视可控旋挖扩底钻机,钻机型号SD642,该钻机工作状态下长×宽×高=11 m×5 m×28.1 m。钻机下设置2 mm厚的钢板和30 cm厚C30 钢筋混凝土（钢筋采用φ12、间距10 cm×10 cm）。1#墩桩基施工设置1个30 m×6 m×2 m泥浆池,泥浆池设置在1#、2#墩之间,距离车安线70 m。2#墩桩基施工设置1个25 m×6 m×2 m泥浆池。

2.2 承台施工

2.2.1 基坑开挖施工

本工程基坑开挖面积大,根据支撑特点,拟采用分层开挖方式施工。基坑周边钢筋混凝土防护桩、冠梁、主桩全部施工完毕后,待冠梁混凝土达到设计强度后进行第一步土方开挖,开挖深度为3 m,待横撑钢管支撑完毕后,进行第二步土方开挖,开挖深度为6.8 m,开挖至基地标高上15 cm处,人工清底至基底。第二步土方分两层开挖,每层开挖深度约3 m。第二步土方因开挖深度较深因此分层开挖,同时因有大量的工程桩冒出,因此采用小型挖掘机配合梯次接力开挖至槽底,在收尾阶段由长臂挖掘机将人工清底土直接挖出。基坑开挖示意图见图1。

图1 基坑开挖示意图

2.2.2 冠梁水平支撑

1#基坑开挖深度9.8 m,2#基坑开挖深度9.3 m。为保证施工安全,1#、2#基坑开挖深度达到1.5 m时在冠梁上安装一层φ800×12 mm钢管水平横撑,钢管预加力为1000 kN。水平支撑在下转盘高度范围内基坑回填完成后拆除。基坑回填采用集配砂砾石,分层夯实。

2.2.3 防护桩混凝土喷锚

基坑分级开挖,每级开挖完成后在防护桩内侧喷10 cm厚C30 锚喷混凝土（内含钢丝网）,钢筋网采用Φ16钢筋固定,钢筋竖向间距2 m。

2.2.4 基坑安全监测

基坑安全监测由建设单位委托的第三方实施。基坑监测与测试的控制要求和报警值：（1）冠梁顶水平位移和垂直位移速率不超过2 mm/d或累计位移不超过20 mm；（2）钢管支撑内力不超过100 t；如监测值超过报警值则立即停止开挖,对基坑进行回填,采取加固措施后方可继续开挖。基坑安全监测内容见表1。

表1 基坑安全监测表

3 上部结构施工施工技术要点

3.1 梁体施工

3.1.1 施工方法

主桥现浇段采用满堂支架法浇筑施工。钢筋由钢筋加工厂运至施工现场,再由塔吊提升运送,在现场绑扎成型；浇筑混凝土由搅拌站集中供应,运输泵车输送入模,由插入式振捣器捣固密实,覆盖土工布洒水养护。支架采用盘扣式支架,支架底铺设15 cm×15 cm方木（松木）,用细砂着平。立杆顶面及底面均采用可调高顶、底托,顶托上方纵向铺设15 cm×15cm方木（松木）,横向铺10 cm×10 cm方木（松木）。底板、侧模及内模均采用竹胶板。

3.1.2 支架布置

（1）支架采用盘扣式支架,立杆主要采用3.0 m、2.4 m、1.8 m、1.2 m、0.9 m四种规格,立杆接长错开布置,横杆采用0.9 m、0.6 m二种规格,顶、底托采用可调托撑。（2）为确保安全可靠,根据梁体受力结构,支架立杆纵横间距按0.6 m×0.3 m、0.6 m×0.6 m、0.6 m×0.9 m三种规格设置,立杆之间由横杆连接,形成网格。（3）为加强支架整体稳定性,在桥轴线纵横方向设置Φ48 剪刀撑,在横向剪刀撑沿纵向每3 m一道,靠墩柱一侧5 m范围内加密为60 cm/道,将各段支架联结成一个整体。现场支架布置典型图见图2。

图2 现场支架布置典型图

3.1.3 混凝土施工

主梁混凝土浇筑分三次进行,第一次浇筑底板与外侧两腹板的范围；第二次浇筑中间两块腹板；第三次浇筑腹板余下部分及顶板。层间施工缝按规范要求凿毛处理。混凝土灌注应对称进行。混凝土搅拌车运输混凝土,用汽车泵进行混凝土浇筑,振动棒机械振捣。由于施工场地狭窄,混凝土施工时,需要有人指挥引导车辆行驶,维持地面交通顺畅。混凝土浇筑完成后,梁顶面铺设一层土工布,洒水养护7天。

3.1.4 支架拆除

支架拆除顺序：安放立杆底座或立杆可调底座→树立杆、安放扫地杆→安装底层（第一步）横杆→安装斜杆→接头收紧→铺放脚手板→安装上层立杆→紧立杆连接销→安装横杆→设置人行梯→设置剪刀撑→挂设安全网。拆除支架应从前向后拆由上而下进行,遵循先搭后拆、后搭先拆的原则。拆除脚手架的大横杆及剪刀撑,应先拆中间扣,再拆两头扣。

3.1.5 预应力施工

首先各种原材料（包括水泥、钢筋、石子、砂、锚具、夹具、千斤顶、压力表、测力计等）应予以送检,满足规范要求后使用。钢绞线在室外存放,加以苫布覆盖,防止雨露、气体的影响。锚具、夹具和连接器,存放和搬运时,应避免锈蚀、沾污或遭受机械损伤。金属螺旋管安装应当严格按照设计坐标安放到位,采用钢筋固定安装,使其牢固不动,间距不大于0.8 m。钢铰线的下料及切断采用砂轮锯,不得用电弧切割。

施加张拉力时,应保证梁板强度≥设计值（图纸要求是大于等于85%设计值,龄期大于7天）,为安全起间,采取保守值。16 m板经计算理论伸长值为11.0 cm,设计挠度6.3 cm（中板）、9.5 cm（边板）。钢铰线张拉时对应力、应变两个指标进行控制,当实际伸长值和理论伸长值相差大于6%时,应当查明原因,起拱度作为一个参考指标,其差值超过4 cm时,应采取控制措施,张拉顺序严格按图纸设计的X型进行,实测钢绞线伸长值分布在10.9～11.2 之间,符合规范及设计要求,起拱度测量均在正常范围之中,且较均匀。同时支座垫石标高一定要控制精准,以保证梁底的平整,吊装时应辅以1 mm钢板加以垫衬。成立张拉测试队伍,现场指定专人负责,每次张拉前都对所有设备进行检查。张拉前应计算每根钢束的理论伸长值,根据设计图纸对称穿插张拉梁钢束,同时孔道压浆采用真空压浆方法。

3.2 主要附属结构施工

本梁桥在1#和2#墩之间防护栏顶设置防护屏,防护屏顶距桥面的距离为2.5 m。桥面、防撞护栏、防护屏防雷接地利用结构内主钢架予以可靠焊接,其主筋数量不得少于2根,当主筋为φ16及以下时应不少于3 根,主筋位置应相邻,增设的搭接钢筋规格为φ28。桥面、防撞护栏、箱梁、墩身、桩基础各结构部位接地主筋连接均应予以牢固焊接,焊接长度为10倍直径（双面焊）。主塔为墩梁固结,不设接地端子和接地线,子塔非墩梁固结,预埋接地端子并用接地线连接。接地电阻≤4Ω,外露部件需采取相应的绝缘措施。