龙桥特大桥所在地隶属湖北省宣恩县晓关镇龙桥村,桥址区有椒石公路通过,交通较为便利。主桥为268m上承式钢管混凝土桁架拱桥,变截面悬链线无铰拱,矢跨比f=1/5,矢高53.6m,拱轴系数m=1.5。
主桥拱座采用整体式钢筋混凝土结构,底面设计成阶梯形,拱座编号为4#(恩施)、5#(黔江),4#拱座尺寸为20×22×19米,5#拱座尺寸为19×22×25米,基坑最大开挖尺寸30×32.6m和40.6×32.8m,开挖深度达71.4m,土石方开挖共计4.6万方,属于深、大基坑爆破开挖。两拱座基坑土石方开挖施工,处于地形陡峻,形成高陡临空面及危岩体,无水下工程,施工场地狭小,施工技术难度大。
桥跨越的冲沟宽约280m,与大桥近90°垂交,相对高差213m。冲沟两侧自然坡度由缓渐陡;恩施侧桥台自然坡度约20~50°,黔江侧桥台自然坡度约25~80°,在这样的艰险山区进行岸坡及拱座爆破开挖,施工场地狭小,安全隐患高。
2 拱座施工方案与方法
2.1 拱座开挖
基坑爆破采用深(浅)孔微差松动爆破与光面爆破与相结合的方法施工,根据工程特点及地质情况,确定拱座放坡坡爆破段和垂直爆破段。在同一爆破面上,从拱座轴线位置分左、右侧爆破区。放坡爆破段坡脚留1.5m宽平台作为缓冲以及浇筑混凝土时搭设脚手架,平台上砌筑0.5m高片石混凝土挡墙。
拱座基坑放坡爆破段采用深孔毫秒微差松动分层爆破方法,两侧边坡预留1m~2m宽的岩体不爆,作为中部主爆体的隔墙,以减少大爆破对边坡的损伤;以下采用台阶法垂直爆破开挖,爆破分层厚度宜取3~4m。预留的岩体光面爆破时,可以根据主爆体的爆破情况和岩石性质更准确地选择爆破参数,提高边坡的光爆效果。
在开挖过程中,先沿坑壁四周设置密集的防裂孔,保护坑壁,防止震裂、松动基础周壁基岩,防止超挖,使坑壁规则整齐,防止落石保证人身安全。坑壁钻孔完后,将先采用深孔松动爆破的方法进行施工,在基础底部开挖预留1.5m预留层,其上部用手风钻造孔,密孔小药量进行浅孔松动爆破,基坑轮廓线采用光面爆破,并另预留0.5m厚保护层机械开挖,以确保基础岩体完整。
拱座两岸地形十分陡峻,桥下设有洪江一、二、三级水电站,桥跨冲沟中有流水。为确保下方水电站安全,保护自然环境,防止河流被阻塞或被迫改移,拱座开挖后需将开挖土石方通过3#墩处的TC7052型塔吊配合出碴桶垂直起吊,运至2#墩与老省道S232之间修筑的便道,通过装载机装到15t自卸车运至弃土场。
岸坡及拱座开挖后,采用挂网混凝土喷锚防护结合预应力锚索配挂网混凝土喷面的加固方案进行坡面防护,每开挖完成一级边坡要及时搭设钢管支架,将边坡锚喷混凝土防护完成,再开始下一级边坡爆破开挖施工;成功避免了边坡坍塌危及施工安全。
2.2拱座施工
2.2.1总体施工方案
基坑开挖完成后,即可进行拱座施工。由于拱座混凝土等级不一致,且斜向分层,施工过程不易控制,模板安装比较困难,施工难度大。据此考虑,拱座分5次浇注,最后浇注封铰混凝土。
2.2.2施工准备
施工设计图纸及有关施工资料到位后,组织技术人员进行图纸复核,组织相关人员培训、学习相关技术规范及施工细则、设计文件,做好拱座施工的技术准备工作并进行技术交底。
2.2.3测量放样
在已完成的基础顶面精确放样、标定拱座十字中心线、拱座轮廓线,将轴线控制线延长至适当位置加以固定并妥善保护。
2.2.4钢筋工程
钢筋在加工车间按设计图纸集中下料、分型号、规格堆码、编号,平板车运到现场,精确放样定位,现场绑扎。
2.2.5模板工程
与岩面接触侧即以岩石面为模板,在拱座开挖后,混凝土浇注前,应仔细清除已松动的岩块。其余侧均设置木模板,并搭设脚手架进行支撑。木模板倒用交界墩模板,不足部分由现场自制。钢筋工程完成后,将加工好的模板按由中间向两边的安装顺序进行安装,安装完成后需进行测量检查调整至设计要求。模板高度断面上设置拉杆,拉杆采用φ20mm圆钢车丝加工而成。安装模板前需在后背岩层上布置锚杆,锚杆布置与拉杆对应,模板安装后拉杆与锚杆焊接。
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2.2.6混凝土浇筑
混凝土浇筑按竖向分层,水平分段,斜向推进的办法进行混凝土的灌注及振捣,保证上下层混凝土衔接可靠。采取薄层浇注,合理分层(30cm左右),连续浇注,一次成型。施工中应控制混凝土浇注速度,尽量减少上下层新老混凝土的温差,提高新混凝土的抗裂强度,防止老混凝土对新混凝土过大的约束而产生断面通缝。
在拱座大体积混凝土的施工过程中,为了确保前后两次浇筑的拱座混凝土层与层之间连接的整体性,按规范及设计要求进行混凝土表面凿毛处理。
拱座浇筑时,泵管从下料点接出先沿斜坡“之”字型向下布置,至第四级岸坡顶,沿人行爬梯向下布置,每级坡底设置水平段,起到刹车作用,以增大管壁阻力,使混凝土能够缓慢通过斜向下管,以保证混凝土不离析,不自由降落,使其能连续输送。
在泵管的出口处设置一阀门,在停止送料时,人工关闭阀门,继续浇注时打开阀门,始终保证泵管里面混凝土的充实饱满连续。
在泵送过程中,管路有较大脉冲振动,所以泵管要每隔一段就进行加固,特别是弯道处,振动幅度更大,所以要加强加固。
混凝土的泵送施工注意要点:
(1)泵管的布置要减少弯管的用量,管线易直,转弯易缓,尽量不用90°的弯管,用小角度的弯管代替。这样就会减少混凝土向下输送过程中,石子流速快,到弯管处堆积而造成的堵管。
(2)远距离向下泵送混凝土前,先泵送适量水冲洗混凝土泵的料斗、混凝土缸及输送管内的残渣等,湿润管道。泵送完水后,将管道内的水全部放掉。由于是向下泵送,所以不需要反泵,打开料斗门即可。
(3)用水湿润管道后,先泵送适量粘稠的纯水泥浆来润滑管道,随后泵入混凝土。由于是向下输送,浆和石子的流速不一样,很容易造成混凝土离析而导致堵管,所以在泵送水泥浆的前面放置一个洗管时用的橡胶海绵塞,使之能起支托作用,增加阻力,防止混凝土离析。
(4)开始泵送时,泵送易放慢,油压变化应在允许值范围内,等泵送顺利后,才用正常速度进行泵送。在混凝土泵送出去以前,操作人员应时刻观察泵的压力和各系统的工作情况,防止意外情况发生。
(5)泵送期间,料斗内持续充满混凝土,操作人员须随时观察料斗中的余料,余料不得低于搅拌,如果余料太少,极易吸入空气,导致堵管,甚至导致出口处出现混凝土喷溅伤人的现象。
(6)尽可能减少泵送间隙次数,最好合理地将拆管接管的工作安排在两车间歇时。这样既可以降低堵管的几率也可以提高运输车和整体施工速度。
(7)混凝土泵送应连续进行,尽量避免中间停泵,如短时间停泵,再运转时要注意观察压力表,逐渐地过渡到正常泵送,如长时间停泵,应每隔10min 左右打开下口阀门开泵一次,使泵进行正转两个冲程,泵送少量混凝土,以免管内混凝土堵塞。尽量避免反泵,在向下输送时,反泵很容易使管内混凝土不饱满而进入空气造成堵管。同时开动料斗的搅拌器,以防止混凝土离析。
(8)泵送结束后,应将混凝土配管和泵机料斗及时清洗干净,防止下一次泵送时管中余料造成堵管。
2.2.7温控
为保证大体积混凝土不出现裂缝,必须控制混凝土的内外温差,即对外部混凝土加地膜覆盖,对内部混凝土埋设冷却水管,通过循环水散热,降低内部混凝土温度。冷却水通水养护时间应符合设计及相关规范要求,并根据现场测量结果进行适当调整。施工监测工作需与施工同步进行,或紧跟施工进行。因此,施工监测必须与施工密切配合,抓住最佳时机,做到测量数据及时、快速、准确可靠。以满足安全控制和实时计算的需要。
2.2.8拆模和养生
混凝土浇筑后,应在7天后方可拆模,再此期间,应对混凝土表面进行覆盖养生。
3 结束语
龙桥特大桥拱座处于陡峻深切形峡谷位置,施工难度大。通过对拱座基坑垂直开挖和高落差混凝土泵送不仅彰显了我国陡峻山区地形下拱座施工技术水平,更是为该项目建设创造了直接的经济效益,而且为今后山区地形拱座施工及类似工程基坑施工提供了宝贵的施工经验和良好借鉴,社会效益明显。
参考文献:
[1]公路桥涵施工技术规范(JTG/T F50-2011)[S]
[2]公路工程质量检验评定标准(JTGF80/1-2012)[s]
[3]钢结构设计规范(GB50017-2014)[S]
论文作者:杜灵光
论文发表刊物:《基层建设》2016年第33期
论文发表时间:2017/3/8
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