西双版纳澜沧江黎明大桥拱肋施工技术

保云辉，庄宏飞，马增权，余永亮，覃 艺，姚岱廷

（西双版纳澜沧江黎明大桥建设指挥部，云南 西双版纳 666101）

1 项目概况

1.1 黎明大桥主桥概况

云南省西双版纳澜沧江黎明大桥位于景洪市流沙河与澜沧江交汇口南侧，跨澜沧江，起点位于澜沧江北岸，接景宽公路，终点位于流沙河东岸南守山农场前。黎明大桥主桥采用飞燕式无推力中承式钢箱系杆拱桥，跨径布置为（65+310+65）m，拱肋理论计算跨径310 m，拱轴线为悬链线，矢高为77.5 m，矢跨比1/4，拱轴系数m=2.2；飞燕线形采用直线段加悬链线，悬链线段为跨径116 m，矢高28.9 m，拱轴系数m=8.5的半拱。该桥道路等级为一级公路，双向四车道布置，设计时速为60 km/h，设计荷载公路-I级。

图1 澜沧江黎明大桥效果图

1.2 飞燕拱及主拱混凝土段构造

飞燕拱及主拱混凝土段分别采用C55和C60预应力混凝土构件，并与钢筋混凝土拱座固结。

图2 飞燕拱及主拱肋混凝土段构造图

1.2.1 飞燕拱

飞燕线形采用直线段加悬链线，悬链线段为跨径116 m，矢高28.91 m，拱轴系数m=8.5的半拱。两拱肋横向中心距26.5 m，横向采用整体不分幅设计。飞燕拱肋采用矩形实心截面，其中等截面段高宽为5.5 m×3.5 m，变高段截面随设计线进行变化（高度5.4～8.27 m），并设横向3 m加宽段。预应力钢筋采用φs15-25、φs15-27钢绞线，张拉控制应力为1 395 MPa。飞燕拱肋间采用1道箱型横梁连接，其端部设置1道异型箱型端横梁，拱肋变高度范围再设7道横隔梁，横隔梁纵桥向中心距均为4.1 m，横桥向净距为17 m，横梁及端横梁均采用C55预应力混凝土构件，并采用两端张拉方式。飞燕桥面板采用钢筋混凝土结构设计，板厚为25 cm，横桥向净距为17 m，单侧纵桥向总长度为27.17 m。

1.2.2 主拱肋混凝土段

主拱肋混凝土段采用高宽为6 m×4 m矩形实心截面，设计为C60预应力混凝土，预应力钢筋为φs15-31钢绞线，采用单端张拉方式，张拉控制应力为1 395 MPa。预应力钢束在混凝土拱肋内采用两阶段锚固，混凝土拱段水平投影长度19.3 m。混凝土拱肋间设1道3.2 m×4 m箱型截面C55预应力混凝土横梁，其顶、腹板厚度0.6 m，采用两端张拉方式。钢混结合段由预埋钢板、PBL剪力键、φ39 mm 40CrNiMo高强钢拉杆、内外法兰组成。

2 施工工艺概述

飞燕段拱肋及主拱肋高度分别为5.5 m、6 m，起拱段坡度分别为52°、47°，均设计为实心混凝土，拟定对飞燕段拱肋分4段浇筑，对主拱肋分3段浇筑。在离承台12.3 m、18.3 m处预留波纹管孔道及齿块，预留2道体外预应力施加通道，并在过程中根据监控收集数据及指令穿束张拉。

拱肋起拱段坡度陡，顶板采用边浇筑边封盖封顶模板方式。每段混凝土浇筑完成，端头模板与底模板法线垂直方向重合。飞燕段拱肋及主跨拱肋均存在体内预应力，按照设计要求张拉到位后方可进行下一阶段施工。拱肋属于大体积混凝土，按照设计要求预埋冷却管的同时，优化配合比，降低水化热提高混凝土后期强度。

根据现场早期试验，优化配合比前由于存在较高水化热，致使内部温度很高，内外温差太大，导致表面出现网状裂缝，多发生在浇筑后的3～5 d。混凝土试块裂缝如图3所示。

图3 混凝土试块裂缝图

对于水化热引起的裂缝，在保证混合料质量的前提下，减小水泥和水的用量，可以在配合料中加入适量的减水剂并充分振捣。浇筑完成后，注重对混凝土的保养，对试块的温度及湿度进行控制，也可在混凝土表面覆盖一层保护膜，避免出现内外侧温差过大。优化后的试块如图4所示。

图4 优化配合比后混凝土试块图

2.1 拱肋混凝土段施工流程

图5 拱肋混凝土段施工流程图

2.2 支架施工

2.2.1 支架分类

支架由主跨拱肋支架、边跨拱肋支架、飞燕支架、主拱肋横撑支架、拱上立柱横梁支架构成。

2.2.2 边跨拱肋支架

黎明大桥全桥共计4个边跨拱肋支架，单个飞燕段拱肋支架设计如下：以起拱段作为支架起点，立柱纵向间距2.4 m×2+2.77 m×3+2.9 m×5+3 m×5+3.5 m×3+5.3 m，累计58.5 m，共计20排，每排设置2根立柱。

型钢材质均采用Q235-b，各型号规格如下：立柱Φ720×8 mm钢管、连接撑2[20钢箱、横梁2I45b工字钢、纵向分配梁2[36a钢箱、底板1 cm厚钢板。桩顶楔形块采用钢箱填充混凝土形成的组合钢箱。纵向分配梁与拱座上预埋的铰座连接，采用插销式连接。

图6 飞燕段支架布置图

2.2.3 主拱肋支架

全桥共计4个主跨拱肋支架，单个主跨拱肋支架设计如图7所示。

图7 主跨拱肋支架设计图

以起拱段作为支架起点，立柱纵向间距3 m×6，累计18 m，共计7排。每排支架采用3根钢管桩立柱。型钢材质均采用Q235-b，各型号规格如下：立柱Φ720×8 mm钢管、连接撑2[20钢箱、横梁2I45b工字钢、纵向分配梁2[36a钢箱、底板1 cm厚钢板。拱肋底板坡度采用纵向分配梁齿块调节。纵向分配梁与拱座上预埋的铰座连接，采用插销式连接。

2.3 边跨拱肋、主跨拱肋混凝土施工

施工顺序主跨拱肋分3次浇筑成型，边跨拱肋分4次浇筑成型，主跨拱肋与边跨拱肋采取不同步对称浇筑，边跨及主跨拱肋混凝土完成1次对称浇筑后采取体外拉索张拉，张拉力控制在300 t。

图8 边跨拱肋、主跨拱肋混凝土施工顺序

2.4 模板系统

a）底模板采用宽3.5 m、厚1 cm的钢板，长度根据纵向分配梁接缝自行加工，确保纵向分配梁接缝处钢板断开。安装前，先在每块底模钢板上焊接4个“吊环”或“吊耳”，用于吊运和安装时起吊。待整个底板安装完成后，再割除“吊环”或“吊耳”，并通过人工打磨，使其表面平整光滑，与其他部位的底模板表面一致，不影响混凝土外观质量。

b）侧模板在厂家分块定制加工，模板的面板采用厚度为6 mm的钢板，竖肋采用∠75×6角钢，横肋采用厚度为10 mm，高度为75 mm的钢带。模板与模板间的连接采用法兰连接，法兰盘钢板厚度为12 mm，连接螺栓采用φ22 mm螺栓。拉杆采用φ32 mm精扎螺纹钢，背枋采用2[16槽钢。

c）拱肋斜坡段顶面处模板仍然采用与侧模板一样，由厂家加工的大块平面模板，底部拉杆采用φ32 mm精扎螺纹钢，上部采用φ22 mm普通圆钢，背枋采用2[16槽钢。

d）拱肋分段浇筑处的临时端头封头模板中间部位采用厂家制作的大块平面钢模板，边缘部位因需要留钢筋孔，所以采用6 mm钢板，并按照纵向主筋位置预留钢筋孔。其拉杆采用φ22 mm普通圆钢，背枋采用2[16槽钢，与拱肋顶面模板对拉。

2.5 混凝土浇筑及养生

黎明大桥飞燕及主拱混凝土段，由于浇筑段属于大体积混凝土，同时，浇筑段内的钢筋及预应力筋等较多，混凝土的浇筑和振捣较为困难。混凝土的设计强度较大，养护困难，易开裂收缩[1]。针对上述存在的问题，制定相关施工方案，保证施工的顺利开展。

由于混凝土钢筋、预应力管道密布等难点，混凝土质量要求高，浇筑难度大。浇筑时，每个浇筑段均属于大体积混凝土，所以应按照大体积混凝土浇筑的相关要求来完成各浇筑节段的混凝土浇筑。首先，在混凝土施工前，应做好各项施工前的准备工作，并与当地气象台（站）联系，掌握近期天气，确定浇筑时的天气适合混凝土较长时间的浇筑，并做好相关确保措施。用混凝土输送泵直接泵送混凝土入模进行浇筑。在每一段混凝土浇筑过程中，均采用水平分层浇筑法浇筑，水平分层厚度为40～50 cm，并在前层混凝土初凝之前将次层混凝土浇筑完毕，保证无层间冷缝，混凝土的振捣严格按振动棒的作用范围进行，严防漏捣、欠捣和过度振捣，当预应力管道密集、空隙小时，配备小直径50型的插入式振捣器，振捣时不可在钢筋上平拖，不可碰撞预应力管道、模板、钢筋、辅助设施（如定位架等）。混凝土振捣要仔细缓慢，不可过急过快。同时要避免对模板、预应力以及结合段剪力键的损伤，其中需特别注意剪力键分布区的振捣[2]。

混凝土养生时，在每浇筑段的混凝土浇筑完成后，应及时对所浇筑的混凝土进行覆盖保温保湿养护，派专人负责保温养护工作，同时做好测试访问记录。养护时间不少于8 d。在混凝土养生过程中应注意：

a）浇筑段混凝土在入模温度基础上的温升值不宜大于入模温度50℃。

b）浇筑段混凝土的里表温差小于25℃，若大于25℃，则应对混凝土表面进行保温覆盖。

c）混凝土浇筑段的降温速率不小于2.0℃/d。

2.6 预应力体系

在所有节段混凝土浇筑完成并达到设计及规范要求的强度和龄期后，开始按照设计要求的张拉顺序进行预应力体系的张拉。

2.6.1 预应力束的制作

先在钢筋制作场把钢绞线按设计长度下料并制成束，然后在安装钢筋过程中，将预应力束按设计要求安装到位。在安装预应力束时，一定用定位钢筋将预应力束按设计坐标定位。最后用塑料薄膜将露出部分的钢绞线和波纹管端头一起包裹起来，避免淋雨后钢绞线生锈。

2.6.2 预应力管道安装

预应力管道安装必须按照设计位置进行放样，误差控制在规范要求范围内。管道采用井字型筋定位，定位钢筋必须与附近其他钢筋焊接牢固，以保证预应力管道位置准确。

2.6.3 预应力锚具安装

锚具安装时，垫板平面必须与钢束管道垂直，锚孔中心应对准管道中心孔，钢束管道与锚具端头连接必须妥善处理，锚具夹片和锚杯锥孔应保持清洁。在钢筋绑扎完成后，顶底板上架立临时操作工作架，工作架支立在模板和已浇混凝土梁上，防止施工时因操作人员踩压或机具放置造成钢筋下陷、预应力管道位移等现象。在浇筑混凝土前检查预应力管道的位置及管道接头，纵向波纹管接头处不得有毛刺、卷边、折角等现象，接口处要封严，防止漏浆。

图9 预应力体系布置图

3 工程特点及难点和技术保证条件

黎明大桥飞燕及主拱肋混凝土段由于结构的特殊性，工程施工中具有显著的特点，针对工程结构的特殊性，分析施工中的重难点，针对各工程特点及难点，研究专项技术保障方案，为工程施工安全、高效地推进打下坚实的基础。

飞燕及主拱肋混凝土段作为结构施工关键工序，针对优化后布设的缆索吊装系统作业盲区的问题，提前将飞燕位置钢格梁临时存放在支架上，科学、合理组织该工序的实施，对后期主拱圈缆索吊装工期起到关键作用。同时，飞燕及主拱混凝土段为重要的受力构件，预应力钢束和钢筋布置规格多，永久支座、冷却管等预埋件多，相对空间关系复杂，施工过程加强对预应力筋、预埋件位置的定位控制，同时根据工艺需求设置各种定位支撑件和临时件，确保预应力准确施加。黎明大桥跨越澜沧江河道，为保证飞燕及主拱肋混凝土支架施工的空间立体组织活动，针对其各施工阶段实施过程中全天候采取绝对可行、有效的防护措施来保障上、下作业人员，航道过往船只，以及结构的安全。

飞燕及主拱肋混凝土段体积大，端横梁结构长，极易受拱座水平推力和水平位移影响产生位移，引起拱肋混凝土开裂，因此必须高度重视边跨拱肋支架现浇的设计和混凝土的施工，为了避免边跨拱肋在施工过程中支架体系出现不均匀沉降，采取边跨拱肋和端横梁混凝土分段浇筑工艺、支架预压消除支架非弹性变形量，同时实测其弹性变形量，设置预拱度使截面各点标高符合设计要求。由于混凝土段支架从搭设到拆除使用时间较长，部分支架基础位置水位高度受库区电站影响涨幅较大，以及支架需考虑临时存放钢格梁承受荷载大，需严格把握支架结构选型、强度刚度分析、稳定性分析、细节计算分析等重要因素。

混凝土的水化热也是影响拱肋施工工艺的重要因素，故采取优化配合比，控制温度、湿度等方法控制飞燕及主拱肋混凝土段大体积混凝土的水化热、降低水化热引起的混凝土内部温度，同时改善混凝土的散热条件，避免混凝土的内外温差过大产生裂纹。同时，施工时还面临施工现场场地狭窄，坡度较陡等问题，导致支架搭设完成无法采用汽车式起重机作业，因此针对此类问题，拟定在合理位置布置一台塔吊，保证拱肋施工吊装作业。

4 结语

云南省西双版纳澜沧江黎明大桥的建设，施工中涉及的技术问题较多。其一在于该桥施工工序复杂，如飞燕段分段浇筑及预应力张拉、体外拉索张拉等相较于同类型桥梁施工难度大；其二在于特殊的环境及大体积混凝土浇筑要求，需进行早期试验。早期实验中，由于水化热较大，混凝土内外出现较大温差，致使试块表面出现网状裂缝。后对其配合比进行优化，添加适量减水剂，充分振捣，同时控制其在养护过程中的温度与湿度，试块因水化热产生的网状裂缝消失，满足大体积混凝土浇筑要求。

由于结构的特殊性与建设施工环境的影响，施工中存在较多的问题与难点，为保证施工安全、可靠地进行，针对各问题进行了专项施工预案，有效地解决了相关问题与难点。为后期中承式钢箱系杆拱桥的施工提供了有效的工程参考。