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浅析大跨度桥梁施工关键技术

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摘要:随着我国现代化建设的不断推进,大跨度桥梁项目越来越多。本文从基础工程施工、索塔工程施工、上部结构施工三方面探讨了其施工关键技术,希望对相关人士的进一步讨论提供借鉴。

关键词:大跨度桥梁;基础工程;索塔工程;关键技术

近些年来,我国的经济不断发展,带动了各大江河流域及沿海地区对于桥梁工程的建设,而且为了满通运营的需求,桥梁结构逐渐转向超长、超大型的拱桥及斜拉桥等大跨度的桥梁结构,从整体上提升了桥梁工程的质量,同时也使得桥梁施工建设的难度出现了大幅度的提升。目前,面对大跨度桥梁的主流建设趋势,桥梁建设队伍纷纷展开了对于其关键施工技术的研究与总结,致力于通过灵活、高效、精准地使用各类关键施工技术,以推动施工目标的达成。

1 大跨度桥梁中基础工程施工的关键技术

深水高桩承台、沉井及地下连续墙的工程,均属于大跨度桥梁中基础工程的施工内容,这些工程主要致力于为桥梁打设地基、加固支撑、避免工程底部出现渗漏水问题等,是工程的生命根基所在。本文具体针对以上三个方面的内容,谈论其关键施工技术。

1.1 深水高桩承台

此工程普遍居于流域深厚覆盖层的位置,水流深急,流向紊乱,难以为钻孔施工提供稳定的平台,且其平台搭设施工极其困难,同时,钻孔桩施工也面临着桩基密集、桩间距小、垂直度高,以及钻孔中易遇到溶洞地层需要快速成孔,并进行护臂保护等问题。此外,其承台结构就较大的尺寸,使用钢套箱或钢吊箱等结构进行施工,均具有较高的施工难度。该部分施工应当使用以下几点技术作为辅助:

1)可采用钢吊箱及钢护筒两种施工工艺,进行钻孔桩平台的搭设。钢吊箱平台一般应用于承台高程以下部位土层的结构比较松软、承台地面及河床基层比较高的工程施工,它是以定位较为精准的钢吊箱,辅助钢护筒加装施工所形成的钻孔平台。钢护筒平台则是单纯地使用钢护筒进行竖向承重的支撑,使用打桩机具及打桩技术,将钢护筒打入设计深度的地层,然后再将支撑安装于钢护筒的顶部,接着进行平台板的布设及钻孔施工机械的安装。

2)在进行钻孔桩施工时,还应当从泥浆的配置、钻孔垂直度的控制、钢筋笼的预制下放施工、混凝土水下灌注施工几个方面加以严格地控制。而大型的钢吊箱施工,在目前主要可以使用现场的整体同步控制工艺、整体吊装技术进行施工,其中,同步整体控制主要以计算机操作平台作为技术支撑,通过以计算机控制大功率的千斤顶(200 t 以上),与千斤顶进行配合作业,可有效地应用于已完成桩基础桥墩结构部位的钢吊箱整体施工。

1.2 沉井

沉井基础工程主要分为进行地基基础处理、加工与安装钢壳沉井、浇筑混凝土、下放混凝土沉井、清理基底、封闭基底几个部分,多采用空气幕、降排水、射水等技术来辅助下沉施工,并以空气幕、吸泥取土进行纠偏施工,以推动工程的顺利建设。为做好这一部分的施工,设计人员应当为其设计合理的着床时机、高度与状态,同时采用岸边锚地的临时锚固结构作为钢沉井的接高,并做好对于钢沉井的整体浮运动力设计,并根据沉井状况,进行调位与着床施工。

1.3 地下连续墙

地基基础施工中,地下连续墙工艺具有较高的适应性、刚度、防渗功能及较小的噪声,且不会对底层结构造成过多的破坏,可以有效应用于桥梁施工中的基层处理,它主要包括钻孔成槽、基底清理、钢筋笼预制下放、接头、浇筑混凝土几个方面的施工。此项工程需要有严密的基坑施工监控、底板施工控制、混凝土控制等几项工作作为辅助,以便及时精准地掌握各部分施工的具体状况,最终使工程施工得以顺利完成。

2 大跨度桥梁中索塔工程施工的关键技术

在大跨度的桥梁工程中,索塔工程多为钢结构或钢筋混凝土结构,包括钢筋、混凝土、模板、劲性骨架的塔柱施工,以及钢筋、混凝土、模板、预应力张拉的横梁施工,还有其他附属设施几个部分的施工。下面就具体分析塔柱及横梁的施工技术。

2.1 塔柱施工

施工人员在对塔柱进行施工时,主要应当采取抗倾斜的措施,对具体的工程进行辅助,以避免塔柱出现倾斜。具体来讲,大悬臂施工状态下,塔柱必会受到自重及其他外部的影响,出现倾斜问题,进而在过大的倾斜拉应力影响下,造成开裂问题,所以,施工人员必须采用约束结构或水平支撑等措施,对其倾斜问题加以全面控制,以尽可能地推动其倾斜柱在受力与变形方面的稳定性。目前,施工人员可以使用的抗倾斜技术主要为主动支撑的逐段设置技术,在施工完成之后,将主动支撑拆除,若塔身出现向外倾斜的问题,还应当根据其具体的高度,设置受压支架或受拉拉杆。同时,施工人员还可以追踪棱镜的技术,对索塔的中心位置进行修正,并以测量机器人以及自动检测软件,对索塔进行线形测量与监控。

2.2 横梁施工

索塔横梁部位的施工主要应用到塔吊以及电梯两项设备,其施工可以为柱、梁的同步或异步进行,以钢管落地的支架法组织开展施工工作,且要以其横梁的具体尺寸为依据,对混凝土的浇筑工作进行分层、分段的浇筑,并一次性地完成预应力张拉的施工。若横梁高度在5 m 以下,可以将混凝土的浇筑也定位为一次性实施。同时,施工人员还要在钢结构加工制作完成之后,使用驳船对桥梁钢索塔进行分解运输,待到达施工现场之后,再以塔吊或其他设备进行分节吊装与接高施工,以最终完成索塔施工。

3 大跨度桥梁的上部结构施工的关键技术

大跨度桥梁的上部结构工程主要分为斜拉桥、悬索桥、桁架拱等几种形式,各种形式均有其自身的施工技术与注意事项,需要在施工中加以妥善处理,以下就具体对斜拉桥的施工技术加以分析。

3.1 基础施工

大跨度的斜拉桥具有较长的长度与宽度,且主梁为钢箱梁,具有较大的节段重量,其悬索安装还需要具有足够的抗风稳定性。因此,在进行安装时,要努力做好对于梁体集中跨合龙施工的控制。具体来讲,梁体的施工人员主要应当做好对于支点反力的控制,降低各梁段之间的变形幅度,并使用高速的起吊系统,保证梁段的高速提升。而中跨合龙施工则应当采取顶推装置与临时固接体系进行辅助,以保证结构受力和线性理论之间的一致性。同时,施工人员需要严格做好对于0 号块箱梁的施工控制,并采用合适的机械对钢箱梁进行悬吊拼接,然后做好支架安装及混凝土浇筑施工控制,进而奠定斜拉索施工的基础。

3.2 斜拉施工

对于超长的斜拉索施工来讲,由于该结构具有较长的斜拉索(达500 m)、极大的牵引力、较重的斜拉索(单根可达50 t),所以,应采用合适的张拉工艺进行施工。比如,为塔柱附近的短索选择塔吊进行提升,并以梁内手扳葫芦进行牵拉,以做好张拉施工工作。而长斜拉索则要以桥面吊索桁车,对索盘进行起吊与展索,并以连续千斤顶、桥面卷扬机作为牵引设备实施牵引施工。在进行长索牵引锚固时,还应当根据以下公式,做好对于牵引力的计算,以保证锚头和锚垫板二者之间距离的合理性。同时,施工人员还要根据计算出的数据,对牵引工作的方式与设备进行协调搭配,并选择合理的张拉杆、撑脚以及连接套。而且,设计人员还要对梁端空间、塔端空间进行合理设计,为长索张拉施工创造充足的空间。ΔL = L - L + - 。其中,L 为斜拉索长度;Lx为水平投影的长度;E 为垂直索弹性模量;w 为单位长度钢索的重量;A 为钢丝截面积。

4 结语

随着珠江口的跨线工程、渤海湾的跨海工程及各大陆、岛屿间大型联络工程项目的建立,大跨度桥梁逐步成为不可替代的桥梁建设趋势,为未来出现更多的大型桥梁奠定了坚实基础。但是,大跨度的桥梁施工面临新型技术难题是不可避免的,施工队伍必须努力研究、总结各类关键施工技术,以推动技术的突破、创新及改善,使我国大跨度的桥梁建设水平更进一步。

参考文献:

[1] 田仲初.大跨度钢箱拱桥的施工控制关键技术与动力特性研究[D].长沙:中南大学,2007.

[2] 江,汪双炎.大跨度预应力混凝土连续刚构桥梁施工关键技术研究[J].桥梁建设,2007(S2):11-12.