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1#永久过河大桥施工方案吴小华、吴翠霞、靳颖杰摘  要通过新疆冲乎尔水电站1#永久过河大桥施工实例，介绍砂砾石地层灌注桩钻孔、混凝土浇筑，水下系梁施工，预应力混凝土T型梁预制、安装施工技术。关键词灌注桩系梁T型梁预制安装随着现代桥梁建筑技术的不断提高和发展，大跨度预应力T型梁桥得到越来越广范的应用，桥梁施工过程中，灌注桩钻孔、混凝土浇筑，预应力混凝土梁预制及安装施工技术，对大跨度桥梁的质量起着至关重要的作用。1工程简介根据施工布置，共修建三座施工桥梁；1#、2#为钢筋混凝土桥，长度分别为120m和10m，汽-20等级，净宽7.8m。3#桥为临时钢结构桥，长80m，汽-20，宽4.5m，作为上游C3料场左右岸连通。1#永久过河大桥位于冲乎尔水电站大坝下游约900m处，横跨布尔津河，连接左、右岸进场公路，永久桥设计洪水频率1%，洪峰流量2036m3/s，相应水位704.3m；永久过河大桥汽车荷载等级为公路-Ⅰ级，上部结构采用双控后张法预应力钢筋混凝土T形梁，桥面宽7.8+2×0.5m，下部结构左岸1#桥台采用钻孔桩桥台，右岸5#桥台采用U形桥台，2#、3#、4#桥墩采用钻孔灌注桩式桥墩；桥面高程707.00m，总长120.0m，每跨30.0m。右岸桥墩及河床段覆盖层厚度14～16.5m，左岸桥墩覆盖层厚度8m，桥位处河床高程为694.0m左右，岩性为第四系冲积砂砾石，据钻孔及物探资料表明基岩没有深槽，表层试验资料其天然密度2.13～2.21g/cm3；该层砂卵砾石结构中等密实。下伏基岩为中～厚层奥陶系云母石英片岩，片理发育，岩层产状270°～280°NE∠55°～65°，基岩强风化带厚2～3m，弱风化带厚8～12m。2钻孔灌注桩施工1#永久过河大桥灌注桩采用筑岛钻孔灌注的施工方案，先施工4#、3#桥墩灌注桩，后施工1#桥台、2#桥墩灌注桩。钻孔灌注桩施工工艺流程如下：孔位测量→筑岛→埋设护筒→钻机就位→钻孔至设计高程→清孔→安装钢筋笼→下导管→灌注混凝土→转入下一孔位施工。2.1施工准备2.1.1施工平台填筑（筑岛） 审稿：王文彬审稿：方绍曾1#永久过河大桥采用分期筑岛，首先填筑3#、4#桥墩施工平台，左岸过流，待3#、4#桥墩施工完成后，拆除施工平台，右岸过流，进行1#桥台、2#桥墩施工平台填筑，灌注桩钻孔及混凝土灌注在施工平台上进行施工。平台顶部高程依据高出枯水期河水位0.3～0.5m确定。2.1.2护筒制作及埋设钢护筒内径比设计桩径大30cm，采用厚度为4mm的钢板卷制，护筒加工长度3m，埋深应不小于2.0m，护筒顶端高出平台面0.3m，护筒的顶部焊加强筋和吊耳，开出水口；钢护筒的埋设必须认真进行，先将护筒周围的平台填土挖除，埋设好后用粘土回填，并分层夯实处理；在钻孔过程中要经常检查护筒是否发生偏移和下沉，并及时处理出现的偏移和下沉。2.1.3泥浆制备采用优质粘土在泥浆池内制备，造浆用的粘土符合下列技术指标：胶体率不低于96%；含砂率不大于4%；泥浆相对密度1.05～1.20；粘度16～22s；失水率≤25mL/30min。2.2钻孔根据1#永久过河大桥的地层情况，选用CZ-60型冲击钻机钻孔，钻头直径为1.5m。①钻机就位前，应对钻孔前的各项准备工作进行检查，包括主要机具设备的检查和维修；钻机安装就位后，底座和顶端应平稳，不得产生位移或沉陷。钻机中心与钢护筒中心位置偏差不得大于2cm。②开始钻孔时，在护筒内充浆，并开动泥浆泵进行循环，待泥浆均匀后方开始钻进。对护筒底部，应使底脚处有坚固的泥皮护壁。如护筒底土质松软出现漏浆时，向孔内倒入粘土块，再放入钻头，使胶泥挤入孔壁堵住漏浆空隙，稳住泥浆后继续钻进。钻进过程中应经常注意地层变化，每进尺2m或在土层变化处应捞取渣样，判断土层，记入钻进记录表并与地质柱状图核对。③钻孔过程中要保持孔内有1.5m～2m的水头高度，并要防止板手、管钳等金属工具或其它异物掉落孔内，损坏钻机钻头。钻进作业必须保持连续性，升降锥头要平稳，不得碰撞护筒或孔壁。④桩孔钻至设计标高后，对成孔的孔径、孔深和倾斜度等进行检查，满足设计要求后约请监理工程师进行终孔检验，并填写终孔检验记录。⑤成孔检验合格后，立即进行清孔作业，采用换浆法清孔。清孔过程中必须始终保持孔内原有水头高度，以防塌孔；清孔时将附着于护筒壁的泥浆清洗干净，并将孔底钻渣及泥砂等沉淀物清除；当孔底沉淀物的厚度不大于设计规定的量值时，即可终止清孔。⑥钻孔时的注意事项 根据地质情况，合理选择钻机类型；保持钻头垂直度，防止孔斜；孔底沉淀过厚，除影响桩承载能力外，在灌注混凝土时还易造成事故和降低混凝土质量。解决办法是，一是清孔时间一定要够，二是尽量缩短焊接钢筋骨架和安装导管的时间，以求尽快灌注混凝土。2.3灌注水下混凝土灌注混凝土之前，孔底沉淀层厚度符合规范规定，认真做好浇灌前的各项检查记录并经监理工程师确认后方可进行灌注，混凝土的灌注采用汽车吊配混凝土卧罐的入仓方式，灌注水下混凝土示意图见图1。Φ1500㎜护筒作业平台导管Φ300mm卧式吊料斗吊钩储料斗灌注砼面图1灌注水下混凝土示意图①水下混凝土的灌注采用导管法。导管接头由装有垫圈的法兰盘连接，直径300mm，壁厚10mm，分节长度1m～2m，最下端一节长5m。导管在使用前应进行水封、承压和接头抗拉试验。②导管在吊入孔内时，其位置应居中、轴线顺直，稳步沉放，防止卡挂钢筋骨架和碰撞孔壁；导管下口至孔底的距离控制在25cm～40cm，混凝土灌注漏斗、储料斗容积经过计算确定，灌注首批混凝土时，应能满足使导管埋入混凝土的深度不小于1m。③混凝土的灌注应连续进行，并尽可能缩短拆除导管的间隔时间；灌注过程中应经常用测深锤探测孔内混凝土面位置，及时调整导管埋深，导管的埋深控制在2m～4m之间。当混凝土面接近钢筋骨架底部时，为防止钢筋骨架上浮，采取如下措施：使导管保持稍大的埋深，放慢灌注速度，以减少混凝土的冲击力；当孔内混凝土面进入钢筋骨架 1m～2m后，适当减小导管埋置深度，增大钢筋骨架下部的埋置深度。④混凝土浇筑比桩顶设计标高高0.5～0.8m，在浇注将近结束时，导管内混凝土柱高度相对减少，导管内混凝土压力降低，而导管外井孔的泥浆稠度增加、比重增大。若出现混凝土顶升困难，可在孔内加水稀释泥浆，并掏出部分沉淀土，使浇注工作顺利进行。2.4钻孔灌注桩施工过程中常见意外事件的处理方法①坍孔：施工过程中如遇坍孔将钻头埋住，则采用下插小孔径无缝管制成的花管压入高压风及高压水的方式将钻头提出，如未埋钻具则直接将之提出，之后使用粘土掺杂约20%碎石回填，回填后静置十五日以后再冲击成孔，钻进过程中在坍孔处不断回填粘土及碎石直至穿过该处为止。②灌注过程中堵管：当混凝土不再下落后，移去孔口漏斗，将备好的冲击钻机对位支立于孔口，使用冲击钻的吊具将导管吊起，用钻机的最小冲程给导管施加抖动，同时不断注入混凝土。如混凝土仍无法灌入则将钢筋笼提出，使用冲击钻将已灌入但强度尚未增长的混凝土“淘出”。当混凝土灌注过程中保持导管埋深在2～4m时不易发生此事件，但根据经验，也有不明原因造成的此类事件发生，此时需用两台起重能力在50吨以上的液压千斤顶配以型钢制成扁担梁将导管提出，之后按上述办法重新钻孔。3水下系梁施工1#永久过河大桥桥墩连系梁高2m，宽2.5m，底部高程EL696m，在水面以下4m，施工难度很大，经过与设计、监理及业主沟通，设计单位将系梁底部高程变更为EL698m，水面下2m，为了保证系梁在旱地施工，采用沉箱法施工。沉箱采用普通钢模板制作，纵向、横向围檩及内部支撑采用φ50钢管，沉箱大小以保证沉箱内部能进行系梁施工为准，高度为2.5m。系梁基坑采用液压反铲开挖，基坑要比沉箱长2m左右，开挖完成后，采用25t汽车吊将沉箱整体放入基坑，沉箱位置要准确，保证系梁施工空间，然后采用粘土回填沉箱四周，准备就绪后进行排水，沉箱内的水如果无法抽干，吊出沉箱，采用粘土回填基坑，重新开挖基坑，然后再放沉箱、抽水，保证在旱地的情况下进行系梁施工，系梁施工前，桩头采用风镐凿除至设计高程，如果桩头高程较低，凿除至新鲜混凝土为止，然后进行系梁施工。系梁模板采用普通钢模板拼装，钢筋在加工厂加工，现场安装，混凝土采用现场强制拌和机拌制，翻斗车运输，溜槽入仓的方式进行浇筑。4预应力T梁预制及安装4.1预制场地布置1#永久过河大桥共有16榀预应力混凝土T型梁，梁长30m，梁高2m，预制场左右岸各布置一个，分别布置在1#桥台下游和5#桥台上游，占地面积均为35m×30m 。每个预制场预制T型梁8榀。4.2模板制作与安拆T型梁预制的底模采用20cm厚的浆砌砖，表面采用3cm的细石混凝土压光表面；底模截面为“凸”形结构，在表层下部设预留孔，作为侧模对拉螺栓的通道；T型梁底模顶面与梁底同宽，底模顶面铺设一层地板革，张拉起拱时，T型梁可在地板革上滑行。T型梁模板采用拼装式整体定型钢模板，由专业模板公司制作1套，2.5m一节，进场后现场进行拼装，模板安装和拆除均采用汽车吊，装拆时注意如下事项：（1）施工过程中要始终保持模板的完好状态，认真进行维修保养工作；（2）模板在吊运过程中，注意避免碰撞，严禁从吊机上将模板悬空抛落；（3）在首次使用时，要对模板认真进行除锈工作，除锈采用电动钢丝刷清除锈垢，然后涂刷脱模剂，脱模剂的涂刷要均匀、没有遗漏；（4）装拆时，要注意检查接缝处止浆垫的完好情况，如发现损坏及时更换，以保证接缝紧密、不漏浆；（5）模板在安装过程中，及时对各部位模板进行调整，安装完毕后进行全面检查，若超出容许偏差，及时纠正；4.3混凝土浇筑T型梁混凝土设计标号为C50，采用普硅52.5水泥，一级配混凝土，塌落度控制在14～16cm；混凝土在现场采用强制式拌和机拌制、翻斗车运输、25t汽车吊配1m3混凝土卧罐入仓，混凝土振捣采用平板式振捣器与插入式软轴振捣棒振捣相结合的方式，平板式振捣器固定在侧模上，每节模板采用8个平板式振捣器，两侧各布置4个；混凝土浇筑采用水平分层、斜向分段的连续浇筑方式，从梁的一端顺序向另一端推进。浇筑到顶后，及时整平、抹面收浆。混凝土的养护在自然状态下进行，梁体混凝土浇筑完成后，梁体顶面采用草袋覆盖，每天洒水养护，保证24h潮湿，养护期14天。4.4T型梁张拉当混凝土强度达到100%后进行张拉，张拉前先钢铰线线型计算其理论延伸量，以便在张拉时对张拉力和钢绞线伸长量同时进行控制。张拉采用ycw150B型千斤顶2台和ZB4-500型高压油泵及OVW15-6型锚具，按设计图纸要求的顺序进行，采用两端对称同时张拉，按张拉力10%，20%和100%、Бcom三个程序进行并测量其伸长值。4.5T型梁安装1#永久过河大桥桥台后侧施工场地狭小，T型梁数量少，采用架桥机安装T型梁费用较高；本桥河道虽常年过水，但河道过水断面不大，且河道为卵石基础，回填后承载力满足汽车吊要求，所以采用汽车吊安装，考虑单榀T梁长30m和单重63.4t，采用两台65t汽车吊进行安装。 4.5.1吊装前准备工作根据施工进度计划安排，T型梁吊装在9月底、10月初进行，属于枯水期，水位较低，回填量不大；首先进行右岸两孔回填，采用液压反铲装车、自卸汽车运输、推土机平整、振动碾碾压，回填出15～20m宽、略高于水面的吊装平台；待右岸两孔吊装完成后，开挖疏导河道，回填左岸两孔吊装平台。4.5.2吊车吊梁作业预制T梁时，在距离T型梁两端1m的位置，翼板的根部预留两个孔，钢丝绳兜底从预留孔中穿出，挂在吊车的吊钩上，两端65t汽车吊同时起钩，将T型梁抬至运梁小车上，运梁小车采用装载机拉至待装的孔位，然后采用两台65t汽车吊抬至预定位置。首先进行第一孔梁的吊装，先架设上游侧边梁，而后中梁、中梁，最后下游侧边梁。每片梁就位时，要在两端设临时支撑，使T梁保持垂直和稳定；第二片T梁就位后，除架设临时支撑外，迅速将横隔板钢筋焊接，增强稳固性，当本孔梁的横隔板钢筋全部要焊接完毕再吊装下一孔。5结束语1#永久过河大桥作为左右岸交通要道，工期紧、任务重。2007年4月15日开始施工，2007年10月15日预制T型梁安装完成，灌注桩、水下系梁施工及T型梁预制、安装等主要部位施工技术及施工工艺均符合规范标准，被评定为优良，得到了监理、设计及业主单位的一致好评，1#永久过河大桥2008年4月1日正式通车，为新疆冲乎尔水电站二期工程顺利施工奠定了基础。