齐河跨铁路悬灌桥施工技术(二公司)

齐河跨铁路悬灌桥施工技术中铁十四局集团二公司2004集团公司桥梁学术交流会材料主桥中跨合拢段施工竣工通车目录１工程概况２下部结构施工

２.１百米桩施工２.２承台施工２.３墩身施工３悬灌梁施工

３.１总体施工顺序３.２０＃块施工主桥采用３.３悬灌段施工３.４直线段施工３.５悬灌梁线型控制３.６合拢段施工４结束语

齐河公铁立交桥是国家主干线青岛-银川公路上的一座大型桥梁，全长965m，其中主桥跨越京沪铁路及济邯铁路共4股道，跨径布置为60+110+60m，见图1.

主桥上部结构为预应力混凝土刚构－连续箱梁，顶宽22m，底宽14m，梁高6.0～2.5m，底板呈抛物线形变化，断面形式为单箱双室结构；预应力采用三向预应力体系，纵向为Φj15.24钢绞线群锚体系，每束13根，横向为钢绞线扁锚体系，竖向为Φ32精轧螺纹钢轧丝锚体系。桥面双侧设混凝土防撞墙。

主桥共4个桥墩，其中12#、15#为共用墩，13#、14#墩为固结墩。共用墩身为矩形空心结构，固结墩为双薄壁矩形柔性墩，基础均为钻孔灌注摩擦桩，其中12#、15#墩桩长56m，桩径1.5m，共16根，13#、14#墩桩长96m，桩径2.0m，也为16根。1工程概况2下部结构施工

2.1百米桩施工技术

2.1.1地质概况

主桥13＃、14＃墩，基础设计为Φ2.0m群桩，平面按2×4布置，每墩8个，摩擦桩设计，桩长96米，施工中由于承台位于地面以下，钻孔桩实际钻孔深度为102米。

桥址位于黄河下游冲积平原区，地形平坦开阔，覆盖层较厚，图纸提供地质情况分别为耕植土、淤泥土、亚砂土、亚粘土、粘土、姜石、粉细砂、砂，后经实际钻孔发现，部分地质情况与设计不符，其中，43～48m为软砂岩层，60～67m为卵石层，含12～16cm较大粒径漂石，80～102m为姜石层。

2下部结构施工

2.1.2埋设护筒

13＃、14＃墩分别位于京沪铁路两侧，考虑列车冲击力较强，为避免钻进过程中上层土体坍塌，护筒采用1cm厚钢板卷制焊接而成，内径230cm，长6m，采用挖埋法施工，护筒周侧用粘土回填并夯实，以防渗水引起护筒底部土层坍塌，必要时可于粘土中掺入部分水泥，提高其稳定性。

2下部结构施工2.1.3钻机选择及改进

钻机选用2台GPS－2500型反循环回转钻机，泥浆泵选用反循环6BS型砂石泵与普通正循环泥浆泵联合系统，钻头选用双钢圈四棱刮刀锥式。由于国内反循环泵吸排渣钻孔深度一般不超过80m，因此针对该桥各桩施工，必须对钻机进行改进，以适应102m的钻孔深度及地质。

2下部结构施工⑴.砂石泵改进：原反循环泥浆泵选用6BS型砂石泵，其主要技术参数如下：

流量Q（m3/h）：140

功率W（kw）：22

吸空高度H(m)：75

扬程h（m）：13

对砂石泵改进的目的是：在有效的吸空高度内增加泥浆在钻杆内流速。

改进方向主要为：考虑增加砂石泵流量，以加大吸空高度至102m。具体措施有：更换砂石泵电机,增加砂石泵叶轮叶片数。经改进，砂石泵基本满足施工需要，改进后技术参数如下：

流量Q（m3/h）：180

功率W（kw）：30

吸空高度H(m)：100

2下部结构施工⑵.钻头改进：原钻头形式为双钢圈四棱刮刀锥式钻头，钻牙为普通合金块，钻牙间距8cm，在钻至姜石、砂岩等较硬地层时，主要靠钻牙合金强度磨碎钻渣至1cm以下碎块，然后排出孔外，因此钻头磨损严重，钻孔中需对钻头补焊钻牙3～4次才可。

考虑改进后的泥浆泵流量增大，泥浆流速增快，携带钻渣的能力增强，决定对钻头相应进行改进。

钻孔中，影响施工进度的主要地层为砂岩、姜石层，根据地质情况判断，姜石层为3～20mm小颗粒泥结而成；砂岩层主要为50mm～160mm软砂岩块胶结而成，基本没有形成连续状岩石结构，因此考虑将在此地层中“以磨为主”的钻进方法变换为“以撬为主”，充分利用改进泥浆泵携带钻渣能力强的优势，直接将较大粒径钻渣排出孔外，缩短钻进时间。

2下部结构施工具体改进措施为：更换30mm普通合金块钻牙为合金齿板状钻牙，满焊于钻头棱板上；增大钻牙中心间距。

改进后的钻头在姜石、砂岩层中钻进速度明显加快，进尺由原平均2.5m/8h提高至4m/8h，排出砂岩钻渣最大粒径达10*12*16cm，证明改进措施是可行的。

2下部结构施工2.1.4反循环钻孔

初钻进采用正循环钻孔方式，待进尺8m以后，转换泥浆泵选择开关，开启反循环砂石泵，改为反循环钻孔方式。由于泥浆流速较快，在粉砂地层中钻进时，应适当控制进尺速度，并适当改善泥浆性能，避免由于护壁不好导致孔壁坍塌。在粘土层钻进中，为防止粘土钻渣堵塞钻杆，应每隔一定时间将钻头反转1分钟左右，以将粘结于钻头上的粘土块甩掉并打碎，排出孔外。

2下部结构施工2.1.5成孔效果

在对14＃墩的8根桩施工中，除14-1-2孔和14-2-4孔因改进措施不完善而分别钻孔18天、13天外，其余6孔平均钻孔时间为8.7天，最快为7天零8小时；二次清孔前沉淀厚度一般为0.5～1.0m，二次清孔所需时间平均为2小时；灌注前含沙率、相对密度等泥浆性能关键指标均能满足规范要求，一次检查合格率100％。2下部结构施工2.1.6钢筋笼、声测管制作及安放

⑴钢筋笼长40m，重11.6T，采用“箍圈成形法”预制，共分3节，安放时用25T吊车分段吊起后于孔口连接，由于接头较多，施工时应至少投入3台以上电焊机。

⑵声测管用φ50mm普通钢管制作，连接采用套丝钢管接头。安放声测管时每6米设Φ20mm钢筋箍圈1道，并用铁丝捆绑于声测管上，然后往声测管内灌入清水。施工中应注意不得采用电焊方式连接声测管与箍圈，以免声测管被焊穿后，泥浆或混凝土浆流入管内堵塞管路而无法进行桩基检测。

2下部结构施工2.1.7水下混凝土灌注

⑴导管安放：导管选用D30cm丝扣式，并应提前进行水封承压试验。安放导管采用25T吊车吊放，导管接头间设橡胶密封圈，涂抹黄油后上紧丝扣，考虑导管数量较多，重量较大，为安全计，于导管外侧各设φ8mm钢丝绳1道，并用铁丝捆绑于导管上，导管悬空宜为40～50cm。

⑵二次清孔：导管安放完毕后，利用导管进行二次清孔，直至孔内沉淀厚度满足设计要求。

⑶灌注水下混凝土：由于利用导管进行二次清孔，孔内与管内水压不同，必须进行“同压”处理。封底混凝土计算方量7.5M3，采用1.5M3漏斗配合7M3混凝土搅拌运输车直接进行封底，封底时，严格保持漏斗内混凝土面始终高于导管口，以免空气进入导管后形成高压气囊。灌注过程中，及时用测绳探测孔内混凝土面高度，并根据混凝土方量进行校核。由于桩孔较深，测绳探测困难，灌注中控制导管埋深不得小于4米，一般以4～7米为宜。2下部结构施工2.1.8桩基测试与检验

主桥16根百米桩均采用基桩无破损检测与声波透射法检测双重检验方法。

⑴声波透射法检测：声波透射法检测技术是利用频率很高的超声波作为信息的载体来对混凝土构件进行探测的方法。当混凝土的组成材料、工艺条件、均匀性以及测试距离都一定时，超声波在其中传播的速度、首波的幅度和接受信号的频率等声学参数的测量值应该基本一致。如果混凝土中局部存在离析、夹泥、断裂、空洞和不密实现象等缺陷时，则在缺陷处声阻抗率减小，波传播速度减低，还会产生波的反射和绕射，与正常混凝土相比较，就出现声时偏长、波幅和频率减低等异常现象，从而可判断缺陷位置。

检测仪器采用武汉岩海公司生产的RS-ST01C声波检测仪。

检测依据：JTJ/T93-95《基桩低应变动力检测规程》

2下部结构施工⑵无破损检测：小应变反射波完整性诊断方法（即无破损检测法）的基本原理是根据桩的一维波动理论，利用桩顶锤击反射波在边截面（或变阻抗）处和桩尖（或边介质）处阻抗变化所产生的不同反射波特征来判别桩的长度（或波速）以及完整性（扩、缩断面或混凝土离析等）。

检测仪器为P.I.T桩基动测仪

检测依据：JTJ/T93-95《基桩低应变动力检测规程》

⑶检测结果：经检测，主桥16根百米桩桩身混凝土完整性好，桩径均匀，桩身混凝土强度满足设计要求，均为Ⅰ类桩，优良率达100％。

2下部结构施工2.2承台施工

固结墩承台尺寸为18.6m×9m×3m，共计混凝土1004.4m3，共用墩承台尺寸为15.3m×6.25m×2m，计混凝土382.5m3。

施工前根据现场实际情况，在承台底事先抛填30cm片石后,浇筑0.3～0.5m后的封底混凝土。待封底混凝土达到一定强度后，再进行承台施工。

考虑固结墩承台混凝土方量较大,施工时采用添加粉煤灰、降低拌和料温度、预埋冷却管、分层浇注、保温养护等综合措施，预防温度裂缝的出现。

承台顶层钢筋承受的施工荷载繁多，施工时为保证其形状和位置不变，用脚手架钢管将其固定，并直接浇注在混凝土中。混凝土的运输采用混凝土搅拌输送车运至现场，用“滑槽”将混凝土倒至模内。混凝土的浇筑一次完成。

2.3墩身施工

墩身均为矩形墩，墩高12.5m，采用大块钢模板一次拼组立模浇筑。

3悬灌梁施工3悬灌梁施工

3.1总体施工顺序

主墩墩顶立模浇筑0＃段→浇筑1～14＃段完成T构→拆除挂篮，保留中跨合龙设备，支架浇筑边跨16#段及边跨合龙段→利用悬吊设备浇筑中跨合龙段，形成三孔连续→桥面施工。附：悬灌梁挂兰施工示意图悬灌梁挂篮施工示意图制图人：张伟制图时间：2003.4.253悬灌梁施工3.20号块施工

０＃块是连接上下部结构的关键部位之一，因其受力复杂，混凝土方量高达647m3,钢筋密集共65t，预应力管道众多，施工技术要求高而成为悬灌梁施工的重点和难点，其成败直接关系到整个悬灌梁能否顺利完成。

3悬灌梁施工3.2.1支架

支架采用已有八三式军用墩与六四式军用梁组合支架,支架布置见下图。

每个支墩采用2×2式结构，支墩横向中心距离8m，上部采用六四式军用梁，墩外侧2片，内侧3片，军用墩座于承台外部分基础采用2×2×1.5mC25混凝土浇筑，考虑地基承载力不足,采用抛填片石并进行碾压处理,支架承载力按照16,000kN设计，并考虑风力、底模坡度等水平荷载作用下的稳定。

支架完成后进行预压，以检验支架的承载力、稳定性及刚度等，并消除非弹性变形，测定弹性变形。

0#块支架设计图3悬灌梁施工3.2.2梁部施工

0＃段外模采用挂篮大块钢模板，内模采用标准组合钢模板改制而成，内模支撑采用脚手架钢管做竖杆。施工顺序为：安装底模→安装底板、腹板钢筋及预应力筋→安装外侧模→安装内模支撑和内模、端模→安装顶板钢筋及预应力筋→浇筑混凝土、养生→预应力张拉、压浆。

3悬灌梁施工3.3悬灌段施工

T构的1～14（1′～14′）号段采用挂篮悬臂对称浇筑，全桥共投入四套挂篮，同步均衡施工。

3.3.1挂篮

本桥T构悬臂跨度大，桥面宽度宽，梁段最大自重2057kN，最大长度4m,经过比选，采用“鸭嘴式”菱形挂篮，挂篮主桁架由3片桁架组成，中间通过横联连接成整体，单套挂篮自重82.9t，挂篮结构简单，受力明确；设有走行装置，移动方便，外侧模、底模可一次就位，内模能整体抽拉；取消了平衡重，利用竖向预应力钢筋锚固，反扣轮沿轨道行走；主要材料均为型钢，加工制作简单，并且可用于合拢段施工。

挂篮主桁拼装完成后，在地面对其进行预压试验，以确定主桁桁架的受力情况及各级变形值，消除非弹性变形，准确提供预设拱度。通过实验测得最大非弹性变形为26mm，弹性变形为37mm。

3悬灌梁施工3.3.2预应力施工

设计要求梁体混凝土强度达到90％后施加预应力。纵向预应力钢筋采用OVM15-13型锚具，采用YCW300千斤顶两端对称张拉，张拉控制应力为0.75Rby。竖向预应力钢筋采用Φ32精轧螺纹钢筋，轧丝锚具，单端张拉，张拉控制应力为0.9

Rby。横向预应力筋采用BM15-3锚具，采用YCJ26千斤顶单端单束张拉，锚下控制应力为0.75Rby，一端轧花锚固。

3悬灌梁施工3.4直线段施工

边跨直线段长度5m，梁高2.5m，梁底距地面12.8m，自重3000kN，在满堂支架上立模一次浇筑。支架采用碗扣式脚手架钢管拼装，立杆间距布置90*90cm，腹板下加密至30*30cm,支架安装完成后进行预压、观测，待支架沉降稳定后，开始进行施工。

混凝土浇筑采用连续浇筑，浇筑原则为先柔后刚，即由支架端向墩顶端连续浇筑。

3悬灌梁施工3.5悬灌梁线型控制

悬灌梁在施工过程中，受梁段自重、预应力施加、施工荷载、温度变化以及混凝土收缩徐变以及合龙体系转换等因素的影响，其挠度始终处于动态变化过程中。

从箱梁2#梁段开始，每个断面在顶板设置三个标高观测点（腹板上方），观测时间为：浇筑梁段混凝土前、浇筑梁段混凝土后，预应力施加前、预应力施加后、挂篮走行前、挂篮走行后。每次测量选择在每天早7：30点左右，并记录测量时气温，测量数据采集后输入桥梁博士（Dr.bridge）控制软件，随时调整每个梁段的预拱度。

（立模高程Hi＝设计高程H1+预拱度值ΔH2+挂篮变形值ΔH3）