大跨度钢筋混凝土箱形拱桥拱段预制拼装施工新技术

　　摘要：天池特大桥主拱净跨204.959m，是目前国内采用斜拉扣锚索架设的跨度最大的钢筋混凝土箱形拱桥，采用分节段预制、缆索吊装、环氧树脂胶拼、斜拉扣挂架设的先进施工技术，简要介绍拱段预制、拼装施工。
　　关键词：RC箱拱；节段预制；缆索吊机；胶拼；扣锚索；施工方法
　　1．工程概况
　　天池特大桥位于福建省宁德市洪口水电站库区内，大桥跨越峡谷，全长405.4米，桥宽10米，桥面距河道水面约140米。采用上承式钢筋混凝土箱形拱桥，桥跨布置为5×20m＋1×228.2m钢筋混凝土箱型拱（主拱净跨204.959m）＋3×20m，净矢高f0=51.227m。其中主孔采用单箱三室节段预制，缆索吊装、斜拉扣挂的施工方案（如图1）。
　　             
　　
　　拱上结构采用变截面实心双柱墩，最高达到48m，主跨桥面由2孔跨径12.66m和16孔12.68m预应力空心板梁组成，设计荷载等级为公路I级，抗震按Ⅶ度构造设防。
　　主拱圈截面采用宽8.0米，高3.0米的单箱三室普通钢筋砼箱型断面，顶、底、腹板厚度均为25cm，施工时为减轻吊重，主拱圈截面分三次形成，其中两个边室采用分段预制拼装成拱，中室采用拱上现浇施工。预制标准段边室宽2.8米，顶板厚度为10cm，腹板和底板厚度均为25cm，接头腹板采用大剪力键，底板采用剪力槽。
　　主拱沿纵桥向单肋分成19个节段，其中0#节段采用现浇，1#～9#节段采用预制吊装施工。除拱脚0#块和跨中合拢段两处为现浇湿接头外，其余各节段均为涂环氧树脂的干接头形式。单肋胶拼缝15道，全桥30道胶拼缝，每道胶拼缝面积约2.5m2，拱段对接前分别对两个结合面均进行涂刮环氧树脂浆，厚度约1mm。
　　2．拱段预制方案
　　天池特大桥主拱跨度大，边箱拱肋如采用长线法预制，则预制台座矢高将达到13m，受场地和龙门吊机高度等限制，无法实施。如采用短线法预制，则台座质量控制和预制成本将大大提高。
　　经比选施工中采用了部分长线法施工，即分段设置台座，具体方案为：1-2-3；3-4-5；5-6-7；7-8-9共4段布置（如图2），这样设置后，每个台座的矢高（或弦高）只有1.5m左右，便于钢筋、模板施工及龙门吊起重作业。
　　        
　　
　　此法预制时先预制1#、2#、3#、7#、8#、9#拱段，将3#段吊至空台座预制4#、5#段，再将5#、7#段吊至空台座预制6#段。这样既保证了拱肋线形，又保证了剪力键、剪力槽的相互咬合。
　　3．拱段拼装施工
　　天池特大桥预制拱段最大吊重达118t，长16.01m，采用130t缆索吊机作为吊装施工机械。缆索吊机系统主要由主塔、承重主索、后锚碇、牵引系统、起重系统、通风缆、锚固系统等组成。吊机布置为：120+228+84m，塔高42m。
　　天池特大桥受场地限制，拱段预制场沿河滩垂直桥轴线布置，架设时存在掉头问题。为了解决起吊转向时起重绳不与架好的拱段发生交叉碰撞，施工中在两个运梁平车上设置转向盘，并在上、下吊装扁担间用尼龙吊装绳单点连接，仅由尼龙绳扭转而起重绳不动，以实现转向。
　　3.1拱段拼装前剪力键、剪力槽的表面处理
　　(1)每一节段在拼装前用电动磨光机将结合面的浮浆、杂物清理干净。
　　(2)每一节段的剪力键，剪力槽应表面干净、干躁，不得有油污、潮湿的地方，否则应进行处理方可进行拼装。
　　3.2环氧树脂配合比及配制要求
　　(1)根据施工地点和施工时间基本在2007年5月份和6月份，所以配制时将施工环境温度定在20℃左右，配合比（重量比）如下表：
　　CYD-128 二丁脂 乙二胺 丙酮 白水泥 使用时间（小时）
　　100 15 8 10 200 4
　　(2)配制顺序：先将环氧树脂、稀释剂、增塑剂各秤取准确重量，加料时边拌边加料，搅拌速度要快，时间不少于15分钟，在拱段初步定位各项涂胶准备工作就绪后，再加入硬化剂，拌合均匀后加入白水泥进行充分搅拌，直到胶粘剂颜色均匀一致为止，应特别注意桶壁和桶底是否搅拌均匀。
　　(3)所用水泥必须干燥无水，并用900孔/cm2的筛子过筛。
　　3.3拱段悬拼
　　(1)缆索吊机将拱段吊起至一定高度，移动拱段至已拼拱段前端，进行接头对接试对位，然后再移动缆索吊机，将拱段移开0.3～0.5m，准备涂层施工。
　　(2)环氧树脂涂刮时为了加快速度，采用2～3人同时进行，涂刮先由下而上挂胶，再左右铺平，最后自上而下刮平，厚度以1mm为宜，工具采用刮刀。为了在固化时间内完成拼装作业，必须要求涂刮工作在30分钟内完成。
　　(3)拱段涂层完成后，移动缆索吊机，使拱段对位胶拼，对位时，应使相邻拱段腹板剪力键和底板剪力槽相互对齐，密实紧贴，必要时可采用5t倒链辅助牵引。完成后，接头进行遮盖养护，防止雨水浸入和阳光直射。
　　(4)拱段胶拼后，将节段扣锚索挂设就位，初张拉扣索使节段咬合面环氧树脂固化，环氧树脂达到规定强度后按顺序张拉扣、锚索，同时配合将缆索吊前、后钩松钩，将拱段自重逐步转移至扣锚索体系。为了减轻咬合面的应力，前、后钩松钩应同步进行，也可逐一进行，但每次卸载吨位应尽可能一致。全过程由监控进行有关索力、标高、轴线的测量和控制。
　　(5)待拱圈节段自重全部转移到扣锚索体系之上，且经测量人员确定标高、轴线达到设计要求后，方可松钩，移走吊钩后及时进行侧腹板连结钢板焊接。
　　4.拱段拼装质量控制
　　每个拱段拼装完成后，进行动态测量控制，对出现的误差，在下一拱段拼装时及时调整，防止产生累计误差。
　　4.1拼装过程中允许误差：
　　（1）拼装拱段前端标高允许偏差±10mm。
　　（2）拼装拱段前端轴线允许偏差±20mm。
　　4.2全部拱段拼装完毕后允许误差：
　　（1）合龙段两端相对高差±20mm。
　　（2）同一拱肋左右对称拱段相对高差允许偏差20mm。
　　（3）上、下游拱肋的相对高差允许偏差30mm。
　　4.3拱段误差调整：
　　拱段安装时，如发现实际拱轴线与理论拱轴线相差较大时，应作相应调整。调整方法如下：在剪力键或剪力槽中间放置1mm或2mm的薄钢板进行纠偏，但是，为了保证拱轴线型，每一次使用薄钢板的厚度予以控制，以不超过5mm为宜。如一次调整不到位，可以在下一节段继续调整，直到满足要求为止。
　　5.拱段预制、拼装操作要点
　　（1）本桥边箱拱肋接头设计采用腹板剪力键、底板剪力槽的接头处理形式，给预制工作带来了一定难度，为了便于剪力键、剪力槽接头脱膜，又不损坏接头砼，施工中在接头处采用塑料薄模隔离。
　　（2）预制时对要吊动的3#、5#、7#拱段空台座就位需引起高度重视，就位必须精确，否则轴线或线形上一点点偏差可能会引起后续拱段较大的误差。
　　（3）拱段胶拼时接头砼表面温度不宜低于15℃，否则应采取加温措施。胶浆在使用过程中，要继续搅拌，保持浆体均匀。
　　（4）在胶拼过程中应注意温度的变化，使胶浆在比较稳定的温度下硬化，随时观测硬化时间，以便在下一节段作相应调整。
　　（5）涂胶和拼装各项工作必须紧密配合，必须在拱段初步定位和涂胶的各项工作准备就绪后，才可加入硬化剂，确保在硬化时间内完成整个胶装工作。
　　（6）大跨度多段吊装、斜拉扣挂混凝土拱桥的施工线形控制，是比较复杂的，同时施工线形控制好坏也将直接影响成桥线形与理论设计线形的差异，进而影响拱桥受力，所以拱段拼装应严格按照监控提出的数据进行施工线形控制和调整。
　　6.结束语
　　天池特大桥的成功建设是钢筋混凝土箱形拱桥采用缆索吊装、斜拉扣挂施工的又一座里程碑，其主拱净跨达到204.959m，是目前国内采用斜拉扣锚索架设钢筋混凝土箱形拱桥的第一跨度，居世界第二位。该桥节段拼装接头腹板采用大剪力键、底板采用剪力槽并用环氧树脂胶拼均是一种新的尝试，对大跨度钢筋混凝土箱形拱桥的设计与施工具有借鉴意义，可为今后同类型桥梁提供有益参考。