遂渝铁路主跨168米嘉陵江大桥施工技术样本.docx

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遂渝铁路主跨168米嘉陵江大桥施工技术样本

遂渝铁路主跨168米嘉陵江大桥施工技术

新建双线铁路新北碚嘉陵江大桥施工技术研究

1、概况

1.1、工程概况

新建遂宁至重庆迅速铁路通道新北碚嘉陵江大桥，位于重庆市北碚区下游观音峡内，东西向横跨嘉陵江，为双线铁路桥，它是遂渝铁路重点控制工程之一。

新北碚嘉陵江大桥全长450.7m，中心里程：

DK125+928，桥跨布置从东向西为（94+168+84）m持续刚构箱梁 +2×32m简支T梁+1×24m简支T梁，重要技术原则为：

铁路级别为Ⅰ级，桥上线路为单线（预留双线条件）、直线、设计纵坡4%，设计时速为200km/h，设计荷载为中-活载，河道通航级别为Ⅲ级。

桥址处地形陡峭，靠江两岸基岩普遍裸露，地质岩性为砂岩，节理较发育，属Ⅴ级次坚石，嘉陵江水位受季节影响较大，三月份枯水期水位172.46m，七月份汛期水位197.86m，施工常水位 178.38m。

主桥为（94+168+84）m三跨预应力混凝土持续刚构，上部构造采用单箱单室、变高度、变截面箱梁，箱梁底宽8.0m，顶宽11.4m，根部梁高11.5m，跨中梁高6.0m，梁底按二次抛物线变化，C55混凝土。

梁体设纵、横、竖三向预应力体系。

主桥下部构造采用圆端形钢筋混凝土薄壁双柱墩， 1#墩高47 m,采用φ2.0m钻孔桩基本，2#墩高49m，采用14×4.5×16m分离式矩形嵌岩基本。

引桥为24米及32米预应力混凝土T梁, 钻孔桩基本。

1.2、技术难点和重要研究内容

1．1#墩基本某些位于人工填筑土上，某些位于9米深江中裸岩斜坡上，承台底处在水面如下6米。

2#墩基坑紧靠江边，围岩为岩溶水较发育灰岩，且地下溶隙溶孔较多。

在深水斜坡裸岩及地下水丰富岩层中施工大体积混凝土基本是本桥一方面要解决技术难题。

2．1＃、2＃墩分别高47m及49m，均处在地势陡峭嘉陵江两岸，紧邻江水，远离既有道路。

如何组织高墩施工，并有效防止汛期水流湍急、洪水和水中漂浮物对墩身及施工设施冲击，保证墩身施工安全，是本课题研究重点。

3．本桥上部构造为时速200km/h双线铁路三跨持续刚构箱梁，主跨168m，悬臂节段21个，0#段箱身高达11.5m，悬臂浇注节段最重达270t。

如何选用安全经济0#段托架构式、安全可靠操作、以便快捷挂篮悬灌系统，是本课题研究核心。

4．主桥主跨大（168m），悬灌节段多（21个），边跨不对称，其线形控制是本课题技术难点。

2、重要项目研究与实行

2.1、深水斜坡裸岩及地下水丰富岩层中基本施工技术

2.1.1、 深水斜坡裸岩基坑施工

由于1#墩基本范畴纵坡约60o  左右，基本处在嘉陵江江边半填半换裸岩斜坡上，φ2.0m钻孔桩，桩长20m，桩底嵌入石质坚硬岩层，基本范畴最大水深达9m。

对此，为钻孔桩施工及承台施做开辟工作平台，采用挖爆结合办法在墩位处筑岛，为保证陡坡上筑岛填料稳定，采用钢板桩支挡,即沿基本外1.5m处水下控制爆破，在石质陡坡处开槽埋设钢板桩, 沟槽开挖轮廓线为矩尺形，底度0.6m，沟外侧1：

5坡度开挖，沟内侧垂直开挖，沟槽采用一次爆破，并最大限度保护周边围岩完整性，特采用周边切割，中间岩体抛掷水下控制爆破办法，槽内灌注水下混凝土固定板桩,顶口设拉筋（绳）拉于设在岸上地垄上，克服了裸岩斜坡上筑岛填料坍滑。

基本筑岛填碴某些钻孔采用全液化冲击反循环成孔等技术，双层钢护筒配合粘土加固填碴形成泥结碴墙穿过筑岛填碴范畴，防止孔壁塌坍；其详细作法为采用下放外层φ245cm钢护筒做储水构筑物及护筒，以克服筑岛某些渣体与江水连通无法储水弊端，并灌注C20砼固定护筒脚，使其与周边渣体结合紧密，以防止其产生过大移位及倾斜。

然后下沉内层φ225cm钢护筒，定期向孔内投入优质粘土，运用冲击锤钻进时锤击，将粘土挤进弃渣中孔隙中形成泥结渣墙，增强了孔周边弃渣整体稳定性，并随着钻进不断锤击下沉内层钢护筒，直至穿过筑岛填碴范畴到达原状基岩面。

为保证承台施工时基坑无水，采用在填渣中设混凝土墙，防止江水流入，即在基本边外0.5m处开挖1.0m宽沟槽，挖至承台底0.8m，并在沟槽内设钢管支撑架，以防沟槽两侧填渣坍塌及灌注混凝土时对渣体产生过大侧压力，导致混凝土浆体产生过大流失。

沟槽支撑架中钢管也提高了沟槽围护墙抗弯能力。

钢筋支撑架重要由梯形支撑架、纵向受弯钢管，  20内侧支挡筋构成，挖掘机开挖沟槽后采用钢筋加工探槽器检查沟槽宽度及深度，采用塔吊下放钢管支撑架，导管法灌注水下混凝土。

为防止江水通过筑岛填渣从基坑底流入，基坑挖至承台底0.8m后，用高压水将坑底裸岩冲洗干净，水下灌注C20封底混凝土，厚0.8m。

形成了承台施工密闭围护构造，保证了弃渣中基本施工顺利实行。

2.1.2、地下水岩层基坑开挖施工技术

2#墩分离式嵌岩基本紧临江边，距陡峭河床仅2.0 m，为保持单个基本围岩整体性，保证基本入岩嵌固效果，同步设计规定两个嵌岩基本间岩体必要保存，且灰岩裂隙水发育，地下溶隙溶孔较多，溶洞有喷射状射水。

在基坑壁上打设锚杆，挂钢筋网片，现场加水喷射混凝土，以保证基坑壁围岩整体性。

依照地下水丰富岩层基坑开挖出水状况，分别采用不同治理技术，均获得了较好止水效果。

对基坑壁渗水，采用了山西建华化工厂生产BR—2型防水剂按照水泥：

石屑：

BR-2型防水剂=1：

2：

0.17配合比干拌均匀，现场加水喷射。

采用12m3V-12/7空气压缩机及单罐式喷浆机作业锚喷压治渗水办法。

对基坑开挖坑壁裂隙水，因基坑壁裂隙成射状涌水，压力大，采用了山西建华化工厂生产BR—1型防水剂按照水泥：

BR—1型：

石渣：

中砂以100：

18：

100：

100干拌均匀，干法迎水堵塞封治压力涌水。

对基坑壁溶洞涌水，通过沿基坑壁竖向开凿，钢模板支挡，槽内抽排水等技术，杜绝了溶洞有压水射入，通过水下混凝土回填基槽，保证了基本围岩完整性。

2.1.3、 大体积混凝土裂缝控制

新北碚嘉陵江大桥1#、2#墩每个承台和嵌岩基本混凝土均超千方，基本均属大体积混凝土构造，且1#墩承台基本高5m，2#墩嵌岩基本高16m，设计规定一次持续灌注完毕，基本混凝土内部产生水化热大，为克服基本内外温差大而产生过大温度应力，避免基本产生表面裂纹或贯穿性裂缝等质量事故，保证桥梁承重核心部位混凝土完整性，施工中采用了水化热较低矿碴水泥，掺加缓凝高效减水剂及Ι级粉煤灰，使用符合规定砂石料，优化混凝土配合比，对基本混凝土进行了热工计算，拟定了预埋冷却钢管管径、水平间距及层间距，由于距基底0.3H范畴受基底岩石约束较大，钢管层间距及水平间距比其他范畴小。

以循环水减少混凝土内部温度等有效办法减少了混凝土基本内外温差，混凝土基本内安设测温元件，按混凝土灌注时间不同，进行不同部位温度测量，并采用了控制冷却水管入水温度、变化冷却水管内水流方向、控制混凝土基本内部降温速率等多项办法，新浇混凝土表面采用蓄水及双层塑料薄膜保温养护办法，使混凝土内外温差控制在25℃以内。

2.2、高墩施工技术

本桥两个主墩分别高47m及49 m，墩址处地形条件复杂，高差较大，且远离既有道路，汛期水流湍急，洪水及水中飘浮物对墩身及施工设施影响大。

施工中采用在两岸分别设立施工道路至墩位处栈桥，解决了材料水平运送。

栈桥采用N型万能杆件拼装2×2m分离式钢桁梁桥，在支墩及跨中处加设横系梁。

1#栈桥桥跨布置：

28m+22m，桥长50m。

支墩高分别为22m及38m；2#栈桥桥跨布置：

24m+30m，桥长54m。

支墩高分别为14m及20m。

行车道构造：

横向分派梁采用2[20槽钢，间距6m，纵向分派梁采用10根P43钢轨。

纵向分派梁上满铺I级普通油枕。

采用塔吊提高翻模技术，克服了江水涨落及水中飘浮物对施工及施工设施影响，墩身一次浇注总高度9.201m，钢筋接长采用电渣压力焊， 运用拼装两个10m高万能杆件支架固定墩身钢筋，保证了墩身施工有序进行。

2.3、双线铁路主跨168m三跨持续刚构箱梁施工技术

2.3.1、箱梁0#段施工技术 

大桥箱梁0#段长15m，高11.5 m，自重1900吨，构造庞大，对其支撑系统——托架强度、刚度规定较高，且受嘉陵江水位上涨和墩身高度影响，0#段箱梁托架无法采用落地膺架。

自行设计了在墩顶外侧预埋刚性支墩，内侧采用Ø32mm精轧螺蚊钢筋，单根施加50T预应力，将附壁型钢托架支撑系统锚固于墩身侧壁可拆装托架，并将0#段分两次浇筑。

第一次浇筑高度4米（约1/3），第二层浇筑高度7.5米（约2/3），第一次钢筋混凝土构造与其底部托架共同作用，支撑第二次浇筑混凝土荷载。

这种创新理念大大优化了0#段托架构造，节约了托架材料，同步也以便了超高型箱梁施工操作。

按梁体第一次灌注混凝土自重、施工人员及机具、模板重等。

荷载按照50%、80%、100%、110%分级加载，对托架进行预压。

0#段外侧模采用整体钢模板，纵向提成3节，分节长度为4.5米+6.1米+4.5米，竖向提成5节，其分节高度为2.5x4+1.52m。

外侧模板采用桁架式，避免了翼缘底模所需支撑系统。

2.3.2、270t级悬灌箱梁挂篮设计及实验

混凝土悬灌最大节段重量270T，悬灌箱梁分段长度分别为2m、3m、3.5m、4m，悬灌箱梁最高11.28m，变高梁段梁高按二次抛物线f（x）=5.5x2/733+6.0米变化，箱梁底宽8.0m，顶宽11.4m。

本着安全、以便、经济原则，大桥主跨挂篮采用自锚式无配重菱形挂篮，本挂篮由主桁系、后锚系、滑动行走系、模板系、悬吊系及工作平台六某些构成。

为检查挂篮单片主桁及挂篮最大工作荷载时变形和稳定性，并测试挂篮重要技术参数和使用性能，在挂篮加工场对二只主桁片做了对拉荷载实验，对挂篮进行了工作状态载重实验。

与以往挂篮相比，本挂篮具备如下五个突出长处：

1、充分运用梁体竖向精扎螺纹钢筋预应力构造，设立模数化钢制箱型走行轨，通过梁体竖向预应力钢筋与箱型轨道和挂篮主桁底节点箱锚固，实现了挂篮自锚平衡。

2、在箱型轨道和挂篮主桁底节点箱之间设立四氟滑板摩擦幅，有效减少摩阻系数，使挂篮系统走行稳定快捷，所需动力小。

3、在挂篮底模先后下横梁内设立销接式连接幅。

可始终保持吊杆（带）垂直受力，避免了吊杆（带）横向受扭、受剪而折断风险。

4、加长底模后下横梁，在挂篮中部设立箱梁体外吊挂系统，吊挂底模后端。

实现挂篮主桁、底模、外模走行一体化。

5、采用伸缩式横向可滑移内模横向分派梁和拆装式内模顶板，使内模可适应箱梁内腔不同宽度。

2.3.3、三跨持续刚构箱梁悬浇施工技术

持续刚构箱梁为单箱单室、变高度、变截面箱梁，箱底宽8.0m，顶板宽11.4m，根部梁高11.5m，跨中梁高6.0m，梁底按二次抛物线变化，梁体设纵、横、竖三向预应力，梁体纵、横向预应力钢绞线为级，竖向预应力采用Φ32精轧螺纹冷拉IV级钢筋。

箱梁共划分21个悬浇节段。

，采用270T级悬灌箱梁挂篮施工，用已滑出内外模做支撑架绑扎腹板钢筋，为消除挂篮变形对悬浇箱梁也许产生裂纹影响，依照每个节段混凝土浇注用时状况，将常温下混凝土初凝时间增长至15～16h，其混凝土浇注顺序如下：

梁段水平灌注方向采用从梁端向内灌注，垂直方向采用至下而上，即按照灌注底板、腹板及顶板顺序。

由于顶板较宽，其混凝土浇注从两侧翼缘板向中间进行。

两端梁段混凝土灌注方量差不大于8立方米。

底板混凝土采用开口式灌注，即混凝土经输送泵管直接流入底模，腹板混凝土用小串筒流到浇注面，箱内腹板模板上开设天窗对混凝土进行分层振捣，顶板混凝土为开口式灌注，混凝土用插入式振动器振捣。

梁体纵向预应力张拉采用YDC240Q型千斤顶单根预紧到10%后，按箱梁两端对称、箱梁断面中心轴对称原则，采用四台大吨位千斤顶，进行同步整束张拉；采用二次张拉法张拉竖向预应力筋。

梁体纵向预应力采用真空辅助压浆施工。

2.3.4、持续刚构体系转换施工技术

新北碚嘉陵江大桥重庆端边跨长84米，无合拢段，遂宁端边跨长94米，设边跨合拢段。

施工中按先中跨合拢，后长边跨合拢，再浇筑短边跨现浇段顺序进行全桥体系转换。

合拢段均采用吊架法施工，并选取在日气温最低和气温变化幅度最小时段内进行混凝土浇筑，混凝土采用比悬灌梁段高一种级别微膨胀C60混凝土。

中跨合拢前为平衡因梁体混凝土收缩引起主墩次内力，一方面按顶推力与位移值单控原则，采用千斤顶在合拢口施加顶推力，油压表控制施加顶推力值，经纬仪控制跨中合拢口位移值，采用顶推力及位移值单控，顶推力或位移值达到设计规定后，焊接合拢口体外钢支撑，并施加合拢束预应力进行合拢口锁定。

边跨合拢段则按相似规定设立合拢口锁定装置，但不施加顶推力。

2.3.5、C55高强泵送混凝土配合比设计及施工

本桥箱梁采用C55高标号混凝土，混凝土规定具备强度及弹性模量增长快、泵送和易性好，水化热低，收缩徐变小，悬灌时初凝时间长等特点。

现场通过优选原材料，掺加矿物掺合料及高效减水剂，减少水泥用量等办法，对原材料质量及硬度进行了实验，并对河砂、卵碎石及C55混凝土进行了碱—集料反映实验。

结合本地气象条件，经重复模仿实验，制定了科学混凝土配合比和合理工艺参数，施工中严格控制原材料质量、计量、混凝土拌制及浇筑质量；对高温天气混凝土运送采用在输送罐车罐体上加盖遮阳布，混凝土输送泵管采用湿草帘进行包裹等办法防止混凝土升温，以减少混凝土入仓温度；采用撒水及海绵保水等养生办法和封闭箱体，在模板上镶嵌保温材料等混凝土养护办法，较好控制了混凝土施工质量。

使后续施工箱梁混凝土无裂纹，无色差，内实外美。

2.4、大跨度持续刚构箱线梁形监控技术

预应力混凝土刚构桥施工控制重要有施工构造变形监测、施工误差分析以及后续施工状态预测几种方面。

通过施工线形控制监测，来控制施工过程中每个阶段构造行为，使其最后成桥线形满足设计规定。

它是一种施工、观测、辨认、修正、预告及施工循环过程，涉及现场数据观测及修正、施工控制构造分析、每段立模标高拟定三某些。

通过对箱梁几何形状、挂篮及施工机具荷载、已完毕工程时间、筹划工期、混凝土弹性模量及容重、每一梁段钢束张拉先后竖向位移等进行辨认及修正，采用迈进分析法，有效地拟定了各个节段预抛高值。

通过对梁体线形监控量测数据分析，箱梁顶实测标高值与理论值吻合较好，箱梁两侧标高差值很小，且相邻节段高差变化无规律，阐明箱梁在施工过程中未发生扭转。

3、本课题研究成果

3.1针对嘉陵江大桥基本处在深水斜坡裸岩上及开挖地下水丰富岩层基坑时遇到坑壁岩面渗水、裂隙水及溶洞射水等工程实践，得到如下研究成果：

（1）采用水下定向预裂控制爆破技术在深水裸岩上开槽埋设钢板桩，作为斜坡上筑岛填碴支挡构造，成功地解决了筑岛填碴坍滑问题；

（2）采用双钢护筒法护壁、粘土加固填碴及岩层中大直径液压冲击钻机成孔施工技术，解决了高填方弃碴中钻孔桩成孔施工技术难题；

（3）采用有效沟槽防塌办法直接在填碴中开槽作基本施工混凝土防水围护构造，对填碴采用普通费工、费时及费料预注浆加固办法进行了有益摸索，开创了填碴中直接施作基本施工施作防水围护构筑物新思路；

（4）针对岩石基坑坑壁渗水、裂隙水及溶洞射水等不同出水状况，分别采用了锚喷压治渗水、干法迎水堵漏及坑外开槽支挡和抽排水技术，解决了地下水丰富岩层基坑三种出水状况下基本混凝土无水施工难题。

3.2 针对桥位处地势险峻，且墩位远离既有道路，汛期水流湍急，水位变化幅度大，水中漂浮物多，墩身高，采用栈桥及塔吊解决了材料运送及翻模提高动力，并克服了江水涨落及水中漂浮物对施工影响，为集团公司在地形复杂条件下高墩施工积累了经验。

3.3持续刚构箱梁主跨跨度大、施工节段混凝土重量大、箱梁高，且边跨不对称，通过科研攻关，获得了如下成果：

（1）通过采用对0＃段箱梁分二次灌注，第一次混凝土重由锚固于墩身可拆承重托架承受，第二次混凝土重由第二次混凝土形成槽形梁承受创新设计理念，既节约了材料,又解决了高空、激流水中重达数千吨0＃段施工难题；

（2）设计出270t级重型自锚式无配重菱形挂篮，挂篮五大创新设计有效地简化了挂篮施工程序，加快了施工进度，同步保证了大跨箱梁施工安全；

（3）纵向预应力采用单根预紧，整束张拉及竖向预应力采用二次张拉工艺，有效地解决了纵向预应力束间受力不均及竖向预应力损失过大难题；

（4）通过对不对称边跨持续刚构采用先合拢中跨，后合拢长边跨，最后现浇短边跨箱梁体系转换；同步在中跨合拢前对合拢口施加顶推力，以平衡因梁体混凝土收缩引起主墩次内力等办法，同步，依照详细状况，对中跨与边跨分别采用不同合拢方式等，有效地保证了持续刚构体系转换成功；

（5）通过对各种材料进行不同掺量及掺加不同品种高效减水剂重复模仿实验，找出了混凝土强度增长与各种原材料掺量、不同品种高效减水剂、原材料投料顺序和搅拌时间等关系，掌握了C55高标号混凝土配合比设计及施工难题。

3.4 通过对大跨度持续刚构箱梁变形观测、误差分析及后续施工状态预测等进行研究，拟定了各阶段箱梁变形值、各阶段箱梁混凝土作用下挂篮变形值，并考虑了墩身混凝土在箱梁荷载作用下压缩变形对挠度影响，掌握了大跨度持续刚构箱梁线形控制技术。