[宝典]01-支井河特大桥引桥综合施工技巧(一)

[宝典]01-支井河特大桥引桥综合施工技巧(一) 支井河特大桥引桥综合施工技术 中铁十三局集团第一工程有限公司 袁长春 内容提要:沪蓉国道主干线湖北沪蓉西,宜昌至恩施,高速公路支井河特大桥主桥为1-430m上承式钢管混凝土拱桥～其拱肋轴线采用悬链线～是目前世界上同类桥梁跨径最大者。介绍了引桥拱座高边坡卸载防护、拱座大体积混凝土、矩形空心薄壁交界墩及盖梁、箱梁预制及安装等相关施工技术。 关 键 词:钢管混凝土 拱桥 大体积混凝土 高边坡 空心薄壁 箱梁 预制 安装 1 工程概况 1.1工程简介 湖北沪蓉国道主干线是我国公路主骨架网“五纵七横”中的“一横”，湖北省宜昌至恩施高速公路是其重要的组成部分，是鄂西南地区必不可少的重要运输通道。沪蓉西21段工程是该项目中施工条件最恶劣、施工难度最大的工程之一，其中支井河特大桥位于巴东县野三关镇支井河村一组， 大桥宜昌侧(东侧)接漆树槽隧道出口，恩施侧(西侧)接庙垭隧道进口，由于桥隧紧密相连，两侧均为陡峻的悬崖峭壁，交通运输条件之恶劣、施工场地之狭小、工程之艰巨为全路段之最。 1.1.1结构型式 支井河特大桥中心桩号为K120+433.507，起点桩号为K120+170.037，终点桩号为K120+715.577，桥梁全长545.54m。主桥为1-430m上承式钢管混凝土拱桥，引桥为简支梁桥;桥跨布置为1?36m(引桥)?19.1m+19?21.4m+1?19.1m(主桥)+2?27.3m(引桥)。桥台采用扩大基础，引桥墩采用桩基础，过+1 渡墩直接坐于拱座上;桥台身为钢筋混凝土结构，引桥墩(D3墩)为矩形实体墩，过渡墩为钢筋混凝土薄壁空心墩，其中D1墩墩身高82.383m，D2墩墩身高73.872m;桥面板采用预应力混凝土箱梁，先简支后连续;桥面铺装为6cm防水混凝土和9cm沥青混凝土，全桥在两过渡墩和两桥台位置各设一道伸缩缝。 主拱桥拱轴线采用悬链线，计算跨径430m，计算矢高78.18m，矢跨比1/5.5，拱轴系数1.756。拱肋采用钢管混凝土主弦管和箱形钢腹杆组成的空间桁架结构，截面高度从拱顶6.5m变化到拱脚13m，拱肋宽度为4m，两肋间距13m，以20道“米”字横撑相连。主拱圈钢管外径1200mm，管壁厚度:拱脚下弦1/8跨为35mm，1/4跨为30mm，其余下弦及上弦均为24mm，钢管内填充C50混凝土。主桥拱上立柱为?1400?1000mm的钢箱(内壁加劲)与钢箱横联组成的格构体系，高度为3.153m,71.866m，拱上盖梁亦为整体钢箱结构。桥型总体布置见图1。 1.1.2 技术 (1)公路等级:高速公路 (2)行车速度:80km/h (3)路基宽度:24.5m (4)设计荷载:活载:汽车-超20级，挂车-120;温度荷载:全桥整体升温:+30?;整体降温:-30? (5)设计洪水频率:1/300 (6)地震烈度:?度，按?度设防 图1 桥型总体布置图 1.2项目环境 1.2.1地形地貌 支井河特大桥地处构造侵蚀溶蚀峰丛峡谷低中山区，山顶高程为1415m，河床高程660m，相对高差755m，地形上属不对称“V”字型峡谷，两岸地形变化极为复杂，谷深陡坡、悬崖连绵，整体呈现纵坡陡峻、横坡起伏变化、切割强烈的幽谷地貌景观。东岸沿桥轴线为陡缓相间的折线陡坡，桥面下方斜坡由下至上坡度变化为45?,30?,20?,45?,64?,73?，桥面上方坡度为42?陡坡，仅在760,810m高程为缓坡带，拱座及桥台位于64?,73?急陡坡及陡崖地段，平面投影范围对应的地面高程850,888m。西岸下方为悬崖峭壁，崖肩高程855m，以上为40?陡坡，拱座位于崖肩以上地带，平面投影范围对应的地面高程887,904m。在高程660,665m段为深切河谷，河流总体由北流向南，河谷谷底宽30m。 318国道于拟建桥位北4km以外通过，桥位处交通闭塞，通行条件极差。 1.2.2地质、水文 1.2.2.1地质 岩体裂隙发育一般，岩性坚硬，整体稳定性及持力层条件较好。从两岸钻孔揭露来看，东岸裂隙不甚发育，西岸地表陡岩边缘岩体沿节理松弛开裂、溶蚀，形成稳定性较差的危岩体。 1.2.2.2地表水 支井河特大桥跨越的支井河，全长数十公里，流域面积大，总落差1000余米，平均坡降18,，年迳流 量达亿立方米，为常年性河流。河床宽30m，水随季节变化大，调查最高洪水位高出河床约3m，远低于拟建桥面，对拱桥无影响。据支井河水水质分析成果:PH值8.24，硬度111.9mg,,，矿化度169.98mg,,，水化学类型为HC0?Ca型，属中性微硬淡水。参照《公路工程地质勘察规范(JTJ064—98)》结合区域水文3 地质条件综合判断，桥址区地表水、地下水水质均较好，对混凝土无腐蚀性，对钢结构具弱腐蚀性。 1.2.2.3地下水 钻孔未揭露到稳定的地下水位，一般为干孔。因此，桥址区地下水类型主要为季节性岩溶裂隙水及埋藏较深的岩溶管道水。桥位区地形切割强烈，桥台及拱座位分布标高较高，地下水径流及天然排泄条件好，岩溶水位埋藏较深，浅层风化、岩溶裂隙季节性滞水水量极贫乏，对影响小。 1.2.3气象 桥址区气候属亚热带大陆性夏热潮湿气候区，光照充足，降水充沛，严寒期短，雾多湿重，最大相对湿度超过85%，区域降雨量大，多年平均降水1084.1mm，多集中于四至八月份。年平均气温17.4?，极端最高气温41.6?，极端最低气温-15.2?。 2 悬崖条件下拱座高边坡卸载防护施工技术 2.1工程背景 宜昌侧拱座按照设计开挖防护接近拱座顶面后，在防护侧面接连发生几次边坡坍塌事件，山体于20063月19日再次发生了大面积的塌方，致使拱座开挖无法进行。业主组织设计、地勘、岩土、监理等部门年 及专家及时进行了现场勘察、观测，展开了多次关于支井河特大桥宜昌岸拱座基坑左侧山体塌方处理会议，分析原因及讨论处理方案，认为从坍塌断面观察，岩体层理产状破碎、分层较薄、节理发育，同时风化较严重，初步判断塌方系由基坑左侧坡体处山体破碎带因不堪自重剪切破坏所致;塌方处悬臂上方山体仍处在极不稳定状态，拱座施工应立即停止，并提出多种处理方案，一致认为必须先对悬臂山体进行卸载，消除继续塌方的隐患。卸载位置见图2。 图2 卸载位置图 2.2 卸荷防护方案 2.2.1坡面危石清理 正式卸载前先将开挖线以上不在卸载范围内而且可直接危及卸载防护施工的山体坡面进行清理，主要有左侧桥台外侧下部的凸出山体要进行卸载防护，以及右侧线路外侧凸出山体进行表面危石、浮渣清理，以确保下部卸载工作安全进行。 2.2.2山体卸载 左侧山体塌方后使拱座基坑左侧坡体形成了一个深约5m，高78m的悬空端，从出露的岩层看，其层理接近水平，节理发育、岩石破碎。对坍塌凹陷处进行嵌补和支撑悬空部位均很困难且施工过程中的安全难于保证，比较稳妥的办法是将悬臂山体进行卸载，卸载坡度不宜过陡，因岩层节理发育，容易出现新的岩体坍塌，为防止再度塌方需放缓拱座基坑坡面，实现山体岩层自身基本稳定。 左侧边坡以底边不动沿着背墙面向外侧扩展，变原10:1边坡为5:1坡度，从悬空面沿着背墙坡面向上延伸至与山体原地面线交线处高度达70m，基坑侧壁采用5:1放坡，悬空处向外偏移量达5m(因塌方所致)，基坑顶部左侧外移量较大，较原10:1坡度开挖线偏移达(1/5-1/10)?70+5=12m，左侧壁沿着5:1坡度向下卸载至悬空面根部。右侧山体卸载，因右侧山体岩层为横向顺层，岩层较不稳定，侧壁拟放坡4:1进行卸载。在实际施工过程中，可根据山体岩石稳定情况适当调整侧壁边坡坡度，对于较好的地质可调陡边坡，对于松散破碎的地质可继续放缓边坡。 2.2.3防护 根据对宜昌岸整体坡面进行了多次勘测，分析岩层走向、岩石节理，研究山体坡面坡度、地形地貌后认为宜昌岸边坡山体构造破碎、节理发育、溶蚀现象普遍，卸荷山体岩层间产生连锁现象明显，不断诱发 打锚杆、新的险情，为确保卸载施工的安全、彻底、顺利进行，决定采用超前注浆导管预加固后再卸载，挂网进行防护，锚杆施作可根据地质情况适时调整。 2.3施工工艺 2.3.1工艺流程 施工准备 ? 测量放样 ? 钻导管孔 ? 安放导管 ? 导管注浆 ? 钻孔爆破 ? 人工排碴 ? 钻锚杆孔 ? 锚杆施作 ? 挂钢筋网 ? 喷射混凝土 2.3.2 施工要点 2.3.2.1施工准备 人员及开挖所需的机械器具进场，修建蓄水池和变电站，安装、调试空压机及铺设管道。在此期间备足前期所需要的材料。 2.3.2.2测量放样 先利用全站仪无棱镜测出实际的地形坐标，利用AUTOCAD画出所要切削的轮廓线，根据实际情况进行调整，结合电脑三维技术模拟施工现场，指导进行测量放线和定位，以避免凹进岩面位置无法越过。 2.3.2.3注浆小导管施工 (1)施工步骤 a.测量放线，按设计在岩面上布设出小导管位置。 b.钻机就位、钻孔，钻孔直径为50mm。 c.施作超前注浆小导管时，打孔角度根据设计图纸为与竖向成37?角，间距为60cm，导管采用长3.5m的θ42?3.5mm钢管，钢管上按间距20cm梅花形钻8mm的小孔(前端2.0m范围内)，顶端做成尖锥型，以便顶进。打设完毕后，压注水泥浆单液，水灰比为1:1，注浆压力控制在0.5,1MPa之间;注浆结束及时用水泥砂浆充填、封口。 d.注浆结束后，可根据实际情况调整注浆参数进行补孔注浆。 e.注浆后至开挖前时间的间隔，根据注浆浆液种类控制在1d左右。 f.整个过程中要做好记录，内容包括打孔的角度、间距、深度、钢管的长度、注浆压力、注浆数量、起止时间等，作为后续施工调整注浆参数的依据。 (2)小导管加工制作 小导管采用Ф42?3.5m无缝焊管加工而成，小导管前端加工成尖锥形，以便插打，并防止浆液前冲。小导管中间部位按梅花型间距20cm钻Ф8mm溢浆孔，尾部100cm范围内不钻孔防止漏浆，末端加焊Ф6环形箍筋，以防打设小导管时端部开裂，影响与注浆管的连接。 (3)注浆加固范围及小导管布设 ?3.5mm超前注浆小导管加固山体。每根超前小导管长3.5m，竖向每2.5m边坡卸荷开挖采用Ф42 设一排，横向间距0.6m，外插角为与竖向成37度角，前后两排小导管搭接长度不小于1.0m。 (4)小导管安装 用锤将导管直接打入。导管装入后及时用CS胶泥将管口密封。 (5)注浆 注浆以注水泥浆单液为主。注浆前应对小导管内的积物用高压风进行清理，注浆顺序由下而上，注浆可以单管也可以多管并联注浆。多管并联注浆需加工一个分浆器即可。浆液水灰比可为1.5:1.0，1.0:1.0，0.8:1.0三个等级，浆液由稀到浓逐级变换，即先稀后浓。注浆完后，立即堵塞孔口，防止浆液外流。 2.3.2.4钻孔爆破施工 (1)钻爆设计 为保证岩石的整体性，防止阶梯边缘棱角破损，拟采用预裂爆破、浅眼松动爆破、静态破碎及人工修正相结合的开挖方法。 (2)预裂爆破 在卸载示意图图中规定的开挖控制线外1m采用预裂爆破。预裂技术使该处岩石形成预裂缝(预裂缝宽度为0.5,5cm)以达到隔震作用，使主开挖区的爆破震动波在该缝隙处终止传播，从而保护未卸载区域 的稳定。 (3)浅眼松动爆破 对于预裂缝以外的主开挖区，以先边坡外侧后内侧的顺序，进行减弱松动控制爆破，其工艺为密布孔、小药量、多点多排松动爆破。从而达到多点及各排炮孔爆破所产生的地震波不会产生相互叠加的效果，部分地震波在相互作用中相互抵消。该工艺可以大大提高开挖效率，缩短工期。 (4)人工修正 经过上述工序后，采用人工利用风镐等器具进行最后收边俭底作业。用高压风管清扫边坡，去除掉危石，保证绑扎钢筋、喷射混凝土时人员、机械的安全。 2.3.2.5锚杆施工 为确保施工安全，在按设计坡度开挖完成后及时按要求进行锚杆网喷防护。锚杆为间距1.5m梅花形布置，长度为3.5m和5m的Φ25锚杆交错布置，锚杆形式根据现场情况采用注浆锚杆或药卷锚杆。锚杆尾部焊接θ6钢筋网，网眼尺寸为30cm?30cm，然后喷射10cm厚C20混凝土。各种防护措施的施工工艺如下: (1)在锚杆施工前，先要按设计要求定出孔位，砂浆锚杆的孔径应大于杆体直径15mm，即钻孔的直 ，钻孔方向尽量与岩石垂直，钻好孔后应用高压风或高压水将孔眼冲洗干净，并用塞子塞紧径不小于40mm 孔口，以防止石渣或泥土掉入钻孔内。 (2)锚杆加工后，要严格检查其数量，规格和质量，去污除锈后备用。锚杆应按设计的尺寸截取，锚杆杆体露出岩面的长度，不应大于喷层的厚度，外端不用垫板应先弯制弯头。 (3)粘结砂浆应拌和均匀，并调整其和易性，随拌随用，一次拌和的砂浆应在初凝前用完。 2.3.2.6钢筋网施工 钢筋网根据设计的间距(30cm?30cm)采用在场地分片制作，现场焊接成型，焊接时必须有熟练工人操作，保证焊点牢固，在喷射作业时钢筋网不变形。 2.3.2.7喷射混凝土施工 (1)喷射混凝土作业前，施工人员进入施工现场进行排险作业，撬落不稳定的石块，防止其振动后脱落发生危险。喷射前要先用高压水清洗受喷石，以确保混凝土与岩石间的粘结强度，充分发挥其加固围岩，封堵裂隙的作用。 (2)喷射混凝土采用干喷作业，作业使用HPH6型喷射机，用搅拌机将集料和水泥拌和好，投入喷射机料斗，同时加入速凝剂，用压缩空气使干混合料在软管内呈悬浮状态，压送至喷枪，在喷头处加入高压水混合，以较高速度喷射到岩面上。出料口垂直受喷石，距离控制在80cm左右，尽力减少回弹，回弹料不得再用于喷射作业。 3 悬崖大高差条件下拱座C20混凝土施工技术 3.1概述 两岸拱座均位于陡峭的悬崖上，拱座采用整体式钢筋混凝土结构，基底呈台阶状。拱座结构尺寸设计 3为:高22m，顺桥向长度21.92m，横桥向宽度19.5m，单个拱座混凝土工程量达5481.5m。整个拱座混凝 3土浇筑分三个阶段进行，第一阶段浇筑拱座座身C20混凝土3405.5m，第二阶段浇筑主拱座C40混凝土 331420.5m，第三阶段浇筑拱脚封脚段C40混凝土655.5m。其中:第一阶段C20混凝土部分共分6次浇筑完 3成，分次浇筑基本上以设计的台阶位置为分界线，单次最大浇筑混凝土量为688.1m，单次最小浇筑混凝 3土量为458.9m。拱座混凝土施工属于典型的复杂山区地形条件下大体积混凝土施工。混凝土分区布置图见图3。由于施工场地十分有限，混凝土无法直接到达拱座基坑，根据拟定的施工技术方案，对两岸拱座混凝土均采取泵送施工的方式。受施工现场地形条件和场地的限制，两岸拱座混凝土施工的输送管路均属于大落差、长距离管路，且都是向下泵送。其中:恩施岸从输送泵处至拱座基坑最大高差达100m，输送管 3路长达320m;宜昌岸高差达90m，输送管路长220m。两岸拱座混凝土工程量达11000余m，其中机制砂混 3凝土就达6807 m。上述条件都对本桥拱座混凝土施工提出了很高的要求，尤其是输送泵管路的布设，管路布设的科学、经济、合理与否直接关系到拱座混凝土施工的顺利进行。 3.2 大高差泵送机制砂混凝土配合比选取和应用 3.2.1现场条件对配合比的要求 3.2.1.1 向下大高差输送的要求 支井河特大桥主拱座位于两侧山体悬崖处开挖的基坑中，与输送泵设置位置之间的垂直高差近90m。为了保证向下输送混凝土的质量，要求所选配的混凝土除具有可泵性外，还必须具有良好的粘聚性和保水性，以保证在向下泵送的过程中不会产生由于自重和压力引起的离析、泌水及堵管现象。 3.2.1.2 大体积水化热的要求 按现场条件及施工方案的要求，支井河特大桥主拱座C20混凝土部分按开挖阶梯进行分层施工， 每 3阶梯高度均大于3m;最大宽度8.5m;长度19.5m，单层混凝土方量大于300m，属于大体积混凝土类型。为了保证混凝土在水化、增强的过程中不产生温度裂缝，要求混凝土必须具备低水化热的特性，在养护和保温措施的配合下，使得混凝土内部中心温度与表面温度的差值控制在允许的范围内。拱座混凝土分区布置图见图3。 3.2.1.3 泵送混凝土的要求 较常规泵送混凝土，支井河特大桥主拱座C20泵送混凝土由于设计抗压强度标号较低，单位体积胶凝材料用量较少，混凝土和易性及可泵性降低，如果单一的加大水泥或细骨料的用量将会提高水化热和降低混凝土强度，这对工程质量是非常不利的，如何进一步的调整和优化正是本配合比设计的重点。另外，由于向下泵送高差大、泵距长、压力高，要求混凝土具有较小的压力泌水率和较长的初凝时间。 图3 拱座混凝土分区布置图 3.2.2 现场具有材料种类 混凝土用材料表见表1。 表1 C20混凝土用材料表 种 类 名 称 规 格 生产厂家/产地 指 标 要 求 胶凝材水泥 P.S32.5 三峡水泥厂 3天水化热小于197KJ/kg，7天水化热小于230KJ/kg 外掺料 粉煤灰 一级 武汉阳逻电厂 含水率小于1%，三氧化硫小于3%，烧失量小于5% 料 外加剂 缓凝减水XP-? 上海新浦化工减水率大于18%，28天抗压强度比大于120% 粗骨料 碎石 5-31.5mm 大支坪泰丰石含泥量小于1%，母岩强度大于80MPa 剂 厂 天然砂 中砂 洞庭湖 ?区级配，含泥量小于3% 场 细骨料 机制砂 粗砂 大支坪泰丰石石粉含量小于10%，亚甲蓝指标小于1.4，母岩强度大于 场 80MPa 3.2.3选取分析 以上材料除细集料外均已优化选定，细集料由机制砂和天然砂两种材料待选，由于该混凝土为泵送类型，且向下泵距超长，混凝土极易离析，此时选择天然砂比较合理，但该地区处于山区内，天然砂来源困难、价格高昂;而机制砂产源丰富，价格低廉，为了更经济合理的选用且保证混凝土的施工质量，现对此两种材料进行对比分析。 3.2.3.1基本特性概述 (1)机制砂 a.机制砂是岩石经除土开采、机械破碎、筛分制成的，粒径在4.75mm以下的岩石颗粒，但不包括软质岩、风化岩石的颗粒。 b.机制砂的常规检验指标有颗粒级配、细度模数、泥块含量、石粉含量、亚甲蓝MB值、轻物质、表 观密度及压碎指标等。 c.机制砂外观呈灰白色或黑色、颗粒尖锐，含有一定量的石粉。 d.机制砂的细度模数一般在3.0,3.7之间，级配符合?区砂的技术要求。 (2)天然砂 a.天然砂是经天然力量(水冲、风吹)形成的，经过筛分选取的粒径在4.75mm以下的颗粒。 b.天然砂的常规检验指标有颗粒级配、细度模数、泥块含量、含泥量、表观密度、砂当量、有机质含量及坚固性等。 c.天然砂外观呈黄色、棱角光滑、含有一定量的泥土和有机物质。 d.天然砂的细度模数一般在1.6,3.7之间，级配符合?区、?区、?区砂的技术要求。 3.2.3.2基本特性对比 (1)机制砂在生产过程中将产生一定量的石粉，这是与天然砂最明显的区别之一。有适量石粉的存在，弥补了机制砂配制混凝土和易性的缺陷，同时完善混凝土特细骨料的级配，提高混凝土密实性和综合性能，但石粉的超标将降低混凝土的强度，并产生干缩裂缝，影响弹性模量。天然砂中的含泥对混凝土是有害的，由于其生产工艺的限制，其特细级配部分是不完善的。 (2)机制砂由于是机械破碎制成的，粒形多呈三角体或方矩体，表面粗糙，颗粒尖锐有棱角，这对集料和水泥的粘结是有利的，但对混凝土的和易性是不利的，特别是强度等级低的混凝土可引起混凝土的较大泌水率。天然砂颗粒光滑，摩阻力及比表面积小，可以降低水泥用量及提高和易性，适宜配制高流动性的泵送混凝土。 (3)机制砂目前基本为粗砂，细度模数为3.0,3.7之间，大于2.36mm和小于150um的颗粒偏多，而中间颗粒偏少，有时某一粒级断档，级配状况偏差，天然砂细度模数为1.6,3.7之间，颗粒级配较为连续，与机制砂相比，级配较为合理。两种材料?区级配实测曲线见图4。 100通80过 百60 分40率 (%)20 0筛底0.160.601.180.302.364.75 筛孔尺寸(mm) 范围曲线天然砂机制砂 图4 实测曲线对比图 由上图可以看出，机制砂处于下限，级配偏粗;天然砂处于中间范围，级配良好，采用机制砂配制泵送混凝土将提高砂率和降低混凝土强度。 (4)机制砂混凝土的砂率一般较天然砂混凝土高4%,6%，泵送混凝土在40%,50%之间，高砂率会影响混凝土的弹性模量及出现干燥收缩，为了满足泵送混凝土和易性的要求，避免出现泌水及离析现象，应适量掺入粉煤灰，从而改善综合性能。 (5)由于机制砂比表面积较天然砂大，需要的水泥浆液多，故机制砂混凝土用水量较天然砂混凝土 3用水量高，一般高4,8kg/m。用水量的增加将会提高水泥用量，对大体积混凝土而言，这一点是非常不利的，因为水泥用量增大会加大水化热，提高混凝土初期内部与外界温差，温差的加大将会出现温度裂缝，影响混凝土结构稳定，造成质量事故。在大体积泵送混凝土中，由于工艺条件限制，混凝土必须具有高流动性能，为了降低用水量和水化热且能保证高流动性能，应掺入高效减水剂。 3.2.3.3混凝土配合比设计对比 (1)机制砂配制的C20混凝土配比(见表2)。 表2 机制砂配置C20混凝土配合比 材 料 名 称 水泥 水 机制砂 碎石 外加剂 粉煤灰 单位用量/Kg 309 185 820 985 1.9 54 (2)天然砂配制的C20混凝土配比(见表3)。 表3 天然砂配置C20混凝土配合比 材 料 名 称 水泥 水 天然砂 碎石 外加剂 粉煤灰 单位用量/Kg 300 180 800 1020 1.8 53 (3)由以上两种配比可以看出，机制砂混凝土较天然砂混凝土用水量高5kg;水泥用量多9kg;砂率多4%，由于砂率的变化引起砂、石材料用量略微调整，以上两种配比坍落度均为170mm，和易性良好。 (4)机制砂配制的混凝土7d强度为23.5MPa;28d强度为29.6MPa，天然砂配制的混凝土7d强度为21.9MPa;28d强度为27.2MPa，对比两种结果，机制砂配制的混凝土较天然砂配制的混凝土强度高2MPa左右。 (5)由于本工程项目为大体积混凝土范畴，故采用水泥用量大的机制砂配制的混凝土配比进行热工验算。 a.混凝土的拌和温度 混凝土组成材料热工特性见表4。 由此得出混凝土的拌和温度 T= ΣTW/(ΣW)=(5)/(3) aicc =16.2? 表4 混凝土组成材料热工特性 材料名称 重量W/(kg) 比热c/(kJ.K) 热当量W/kJ/? 温度T/(?) 热量TW/k ciicj (0) ((1)1) (2(2)) (3)=(1)(3)? (2) ((4)4) (5)=(3(5)? (4) 水泥 309 0.84 260 15 3900 砂 820 0.84 689 17 11713 碎石 985 0.84 827 17 14059 拌和水 185 4.2 777 15 11655 粉煤灰 54 0.84 45 15 675 总计Σ 2353 2598 42002 注:施工期间平均大气温度为15?，砂石受日照影响升温至17?。 b.混凝土的浇筑温度 T= T+(T- T)?(A1+A2+A3+„„+An) jaqa T---混凝土的浇筑温度 j T---混凝土的拌和温度 a T---混凝土运输和浇筑时室外气温q A1、A2、A3„„An---为温度损失系数，其值如下:混凝土装、和转运，每次取A=0.032;混凝土运 输时，A=Qt，其中t为运输时间(以min计)，Q取0.0042;浇筑过程中A=0.003t，t为浇筑时间(以min 计);装料A1=0.032;转运A2==0.032;运输5min，A3=0.0042?5==0.021;浇捣30 min，A4=0.003?30=0.09 求得T=16.2+(15-16.2) ?0.175=16.0? j c.混凝土内部的中心温度 按下式计算混凝土内部的中心温度 T= T+T.ε maxj h T---混凝土的最终绝热温升 h ε---不同浇筑块厚度的降温系数 先求混凝土的最终绝热温升 WQ T= hCP W---每方混凝土水泥用量 Q---每千克水泥水化热230 kJ/kg 3C---混凝土的比热，取0.97kJ/kg.k P---混凝土的密度，取2355kg/m 求得T=31.1? h 不同龄期的水化热温升及中心温度见表5。 表5 不同龄期的水化热温升及中心温度 龄期/d 0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 T 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 j ε 0.74 0.73 0.72 0.65 0.55 0.46 0.37 0.30 0.25 0.24 T.ε 23.0 22.7 22.4 20.2 17.1 14.3 11.5 9.3 7.8 7.5 h 中心温度 16 39.0 38.7 38.4 36.2 33.1 30.3 27.5 25.3 23.8 23.5 浇筑块厚度按4m 计算，混凝土中心最高温度出现在第3d龄期。 d.混凝土表面温度 4()xhx, T=T+?Tw(t)q(t) 2H T ---龄期t时，计算厚度为处时的混凝土温度 xw(t) T---大气平均温度 q ?T---龄期t时，混凝土中心温度与外界气温之差 (t) 由公式知，当=h时，即不采取保温措施时，混凝土表面温度 x T=T=15? w(t)q 混凝土内外最大温差 ?T=39.0-15=24? e.采取保温措施后计算混凝土表面温度 4T=T+ h′(H- h′)?Tb(t)q(t) 2H H=h+2 h′ H---混凝土计算厚度 h---混凝土的实际厚度 h′---混凝土的虚厚度 而h′=k?λ/β λ---混凝土的热导率，取2.33w/m.k 2β---混凝土模板及保温层的传热系数(w/m.k) k ---计算折减系数，可取0.666 1β= ,,1，,,,,q δ---各种保温材料厚度(m) i λ---各种保温材料热导率(w/m.k)，麻袋导热系数取0.08w/m.k，每个麻袋厚约1.3cm。 i 2β---空气层传热系数，可取23w/m.k q 在混凝土表面覆盖二层麻袋，厚2.6cm，由公式得出β=2.7， 则h′=0.57m H=h+2 h′=5.1m 混凝土表面温度 2T=15+4/5.1?0.57(5.1-0.57) ?(39.0-15)=24.5? b(t) f.混凝土内外最大温差 T- T=39.0-24.5=14.5?,25?(满足要求) maxb(t) 每岸C20拱座分成六个施工层，第?、?、?、?、?层厚度分别为:3.4m、3.05m、3.75m、3.4m和3.98m，符合上述按4.0m验算的结果。 第?层厚度为:4.42m，重复上述计算步骤，按5.0m厚度进行验算，第3天龄期ε系数为0.79，验算得出:内部最高温度为40.6?，采取保温措施后混凝土表面温度为25.8?，混凝土内外最大温差为: T- T=40.6-25.8=14.8?,25?(满足要求) maxb(t) 3.2.4细集料的选用确定 综合以上对比分析表明，大体积泵送混凝土采用天然砂固然合理，但从经济利益方面考虑，在机制砂混凝土中掺入一定量的外加剂及外掺料同样可以弥补和改善其在工作性能和综合性能方面的不足，并且混凝土强度较天然砂混凝土强度高，大体积混凝土热工验算符合要求，所以本部位工程选用机制砂拌制泵送混凝土。 3.2.5机制砂混凝土施工要点 (1)由于机制砂加工中易造成颗粒集中，在加工过程中应特别注意，不宜使其颗粒过粗，细度模数在3.0,3.4之间为宜，石粉含量控制在10%以内。 (2)因为机制砂含有较多的石粉，在拌制混凝土中不易搅拌均匀，所以机制砂混凝土搅拌时间应较天然砂混凝土增加30,60s，借以改善机制砂混凝土的和易性，提高保水性与粘聚性。 (3)机制砂混凝土比天然砂混凝土易液化，应避免过振，同坍落度条件下，机制砂混凝土要比天然砂混凝土适当缩短振捣时间，以克服机制砂混凝土的泌水现象，避免混凝土表面形成疏松层。一般捣固成型时间应比天然砂混凝土缩短15,30s，以混凝土表面开始泛浆为度。切忌捣固过度，造成混凝土离析，表面光洁度差、起皱褶等表面缺陷。 (4)由于机制砂混凝土粉料含量高，塑性收缩和干燥收缩开裂几率增大，因此机制砂混凝土应加强早期潮湿环境下的养护，宜及时养护且养护时间应比天然砂混凝土延长2,3d，为保证大体积混凝土的内外温差满足要求，应搭设暖棚及覆盖保温层，杜绝裂缝产生，若养护不及时或养护期间浇水不足将引起干缩开裂，并影响混凝土的耐久性。 3.3复杂悬崖大落差泵送机制砂混凝土施工技术 3.3.1泵送混凝土的管道计算理论 在科学技术日益发达的今天，泵送混凝土以其施工速度快、及时、能有效保证施工质量和降低劳动消耗的优点在土木工程领域得到了越来越广泛的应用。目前关于泵送混凝土的配合比设计，我国现行的JGJ/T55—96《普通混凝土配合比设计规程》中作了明确的规定，其中包括泵送混凝土的组成材料、坍落度、最小水泥用量、含气量、外加剂等的选用要求。但在实际施工中，还是会经常出现管道堵塞、混凝土喷出量不足等问题，这些问题均属于流体力学中管道计算的范畴。 3.3.1.1 管道计算的三种情况 (1)计算某种流体以一定流量流经某一管道时泵机的功率。 (2)计算某种流体受到一定压头(包括外加压头的作用)，流经一定的管道时流体的流量。 (3)计算为满足某种流体在一定压头的作用下，达到某一规定的流量，所应该选用的管道直径。 3.2.1.2 柏努利方程及阻力公式 由于计算上述项目时均涉及到流体能量的关系及阻力的大小，所以可应用柏努利方程和阻力公式进行计算。 22(1)柏努利方程式:Z，P/γ，ω/2g，H,Z，P/γ，ω/2g，h 111e222W 式中:Z—为某截面的高度，即几何压头，m; P—为某截面所受的压强，P; a 3γ—为流体的重度，N/m; P/γ—为压力势能所能产生的流体柱的高度，即静压头，m流体柱; ω—为流体的流速，m/s; 2ω/2g—为动能所产生的流体柱的高度，即速度压头、动压头，m流体柱; H—为泵机提供的机械能，m流体柱。 e (2)阻力公式:h,h，?h WLM 式中:h—为沿程阻力损失，m流体柱;h—为局部阻力损失，m流体柱。 LM 由于泵送混凝土的流动性很大，与普通混凝土相比，选取的砂率较大，细粉(粉煤灰)的含量较多， 粗集料的粒径减小，而且需要掺加泵送剂以进一步增大流动性，降低混凝土的粘度;故泵送混凝土可以近似看作一种液体，即流体。 3.3.2泵机的选型 设泵机混凝土斗的截面为截面1—1、泵管出口处截面为截面2—2，分别取其高度为Z、Z;泵送混凝12土的排放量Q可以根据施工要求设定;截面1—1、截面2—2的压强分别为P、P，由于截面1—1与大气12 连同，故P为大气压，(P,P)为截面2—2的喷出压强，是可以测定的;由于泵机混凝土斗的截面远远121 大于管道截面，故W,0;阻力损失h可以通过阻力损失公式计算得出。 1W 则，根据柏努利方程，可得: 2Z，P/γ，H,Z，P/γ，ω/2g，h 11e222W 2而混凝土的排放量Q,ωF,πωD/4 22 2则混凝土的流出速度ω,4Q/πD 2 22所以，泵机功率H,(Z,Z)，(P,P)/γ，(4Q/πD)/2g，h e2121W 2式中:F—为管道截面积，m;D—为管道直径，m。 根据泵机功率即可选出相应的泵机型号 3.3.3输送管管径的选择 JGJ/T55—96《普通混凝土配合比设计规程》对泵送混凝土所用骨料的最大粒径与输送管管径之比作出了要求，目前国内常用的输送管管径多为100mm、125mm、150mm三种，其中尤以125mm和150mm的普及。由于管径的大小直接影响到泵送混凝土的性能和施工的经济利益，因此合理选择输送管管径是十分必要的。一般的来讲，大直径的管对泵送压力损失小，可适应大粒径骨料，但管段笨重，费用也相对较高;小直径管对混凝土产生离析的可能性小，对保证施工质量有利，其末端用软管布料时较为方便，费用较低，但是容易产生堵塞。因此必须通过精确的计算，以选出最合理、最经济的管径。 根据确定的泵机型号和按施工要求确定的排放量Q，依据柏努利方程可以得出混凝土的排放速度:ω2,2g[(Z-Z)+He-(P-P)/γ-h] 1221W 2又根据混凝土排放量与管道直径的关系式:Q,WF,πWD/4可求得管道直径为: 22 D,2Q/πω 2 3.3.4泵送混凝土的阻力损失计算 泵送混凝土的阻力损失包括沿程阻力损失和局部阻力损失两部分，即: h,h，?h WLM 3.3.4.1沿程阻力损失 2沿程阻力损失公式:h,λLω/2gD (m流体柱) L 式中:ω、D的意义同上;L—为管道长度，m;λ—为摩擦系数，(即沿程阻力系数)。 摩擦系数与雷诺数及相对粗糙度有关:λ,f(R，e/D) e 式中:e—为管子的绝对粗糙度，可以根据所选取管子的材料查出; e/D—为管子的相对粗糙度; R—为雷诺数，R,Dωρ/μ; ee 3ρ—为混凝土的密度，?/m;μ—为混凝土的粘度，Pa.S(可以用粘度计测出)。 根据上式计算出雷诺数与R与相对粗糙度e/D，可以在摩擦系数图中查出摩擦系数λ，这样便可以按e 上面的公式计算出沿程阻力损失。 3.3.4.2局部阻力损失 2局部阻力损失公式:h,,ω/2g (m流体柱) M 式中:,—为局部阻力系数。 其中混凝土流经管道、阀件的局部阻力系数值的确定如下: 2(1)扩大损失:,,(1,F/F) 12 2)收缩损失:,可以根据F/F (值查出12 22式中:F—为细管道截面面积，m;F—为粗管道截面面积，m。 12 (3)管道进出口的损失: 当混凝土由管道流入设备时，,,1; 当混凝土由设备流入管道时，根据连接形式的不同，可以查出相应的,值。 (4)流体流经各种管道、阀件的局部阻力系数为常数，可以查出。 确定出局部阻力系数后，即可按上述公式分别计算出各项局部阻力损失，加和得到总的局部阻力损失。 2?h,?,ω/2g (m流体柱) M 3.3.5管道布设 3.3.5.1 管道布设方式 根据上述的理论计算公式，结合现场实际情况，经过仔细缜密的计算和多次试验，最终科学合理地设计出了现场两岸管路布设方式。具体布置详见图5和图6。 图5 恩施岸输送泵管路布设 图6宜昌岸输送泵管路布设 3.3.5.2 管道布设要点 科学合理的管路布设方式是保证泵送施工顺利进行的首要条件，在布置时应注意以下几点: (1)施工前认真进行配管设计，绘制布管简图，列出各种管件、连接件和配件的规格数量，提出清单。 (2)要尽可能选择最短距离来布置管路，必要时可以跨越或穿过障碍，跨越障碍需升高时应在管路最高点设置放气阀。 (3)在同一条管路中尽可能使混凝土断面保持不变，尽量不采用锥形管或弯管。 (4)倾斜向下配管时，应在斜管上端设置气阀，必要时可打开气阀放入空气，使管内压力平衡。向下配置的斜管底部应有足够长度的水平配管，以增强抵抗混凝土因自重可能下落的阻力，避免在管道中产生真空段。 5)配管时应把新管配置在管路开始部分，因为该处压力比较高。经长期使用后泵管磨损较大，不要( 把这类管配置在泵压较大的区间，不合要求的旧管不能使用。 (6)配管如不能贴地布置，则应在配管两端设立支架，多采用脚手架支撑，弯管处及锥管处支架应用混凝土固定。混凝土输送管道应有独立的支承系统，在管道的每个弯管处，必须设有牢固的支架，输送管不得有裂纹、凹坑，其接头应严密、平滑，不得有弯折现象。泵管接头卡要卡紧，并上保险销。 (7)夏季炎热，施工时也应在管上盖上麻袋或草垫，并用冷水浇湿，防止高温下混凝土坍落度损失过大造成堵管。 3.4拱座大体积混凝土温度控制技术 3.4.1大体积混凝土温度裂缝理论分析及温控方案比选 3.4.1.1 温度裂缝理论分析 由于水泥的水化热作用，混凝土浇筑后要经历升温期、降温期和温度稳定期三个阶段。升温阶段，水泥产生的水化热大量的聚集在混凝土内部不易散发，内外温差使混凝土内部产生压应力，外部产生拉应力，若大于相应龄期的容许拉应力时就有可能产生裂缝;降温阶段，新浇筑混凝土受内部钢筋及基坑约束不能自由收缩，此时弹性模量相对较低，若降温梯度过大就容易产生较大的温度拉应力，当该拉应力大于相应龄期的混凝土容许拉应力时，也容易产生温度裂缝。因此控制温差、尽量降低温度梯度是保证不产生温度裂缝的根本。 3.4.1.2 温控的基本方法 就目前国内工程界已完工和正在施工的大体积混凝土工程的实践来看，对大体积混凝土施工的温度控制技术主要有以下二种方法: 第一种:内保法，内保法就是在大体积混凝土结构中采取布设冷却水管的方式进行人工降温，来降低混凝土结构内部的最高温升值和加速混凝土的散热速度，使混凝土内外温差控制在规范允许范围内。这也是最常见、目前普遍采用的一种的方法。 第二种:外保法，所谓外保法就是对大体积混凝土结构采取相应保温、保湿措施，控制混凝土结构表面温度和湿度的散失速度，从而控制混凝土内外温差在规范允许范围内。相对前者来说后者在目前工程界的应用比较少见。 上述二种温控方法各有优缺点，对内保法而言，冷却水通水的流量和速率是关键，如果通水的流量和速率控制不好，导致降温速度过大，就很容易对混凝土形成“冷击”而出现裂缝;对外保法来说，大体积混凝土结构物外露面的模板、出露钢筋等是保温、保湿的薄弱环节，这些地方的保温、保湿措施一旦处理不好是很容易出现表面裂缝的。 3.4.1.3 温控方案的比选 1)无论采取哪种温控方法，其本质和最终目的都一样。其本质是:控制大体积混凝土结构的拉应力( 不超过混凝土相应龄期的抗拉强度。温度控制的最终目的是使大体积混凝土内部温度场的变化按照预计的目标发展，具体可分解为:a.降低核心混凝土的最高温度和最高温升值;b.降低内外温差，并控制在允许范围内，使混凝土内温度分布尽量均匀;c.控制基础温差，以防止混凝土可能出现的贯穿性裂缝;d.控制上下层温差，以防止可能出现的层间裂缝;e.控制混凝土降温速率，以防出现“冷击”。 (2)就本桥而言由于本桥拱座设计配筋只有六个面上有钢筋，而拱座结构尺寸、体积、面积均较大(设计高22m，横桥向宽19.5m，顺桥向宽22.42m)，若采用内保法，则仅支立和固定冷却管的支架就需耗费大量的型钢，根据初步测算两岸拱座C20混凝土部分共需θ50镀锌钢管约4000m，重16t;型钢支架采用?50?50?5?的角钢，两岸拱座C20混凝土部分共需角钢4250m，重17.6t。同时由于拱座均位于两岸陡峭的悬崖上，施工现场极其狭小，内保法所采用的循环水箱还需在两岸拱座位另辟平台;且拱座位处与支井河底垂直高差达200余米，内保法所需的循环冷却水需从支井河抽取，这样无论是从现有的泵站取水还是另建泵站均要投入大量的资金。 由此可见，若采用内保法不但材料用量较大，而且工序繁杂，影响进度。另外，根据现场地形条件，布置循环冷却用水设施较为困难，降温质量将大打折扣。而对外保法而言，在施工中我们只需对外露面的模板、出露钢筋等薄弱环节的保温、保湿措施进行强化控制即可;另外，本拱座混凝土C20部分的施工是集中在冬、春两季气温较低期间进行的，这样采用保温隔寒措施后，既能降低混凝土表面温度的散失速度，又有利于混凝土强度的增长。因此综合考虑质量、造价、进度并结合本工程的实际情况，本拱座混凝土C20 部分施工温控方案确定采用“外保法”。在实际施工中我们对外露面的模板、出露钢筋等薄弱环节的保温、保湿措施进行了强化和24d不间断的监控。 3.4.1.4 温度控制标准 综合考虑混凝土的入模温度、混凝土水化热的发展变化规律、保温保湿养护等因素，制定了以下温控标准: (1)混凝土在浇筑温度基础上的最大水化热温升值不大于35?。 (2)混凝土内表最大温差不超过25?。 (3)拆模时内外温差小于25?。 3.4.2外保法实施的技术要点 3.4.2.1 合理设置保温、保湿系统，强化薄弱部位保温、保湿措施 为了防止内外温差过大，造成温度应力大于同期混凝土抗拉强度而产生裂纹，保温、保湿养护工作尤其重要，应特别加强混凝土的保温保湿养护。混凝土浇筑完成后，在混凝土表面收水时即采用一层塑料薄膜加一层麻布，再覆盖一层塑料薄膜加一层麻布，最后覆盖一层塑料薄膜封顶，即采用“两布三膜”进行保温保湿养护。下层薄膜防止水分蒸发，保持利用蒸发出来的水分进行养护，中间层薄膜隔离低温雨水，同时使表面已升高的温度不易散失，而最外层的塑料薄膜可采用黑色塑料薄膜以充分吸收利用白天阳光的温度，有利于提高混凝土表面温度，从而有效的减小内外温差。同时当混凝土施工时的大气温度在5?以下和雨天时,我们还在在拱座浇筑现场采用脚手架和彩条布搭设了保温棚，棚内放置了8,10盏碘钨灯以提升棚内环境温度。 覆盖时我们特别对外露模板和出露钢筋部分的覆盖质量进行了强化控制，对出露的钢筋采取用海绵包裹措施，以免钢筋刺穿塑料薄膜，外露模板也采取在模板外侧覆盖了两层麻袋，同时为防止外露模板覆盖麻袋遭受雨淋而降低保温效果，还应在两层麻袋外面加盖一层彩条布，上述措施的强化有效地保证了这些部位混凝土的温度和湿度不受损失。 3.4.2.2 科学布置测温系统 为了验证理论计算的可靠性，及时掌握混凝土内、外部的实际温度值，准确推算中心与表面的温度差，以便采取有效应急技术措施，严格控制温度裂缝的出现，实现信息化施工，我们对浇筑完毕的混凝土进行了连续的、24h不间断的温度监控。 根据拱座每层的平面形状，考虑材料的节约和数据的可靠性、代表性，在水平面布置了1/2平面4个测点，在每一施工层的两个长边面和一个短边面的中间部位各安放一个测温探头，在中心部位的底部、中部和上部各安放一个测温探头。 (1)每一施工层周边的三个测温探头通过钢筋骨架固定，中心部位的三个测温探头捆绑在一根钢筋上，钢筋安放位置与顶面/底面的中心点连线重合，上部通过水平支撑钢管固定。 (2)测温探头严禁与钢筋接触，并与钢筋保持一定的距离。施工时应注意保护，避免碰撞测温探头， 使之发生损坏。 (3)测温输出端应伸出混凝土顶面1m以上的长度，端部插头在施工期间用塑料袋密封好，防止水和 混凝土与之接触。 3.4.2.3 严格测温频率 混凝土覆盖测温元件，即开始测温工作，测温28d，其频率为: 第1d,第3d 每2h测温一次， 第4d,第7d 每4h测温一次， 第8h,第14d 每8h测温一次， 第14d,第21d 每12h测温一次，， 第22d,第28d 每24h测温一次。 3.4.2.4 测温结果记录与分析 每一施工层我们都及时的进行了详尽的温度监测，由于篇幅所限本文仅选取了有代表性的第?区、第 ?区、第?区的测温结果分析如下(第?区是最底层的、第?区为中间层、第?区是混凝土工程量最大的 一层): (1)第?区温度曲线图 (?) 60 55 50 45 40中心温度35表面温度30内表温差25 20 15 10 5 0 24120144168487296192216240264(h)288 拱座砼C20部分第?区测温点共布置6个，其中中心测点1个，表面测点5个， 表面温度曲线为5个点的平均值绘制而成。 (2)第?区温度曲线图 (?) 60 55 50 45 40 35中心温度 30表面温度 内表温差25 20 15 10 5 0 24120144168487296192(h) 拱座砼C20部分第?区测温点共布置6个，其中中心测点1个，表面测点5个， 表面温度曲线为5个点的平均值绘制而成。 (3)第?区温度曲线图 (?) 60 55 50 45 40中心温度35表面温度30内表温差25 20 15 10 5 0 24120144168487296192(h) 拱座砼C20部分第?区测温点共布置6个，其中中心测点1个，表面测点5个， 表面温度曲线为5个点的平均值绘制而成。 (4)结果分析 从上述三区测温结果绘制成的温度曲线图可以看出，采取保温保湿措施后的混凝土内外温差均不超过25?，且绝大部分都在20?以下，这充分说明本拱座混凝土C20部分温控方案是成功的，本工程实践也证明了在大体积混凝土的温度控制施工中采用“外保法”是完全可行的。 同时从上面三区的温度曲线图中可以看出:理论计算的中心最大温升值和混凝土表面温度与实际实测值都存在较大出入。经过认真分析比较后我们得出其原因:其一是当对混凝土采取周密的保温措施后，混凝土结构的散热速度大大降低，在短时间内相当于对混凝土结构起到了蓄热的作用从而导致混凝土结构中心最大温升值和表面温度都大大升高。其二是对混凝土采取“外保法”后，混凝土结构中心最大温升值的计算不能再是最大绝热温升值与混凝土浇筑温度的和值，而应该是与采取保温措施后混凝土表面温度的和值。这样经过修正计算后的混凝土中心最大温升值应为49?，这与实测值基本上是符合的。其三是到施工后期，前期施工完的分区对后施工的分区存在温度场的叠加现象，这也是导致后面几个分区混凝土中心温升值和表面温度越来越高的重要原因之一。 3.5结语 支井河特大桥拱座C20混凝土采用机制砂配置的混凝土进行施工不仅可以满足泵送、温度控制、工程 3质量等各方面要求，最为主要是可带来可观的经济效益。当地天然砂价格为160元/m，机制砂价格仅为 33350元/m，价差110元/m，本部位结构C20混凝土方量为7300m，可直接节省成本40余万元。 完善的施工方案、充分的原材料准备、科学合理的机械设备配置和管路布设是泵送混凝土施工顺利完成的基本要素。泵送混凝土的施工必须从原材料、混凝土的配合比设计开始控制;科学合理的选择泵送设备和泵送管路布设是泵送混凝土施工成功的关键。本桥两岸拱座混凝土泵送施工实践证明:上述理论计算公式是科学的、合理的，本桥泵送管路布设方式是成功的;对今后类似工程具有一定的借鉴意义，特别是对场地受限制的复杂山区条件下大落差、长距离向下泵送混凝土施工有很好的指导作用。 施工实践证明:在大体积混凝土温度控制施工中采用“外保法”是完全可行的，而且节省资金、施工方便，特别是对于复杂山区地形条件的大体积混凝土温度控制施工具有一定的参考价值。同时特别值得注意的是该方法在气温较低的冬、春季节实施效果较好，但在气温较高的夏、秋季节应慎重采用。 特殊条件下空心薄壁矩形高墩施工技术 4. 4.1工程概况 交界墩采用钢筋混凝土双柱式薄壁空心结构，兼做钢管拱肋吊装时的扣塔，在墩顶设置有平衡索锚梁。大桥设有D1、D2两交界墩，均坐落在两岸拱座上，其中D1墩墩身高82.383m 、D2墩墩身高73.872m，每10m设置一道25cm厚的横隔板，墩身外轮廓为矩形，墩柱顺桥向宽5m，横桥向宽3.5m，两墩柱之间中心距为13 m，净距9.5m，壁厚60cm。交界墩正面图见图7，墩身截面图见图8。交界墩采用超大盖梁，盖梁中心高度1.5m，梁端高度0.9m;盖梁顺桥向宽6.6m，横桥向宽23.15m，盖梁顶设置双向2%横坡，单个盖梁 3混凝土工程量达203.4m。 图7 交界墩正面图 图8 交界墩截面图 4.2 墩身施工 4.2.1方案比选 4.2.1.1 运输系统选择 空心高墩施工中，采用塔吊来翻升模板、运送材料最为常见。本工程施工现场地形复杂，场地狭小(桥隧相连)，物料供应处距墩身位置较远，需要塔吊悬臂伸长度大，相应旋转范围需要足够大，但垂直高差大使得旋转范围不足，塔吊无法安装，若增大安装高度则与缆索起重机发生冲突;另外，悬臂过长会使走行时间增加，起重量利用效率降低。 根据现场实际情况，缆索起重机已经安装完毕，其起重重量为单钩75t，在保证吊装物体平稳的基础上减少起重索线数(12线变8线)，其升降速度可达到3m/min，从桥台(物料供应处)到拱座最长走行时间约为50min。由于其起吊重量大(可吊50t)，起升频率相对减小，随着空心墩的增高，每次混凝土施工的时间会相对减少，因此采用缆索起重机作为空心墩施工提升系统较为理想。 4.2.1.2 模板及操作平台选择 在空心高墩施工中滑升模板、爬升模板均带有自爬式施工平台，但是外爬式支架的刚度较小，无法用自身结构纠正模板偏差，支架承载力小，墩身模板单块面积受到限制，模板接缝较多，容易出现错台，混凝土外观质量差，作业平台狭小，安全隐患多、风险大。采用翻升模板施工，混凝土外观质量好，与滑模、爬模相比，无扭和不规则错台现象，混凝土表面光滑平顺，施工进度较快，日进度可达到1.5m，并且可以连续或间断施工，便于施工管理，操作简单方便，劳动强度低，作业安全。支井河特大桥交界墩具有墩身较高，断面尺寸单一，无曲线变化的特点，较适合大块模板施工，综合比较采用翻转模板施工。 翻转模板可自带施工平台，但该种形式使模板宽度增大，利用缆索起重机进行提升翻转时安全性降低;另外需要设人员上下专业电梯，费用较高。采用θ48mm钢管搭设内、外脚手架来提供施工平台，再在双柱脚手架之间设置施工人员上下的安全通道，通过安全通道把双柱外脚手架连接成一体，提高脚手架的安全系数，并且搭设脚手架的钢管可以完全回收，因此采用内外钢管脚手架提供施工平台的翻模施工方案更适合本工程。 4.2.1.3 经济比较 本工程交界墩施工不能同步，因此持续的时间较长，大约需要八个月的时间。若采用塔吊进行施工时，就其市场租赁价格，需投入24,28万元之间，若是购买则要46,49万元之间，再加上若采用自爬式的翻模施工，投入两套模板需36万元，这样一来就需投入资金60万元以上。 采用脚手架作为施工平台，需钢管100t，可按照工程的施工进度进行租赁，按照市场价格，需投入20万元;采用大块组合钢模作为翻升模板，需投入资金20万元，总的投资在40万元左右。 相比之下，采用大块钢模配以钢管脚手架的翻模施工至少可节约20万元。 通过上述三个方面的比较，结合本工程特点，综合考虑施工质量、施工安全、施工工期、施工操作方便 种因素，本桥薄壁空心高墩采用内外脚手架、翻转模板辅以缆索起重机进行施工。 等多 4.2.2施工工艺 4.2.2.1 总体思路 根据现场实际情况，恩施岸施工进度较快，D1墩与D2墩施工可以错开，因此投入两套模板(双柱)可以满足现场的使用需求。每套模板有4节，每节高2m，每两节作为一组一次翻升，即每循环翻升4m。每节翻模由钢模、内外脚手架、对拉螺栓等组成。 4.2.2.2 翻模施工工艺流程 本翻模是由四节大块组合模板及内外钢管脚手架等组合而成的成套模具，每节段模板高2m。第1节段翻模主要由内外模板、围带、拉杆、内外模板固定架、作业平台组成。施工时第1节段模板支立于拱座顶上，依次向上支立四节段模板。第一次支立模板总高度2m，因此，需要设置拉线精确定位并确保牢固。当第1节段混凝土强度达到2.5MPa时，凿毛清理第1节段混凝土表面， 支立第2、3节段模板(新的4m高)并进行校核，再进行混凝土施工。待第二次浇筑的混凝土强度达到2.5MPa时，进行凿毛清理混凝土表面，支立4节段模板，拆除第1节段模板，少量调整后利用模板内外脚手架和缆索起重机将其翻升至第4节段模板第 顶，又形成新的4m高节段浇筑混凝土，依此循环向上形成拆模、翻升立模、模板组拼、搭设内外工作平台、钢筋接长连接、绑扎、灌筑混凝土、养生和测量定位、标高测量的循环不间断作业，直至达到设计高度。翻模施工工艺流程框图见图9。 施工准备 测量放样 钢筋骨架接长、绑扎劲性型钢架立钢筋集中加工 模板定位支立、校正 依次浇筑第1节混凝土 混凝土养生 劲性型钢接长绑扎顶层砼强度到3MPa 拆除底层两节模板修整翻升底层砼强度到10MPa 翻升浇筑新节段混凝土4m 混凝土养生 封顶、完成浇筑预埋盖梁钢筋 图9 翻模施工工艺流程框图 4.2.2.3 脚手架施工 (1)设计参数及计算 以最高墩为例，双排钢管脚手架需搭设的最高高度为83.6m。脚手架采用单立管，立杆的纵向间距为1.175m，横向间距为0.9m，步距为1.5m。材料为θ48?3.5mm钢管，脚手板采用竹跳板。根据施工荷载及脚手架自重，验算大、小横杆的强度和挠度、扣件抗滑力、立杆稳定性、最大搭设高度。验算根据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130-2001)和《公路桥涵施工技术规范》(JTJ025-2000)进行，并经过设计代表复核、专家评审，结果均满足规范和施工要求，限于篇幅，在此不详述。 (2)施工顺序 摆放扫地杆 ? 逐根树立立杆并与扫地杆扣紧 ? 装扫地小横杆并与立杆、扫地杆扣紧 ? 装 第一步大横杆并与各立杆扣紧 ? 安装第一步小横杆 ? 安装第二步大横杆 ? 安装第二步小横杆 加设临时抛撑杆，上端与第二步大横杆扣紧(在装设连墙杆后拆除)? 安第三、四步大横杆和小横杆 ? 安连柱拉杆 ? 安立杆 ? 架设剪刀撑 ? 铺设脚手板 ? 绑扎防护栏杆及挡脚板，并挂立网防护。 (3)防护设施 脚手架的搭设材料通过缆索起重机运输，考虑到安全、方便施工的要求，双柱脚手架之间通过横向连接系连接，并在连接系上设有回旋踏步式阶梯、护栏，周边挂安全绿网。另外在每层施工区周边设有安全绿网，每10m高度设置一道安全绳网，操作平台满铺竹跳板，用铁丝固定于小横杆上。 4.2.2.4钢筋施工 为保证墩身在施工过程中模板与钢筋位置的准确性，在墩身壁内设置劲性骨架。劲性骨架由?100mm?100mm?10mm角钢为主肢的型钢制成，分节段加工、安装，根据每一次浇筑的墩身高度确定节段长度及安装节数，用小型钢横向连接成整体。 墩身钢筋采取预先在两岸桥台集中分段下料、统一制作， 钢筋分段定尺9m，施工时用缆索吊运送至两岸施工现场接长、绑扎。主筋采用镦粗直螺纹连接套连接，通过管钳人工加劲，直至丝扣与连接套全部结合为准。钢筋骨架绑扎时按规范要求错开接头位置，先架立四个角上的劲性型钢，再接长主筋、绑扎构造筋、安装新型塑料垫块，保证有足够的保护层，通过用钢管与脚手架连接进行钢筋骨架定位直至墩顶。 4.2.2.5 模板设计及施工 (1)外模结构 每套外模由4节模板组成，节段模板高2m。节段外模8块为1组，由8块定型平板模组成。模板横、竖缝均采用螺栓连接方式拼接。外模面板采用δ=8mm的钢板，模板角连接采用?100mm?100mm?10?角钢，纵肋采用[100mm?48mm?5.3mm槽钢，按间距415mm等分布置;横肋采用90mm?8mm扁钢，最大间距530mm;横向拉杆位置设双枝[10槽钢，平面顺桥向共设置6道拉杆，横桥向设置4道，拉杆竖向最大间距100cm。外模分为A、B、C三种规格，单块最大重量为589?，最小重量为387?。 (2)内模结构 内模与外模同时支立，考虑到内模作业空间较小，拆除时存放空间也小，因此本交界墩内模采用组合钢模板加异型角模配以内钢管脚手架的方式。墩底段、墩顶段和墩身标准段倒角处的三角部分的异型模采用定制。 (3)模板验算 根据混凝土作用于模板的侧压力，验算面板强度和挠度、背肋强度和挠度、面板与背肋的组合挠度。验算依据《公路桥涵施工技术规范》(JTJ025-2000)进行，验算结果均满足规范和施工要求。 (4)模板施工 内、外模的翻升利用缆索起重机，配以手动葫芦来完成。施工平台以内、外脚手架为主体进行搭设。 拉杆采用θ22圆钢制作，通过外加PVC套管来重复使用。内模设置活接头，活接头采用花篮扣的结构形式， 拆装方便同时可以缩短工序循环时间。每一节段纵向定型模、角模及层间模板均用螺栓联接成整体，并在内、外模之间支顶60cm钢筋，以保证空心墩墩身的厚度。 4.2.2.6 混凝土施工 空心墩墩身混凝土设计为C30普通混凝土，在两岸拌和站集中搅拌生产，混凝土罐车运输至施工现场， 3缆索吊垂直起吊8m混凝土吊斗配以辐射漏斗、滑槽、串筒，缓降入模。混凝土浇筑采用水平分层灌筑，通过串筒来保证混凝土进仓落差不大于2m，分层厚度不大于30cm，混凝土振捣采用Φ50mm插入式振动器振捣。振捣时先沿边距模板10cm左右布置振捣，然后在中间按梅花型布置振捣，以振捣至表面出浆且混凝土不再下沉为宜。在灌筑过程中观察模板、支架等支撑情况，如有变形或沉陷要立即校正并加固。混凝土强度达到2.5MPa以上时，清除浮浆，凿毛混凝土表面，进行下道工序施工。模板拆除后以无污染水洒水养护，并用塑料薄膜包裹洒水养生。在气温低于5?时，采用保暖罩，并内部通过碘钨灯提高温度，以加快混凝土强度的提高，节约时间缩短工期。 4.2.2.7 横隔板施工 墩身设计每10m设置一道横隔板，而横隔板上下均为小变截面，通过异型角模来实现其现场浇筑。墩身翻模施工时，做好钢筋预留工作，先浇筑隔板变截面，待墩身达到一定高度后统一浇筑正常段。在横隔板中心预留60cm?60cm的进人孔(方便拆除内脚手架)，待拆除完已浇筑横隔板下的内脚手架后，封闭预留孔。 4.2.2.8 墩顶异型段施工 交界墩设计时在墩顶处设有高1.05m的异型段，施工采用竹胶模板制作异型内、外模，其余面的外模仍使用大块组合钢模。异型面模板采用角钢做成骨架定位、加固，组合钢模采用钢管来定位、固定，内模定位、加固通过内脚手架来完成。在此过程中，要为交界墩顶的超大盖梁施工提供预埋牛腿安装的预留槽孔，槽孔的定位预留对位置、标高均要求精确。 4.2.2.9 施工质量控制 (1)模板试拼 模板到达施工现场后，先进行试拼，重点检查模板长宽尺寸、拼缝、表面平整度和边线的垂直度。检查合格后，通过双支[10槽钢作为背楞，按照拉杆孔位把每个面上的两块模板连接为一体，方便施工。 (2)立模纠偏 根据墩身尺寸放出立模边线，立模边线外用砂浆找平，找平层用水平尺分段抄平，待砂浆硬化后由线路中心向两侧立模。第1节段模板安装后，用水准仪和全站仪检查模板顶面标高和墩身中心及平面尺寸，符合标准后进入下道工序。每节段立模后，测定墩身各边中心点以及边角点，可在两节模板间的缝隙用0. 5,1mm薄钢板塞填以便纠偏，轴线偏差不大于10mm后，方可进入下道工序施工。 (3)施工中模板的检查 模板在安装、拆卸及翻升过程中，严禁模板表面与钢筋碰撞，以免变形。模板在调整时，注意其垂直度、接缝情况、内外模的间距及保护层厚度。节段混凝土浇筑前，严格检查各对拉螺杆的定位情况，螺母要拧紧上牢，并在混凝土浇筑过程中加强巡视，以免丝扣滑脱。模板在周转使用过程中，经常检查其表面及肋带，及时修整，以确保表面平整度及外形尺寸满足设计要求，即:模板拼装成型后，应满足表6所示的标准。 表6 模板组装质量标准 序号 项目名称 允许偏差 检查方法 1 板面对角线误差 ,3.0? 尺量 2 相邻模板面错台 ,2.0? 尺量，检查拼接缝 3 相邻模板上口高差 ,1.5? 尺量，检查拼接缝 4 板面平整度 ,0.5? 3m直尺检查 4.2.3结语 支井河特大桥D1、D2薄壁空心高墩，从2006年9月开始依次施作，到2007年4月施工完毕，正常时每日平均完成1.4m墩身(包括脚手架搭设、钢筋绑扎、模板翻升、混凝土施工作业等全部工序)，最快时可以达到每日2m。实践证明采用内外脚手架、大块组合翻转模板施工，缆索起重机配合技术合理可行，该技术方案可以实现在特殊条件下保证作业人员安全、降低劳动强度、加快施工进度、结构尺寸易于满足规范要求、混凝土内实外美等桥梁工程施工的要求。 4.3盖梁施工 4.3.1支架选型 本薄壁空心高墩超大盖梁顶面离地高达85m，施工现场场地狭小，施工条件差、难度大，且盖梁结构尺寸和体积均很大，因此施工方案正确、合理地选取对于盖梁正常、安全施工至关重要。施工方案是否合理主要取决于盖梁施工支架形式的合理与否，因此在本交界墩盖梁施工支架形式拟定了以下两种对比方案。 4.3.1.1 方案一:轻型桁架(N型) 轻型桁架(N型)方案是采用槽钢制作成单片桁架，一道盖梁顺桥向前后各一片，桁架支撑在墩身预埋工56a牛腿上，前后两片桁架通过工字钢连成整体，以加强其整体稳定性和提高其承重能力。 单片桁架主要由弦杆、腹杆及节点板组成，桁架上、下弦杆均采用一组二根[25C槽钢构成箱形截面;腹杆采用[18槽钢，二根一组，口对口拼接;腹杆与弦杆之间焊接采用坡口焊接方式，并在腹杆与弦杆间增设有节点板，节点板采用1cm厚的钢板制作。单片桁架截面高度为145cm，单片桁架长2400cm。一岸前后 两片桁架间在上、下弦杆处设有连接工字钢I32c，共布置17道，两端悬臂段在靠近墩柱处各布置1道I32c工字钢和8道双支槽钢[12.6。轻型桁架构造见图10。 图10 轻型桁架构造图 4.3.1.2 方案二:贝雷梁支架 贝雷梁支架方案是采用贝雷片拼装成贝雷梁，盖梁顺桥向前后各一道(单层3排为1道)，贝雷梁支撑在墩身预埋工56a牛腿上，前后两道贝雷梁之间通过工字钢连成整体，以加强其整体稳定性和提高其承重能力。 贝雷梁支架主要由工字钢牛腿、主桁架贝雷梁(纵向)、连接工字钢(横向)组成，主桁架采用6排贝雷梁，每侧各3排。贝雷梁顶面铺横向I32c工字钢，共布置17道;两端悬臂段在靠近墩柱处各布置1道I32c工字钢和8道双肢槽钢[12.6。工字钢与贝雷梁之间垫硬杂方木进行预拱度调整。贝雷梁支架构造见图11。 图11 贝雷梁支架构造图 4.3.1.3 支架选定 通过对上述二种支架方案的比较，结合本工程特点，综合考虑施工质量、施工工期、经济效益等多种因素，施工采用贝雷梁支架方案。贝雷梁支架相比较轻型桁架具有以下优势: a.施工工期 组成贝雷梁支架中贝雷片都是成品可直接从厂家运到施工现场拼装成贝雷架吊运到预埋牛腿上，从拼装到吊运2d就可以完成。而轻型桁架从厂家把单根杆件运到现场进行加工拼装成桁架再吊运到预埋牛腿上需要15d。由此相比贝雷梁式支架操作简单易行、施工速度快。 b.经济效益 贝雷梁支架所用的贝雷片可多次使用，在本桥中可重组拼装作为箱梁安装所用的扁担梁，而轻型桁架只能在盖梁施工过程中使用。从加工拼装及箱梁安装过程中费用考虑贝雷梁支架可节省15万元。 c.推广价值 贝雷梁支架适用于各种桥梁中的中、小盖梁、临时便桥、支架等，可重复利用，易拼装、易拆卸、易运输，尤其是陡峭险峻复杂山区的施工条件。 4.3.2贝雷梁支架设计计算 4.3.2.1 支架设计的基本要求 支架设计要做到经济合理、便于加工、方便运输安装，在运输、安装和使用过程中，必须具有足够的强度、刚度和稳定性，整个结构必须安全可靠。 4.3.2.2 支架设计计算的基本原则 a.荷载组合 在本支架设计计算时荷载取永久荷载和可变荷载。永久荷载是作用在结构上的不变荷载，如盖梁钢筋混凝土、模板、贝雷梁支架等自身结构重量，在荷载组合时安全系数取1.2。可变荷载是施工过程中对结构上的可以变化的荷载，如振动荷载、人员机具设备、风荷载等，在荷载组合时安全系数取1.4。计算结果见表7。 表7 荷载计算结果 荷 载 大 荷 数值(kN) 安全系数 备 注 载 小 种 类 盖梁自重 3772.50 1.2 永 模板及背楞自重 98.0 1.2 久 支架自重 119.5 1.2 人员、机具设备 152.8 1.4 可变 振动荷载 26.4 1.4 荷 载 组 合 1.2?(3772.5+98.0+119.5)+1.4?(152.8+26.4)=5039 b.主桁架设计计算 ?贝雷梁技术参数 贝雷梁支架主桁架采用贝雷片现场拼装，共6排(长24m)，每排8片(每片长3m、高1.5、单重270kg)，采用销子连接，3排为一道即桥墩前后各一道，贝雷梁几何特性见表8，容许内力见表9。 表8 贝雷梁几何特性表 几 何 34特 结 W(cm) I(cm) 构 性 构 造 单不 加 强 3578.5 250497.2 排单加 强 7699.1 577434.4 层 三不 加 强 10735.6 751491.6 排单层 加 强 23097.4 1732303.2 表9 贝雷梁容许内力表 结 构 单 排 单 层 三 排 单 层 构 容 造 许 内 不 加 强 加 强 不 加 强 加 强 力 弯 矩(KN?m) 788.2 1687.5 2246.4 4809.4 剪 力(KN) 245.2 245.2 698.9 698.9 ?贝雷梁稳定性计算 3排贝雷片拼装组成的每道贝雷梁的设计计算分为弯矩计算、剪力计算、挠度计算。在本设计中贝雷 按伸臂梁并以均布荷载作为结构的主要荷载，计算模型见图12。 梁 图12 贝雷梁支架计算模型 a.弯矩计算(弯矩见图13) 图13 弯矩图(kN?m) 2M=q?L/2-P(L-l),[M] 式中: M----验算截面承受的弯矩(kN?m) P----贝雷梁支座反力(kN) q----贝雷梁承受的均布荷载集度(kN/m) L----验算截面与一端的距离(m) l----验算截面与支座中心的距离(m) [M]----贝雷梁的容许内力(kN?m) b.剪力计算(剪力见图14) 图14 剪力图(kN) 支座中心左:Q=q?a,[Q] 支座中心右:Q=p- q(a+l),[Q] 式中: Q----验算截面承受的弯矩(kN) a----伸臂梁两端悬臂长度(m) [Q]----贝雷梁的容许内力(kN) c.挠度计算 42qLa跨中挠度:f= ),[f]=L/400 (5-24max2384EIL 323qaL6a3a悬臂端挠度:f= ( + -1),[f]=a/300 max2324EILL 式中: f----跨中、支点处的扰度(?) max L----伸臂梁两支点中间跨径(m) 2E----钢材的弹性模量(N/?) 4I----验算截面的截面惯性矩(?) d.主桁架连接杆件验算 两空心墩中间连接杆件采用工字钢I32c，I32c的横向间距为6.6m，两空心墩两端悬臂端即变形段连接 杆件拟采用双肢槽钢][12.6，双肢槽钢的横向间距为2.2m，连接杆件的布置详见图15。 连接杆件按简支梁并以均布荷载作用在结构构件上，计算模型见图16。受弯构件计算包括强度验算、 刚度验算。 强度验算: Mζ, ,[ζ] WWWx QSxη, ,[η] Itx 式中: 图15 连接件计算模型 ζ----验算截面的弯曲应力(MPa) W η----验算截面的剪应力(MPa) M----验算截面的弯矩(kN/m) Q----验算截面的剪力(kN) 3W----验算截面的截面模量(?) x 4I----验算截面的截面惯性矩(?) x 3S----中性轴以上截面对中性轴的静矩(?) x t----腹板厚度(?) [ζ]----钢材容许弯曲应力(MPa) W [η]----钢材容许剪应力(MPa) 刚度验算: 45qlf= ,[f]=L/400384EI 式中: f----验算截面的扰度(mm) L----结构构件的计算跨径(m) e.预埋工字钢作为牛腿验算 本桥中交界墩为薄壁空心高墩，壁厚为60cm，涉及到盖梁施工时高墩的稳定性以及壁薄受力容易开裂的影响，作为贝雷梁支架的托架选用预埋工字钢即在交界墩顺桥向预留孔道安设工字钢。每个墩柱预留3个工字钢孔道，则每根工字钢承受的荷载以悬臂梁并以集中荷载作为结构主要荷载计算，计算时只需验算悬臂端的强度、刚度。 4.3.3 施工工艺 4.3.3.1 贝雷梁支架制作及安装 贝雷梁支架采取3分片组合成整道的形式，利用缆索吊安装。加工好的贝雷片节段运输至两岸隧道大拱洞门处，利用贝雷片连接销子组装成整体。组拼好的贝雷梁用缆索吊垂直起吊安放于墩身预埋工字钢牛腿上(浇筑墩身混凝土时要注意预留工字钢孔道)，在工字钢外缘焊接挡板将贝雷梁定位。前后六排定位牢固后，开始焊接桁架间上下连接件，使之形成整体支架。 4.3.3.2 底模安装 贝雷片支架安装完成后即可进行盖梁底模安装。先在贝雷片上部横向连接工字钢上铺设15cm?15cm硬杂方木，然后在其上顺桥向按25cm间距横向铺设10cm?10cm的方木形成底模底座，再在底座上铺设12mm厚 的竹胶模板形成底模，并且设置好预拱度。底模安装时还应特别注意应将墩顶异型段施工时没有放置的内模中间段安装完成。 4.3.3.3 钢筋安装 两岸盖梁钢筋骨架及钢筋分别在两岸隧道大拱内制作。钢筋骨架制作应在制作平台上进行，骨架加工应先在平台上加工出制作钢筋骨架的骨架，以保证其加工精度。加工完后的钢筋骨架利用缆索吊提升、安放于事先用墨线按照设计间距弹出各骨架和箍筋的位置的底模上。钢筋骨架固定后绑扎其它部位钢筋。 4.3.3.4 侧模安装 侧模及端模均采用12?厚的竹胶合板，水平横向外背楞采用10cm?10cm方木，间距30cm布置;竖向外背楞采用双枝[10槽钢，间距100cm布置。侧模采用拉杆两侧对拉固定，拉杆用θ16钢筋制作，侧模上下各布置一排，水平横桥向间距100cm，竖向层距50cm。两侧端模上拉杆焊接于同片钢筋骨架上，实现对拉。 4.3.3.5 混凝土浇筑 根据现场施工条件，混凝土浇筑选用缆索吊吊装入模。因盖梁结构尺寸、体积均较大，为避免因温度应力而使盖梁混凝土产生裂缝，混凝土浇筑时采取薄层浇筑的方式。即采用“分段定点、薄层浇筑、逐渐覆盖、一次到顶、局部补充”的薄层浇筑方法。在初凝时间内上层混凝土必须覆盖下层混凝土且分层厚度 0cm。随着混凝土连续浇筑，覆盖加厚，散热性差，增加和加快混凝土内部最高温升产生，因此必须小于3 控制分层厚度和浇筑速度。 4.3.4 结语 支井河特大桥薄壁空心高墩盖梁属超宽、超长盖梁，施工中选用贝雷梁支架不仅可以提高施工效率、节省资金、安全可靠，还可以降低高空作业带来的安全隐患。实践证明，采用本方案施工盖梁合理可行，另外贝雷梁不仅可作为本项目在箱梁架设安装中提供扁担梁的主要桁架，还可以作为可重复利用构件，用于其它多种施工场所，值得推广使用。 5 箱梁预制及安装施工技术 5.1 概况 全桥桥孔布置为1?36m(引桥)+1?19.1m(主桥)+19?21.4m(主桥)+1?19.1m(主桥) +1?27.3m(引桥)，桥面系主梁设计为装配式预应力混凝土组合连续小箱梁，主梁采用单箱单室截面。多箱单独预制，简支安装，现浇连续接头的先简支后连续的结构体系。全桥横向布置八片小箱梁，在各箱梁翼缘之间设65cm宽的湿接缝。主梁沿纵向外轮廓尺寸不变，主梁在跨中和两端墩顶处设计有3道横隔板。36m箱梁截面见图16。 图16 箱梁截面形式图 5.2 场址的选择 5.2.1 场地确定的原则 5.2.1.1 合理利用场地 山区施工场地狭小，各工序相互干扰比较严重，正确、合理的选择施工场地不仅能给箱梁施工带来方便，对其他工序也十分有益，箱梁施工场地应以既能满足自身施工需要，又能有效的、合理的利用空间为原则进行选取。 5.2.1.2 运输便利 山区施工，箱梁在存放场地与架设场地之间的运输必不可少，便利的交通可确保箱梁运输安全，提高箱梁架设速度，降低施工成本，因此制梁、存梁场地应尽量选择在距离架设场地较近，运输路况较好的地点。 5.2.2 梁场场址确定 参照上述原则，并结合本标段地形的实际情况、大桥的总体工期，最终确定箱梁在相邻标段米汤山隧道出口与漆树槽隧道进口之间的路基上预制。 预制场地长75m、宽32m，混凝土由原预制场(5#便道距宜昌桥台1.5km处)拌和站提供，采用罐车运输经漆树槽隧道运至预制场。场地先设置4个27.3m台座，待16片27.3m箱梁制完后将其中两个台座改为36m台座，8片36m箱梁制完后，再将4个台座改为19.1m台座，制完16片19.1m箱梁后最后将4个台座改为21.4m台座，用于制152片21.4m箱梁，场地内设4个存梁台座，用于存放引桥箱梁，主桥箱梁全部在漆树槽隧道内存放。预制场地总体布置见图17。 图17 预制场地总体布置图 5.2.3 台座施工 制梁台座数量根据模板套数、单片箱梁施工周期、预制梁片数等因素确定，支井河特大桥预制梁场设8个制梁台座，其中4个制梁台座可预制4种规格的箱梁。 台座由底层与面层组成。底层采用C25混凝土，配构造钢筋，并预埋固定面层钢板的钢筋与外模拉杆孔;面层采用6mm厚钢板。 根据不同梁长在台座上预留30cm提梁孔，提梁孔顶用6mm厚钢板覆盖，保证台座顶面平整。 台座两侧顶层钢板下埋?50mm?5mm等边角钢，与顶层钢板构成侧开口箱型，施工过程中，其内放海绵以防漏浆。 5.3 箱梁预制施工工艺 5.3.1 钢筋绑扎与波纹管安装 5.3.1.1 钢筋绑扎 钢筋在固定平台上按照图纸下料、制作，再运至现场绑扎。绑扎包括腹、底板钢筋和顶板钢筋两部分，底、腹板钢筋绑扎前按其设计间距在台座上划线标示，然后利用拉杆孔固定支架，进行绑扎;顶板钢筋在内、外模支立完成后绑扎，绑扎时先绑顶板与腹板交叉处的纵向钢筋骨架，骨架绑扎完成后，再绑扎其他顶板钢筋和齿板钢筋。 5.3.1.2 波纹管安装 波纹管在绑扎完底、腹板钢筋后进行。波纹管进场后要对其进行外观、径向刚度、抗渗漏等检验，检验合格的波纹管才能用于施工。安装时，首先按照设计位置固定定位钢筋，然后穿入波纹管，最后定位波纹管。固定后的波纹管整体要圆顺，在梁高、长方向的位置应准确。安装波纹管的过程中应避免弯曲波纹管，防止其开裂，同时防止电焊花灼伤波纹管。锚具最后定位，端头模板校验合格后用螺栓将锚具与其连 成整体固定。 5.3.2 模板的制作与安装 5.3.2.1 模板制作 外模采用大块组合钢模，统一加工制作。外模主要由面板、纵筋、桁架构成，同一块模板的面板、纵筋、桁架采用焊接连接，相临模板间采用螺栓连接。为便于脱模，横隔板设计为上大下小(差值4cm)，内大外小(差值6cm)，隔板与腹板均焊为整体。 内模为拆装式组合钢模，底板平模、顶板平模设计为方便拆装的卡口形式，浇筑混凝土前一次安装完成。每节内模设两套支撑桁架，桁架用8号槽钢焊接而成，桁架与内模采用螺栓连接。 端头模板采用δ=6mm钢板加工而成，为方便拆装，按顶板、腹板、底板、翼板将其分为6块，施工时配对安装。 5.3.2.2 模板安装 底板、腹板钢筋检验合格后，先装端头模板，再装外模，内模在拼装场地进行整体拼装，用龙门吊配合整体吊装就位。为防止混凝土浇筑过程中内模上浮，绑扎完顶板钢筋后，每节内模用四点压紧，压模扁担采用10号槽钢，与外模螺栓连接。 5.3.3 混凝土浇筑 箱梁采用标号C50的混凝土，混凝土由拌和站集中、统一拌和，运输罐车运送至施工现场，龙门吊吊斗入模。 浇筑采用连续浇筑，浇筑前以略小于波纹管直径的塑料管及钢绞线分别插入顶层波纹管、负弯矩波纹管内，防止施工中波纹管漏浆，影响钢绞线穿束施工。底、腹板混凝土为斜向分段、水平分层一次筑成，下料过程中间歇开动附着振动器，并以插入振动器辅助下料，待腹板混凝土不再下沉，且无气泡产生时，用橡胶锤锤击浇筑部位的内、外模，检查底、腹板是否有空洞，确定无空洞后，前移附着振动器，浇筑下一段。浇筑过程中按要求做试块，并随梁养护，作为箱梁拆模、张拉的依据。 5.3.4 张拉 5.3.4.1 张拉前的准备工作 混凝土养生期过后，试压同条件养护试件，混凝土达到设计张拉强度时，拆除封堵锚垫板的胶带，清除残留在锚垫板上的混凝土及多余波纹管。 检查孔道是否通畅，以高压风吹孔道，保证孔道无水和其他杂物后，将钢绞线对号穿入波纹管内。 安装工作锚、夹片，空载运行千斤顶、油泵配套设备，一切正常后，分发张拉数据，按数据进行张拉。 5.3.4.2 预应力张拉 混凝土达到设计张拉强度后进行张拉，底、腹板预应力束采用两台千斤顶对称、同步张拉，张拉排序的原则是左右对称，上下对称。 (1)张拉基本程序 基本程序:0,10%ζ,20%ζ,100%ζ(持荷2min)(锚固)。张拉采用应力、应变双项控制，以应力KKK 控制为主，应变控制为辅。即在张拉前按张拉力及材料的弹性模量等计算出理论伸长量，以便于在张拉过程中校核张拉力。张拉过程中如实记录张拉情况。 (2)伸长量计算 张拉过程中，记录10%ζ时的伸长量为L，记录20%ζ时的伸长量为L，记录100%ζ时的伸长量为L，K1K2K3按公式L=(L-L)+(L-L)计算出实际伸长量，并比较实际伸长量与理论伸长量的差值，实际伸长量与理论3121 伸长量的差值应控制在理论伸长量的?6%以内，否则应暂停张拉分析原因，查明原因后张拉下一束。 (3)割丝 全部张拉完毕后检查有无滑丝、断丝，经检查确认无滑丝、断丝现象后，切割锚具外露部分钢铰线，割断后的钢绞线锚外长度控制在30mm左右，切割宜采用砂轮切割机，严禁采用乙炔焰切割，以防止钢绞线 或锚具材质发生变化。 (4)张拉质量控制措施 a.张拉操作人员不得随意更换，油泵司机要配对、成组。 b.张拉前分发张拉数据，核实千斤顶与油泵的配套情况，空载运行油泵、千斤顶等设备，一切正常后开始张拉。气温低于5?时，空载运行时间不得少于5min，以确保油泵供油通畅。 c.张拉过程由专人统一指挥，以5MPa油表读数为基准及时沟通两侧张拉进程，确保两侧同步张拉。 d.认真作好张拉记录和张拉过程中出现的各种情况，张拉完毕经检查确认全部合格后方可割丝。 5.3.5 压浆、封锚 孔道压浆采用真空辅助压浆工艺，即采用真空泵抽吸预应力孔道中的空气，使孔道达到一定的负压，在孔道的另一端用压浆泵以一定的压力将搅拌好的水泥浆体压入预应力孔道并产生一定的压力，以致孔道内和压浆泵之间形成一定的正负压力差，从而提高孔道内浆体的饱满度和密实度。 压浆前清除掉孔道内的杂物和积水，压浆水泥采用梁体混凝土同标号、同品种水泥，水泥浆的水灰比控制在0.30,0.40之间，泌水率最大不得超过3%，拌和后3h泌水率宜控制在2%，泌水在24h内重新全部被浆吸回,稠度控制在14,18s之间,水泥浆初凝时间不低于6h,水泥浆强度不低于混凝土强度的80,，并不低于30MPa。 压浆时，进浆端压浆机以0.5,0.7MPa的压力将浆体压向另一端，另一端真空泵以-0.1,-0.07MPa的负压力抽吸浆体，直至排浆管排出的浆体与盛浆桶内的浆体基本一致，停止真空泵，关闭阀门，持压2,3min 压浆之后及时对张拉槽和锯齿块进行封锚，封锚混凝土标号不低于C50。边梁压浆封锚作业后，其边墩端面进行封端。先将梁端凿毛，并将承压板表面的粘浆和锚具外部的灰浆铲除干净，对锚具进行防锈处理，同时检查确认无漏压的管道后，设置钢筋网浇筑加膨胀剂的C50混凝土。封端混凝土表面与梁体端面平齐，严格控制浇筑封端后的梁体长度。 5.4 箱梁架设施工工艺 5.4.1 箱梁运输 5.4.1.1 运输方式的选取 箱梁预制场距架设场地1200m，预制、架设过程中运输必不可免，综合现场道路情况、运输机械投入、施工便利等，最终定为有轨运输。即，在隧道内铺设钢轨，利用150t多功能轨道运梁台车进行运输。 一套多功能轨道运梁台车匹配两台转向台车，运行速度30m/min，最大荷载150t;两台转向台车由一台自行式发电机带动，发电机额定功率20kw，额定电压400v。具体详见图18。 图18 多功能轨道运梁台车组装图 5.4.1.2 装车 箱梁在预制场地利用2台65t龙门吊机装车。装车前运梁台车停靠在与箱梁相应的位置，尽量减少龙门吊的移动距离，将钢丝绳一端挂在吊钩上，另一端自一侧提梁孔穿入饶过梁体从另一侧提梁孔穿出挂在吊钩上。梁体两端钢丝绳挂完后，同时缓慢提升两侧吊钩，梁体离开地面后横移龙门吊、天车、落梁，完成装车。梁体离开地面后要随时观察梁体两端高度，保证梁体平衡，装车后用3T手拉葫芦将箱梁与运梁台车连为一体，确保运输安全。 5.4.1.3 运输、卸车 装车完毕检查合格后，启动运梁台车运送箱梁，运送至架设场地，配以缆索吊机卸车。首先，将运梁台车开至箱梁前端处于缆索吊起吊范围内，利用缆索吊提吊箱梁前端，使其离开运梁台车前车。切断运梁台车前车电源，开动后车，同时缆索起重机前行，在缆索起重机前端下降过多时，停止运梁台车调整缆索 起重机高度，如此反复直至箱梁后端处于缆索起重机后端起吊范围内，利用缆索起重机吊起后端，过程中注意调整缆索吊钩头高度。 5.4.2 箱梁架设 考虑引桥箱梁自重大(最重140t)、现有施工设备等，箱梁架设采用缆索吊吊装入孔(纵向就位)，倒链横移就位施工工艺。架设分两阶段进行，第一阶段:缆索吊将箱梁吊装入孔，将事先固定在桥台、盖梁侧面的手拉葫芦挂在箱梁顶板钢筋上，利用缆索吊起吊绳的长度横移箱梁;第二阶段:在梁底与垫石之间垫四氟板、不锈钢板，将固定在桥台、盖梁侧面的手拉葫芦挂在箱梁横隔板钢筋上，拉动手拉葫芦，直至箱梁到达设计位置。 5.5 结语 通过支井河特大桥引桥箱梁预制、架设的全过程，我们总结山区施工有以下几点要素:合理的选择场地;详细的分析现场情况;正确的选择施工工艺。其中，合理的选择施工场地可大大的节省施工空间，为其它工艺进行提供方便;详细分析现场情况，利用现有施工设备进行施工可大大节约施工成本，降低施工投入，以达到最大施工效益;正确的选择施工工艺则是安全、优质施工的保障。 参考文献: 1. GB500017-2003～钢结构设计规范～北京:中国计划出版社～2003。 2. 周永兴～何兆益～邹毅松～路桥施工计算手册～北京:人民交通出版社～2001。 3.交通部第一公路工程局～公路施工手册《桥涵》,下,～北京人民交通出版社～1993。 4. JTT041-2000～公路桥涵施工技术规范～北京:人民交通出版社～2000。 5(JTJ130-2001～建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范～北京:中国建筑工业出版社～2001。 作者简介: 袁长春,1973,,～男～1997年毕业于北方交通大学土木建筑学院铁道工程专业～工学学士,2005年取得同济大学建筑与土木工程专业硕士学位。先后参加了沈山高速公路、横南铁路、内昆铁路、渝怀铁路、重庆彭水乌江三桥、浙江象山三门口跨海大桥、余姚双溪口水库大桥、沪蓉西高速公路等项目建设～现任一公司湖北沪蓉西高速公路21合同段总工程师。