周 文，朱志鋼

(1.中南大學(xué)土木工程學(xué)院，湖南 長沙 410075；2.中鐵廣州工程局集團有限公司，廣東 廣州 511457)

1 工程概況

藏木雅魯藏布江雙線特大橋(以下簡稱“藏木特大橋”)位于西藏自治區(qū)加查縣桑加峽谷內(nèi)，為新建川藏鐵路拉薩—林芝段的重要控制性工程。藏木特大橋為中承式提籃鋼管混凝土拱橋，主跨為430m，矢高112m，矢跨比1∶3.84，拱肋結(jié)構(gòu)采用懸鏈線形式，拱軸系數(shù)2.1、內(nèi)傾角4.609 1°。藏木特大橋橋式布置如圖1所示。

圖1 藏木特大橋橋式布置(單位：cm)

除拉薩岸拱座右幅基礎(chǔ)采用斜向整體嵌固式基礎(chǔ)外，其余拱座基礎(chǔ)均采用斜、豎樁基礎(chǔ)。0號臺及1，2號墩設(shè)計為樁+承臺基礎(chǔ)，3號臺不設(shè)置基礎(chǔ)。0號臺采用雙線T形空心橋臺，1，2號墩采用混凝土圓端形墩身，3號臺伸入隧道內(nèi)其臺座與隧道底板連為一體。

拱肋由下而上采用1.8～1.6m變管徑、52～24mm變厚度的耐候鋼鋼管，4肢桁式變桁高截面，每隔8m設(shè)平聯(lián)桿橫向連接，上下鋼管組合截面按懸鏈線方程變高度設(shè)計，拱頂和拱腳桁高分別為8.8，15m，拱肋在拱頂中心距為7m，拱腳中心距為25m。全拱分56 個拱肋節(jié)段、2 個合龍段、2 個支撐橫梁及多種“一”“N”“K”及“米”字形相結(jié)合的橫撐等，最大節(jié)段吊重250t。

其主梁為單箱雙室、斜腹板截面的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，全長518.8m。其主跨為等截面箱梁，梁高3m，頂板寬18m，底板寬12m；邊跨及次邊跨為變截面箱梁，梁底按二次拋物線變化，頂板寬12m，底板寬5.816～6.4m；主跨從中支點起23.55m范圍為變寬度箱梁，頂板和底板寬均呈線性變化。梁體支座及吊桿橫梁處設(shè)橫隔板。

吊桿采用無黏結(jié)的平行環(huán)氧噴涂鋼絞線；全橋?qū)ΨQ設(shè)置43對吊桿，順橋向設(shè)置間距為8m。

橋址位于藏木水電站大壩上游1.2km位置，跨越水深達66m的藏木雅魯藏布江，橋下水流湍急，河床下切較深，兩岸地形復(fù)雜，山體花崗巖風化嚴重且破碎，多向順層卸荷裂隙發(fā)育，多條寬大沖溝深切谷底。拉薩岸拱座左幅位于雅魯藏布江中，且水下邊坡陡斜；拱座右幅斜向嵌固式基礎(chǔ)位于裂隙發(fā)育的山體花崗巖內(nèi)。林芝岸拱座位于填石筑島區(qū)，基巖裂隙發(fā)育。

橋位處風向多與河谷走向一致，10月下旬至次年5月為大風季節(jié)，一般每天14：00開始，風力平均8～9級，最大可達11～12級。橋址區(qū)降雨量為450～1 000mm，大部分集中在5—10月，尤以7—8月為甚，當年9月至次年4月為旱季。年平均氣溫9.3℃，極端最低溫度-12℃，存在年溫差小而日溫差大、陰坡與陽坡溫差較大特點。

2 施工難點

1)拱座基礎(chǔ)施工難度大 拉薩岸拱座左幅基礎(chǔ)位于水下，巖質(zhì)邊坡陡峭，且在水電站庫區(qū)不能放坡筑島做施工場地，施工困難；右幅整體嵌固式基礎(chǔ)斜向角度大，斷面大，基巖裂隙發(fā)育，滲水嚴重；林芝側(cè)拱座位于隧道洞碴筑島區(qū)域，且下部基巖裂隙發(fā)育，基坑開挖防水困難；直徑2.8m樁基礎(chǔ)下部基巖為完整微風化花崗巖，施工非常困難。

2)鋼管拱肋施工難度大 橋址位于峽谷內(nèi)，無拱肋制造拼裝場地，且每天下午有8級左右大風，最大可達11～12級，晝夜溫差大，最大約30℃。在高原地區(qū)艱險地形，惡劣氣候工況下施工大跨度提籃拱橋拱肋難度大，且架設(shè)線形控制尤為困難。

3)鋼管混凝土施工難度大 拱肋鋼管混凝土為C60，鋼管直徑為1.8～1.6m，頂升高度和跨度分別為112，210m，單根鋼管混凝土方量約為1 022m3，管內(nèi)設(shè)置內(nèi)法蘭和剪力釘，高原存在材料缺乏、品質(zhì)差，設(shè)備降效嚴重、施工場地狹小等狀況，在高原地區(qū)一次頂升超千方高強度高性能混凝土的難度非常大，且防止管壁脫粘也非常重要。

4)主梁現(xiàn)澆施工難度大 主跨混凝土箱梁分節(jié)段懸澆，最大質(zhì)量為300t。其現(xiàn)澆掛籃要利用永久吊桿作為承力結(jié)構(gòu)，吊桿上部錨固在呈提籃狀的鋼管拱肋上，其空間角度均在變化，使箱梁懸澆掛籃施工和線形控制困難。變寬段箱梁面積大、方量大，且要一次澆筑完成，施工難度大。

針對藏木特大橋施工難點，開展了多項課題研究，實施取得良好效果。本文分別對本橋的拱座基礎(chǔ)、鋼管拱肋、鋼管混凝土、混凝土主梁等施工中的關(guān)鍵技術(shù)進行介紹。

3 拱座基礎(chǔ)施工

3.1 水下陡峭邊坡筑島施工技術(shù)

拉薩岸拱座左幅基礎(chǔ)在常水位以下，水下邊坡陡峭，不能自然放坡筑島作為施工平臺。經(jīng)研究，用隧道開挖的洞碴進行小范圍筑島，同時用地質(zhì)鉆機配鋼套管豎直鉆入陡峭邊坡的基巖以下2m，將鋼套管保留在基巖內(nèi)，插入4根直徑32mm通長鋼筋，高壓注入水泥-水玻璃雙液漿，形成小型復(fù)合樁抵抗新填筑的島體下滑。重復(fù)向外側(cè)填筑洞碴、施工小型復(fù)合樁至完成整個筑島平臺。

3.2 大直徑挖孔樁施工技術(shù)

兩岸拱座樁基礎(chǔ)大部分位于洞碴筑島區(qū)，少數(shù)樁基礎(chǔ)位于原有山體內(nèi)，但其上部的山體花崗巖受風化影響較破碎，滲水嚴重；樁基下部又落在完整花崗巖內(nèi)，巖石強度非常高，采用沖擊鉆機施工直徑2.8m樁基礎(chǔ)非常慢，大型回旋鉆機進場又非常困難。經(jīng)研究，滲水嚴重的筑島區(qū)和上部破碎巖層區(qū)的樁基礎(chǔ)均采用外側(cè)帷幕注漿和底部封底注漿相結(jié)合的止水技術(shù)和人工挖孔技術(shù)進行施工[1]。每樁外設(shè)6個帷幕注漿孔，樁中心設(shè)1個封底注漿孔，注入水泥-水玻璃雙液漿止水。水玻璃摻量控制在12%～18%，注漿壓力控制在1～3MPa。樁基礎(chǔ)開挖進行了專門的爆破設(shè)計，樁中心用掏槽孔，樁周圈用隔離孔，其余位置用松動孔，不同孔眼的裝藥量和裝藥方式均不同，并采用毫秒微差定向爆破，每天平均開挖1.6m，最大可達2.2m。

3.3 斜向整體嵌固式基礎(chǔ)施工技術(shù)

拉薩岸拱座右幅為斜向整體嵌固式基礎(chǔ)，基礎(chǔ)尺寸為20.2m×8m×25m，水平夾角50.208°，縱立面內(nèi)傾角4.609°，斷面大、深度大、斜度大，且拱座基礎(chǔ)處于常水位以下，水位高差19.2m。

1)豎向洞門及斜向?qū)驂κ┕?嵌固式基礎(chǔ)位置山體接近70°坡度，表面巖體破碎，要在此70°陡坡上進洞，且洞門上方有250t纜索起重機塔架施工，施工風險大。經(jīng)比較，采用豎向C20混凝土洞門及斜向?qū)驂ψ龇雷o進洞。斜向?qū)驂υ诨A(chǔ)開挖輪廓線外緊貼施作，導(dǎo)向墻內(nèi)采用6片I20b型鋼做定位架，型鋼間焊接粗螺紋鋼筋成整體，在型鋼定位架弧形頂面焊接孔口管，立模澆筑豎向洞門及斜向?qū)驂炷痢?/p>

2)大管棚施工 嵌固式基礎(chǔ)頂部施作大管棚，管棚長27m，管徑108mm，以外插角1°～3°插入洞頂基巖中，利用潛孔鉆機鉆孔后將鉆有小孔的鋼管插入孔中，高壓注入高強水泥漿[2]。

3)嵌固式基礎(chǔ)隧洞開挖施工 嵌固式基礎(chǔ)隧洞采用機械輔以人工按四臺階法開挖，第1～3級臺階開挖高度均為5.0m，第4級臺階為5.42m，方便機械施工及出渣。所謂四臺階法開挖，即首先開挖第1臺階，進尺11m后開挖第2臺階，第1臺階每進尺4榀鋼拱架后進行鋼套拱支護；第2臺階進尺8m后開挖第3臺階，第2臺階每開挖1榀后對第1臺階鋼套拱支護進行接長，生根至堅硬的巖石并安裝鎖腳錨桿；第3臺階進尺6m后開挖第4臺階，對第2臺階鋼套拱支護進行接長；第4臺階隨開挖接長鋼套拱，開挖4m后基礎(chǔ)形成穩(wěn)定堅固的臺階。按上述方法依次循環(huán)開挖至設(shè)計位置。四臺階法開挖時需墊石碴鋪路減緩坡度方便挖掘機出碴，角落位置洞碴用挖掘機轉(zhuǎn)運，裝到吊斗里出渣。

4)初期支護施工 嵌固式基礎(chǔ)沿洞身方向每隔0.8m布置1榀鋼拱架，鋼拱架采用I20b分段制作，接頭用螺栓連接，在松散破碎巖層地帶布置I20b型鋼橫撐在鋼拱架中部加強。噴錨混凝土采用直徑8mm鋼筋網(wǎng)，網(wǎng)格間距20cm×20cm，濕噴厚度22cm。

3.4 拱座基坑開挖技術(shù)

拉薩岸拱座左幅基礎(chǔ)和林芝側(cè)拱座基礎(chǔ)開挖前，在拱座基坑采用外部3層帷幕注漿與在基坑內(nèi)部封底注漿相結(jié)合的注漿止水技術(shù)。注漿時遵循先帷幕注漿后封底注漿，先外后內(nèi)、先深后淺的原則。3層帷幕注漿采用分區(qū)、分序、分段注漿工藝。

拱座基坑開挖采用混凝土支護+換撐逆作法施工?；用繉娱_挖100cm，采用C30鋼筋混凝土支護，每層支護頂面厚度80cm、底部厚度70cm、高為100cm?；用繉娱_挖后，立模澆筑支護混凝土，安裝水平型鋼支撐；再開挖下層，澆筑下層支護混凝土，安裝下層水平型鋼支撐，并用千斤頂施加向基坑外的頂力，再將上層鋼支撐用千斤頂卸載拆除后倒用到后續(xù)層混凝土支護，正好安裝在設(shè)計標高的鋼支撐則保持在原位置。重復(fù)上述施工完成基坑開挖。

4 鋼管拱肋施工

4.1 鋼管拱肋制造及節(jié)段拼裝

鋼管拱肋采用強度420MPa的E級耐候鋼，4肢桁式截面，鋼管直徑從1.8m變化至1.6m，板材厚52～24mm，拱肋腹桿為H形或箱形桿件。拱肋鋼管與腹桿間通過節(jié)點板和螺栓連接，螺栓為10.9級M30耐候鋼材質(zhì)的高強度螺栓。

4.1.1鋼管拱肋制造

1)拱肋鋼管卷制 弧形拱肋采用“以折代曲”工藝[3]，即將各直線鋼管節(jié)焊接接長為折線形式的拱肋弦管，折點處于拱肋軸線上，鋼管直段長為 1.8～2.8m。鋼管采用數(shù)控液壓三輥卷板機卷制，長度控制在2.8m以內(nèi)，離縱縫位置200～300mm一次卷制成型，厚鋼板采用二次回圓技術(shù)保證圓順度。鋼管縱縫采用埋弧自動焊機焊接。

2)腹桿及節(jié)點板加工 腹桿制造流程為：零件下料→變形矯正→隔板邊緣加工→箱形組裝→箱形焊接→焊縫檢測→焊接變形矯正→畫鉆孔基準線→螺栓孔鉆制→除銹及涂裝。板件下料用數(shù)控機床火焰切割，預(yù)留加工余量。

3)鋼管拼裝焊接 拱肋制造前期進行制造規(guī)則評審和焊接工藝評定。工廠焊縫采用拱上臺車埋弧自動焊機焊接，焊接時要注意焊接溫度控制，焊完1道后自然降溫，再焊下一道?，F(xiàn)場低氣溫焊接時要防風，并預(yù)熱焊接區(qū)以保證焊接區(qū)溫度和焊道間溫度，同時還應(yīng)做好緩冷保溫措施。

4.1.2鋼管拱肋節(jié)段拼裝

1)工廠片狀啞鈴形長段拼裝 工廠設(shè)置預(yù)拼裝胎架，鋼管單元件拼裝成片狀啞鈴形節(jié)段，按鋼管拱肋的拼裝線形測放出對應(yīng)節(jié)段拼裝控制點，管件拼裝后定位焊，再按制造規(guī)則要求焊接成片狀啞鈴形長段，通過汽車運輸至工地拼裝場。

2)現(xiàn)場拼裝場節(jié)段拼裝 橋址位于加查縣桑加峽谷內(nèi)，拱肋在現(xiàn)場無拼裝場地。經(jīng)比選，將上游7.5km的峽谷頂巖堆平整后作為拱肋拼裝場，場內(nèi)設(shè)拱肋片狀啞鈴形長段和單元件存放區(qū)、拼裝區(qū)、拱肋存放區(qū)、下河吊機吊裝區(qū)等。拼裝區(qū)按“2+1”臥拼模式設(shè)置2幅胎架，每幅胎架長60m、寬16m、高1.3m。2臺門式起重機沿軌道拼裝4肢桁式拱肋節(jié)段，驗收后轉(zhuǎn)至拱肋存放區(qū)存放[1]。拱肋現(xiàn)場拼裝場布置如圖2所示。

圖2 拱肋現(xiàn)場拼裝場布置(單位：m)

4.2 拱肋節(jié)段翻身及下河

拱肋節(jié)段空間尺寸無法經(jīng)過公路隧道，經(jīng)研究后決定建造船舶在雅魯藏布江中運輸拱肋。拱肋節(jié)段用平車從存放區(qū)移運至下河吊機下方，起吊后移走平車，采取下河吊機用兩鉤翻身法將拱肋節(jié)段由臥式翻身為立式，吊運下河至船舶甲板固定。下河吊機如圖3所示。

圖3 下河吊機

拱肋翻身區(qū)地面建成2級臺階式，高臺階在河側(cè)，高差為30cm。在臺階分界處往拼裝場方向30cm位置設(shè)翻身底座，底座由橫向呈一條直線安裝的前、后2組圓弧形鋼板組成，高1m，圓弧半徑為1.0m，在底座和高臺階上鋪設(shè)厚橡膠，防止下弦管硬接觸損傷。拱肋臥躺喂到下河吊機下方，下河吊機起重橫梁的2個吊鉤各拴2根φ56鋼絲繩捆綁在上弦2肢鋼管的兩端，吊機提升至靠地面的單肢鋼管兩端上2根鋼絲繩先受力，繼續(xù)提升2個吊鉤拎起拱肋節(jié)段直到將其轉(zhuǎn)動至接近豎立狀，節(jié)段重心達到下弦翻身底座轉(zhuǎn)軸中心位置，至此 “兩心”平衡。起重橫梁整體向河中方向行走至與拱肋翻身完成時重心對應(yīng)的位置后停止，此時稍微起升吊鉤，使拱肋節(jié)段重心越過支點，依靠自身重力完成節(jié)段翻身。拱肋節(jié)段越過重心后一直在上方懸空的下弦管壓在高臺階上頂住，此時拱肋節(jié)段變?yōu)榱⑹酵瓿晒袄吖?jié)段翻身。重新調(diào)整4根鋼絲繩位置，起重橫梁提升使4根鋼絲繩共同受力，下河吊機的起重橫梁走行至縱向主梁的前端，下放到船舶甲板上固定。

4.3 拱肋江中運輸

拱肋設(shè)計采用垂直豎向分段，造成節(jié)段上、下弦管錯位極大。運輸最不利工況為第2節(jié)段，節(jié)段尺寸為24.72m×14.63m，重230t，且節(jié)段的上弦長、下弦短、重心較高，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差。

拱肋節(jié)段采用拖輪拖動自行建造的駁船運輸。駁船(32m×14m×2.4m)空載吃水1.3m、滿載吃水1.5m，最大載重300t；拖輪(26.3m×6.24m×6m)空載吃水1.25m、滿載吃水1.4m，主機額定功率為2×176kW(雙驅(qū)動)，滿載航速為10km/h，空載航速為15km/h。拱肋節(jié)段采用限位架硬加固和纜風繩軟加固的軟硬固定技術(shù)固定，針對拱肋異形上弦管懸臂長的情況，設(shè)置豎向支撐保證拱肋上弦管長懸臂的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。實測雅魯藏布江水深，選擇船舶航線運輸拱肋。

4.4 鋼管拱肋架設(shè)

鋼管拱肋分58個吊裝節(jié)段，采用纜索起重機吊裝、扣索斜拉扣掛法架設(shè)[4]。

4.4.1纜索起重機建造

橋位處地形環(huán)境復(fù)雜、山體花崗巖風化嚴重且破碎、寬大沖溝密集、懸崖陡斜，且兩岸拱腳附近施工場地極為狹小受限，以及橋位峽谷內(nèi)有12級大風、晝夜最大溫差達30℃的惡劣天氣，在此不利條件下，鋼管拱肋架設(shè)十分困難。為解決施工難題，因地制宜設(shè)計建造出一種特殊的最大控制吊重為250t的纜索起重機進行鋼管拱節(jié)段懸臂扣掛法架設(shè)。

根據(jù)實測地形和方案比選，本橋的特殊纜索起重機采用不對稱、不等邊跨、不等高塔架、同一側(cè)塔架使用高低腿、扣纜塔合一型、纜索在塔頂后錨雙橫移的布置形式。纜索起重機主要由基礎(chǔ)體系、塔架體系、索結(jié)構(gòu)體系、扣錨索體系、纜風索及壓塔索體系等組成[5]。纜索起重機林芝岸塔架布置在遠離拱座的陡峻山頂上，拉薩岸塔架布置在拱座后方不遠處，布置跨度為(165+610+89)m，設(shè)計控制質(zhì)量為250t，采用2×125t纜索吊鉤(共4個吊鉤)進行抬吊。纜索起重機設(shè)計跨度L=610m，設(shè)計控制垂度為L/12[6]。纜索起重機總體布置如圖4所示。

圖4 纜索起重機總體布置(單位：cm)

4.4.2鋼管拱肋節(jié)段架設(shè)

根據(jù)拱肋節(jié)段架設(shè)位置，提前調(diào)整纜索起重機承重索鞍座及主錨鋼錨梁至設(shè)計位置。駁船運輸拱肋節(jié)段至安裝位置下方，拋錨、絞錨使船停泊至精確位置。根據(jù)吊點位置及拱肋節(jié)段安裝角度采用不同長度的吊重鋼絲繩，鋼絲繩與吊點間用110t卡環(huán)連接[7]。

纜索起重機4吊鉤落鉤用鋼絲繩拴牢拱肋節(jié)段2肢上弦管，4個吊鉤同時均勻起鉤，提升拱肋離船，繼續(xù)向上提升至距安裝位置5m時停止，拱肋節(jié)段后端的2個吊鉤落鉤，再將拱肋外側(cè)的2個吊鉤落鉤，調(diào)整拱肋節(jié)段至適合安裝的空中角度后，纜索起重機牽引繩收繩牽引使拱肋節(jié)段水平移動，將節(jié)段與已架高節(jié)段頂部的內(nèi)法蘭盤對位，收緊倒鏈使兩內(nèi)法蘭盤貼緊，用1根前端帶尖錐的鐵棍穿入兩法蘭孔眼中，初調(diào)拱肋節(jié)段到位，在法蘭盤上呈直角線先打入4根沖釘，按設(shè)計要求安裝高強度螺栓，并退出沖釘換用高強度螺栓。初步擰緊內(nèi)法蘭螺栓(根據(jù)實際情況抄墊法蘭間隙，微調(diào)角度)，纜索起重機后面2吊鉤緩慢松鉤，使內(nèi)法蘭螺栓受力，進行扣索安裝。

纜索起重機扣塔上牽引設(shè)備將扣索牽引至扣塔頂錨梁位置，安裝拱肋節(jié)段上的扣索前端鋼絞線P錨，安裝錨索至后錨點，收緊扣索、錨索鋼絞線。扣、錨索張拉端均設(shè)在扣塔平臺頂面，扣、錨索張拉要同步分級對稱施工?？鬯饕贿厪埨瓡r，一邊緩慢松纜索起重機前面的2吊鉤，同時也要張拉錨索，過程中還要監(jiān)測節(jié)段坐標，千斤頂調(diào)整橫向偏位，通過多次調(diào)整扣索索力和橫向偏位直到將拱肋節(jié)段調(diào)至設(shè)計位置。終擰內(nèi)法蘭所有螺栓。

鋼管拱完成上、下游幅的相同節(jié)段架設(shè)后，及時安裝橫撐連接系。橫撐連接系根據(jù)現(xiàn)場實際量測尺寸配切下料，先裝豎向正向連接系，再補充安裝橫向小管。

4.4.3鋼管拱肋合龍

拱肋合龍在9月下旬，晝夜溫差最大達17℃，拱肋白天陰、陽面溫差高達27℃。水平跨度>210m的全鋼拱肋對溫度變化極敏感，合龍鎖定結(jié)構(gòu)所受內(nèi)力大，且會隨著結(jié)構(gòu)溫度的變化而變化。提前48h不間斷按小時觀測環(huán)境溫度，測量合龍口長度變化，繪出環(huán)境溫度、合龍口長度之間一一對應(yīng)的曲線圖。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，0：00—4:00環(huán)境溫度最低，合龍口長度基本不變化，故選擇該時段進行拱肋合龍。

拱肋合龍時上、下游拱肋同步進行，單幅拱肋合龍口兩側(cè)用鎖定結(jié)構(gòu)快速鎖定，快速焊裝嵌補段。每根拱肋均安裝4組合龍鎖定結(jié)構(gòu)。單組合龍鎖定結(jié)構(gòu)包括2個反力座、鋼桁架、抄墊鋼板以及高強度螺栓。反力座提前焊接在鋼管外豎向、水平方向，鋼桁架提前安裝在一側(cè)反力座上。合龍施工具體如下：1：00開始進行合龍鎖定，在鋼桁架與另一側(cè)反力座間快速插入抄墊鋼板，安裝高強度螺栓擰緊即完成合龍鎖定。配切合龍段鋼管并沿圓截面中軸線切割成兩半，周邊開焊接坡口，分別吊裝半圓管就位，精調(diào)后用臨時碼板固定后焊接。

5 拱肋混凝土頂升施工

拱肋至拱腳往上15m段為C60鋼纖維混凝土，采用從上往下灌注方法施工；再往上為自密實補償收縮C60混凝土，采用泵送頂升工藝施工。鋼管混凝土采用超高壓混凝土地泵頂升，并遵循縱橋向兩岸對稱、橫橋向上下游均衡的原則，按下弦內(nèi)管→上弦內(nèi)管→下弦外管→上弦外管的順序(即①→②→③→④→⑤→⑥→⑦→⑧順序，見圖5)進行施工。鋼管混凝土單岸縱橋向采用真空輔助、9級接力、10段泵送頂升工藝進行灌注。拱肋鋼管混凝土頂升灌注布置如圖5所示。每灌注1根鋼管后，待其管內(nèi)混凝土達到設(shè)計要求或混凝土齡期>3d后再灌注序號大一號的鋼管內(nèi)混凝土。

圖5 拱肋鋼管內(nèi)混凝土頂升灌注布置

5.1 拱肋鋼管混凝土配合比設(shè)計

鋼管C60自密實混凝土設(shè)計除了要求高強、早期強度、良好的泵送性外，還需良好的自密實性能和補償收縮性能[8]。通過反復(fù)對比減水劑不同比例配伍情況和多種膨脹劑摻加的補償收縮效果，混凝土中摻加新型醚類PCA-I型聚羧酸減水劑和HME-Ⅱ新型高性能混凝土復(fù)合膨脹劑，從減水、降黏、保坍方面可較大限度提升混凝土工作性能的穩(wěn)定性，減少各種材料、氣溫等波動帶來的影響，最大限度適應(yīng)環(huán)境溫差大、頂升方量大、泵送摩阻力大等施工特點，使混凝土具有低泡、大流動性、不泌水、不分層、黏度低、黏聚性好、自密實性優(yōu)良的施工性能，既保證力學(xué)性能要求又有良好的體積穩(wěn)定性能。鋼管C60混凝土材料用量為：水∶水泥∶粉煤灰∶礦粉∶砂∶石∶膨脹劑∶外加劑=170∶370∶50∶85∶765∶925∶55∶5.6(單位：kg/m3)，其主要性能控制指標如表1所示。

表1 鋼管C60混凝土主要性能控制指標

5.2 拱肋鋼管混凝土模擬頂升

為保證實橋混凝土頂升一次成功，選取最易脫粘脫空的拱頂至邊跨方向的一段75m長拱肋節(jié)段，加工足尺模型進行頂升模擬試驗，拱高11.25m，直徑1.6m，壁厚16mm，內(nèi)部設(shè)9個法蘭盤、5道內(nèi)加勁環(huán)板和9處剪力釘群。試驗選擇ZLJ5180THBE型高壓混凝土輸送地泵配直徑125mm泵管，采取增加泵管水平長度模擬實橋拱肋弧度傾斜向上的遠距離輸送工況，查閱施工規(guī)范取直徑125mm輸送泵管的水平管與垂直管換算長度關(guān)系為4∶1[8]，經(jīng)計算泵管水平段長度為550m。

試驗頂升采用二級頂升泵送工藝，第1，2級長度分別為25，50m，拱腳設(shè)置一級進漿管，25m處設(shè)置二級進漿管，拱頂設(shè)置1m高垂直出漿管。頂升模擬試驗順利，顯示了高原地區(qū)真空輔助進行大直徑鋼管C60混凝土頂升的可行性，且驗證了無收縮自密實C60混凝土在高寒地區(qū)大溫差環(huán)境下配合比設(shè)計合理性和高穩(wěn)健的工作性能[9]，無損檢測結(jié)果無脫粘、脫空面積占總面積的96%以上。

5.3 拱肋鋼管混凝土實橋頂升

5.3.1現(xiàn)場布置

混凝土輸送泵選擇ZLJ5180THBE型高壓地泵4臺(2臺備用)，理論輸送量105m3/h，最大輸送泵壓為28MPa。真空泵系統(tǒng)選用ZKB2500型真空泵，抽氣速率2 500m3/h。上、下游拱肋各布置2套泵管(1套備用)，且盡量減少90°及以上角度的彎管布置，設(shè)計定制進入角度變化的輸入進漿泵管，泵管尾部伸到拱肋鋼管中心且?guī)в行毕蛏蠌澒芤詼p小混凝土泵送入管內(nèi)的阻力。

5.3.2拱肋鋼管混凝土實橋頂升施工

由于場地小造成泵管布設(shè)難度大，加上輸送泵管直徑小(125mm)，主管直徑大(1.8～1.6m)，泵壓難以控制。經(jīng)研究，在高壓地泵上加裝動態(tài)控制系統(tǒng)，可有效調(diào)整泵機泵送壓力，以維護泵管內(nèi)的混凝土泵送壓力呈線性穩(wěn)定增長，達到混凝土頂升平順的目的。

1)清理鋼管內(nèi)壁及雜物 拱肋鋼管在拱腳下部開設(shè)清渣孔，人工清理拱腳殘渣、雜物等，澆水濕潤后封閉清渣孔。

2)灌注拱腳段鋼纖維混凝土和第1段管內(nèi)混凝土 地泵泵入清水潤滑泵管，檢查泵管密封后，使用地泵向泵管內(nèi)泵入水泥砂漿潤滑泵管，再泵入C60鋼纖維混凝土至泵管前端接入口出漿，再通過閥門和拱肋上的進漿管順次連接，泵送鋼纖維混凝土從上往下灌注，鋼纖維混凝土依靠自重及后續(xù)頂升混凝土重力下壓密實。拱腳鋼纖維混凝土灌注后，使用進漿孔作為第1級進漿孔，泵送第1級混凝土。

3)泵送第2段混凝土 由于鋼管拱肋直徑大、混凝土頂升方量大，造成單位長度鋼管頂升時間長，混凝土性能又受溫度影響大，泵壓受內(nèi)部管壁摩阻力逐漸增大，造成管內(nèi)混凝土頂升越來越困難。為降低泵管摩阻力，經(jīng)比較選用新型潤管劑，比選用常規(guī)水泥漿潤管方便快捷，且不易堵管。當?shù)?級混凝土泵送至頂面離第2級進漿孔0.5m時，停止泵送，改接第2級進漿孔，掏出管內(nèi)混凝土50cm左右，將潤管劑倒入泵管中，接好接頭并加固泵管后，繼續(xù)頂升第2級管內(nèi)混凝土。

4)泵送第3～10段混凝土 按同樣的方法，依次泵送第3～10級混凝土，當混凝土泵送到拱頂出漿孔出漿，繼續(xù)泵送將浮漿排盡，出現(xiàn)良好混凝土時暫停泵送，靜置5min，然后再泵送兩下，再靜置5min，當出漿孔無明顯氣泡或浮漿后，關(guān)閉第10級進漿管閥門，完成整管泵送。

6 混凝土主梁施工

混凝土主梁按從遠端到跨中分為邊跨、次邊跨、變寬段、主跨。邊跨、次邊跨采用掛籃對稱懸澆施工，邊跨直線段采用支架現(xiàn)澆施工[10]。兩岸的掛籃、邊跨直線段與變寬段同步施工，掛籃施工完成后合龍邊跨，待變寬段完成后合龍次邊跨，最后兩岸相對施工主跨至跨中合龍。

6.1 變寬段箱梁施工

變寬段箱梁連接次邊跨箱梁和主跨箱梁，長24m，采取現(xiàn)澆吊架一次澆筑。變寬段現(xiàn)澆吊架結(jié)構(gòu)由下桁架梁、貝雷梁縱梁、模板系統(tǒng)、吊桿系統(tǒng)等組成?，F(xiàn)澆吊架共設(shè)4組吊桿結(jié)構(gòu)(每組2根)，從次邊跨往跨中方向分別為1組φ32精軋螺紋鋼吊桿、2組鋼絞線吊桿、1組永-臨結(jié)合吊桿(由橋梁永久吊桿、轉(zhuǎn)換頭及接長鋼棒組成)，每組吊桿頂部均可通過千斤頂調(diào)節(jié)標高。現(xiàn)澆吊架至拱肋下方的船舶甲板面拼成整體，提升就位，再預(yù)壓荷載、綁扎鋼筋、安裝內(nèi)模，最后澆筑混凝土。

6.2 主跨箱梁施工

主跨箱梁兩岸分別采用3孔吊架相向?qū)ΨQ、循環(huán)分段、平行作業(yè)施工，即在本孔吊架混凝土等強度期間，可在前2孔上分別進行內(nèi)模安裝、鋼筋綁扎施工，改單孔吊架流水作業(yè)為3孔吊架平行作業(yè)，從而同時出現(xiàn)3個工作面作業(yè)?，F(xiàn)澆吊架主要由下橫梁、貝雷梁縱梁、模板系統(tǒng)、吊桿系統(tǒng)等組成。吊架共設(shè)4組吊桿結(jié)構(gòu)，最后排下橫梁通過8根直徑80mm鋼棒吊桿錨固在已澆筑箱梁橫隔板兩側(cè)底板上，前面3排下橫梁分別通過3組永-臨結(jié)合吊桿(每組2根)懸掛承受施工荷載。主跨混凝土箱梁3孔現(xiàn)澆吊架如圖6所示。

圖6 主跨箱梁3孔現(xiàn)澆吊架

借鑒模塊化設(shè)計思路，將3孔吊架分成4塊可循環(huán)裝拆的吊裝單元，利用既有纜索起重機進行單元拆裝，兩單元間通過上、下層銷軸相連。當前一孔箱梁的縱向預(yù)應(yīng)力筋張拉后，拆除最后方的吊裝單元，并循環(huán)前移到吊架最前方連接。

7 結(jié)語

藏木特大橋是新建川藏鐵路拉林段的重點控制性工程，其技術(shù)復(fù)雜，施工時又面臨高原環(huán)境艱險惡劣、施工場地狹窄受限及拱肋節(jié)段吊重大等諸多困難，施工難度大。藏木特大橋施工時采用了多項新技術(shù)和新方法：拱座基礎(chǔ)施工應(yīng)用了水下陡峭邊坡筑島，坑內(nèi)、坑外雙重帷幕注漿止水，拱座基坑支護+換撐逆作開挖法等；鋼管拱肋架設(shè)因地制宜設(shè)計采用了不對稱、不等高、不等邊跨大跨度扣纜塔合一型雙橫移式纜索起重機，開創(chuàng)了高原纜索起重機建造架設(shè)拱肋的先河，并研發(fā)了下河碼頭起重機吊運下河，首創(chuàng)在雅魯藏布江庫區(qū)內(nèi)使用船舶動力運輸拱肋節(jié)段；超千方1.6～1.8m大直徑鋼管混凝土頂升采用真空輔助9級接力10級頂升技術(shù)，并通過應(yīng)用泵送劑新材料以減少混凝土堵塞輸送管道；混凝土主梁主跨施工采用永-臨結(jié)合吊桿承力，將3孔現(xiàn)澆吊架前后循環(huán)倒用平行作業(yè)增加工作面，加快施工速度。這些新技術(shù)和新工法的成功應(yīng)用，保證了高原峽谷、陡峭地形等艱險受限條件下的鐵路430m跨中承式提籃鋼管混凝土拱橋的順利完工，為高原同類型拱橋施工提供了借鑒。