3.4.3 施工工作步骤
3.4.3.1 梁部施工
1. 地基处理并搭设支架
(1)一般梁段:清除表层浮土、杂草,换填宕渣并压实,浇筑一层厚20 cm的C20混凝土,然后搭设满堂支架。
(2)梁端实体段、跨涵洞段:开挖钢管立柱条形基础,并对条形基础基底承载力进行检算,然后搭设钢管立柱加贝雷桁架。
(3)跨高速段:采用条形基础+两跨简支梁贝雷梁门架方式现浇,跨度为10.5 m+10.5 m,边跨条形基础宽度采用1.2 m,中间条形基础宽度采用1.3 m,贝雷片中心间距按0.45 m布置,条形基础采用3层贝雷架作为门洞支撑立柱,每层立柱采用3排贝雷片,顶层贝雷片设加强杆。贝雷门架顶面满铺4 mm厚钢板,作为防护;钢板上横桥向设置双排14#工字钢作为立杆分配梁;侧面设全封闭围挡。
支架搭设完毕后进行预压,进行过程观测,并计算模板预拱度。
2. 支座、模板、钢筋、预应力管道施工
(1)支座:系梁采用TJQZ系列球形刚支座,每个桥墩设两个35 000 kN级支座,10#墩设纵向固定支座。采用重力灌浆方式向支座底部灌入无收缩高强水泥砂浆。
(2)模板:采用在现场汽车吊组拼,人工配合方式施工。本主系梁模板均采用18 mm厚竹胶板,模板由底模、侧模、内模、端模板组成。四部分组成模板安装顺序为:底模安装→侧模安装→端模安装→内模安装;模板拆除顺序为:先拆内模后拆端模。为了防止漏浆侧模、端模、底模采用橡胶条嵌缝。
考虑到预应力混凝土梁体的弹性压缩和徐变、梁体的上拱底模和侧模在设计制造时应有适当的预留长度和反拱度。
(3)钢筋:系梁钢筋应整体绑扎,即先进行底板及腹板钢筋绑扎,然后进行顶板钢筋绑扎。钢筋绑扎前由测量人员复测模板的平面位置及高程,其中高程包括按吊架的计算挠度所设的预拱度,无误后方进行钢筋绑扎。纵向普通钢筋在两梁段的接缝处的连接方法及连接长度满足设计及规范要求。
(4)预应力管道:预应力波纹管在钢筋绑扎时安装固定。孔道定位必须准确可靠,严禁波纹管上浮。直线段平均0.5 m,弯道部分适当加密设置定位钢筋1道,定位后管道轴线偏差不大于5 mm。如预应力筋管道与普通钢筋的空间位置发生冲突,适当调整普通钢筋的位置,以保证预应力管道位置准确。切忌振捣棒碰穿孔道。
3. 大体积混凝土浇筑及养护
主系梁横桥向一次浇筑,纵桥向系梁和拱脚浇筑分7次浇筑,浇筑顺序为:10#墩侧系梁现浇段Ⅰ→10#墩侧2个拱脚→11#墩侧系梁现浇段Ⅰ→11#墩侧2个拱脚→系梁现浇段Ⅱ→10#墩侧系梁合龙段后浇带→11#墩侧系梁合龙段后浇带。
以上结构除合龙段外均属于大体积混凝土,这种大体积混凝土具有水化热高、收缩量大、容易开裂等特点。大体积混凝土浇筑需将温度应力产生的不利影响减小到最小,防止和降低裂缝的开展。
总体施工顺序为:场地清理→拱脚复测→设置吊锤→配备投光灯、振捣棒、水准仪→调试冷却管、温度表→泵车就位→浇筑混凝土→混凝土振捣→沉降观测→打开水泵抽水冷却并记录温度→浇筑结束进行覆膜养护。
(1)温度控制措施:将W1预应力管道位置处的波纹管作为冷却管,将水通至冷却管中,对大体积混凝土浇筑时的温度进行调节。由于梁面标高是按7.8‰的坡度从小里程向大里程递增的,结合地表水分布,将进口布置在10#墩侧系梁现浇段Ⅰ的大里程侧,出口布置在小里程侧。通过协商将11#墩附近水塘作为水源,将水抽至最近的梁面上,要保证管道不得悬空在高速上。输送管道采用直径8 cm的PVC管,输送管与冷却管相连接。出口处设置滤网,将冷却水进行过滤。布置见图3-40。
进口阀门在系梁实体段混凝土浇筑高度为1 m时打开,在冷却管的进口和出口位置各设置一块温度表,每隔30 min对水流的温度进行测量并记录,计算温差。当两侧温差在30 °C范围以内,则可以适当减小水流直至关闭阀门。水流速控制在2 m/s左右,即1/3冷却管。

图3-40 将波纹管作为冷却管
(2)沉降观测:采用铅锤控制,将细线绑在梁底适当处,将锤头悬空放下,并保证细线与支架或其他部位没有接触。在混凝土浇筑过程中,观察其垂直度以及沉降率。
4. 预应力钢筋张拉、注浆
本梁采用三向预应力体系,即纵向、横向、竖向。张拉时两端对称张拉,以油压表读数为主,伸长量校核,实际伸长值与理论误差控制在6%内。预施应力过程中应保持两端的伸长量基本一致。预应力张拉应在系梁混凝土强度达到设计强度100%,弹性模量达到设计100%后进行,且必须保证张拉时系梁混凝土龄期大于7天。
张拉时间如下:
(1)系梁混凝土浇筑并等强后,进行纵向第一批预应力钢筋和横向预应力钢筋张拉。
(2)钢管混凝土施工后,进行拱脚竖向预应力钢筋张拉。
(3)吊杆初张拉后,进行纵向第二批预应力钢筋张拉。
孔道压浆方式均采用真空压注法,必须保证孔道压浆饱满密实。管道压浆水泥强度等级不低于M50。压浆完毕适时进行封锚工作。封锚砼表面颜色应与主梁砼一致,封锚砼采用与主梁相同等级的砼进行封锚。
3.4.3.2 拱部施工
1. 拱脚段施工
在拱脚位置采用20a#槽钢搭设支架,拱脚段吊装采用200 t吊机,吊起前在环口位置贴好反光贴,落架后通过测量对位置进行微调,并加固好拱脚钢管。如图3-41所示。

图3-41 拱脚支架结构图
2. 拱肋支架搭设
拱肋支撑采用双拱双排纵横向联结支架型式,现场在地面和梁上各配置一台75 t吊机。由于单线铁路梁面空间小,拱肋接缝处无法采用4根立柱作为稳定支架,而只能采用两根立柱,而两根立柱无法保证其横向稳定性,因此采用“纵向连接+横向连接+斜撑”的方式固定支架。经过迈达斯软件分析最不利支架标准组合下施工支架最大竖向位移为3.337 mm,最大纵向位移为11.575 mm,最大横向位移为5.122 mm。然后根据支架沉降量预留各段拱肋高程。如图3-42、3-43所示。

图3-42 拱肋支架吊装图

图3-43 拱肋支架结构图
3. 拱肋拼装
1)拱肋二拼
为完成工期要求、提高拼装精度,拱肋到达现场后,现场制作胎架供拱肋二拼,二拼完成后,进行拱肋吊装。现场二拼前用型钢做好胎架,在此过程中测量各型钢标高,保证各底部H型钢在同一水平面上。在第一段拱肋上胎架后,在接缝处焊接码板,然后将第二段拱肋直接嵌入。用CAD画出地面二拼的放样图,进行实地测量调整拱肋线型。如图3-44所示。(https://www.daowen.com)

图3-44 测量两段拱肋拼合后的线型和不圆度
2)拱肋吊装
为保证拱肋安装的准确性,在前一段拱肋的环口设置了定位码板,在拱肋安装的另一侧设置了H形马凳。如图3-45所示。

图3-45 定位码板和H形马凳现场图
3)横撑吊装
横撑钢管相贯口连接的弧形采用钢构CAD软件展开后,制作同尺寸铁皮包裹钢管,再进行切割。此方法保证了两钢管相贯口贴合紧密。如图3-46所示。

图3-46 横撑接头相贯线展开图
4)拱肋合龙
根据温度对安装的影响以及工期的安排,钢结构合龙将处于高温季节,因此合龙时间根据实际观测的变形规律和合龙间隙变化情况,选择温差比较小的时段,即凌晨5点左右开始合龙。每跨最后一个安装节段为合龙段,当前几个节段安装调整定位后,实测各跨支座横轴线至已安装完箱梁之间距离,并与设计尺寸比较,定好尺寸后,切割合龙段,并切割坡口。此项处理内容应在构件堆放场地处理完毕,以免占用现场吊装时间。如图3-47所示。

图3-47 拱肋合龙段施工图
3.4.3.3 钢管混凝土施工
1. 泵送顶升钢管混凝土
拱肋混凝土采用4台地泵对称浇筑,现场搭设好加固地泵的钢管支架。混凝土施工顺序为:上弦管→下弦管→腹板。为防止出浆时,混凝土掉落到高速公路上,现场采用料斗进行接料并吊离高速公路范围。地泵支架如图3-48所示,出浆料斗如图3-49所示。

图3-48 地泵支架布置图

图3-49 出浆料斗图
2. 吊杆张拉
待管内混凝土达到设计强度的90%后,拆除系梁上临时支架,按照设计要求进行吊杆安装及张拉。
吊杆以成圈方式运至工地现场,由于吊杆施工期间拱桥两侧的连续梁已经结束,且吊杆索长度和重量均不大,将吊杆直接运输到拱脚附近位置堆放。
将吊杆展开放出6~8 m,在距离锚具3~5 m的位置安装起吊索夹或直接用吊绳捆扎在索体表面,汽车吊挂钩和索夹(或吊绳)连接。卷扬机钢丝绳从拱肋端索导管内下放到桥面,通过专用牵引头和锚具连接就位。
汽车吊作为起吊主体,吊臂缓慢升高,卷扬机作为配合设备,在吊臂升高的同时,亦跟随提升。当汽车吊吊臂升高到拱肋索导管端口位置时,利用卷扬机钢丝绳调整角度,使得锚具顺利穿入索导管内, 此时以卷扬机提升为主,汽车吊配合缓慢抬高,直至锚具露出锚垫板后5牙以上,拆除卷扬机钢丝绳牵引点,旋上锚具螺母,然后拆除汽车吊在索体位置的吊点,完成吊杆上端安装。
此时吊杆已经在空中全部展开,利用手拉葫芦,将下锚具调整到位,穿进系梁端索导管内。当锚具露出索导管后,确定锚具露出锚垫板的高度,旋上螺母,完成吊杆下端安装。
对于短索,在汽车吊吊臂高度足够的情况下,可以利用汽车吊将吊杆在空中全部展开、抬高,然后从拱肋端索导管下放整个吊杆,依次旋上上下端锚具螺母。
完成吊杆安装后,根据设计图纸要求,按顺序对称进行吊杆的第一次张拉,并在桥面二期恒载完成后进行第二次张拉。张拉均在拱肋上端进行。
最后完成吊杆相关配件的安装,包括磁通量传感器、减震器、防雨罩、锚具护罩、不锈钢护管等。
拱肋空间体系受力复杂,各施工阶段内力、应力、位移变形变化频繁,施工应严格按照设计顺序进行各阶段的张拉,并严格控制张拉力。
3.4.3.4 防腐涂装、桥面系施工及高速支架拆除
系杆拱拱肋及横撑防腐涂装采用第7套防腐体系,共包含5道油漆,现场喷漆时,采用彩条布挂在拱顶检查梯上,对拱肋进行全封闭,防止油漆飘到附近农田和村民家中。
现浇系梁桥面其他构造包括挡渣墙、电缆槽、接触网支柱、人行道栏杆、声屏障。高速支架拆除采用左右车道单向轮流封道,一次封道2天。梁底贝雷片采用拖拉法移除,现场共配置6台吊机。
3.4.3.5 操作要点
(1)系梁大体积混凝土施工时,水化热大,散热不及时会导致梁体出现裂缝。现场采用洒水养护和波纹管通水养护的方式给梁体降温,并提前埋设测温接头,实时检测梁体各处温度变化情况。
(2)单线铁路的梁面较窄,无法采用3根或4根立柱作为相邻拱肋拼装处的支撑支架,仅有布置两根立柱的空间。两根立柱支撑同一点时,支架不稳定,现场将左右两条拱对应位置的立柱连接起来,并将同一条拱相邻支撑的立柱连接起来,将单点支架连接为整体式支架,增大了支架的稳定性。
(3)拱肋设计分段19节段,若分19次吊装,则会大大增加工期损失和机械租赁及人工费用。现场采用拱肋二拼,对到场的拱肋先进行一次地面拼装后再进行吊装,增加了施工面,加快了工期,并且地面拼装比高空拼装更易控制安装精度和焊接质量。
(4)泵送混凝土时出浆口爆浆,易污染拱肋和高速公路,为杜绝污染和安全事故的发生,现场技术人员采用敲击判断混凝土顶升位置,并及时用料斗在出浆口接混凝土。
现场系杆拱施工如图3-50所示。

图3-50 现场系杆拱施工照片