滨海立交桥施工技术中铁十八局五处 刘晓彤 张罗生 郭红霄 李 庆 陈秀婷摘 要 滨海立交桥是目前国内最大的一座三层苜蓿叶式互通式立交桥, 施工中采用了一系列新技术、 新工艺; 结合工程实际, 简要介绍钻孔灌筑桩、 承台大体积混凝土、 墩柱质量控制、 小箱梁预制、 85 m 8 个反弯点预应力筋张拉的施工组织。关键词 钻孔灌筑桩 承台大体积混凝土 墩柱 预制后张预应力小箱粱 现浇后张预应力连续箱梁1 工程概况及意义滨海立交桥位于天津市塘沽区, 建筑面积 87 763 m2, 在全国城市立交中规模最大。该桥是天津港、 天津开发区和塘沽区之间的交通命脉, 它的建成不但大大推进了天津市政府工业战略东移的速度, 而且成为渤海之滨一道亮丽的人文景观。因此,它的质量、 观感和线型都是非常重要的。该桥由 A、 B 两条主干道和 9条匝道组成, 结构新颖。滨海立交桥下部结构共有钻孔灌筑桩 836 根( ?1. 8 m 48 根、 ?1. 4 m 86 根、 ?1. 2 m 702 根),桩最长达 60 m, 承台 206 个, 承台单体混凝土最大为319. 3 m3,墩柱 386 根, 墩柱最大截面 2. 0m1. 6m, 高度 15. 5m; 上部结构采用预制小箱梁共 190 片, 现浇预应力混凝土箱梁 15 联,现浇普通箱梁 27 联。见图 1。图 1 滨海立交桥线型图 2 工程重点与难点( 1) 桩的数量多(836 根) 、 桩身长(5060 m) , 一旦出现断桩或坍孔, 就将大大影响工期。( 2) 如此低的工程指标( 0. 43m3/m2) 的跨度 25m预制预应力混凝土后张小箱梁是设计单位第一次采用, 其拱度大小、对称性, 预应力施加情况, 运营挠度及裂缝都要通过施工措施来解决; 同时还有 16 片梁的架设要跨越 5 股运营铁路线( 二跨) 。( 3)现浇箱梁及现浇预应力箱梁的支架设计, 因现浇混凝土面积 6. 5 万m2, 对于地基的处理, 钢管、 碗扣支架排距的选择, 都要通过严格的计算和试验来确定。( 4)现浇预应力混凝土箱梁, A 线 3136 跨为一联( 125m) , 一次张拉 85m长, 必须保证波纹管的坐标正确, 不漏浆, 预应力的施加及管内灌浆的密实。3 施工技术3. 1 钻孔灌筑桩( 1) 钻孔灌筑桩采用旋转钻机和潜水钻机, 减压钻进正循环成孔, 原土造浆。( 2) 安质人员定时对钻杆的垂直度、 泥浆的比重、 粘度、 含砂率、 胶体率指标进行实测, 尤其对进尺快慢、 提钻、 清孔、 钢筋笼入孔等过程进行重点监控。(3)经过上述控制, 836 根钻孔桩, 其中一类桩 820根, 二类桩 16 根, 施工控制是成功的。3. 2 承台大体积混凝土施工滨海立交桥大体积承台混凝土量为 319. 3 m3, 尺寸 19. 6 m7. 4m2. 2m。因水泥为浅野PR525早强水泥, 其水化热高且集中, 对大体积混凝土施工极为不利。处理办法是掺加缓凝剂, 使混凝土水化过程减慢, 水化热延缓释放, 峰值降低; 每 30cm高设波纹管作散热管, 待混凝土终凝后向波纹管内输水散热; 混凝土浇筑按 30 cm 分层浇筑; 承台顶覆盖薄膜、 草袋保温, 使混凝土内外温差不大于 20; 加强对混凝土内外温度监控, 用温度计对承台分块测温, 掌握混凝土内温度变化情况, 以便采取对策。混凝土内外温差小于 15时拆除养护, 检查混凝土面无裂缝, 施工控制是成功的。3. 3 墩柱施工在城市立交中墩柱外观质量与强度同等重要。滨海立交桥墩柱质量控制采用如下办法, 使墩柱外观质量达到了优良。(1)模板设计: 在保证强度、 精度前提下使模板重量轻。( 2) 墩柱模板安装: 墩模预先拼装, 尺寸误差1 mm, 经检验合格后尽快浇筑混凝土。( 3) 混凝土施工, 混凝土严格控制用水量, 掺入高效减水剂, 混凝土坍落度 57 cm 内, 且和易性好。混凝土入模超过 2m要使用串筒, 振捣棒要搁置均匀, 使混凝土振捣充分并无漏振, 对振捣时间要严格控制, 消除清水混凝土通病(漏砂、 水花纹、 气泡等) , 墩顶浮浆要彻底清除。(4)养护采用塑料薄膜覆盖, 从墩顶浇水养护, 养护 20 d。3. 4 25 m 跨带悬臂板预制预应力混凝土小箱梁施工近年来, 国内采用 25m跨预制后张预应力混凝土空心板梁的工程实例较多, 但板梁经济指标普遍较高( 含混凝土在0. 59 m3/m2以上) , 自重较大。在滨海立交桥工程中, 为了降低预应力混凝土小箱梁的经济指标, 体现工程设计的先进性( 国内很少有此类工程实例), 天津市市政工程设计研究院首次改用了带悬臂的 25 m 跨预制后张预应力混凝土小箱梁, 可显著地降低小箱梁的综合经济指标即含混凝土 0. 43m3/m2, 含钢绞线13. 1 kg/m2和含普通钢筋 82. 8 kg/ m2等。3滨海立交桥施工技术 刘晓彤等为保证小箱梁质量, 在施工技术上采取以下措施。( 1) 波纹管的质量与定位偏差控制在 2 mm 内、 规范允许偏差 5 mm。( 2)混凝土配合比的选择: 砂子细度模数 2. 8、 石子 525mm 连续级配, 坍落度 57 cm, 混凝土和易性好, 便于施工。小箱梁内箱模板设计要能进施工人员, 负责底板、 底板与腹板交汇处混凝土的振捣和运出、 溢出的混凝土, 腹板与梁端锚固处预插引导木棒, ? 30 振捣棒顺着引导棒间隙振捣, 并严格控制振捣时间和振捣棒头不得接触波纹管。小箱梁的浇筑顺序从一端阶梯分层浇往另一端。( 3) 钢绞线张拉: 在混凝土强度达到 90% 、 弹性模量达到设计值 100% 方可张拉。 张拉时调整千斤顶, 使其张拉力作用线与钢绞线轴线重合, 两端张拉, 分级( 每 10 MPa 一级)张拉到锚固应力后, 一端先锚固, 另一端补张拉到锚固应力后锚固, 弹性伸长值误差均在6% 内。最初施工的 2 片预制后张小箱梁(A线 3839 跨 5、 6 号梁) , 由天津大学做了静载试验(张拉和荷载试验), 验证了设计的先进性。同时提出了施工中要解决的问题: 台座拱度宜小且在施工过程中要对台座拱度修正; 选择摸板时要考虑振捣方式, 尤其是薄壁梁施工(振动棒进去困难) 。小箱梁的架设( 跨京山线), 必须作出施工设计。( 4)跨京山等 5 股铁路的预制小箱梁的架设: 架梁方法采用双导梁龙门吊。龙门吊支墩高 9m, 用八三式军用墩拼装, 组架形式为 23; 导梁为双榀 24 m 六四军用梁; 为降低龙门吊重心, 增加其稳定性, 将龙门吊八字支腿替换成辅梁( 90 cm 高),横梁直接搁在辅梁上。预制小箱梁自重 78 t。军用梁验算见图 2、 3。图 2 军用梁纵导梁跨度布置图 ( 单位: m)注: P 所有荷载( 小箱梁、 龙门吊自重等合计) 分配到龙门吊轮下压力, 经计算取 300 kN。图 3 军用梁计算模型( 最不利情况) 简图( 单位: m)注: P 所有荷载( 小箱梁、 龙门吊自重等合计) 分配到龙门吊轮下压力, 经计算取 300 kN。? 强度估算Mmax= PL /4 = (30 24)/ 4=1 800 kN ?m为增大安全系数, 取 N = 800 kNM0= 2N h = 2 400 kN ?m所以, M0 Mmax式中 h 六四军用梁高, 取 1. 5 m;N 军用梁轴力。? 挠度估算f = 5ql2/384EIE = 2. 1 105MPaI = ( hA上A下2) /?( A上+ A下)cm3式中 A上、 A下 军用梁上、 下弦杆的截面积, cm2;? 折算系数, 对于常用桁架 ?取 1. 2 1. 3。经计算, f = 2. 73 cm,f /( L/2) =0. 0021 。又加上军用梁拼装预拱, 龙门吊行走是安全的。? 八三式军用墩计算据使用手册, 上垫梁为双榀 ? 号杆件, 仅计算上垫梁强度(见图 4)。Mmax=PL/ 4= 150 kN ?m 2 M = 282 kN ?m。图 4 上垫梁计算模型简图 ( 单位: m)注: F 上垫梁上总荷载; M 上垫梁允许弯矩141 kN ?m。3. 5 现浇预应力混凝土箱梁施工箱梁有 15 联, 桥梁面积 35 000 m2。(1) 满布支架承载力计算、 基础处理和箱梁底模拱度设置? 支架计算钢管碗扣支架排距为两种形式:0. 6 m 0. 9 m 1. 2 m 和 0. 9 m 0. 9 m 1. 2 ma) 暗帽处支架荷载合计为 60 kN/m2, 支架排距为 0. 6 m 0. 9 m 1. 2m, 则每根立柱受力N = 60kN/ m20. 6 m 0. 9 m = 32. 4 kN;立杆 ?48、 ?= 3. 5 mm, 通过欧拉公式计算, 立杆允许荷载为N =36 kN。N N , 暗帽处支架安全。b) 跨中支架荷载合计 42. 4 kN/m2, 支架排距 0. 9 m 0. 9 m 1. 2 m,则每根立柱受力N = 0. 9 m 0. 9 m42. 4kN/m2= 34. 3 kNN N , 跨中支架是安全的。? 基础处理通过荷载计算确定了布支架基础处理方式( 垫 50 cm 石屑碾压), 选取 2段有代表性的 A 线34 35半跨、 B线 27 28半跨, 铺好底模后上 100% 恒载进行预压 14 d, 以测出地基、 支架与底模的变形, 设计的预拱(桥梁自重产生挠度), 确定箱梁施工预拱度。(2) 箱梁线型控制与侧模加固因现浇箱梁绝大部分处在曲线上, 沿桥跨中线每 2 m 给出桥宽方向线, 控制线型, 用钢管将侧模支架与钢管碗扣支架锁牢, 边腹板模板要求与侧模支架密贴。(3) 波纹管定位和穿束在底板底层钢筋完成绑扎, 横隔梁吊装就位, 腹板箍筋绑扎好( 腹板水平温度筋未绑) 后开始给 3 跨连续双悬臂梁中 85m 波纹管定位及穿束。4铁道标准设计 2001 年 7 月第21 卷第 7 期85 m 长钢绞线束张拉施工技术中铁十八局五处 郭红霄 张学民 王卫承 牛会峰摘 要 简述滨海立交桥A线 3136号墩 5跨连续现浇预应力混凝土箱梁 85m长钢绞线束的张拉及现场 应力、 应变检测试验的概况。关键词 较长钢绞线束 张拉 施工1 概况滨海立交桥上部结构为现浇钢筋混凝土箱梁, 其中现浇预应力混凝土箱梁共 15联。A线 3136号墩之间为 5 跨连续梁,跨度为 25 m, 分 3 个施工段。其中, A 线 3235 号墩之间为 3跨双悬臂结构, 跨度为 5 m+ 325 m+ 5 m= 85 m, 一次张拉,钢束平均总长 85. 4 m, 双向张拉。该段双向张拉预应力束为N4、 N5、 N6, 共有 36 束。现浇预应力混凝土箱梁张拉施工流程为: 张拉准备安装锚具、 夹片安装千斤顶施加控制应力(应力、 应变监测试验) 量测记录伸长值静待锚固回油卸顶。2 张拉准备( 1) 张拉设备标定本桥使用柳州 OVM 体系, YCW150 穿心式千斤顶及油泵、 油压表和油管。这套张拉系统已经通过了天津大学土木工程检测中心的检验, 确定了张拉力与压力表读数之间的关系曲线。(2)钢绞线、 锚具、 夹具、 联接器的检验? 钢绞线的检验: 箱梁中,N4、N5、N6 钢束规格为 1715. 24 mm, 强度为 1 860 MPa, 通过天津市质量监督检查站的强度试验, 检测结果符合 预应力混凝土用钢绞线 (GB/ T5224- 1995)标准要求, 可以使用。? 锚夹具、 连接器的检验: 箱梁中与 N4N6 钢束相配套的锚夹具也通过了天津市质量监督检验站的硬度试验。结果符合 预应力筋用锚具、 夹具和连接器(GB/T14370- 93) 标准, 为合格产品。(3)箱梁混凝土强度、 弹