南盘江特大桥设计要点及主要施工方案初步研究

1、2011 年 第 5 期第 37 卷 总第 163 期1312011 年 10 月南盘江特大桥设计要点及主要施工方案初步研究邵东辉( 中铁十八局集团第二工程有限公司，河北 唐山064000)摘 要: 南盘江特大桥全长 852. 43 m，主 跨 为 416 m钢筋混凝土拱桥，采用钢管混凝土劲性骨架斜拉全断面浇 筑 + 分环外包组合的施工方法，桥梁上部结构为采用连续 梁及简支箱梁。笔者介绍了设计要点及主要施工方案的初 步研究。型截面钢管混凝土做劲性骨架，然后外包混凝土形成钢筋混凝土拱圈，劲性骨架弦管采用 750 22 mm 钢管，材质 为 q370qc，内 灌 c60 混 凝 土， 腹 杆 采

2、用 角 钢， 材 质 为 q345qc 及 q235qc。交界墩及拱上立柱采用钢筋混凝土空 心墩身。引桥及拱上梁部孔跨布置为: ( 3 42 m) 连续梁 + ( 60+ 104 + 60) m 连续刚构 + 2 ( 4 39. 5m) 连续梁 + 2 60 mt 构 + 1 42 m 简支箱梁。关键词: 钢筋混凝土;缆索吊装; 拱肋外包混凝土中图分类号: u442. 5拱桥;钢管混凝土; 劲性骨架;文献标识码: b文章编号: 1672 4011 (2011) 05 0131 032主要施工方案初步研究1工程概况2. 12. 1. 1主跨下部结构施工方案拱座施工桥位概况丘北南盘江特大桥为新建铁

3、路云桂线控制性工程，昆 明端位于云南省弥勒县境内，南宁端位于云南省丘北县境 内，s305 省道及南盘江由桥下穿过。桥梁总布置见下图 1。1. 1( 1)拱座基坑开挖。两岸拱座地处高山峡谷区，地形陡峻，拱座基坑开挖高度较高且坡度较陡，针对此情况，设计院单独对两岸拱座基坑开挖做了防护工程设计。南 宁端拱座开挖。南宁端拱座中心纵向开挖坡口线至基础底 面高差达到了 72 m，共 5 级边坡，开挖方量约 10 万 m3 。 山体自然坡度最陡处约 45，坡脚为南盘江。结合主施工便道，共修筑三条便道分别到达拱座开挖三个标高位置，然 后从上向下开挖外运土石方; 昆明端拱座开挖。昆明端 拱座位于 58 陡坡上，

4、远陡于南宁侧山体，山脚下为省道305 线和南盘江，坡口至基底最大高差达到了 108 m，共 5级边坡，挖方总量接近 10 万 m3 。地势特殊，场地有限，岩 石坚硬，需进行大量爆破作业。首先修筑施工便道至拱座基础顶面标高下 7 m 位置，然后在此逐步采用弱爆破拓展集渣平台，集渣平台横桥向50 m，纵桥向 25 m。集渣平台开挖完成后沿桥梁纵向中心 由下向上开挖溜渣槽，然后由上至下采用倒八字开挖方法 逐级开挖边坡，土石方由溜渣槽溜至集渣平台后运出。便设计概况南盘江特大桥中心里程 dk601 + 088，全长 852. 43 m。该桥主桥为 416 m 上承式钢筋混凝土拱桥，一跨跨越南盘 江。主要

5、设计标准: 设计速度。200 km / h 客货共线，预 留 250 km / h 客专条件; 正线数目。双线，线间距 4. 6 m;结构类型。无渣轨道，跨区间无缝线路。引桥采用钻孔灌注桩基础，空心墩身。主桥拱座采用 大体积钢筋混凝土，南宁侧拱座前端设 8 根 d = 2. 2 m 挖孔 灌注桩，两岸拱座混凝土方量共计 48 412. 5 m3 。主桥 416 m 上承式钢筋混凝土拱拱圈立面为悬链线，拱轴系数 m = 1. 8，拱圈跨度为 416 m，矢高 99 m，矢跨比1 /4. 2，拱圈为单箱三室的变宽度箱型截面，拱圈宽度在拱 顶水平长度 286 m 内为 18 m 等宽，从拱脚至拱顶

6、65 m 范围 内，拱圈宽度由 28 m 线性变化至 18 m。拱圈采用 4 片哑铃1. 2图 1 桥梁总布置平面图2011 年 第 5 期第 37 卷 总第 163 期1322011 年 10 月道标高以下位置的土石方采用倒退开挖方法，最后一部分采用提升设备出坑运走。具体开挖顺序见图 2。为缆索吊装法。这种施工方法根据缆索吊机的吊装能力，将钢管拱肋分段预制，由缆索吊机先将拱脚吊装到位，并 用扣索将其固定，再依次吊装其余节段并与先吊段对接， 直至吊装完毕。本桥劲性骨架施工即采用斜拉悬臂法，又 称缆索吊装法。劲性骨架设计与制作。劲性骨架共分个38 节段，每节段由 4 片桁片组成，单节最大重量 1

7、50 t。拱 肋根据现场地形及当地运输条件，经多次研究决定，拱肋 先按对应节段长度在工厂生产主拱钢管，运到现场制成拱 肋，然后轨道运输至缆索吊下进行吊装。在南盘江岸边， 沿 s305 省道利用拱座弃渣填筑拱肋制作场地、运输通道及 吊装平台; 缆索吊设计与施工。缆索吊采用吉林省现代 城际轨道交通勘察设计院有限公司设计的 160 t 缆索吊。缆 索吊额定起重量为 160 t，建筑跨度 770 m，工作有效跨度616 m，起升高度 280 m。承重索采用单跨双索制。主索采 用 58 mm 钢丝绳，16 根组成承载索。牵引索采用 42 mm 钢 丝绳，匹配 2l m28. 1100. 00 型( 28

8、0 kn) 电机功率 62 kw 双筒 螺旋摩擦卷扬 机。 起 重 采 用 24 mm 钢 丝 绳， 匹 配 jg8f. 64240 型单 筒 变 频 调 速 卷 扬 机。 缆 塔 采 用 800 12mm 结构用钢管 ( 材料为 q345 b) 做成塔柱，格构式，门式结构。南宁侧缆塔设置在本桥 2、3 号墩之间，最大高图 2 昆明侧拱座开挖平面布置图( 2)拱座钢筋混凝土施工。南宁侧拱座外围最大尺寸为 32 48 24 ( m) ，混凝土方量为 26 984. 5 m3 ，昆明侧拱座外围最大尺寸为 26 48 24 ( m) ，混凝土方量为 21 428 m3 ，均为大体积混凝土施工，且设计

9、均为 c30 混凝土中心 包裹 c40 混凝土。所以拱座混凝土需按设计要求分块浇筑， 同时考虑以下措施以降低混凝土水化热，防止混凝土出现 裂缝。选择低水化热的水泥，降低砼内部热量; 掺加 缓凝剂，推迟水化热的峰值; 掺加粉煤灰，降低水泥用 量，减少水泥水化热; 采用综合措施，控制混凝土初始 温度; “内排外保”，减少砼内外温差。即混凝土内部预埋 散热管通循环水排出砼内部热量，降低砼内部温度，外部 采取保温措施，控制砼内外温差及表面与空气温差。根据现场地形，南宁侧拱座混凝土浇筑拟采取泵送与 滑槽相结合的方式，昆明侧拱座混凝土采取泵送的方式。2. 1. 2 交界墩施工 两岸交界墩为钢筋混凝土空心墩

10、，墩身高达 102 m。国内高墩施工一般采取翻模或爬模，根据工期安排，交界墩施工时为当地多风季节，如采用翻模施工，大风天气会影 响施工进度及安全，故交界墩施工拟采用液压爬模施工技 术。2. 1. 3 拱圈施工( 1) 劲性骨架施工。钢管骨架的架设方法很多，最常 用的施工方法是斜拉悬臂法和转体施工法，跨径较小的拱 桥也有采用支架法施工的。斜拉悬臂法是钢管拱肋架设最 常用的方法，其吊装常采用缆索吊装系统，因此有时也称#度 39 m。昆明侧缆塔设置在本桥 8 台台后，最大高度 92m。南宁侧缆塔安装采用自升式塔吊配合人工安装，昆明侧 缆塔采用 50 t 吊车配合人工安装。缆索系统安装采用牵引 法，先

11、安装工作索，然后逐根安装承重索，最后安装吊钩 系统、牵引索和起重索。缆索吊经过静载试验和动载试验 合格后方可投入使用; 拱肋吊装。拱肋吊装采用缆索吊 吊装，利用交界墩及交界墩 0# 段上钢管格构架作为扣塔， 钢绞线作为扣锚索。南宁及昆明两侧各设 10 组扣索，6 组 锚索。南宁侧锚索锚锭采用重力式锚锭及岩锚，昆明侧锚 索锚锭采用岩锚。拱肋吊装从拱脚段开始对称安装，逐步 设置扣锚索，通过扣索调整标高，通过横向缆风绳调整轴 线位置，吊装布置见图 3。钢管拱的合拢是关键工序之一，结构合拢前后其受力 发生了明显的变化，结构体系发生了转换。合拢前通过扣 索、横向缆风索，对拱肋进行线形、标高的调整，并根据

12、 需要进行温度修正，选择温度稳定时段实施合拢。扣索布 置见图 4。拱肋吊装过程中需进行缆索吊主索垂度、缆塔塔顶位 及锚锭移、拱肋轴线、扣索锚锭位移观测及拱肋各扣点在 各阶段的标高测量，发现超出允许偏差时及时采取相应的 措施。图 3 缆索吊装布置图2011 年 第 5 期第 37 卷 总第 163 期1332011 年 10 月图 4 骨架吊装扣索布置图( 2) 钢管混凝土施工。钢管混凝土采用泵送顶升浇筑法。泵送顶升法是在钢管拱脚适当位置开孔，并将设有闸 阀的进料口与泵管相连，同时沿拱轴在钢管顶部设若干个 排气孔，混凝土在泵压力下，由下而上顶升，靠自重挤压 密实填满管腔。管内混凝土采用 c60

13、高强微膨胀混凝土， 混凝土要求塌落度大、和易性好、收缩率小、不离析不沁 水。钢管压注从拱脚向拱顶进行，每压注完 1 根后，待混 凝土强度达到设计要求强度后再压注下一根。所有钢管压 注完毕后采用超声波及人工敲击等方法检测是否有不密实 部分，不密实部分采用钻孔压浆方法进行补强，然后将钻 孔补焊封固。浇注过程而变化的，斜向拱轴线上方的拉力，用以调整劲性拱骨架在对称连续浇注混凝土过程中产生的应力和变形， 使其应力和变形控制在规定的目标内，实现从两拱脚至拱 顶对称连续浇注混凝土。见图 5 所示。图 5斜拉扣索设置原则: 扣点的选择根据控制截面内力影响线确定，一般在拱脚区段; 斜拉扣索位置尽量与劲 性骨架

14、悬拼时相同; 斜拉扣索对称设置; 本桥拱圈混凝 土浇筑扣索布置见图 6。( 3)拱肋外包混凝土施工。拱肋外包混凝土采用斜拉扣索法，基本原理就是在拱骨架适当位置选取扣点，设置钢绞线扣索，利用已有扣塔，用千斤顶施加一个随混凝土图 6 混凝土浇筑扣索布置图2. 1. 4 拱上立柱施工拱上立柱共 9 个，最高 57 m，最低 6 m，拟采用翻模 施工。拱圈要求对称加载，两岸立柱施工进度尽量保持对 称，相邻立柱间进度高差不超过设计规定，以免造成拱轴 过大的不对称变形，影响立柱测量准确定位。各立柱预留 最后一节统一在一天内浇筑完成，以精确控制设计高程。 拱上立柱模板翻升及材料吊运采用缆索吊副钩。2. 2 主跨上部结构施工方案主跨上部结构中连续刚构及连续 t 梁部分采用挂蓝悬 臂浇筑，连续梁部分采用现浇支架进行浇筑，现浇支架采用钢管做立柱，贝雷桁架做纵梁，上铺