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高山峡谷中的高墩施工之舞

——晋红高速公路北城立交大型桥墩施工控制技术及经验

发布日期:2018-08-17来源:网络来源编辑:张继蕊

[摘要]

  

   在晋红高速公路主线上有一处设置了小提琴表达音乐元素向聂耳致敬的路段,沿途开车经过这里就会看到宽阔的路面,各种各样的绿化植物在山水气息中绽放姿彩,开阔的视野,依山傍水的环境让这里成为晋红高速公路上一处别具一格的地区,这里就是北城立交。

   北城是玉溪市城区西部十分重要的一处位置,处于玉溪城区盆地的边缘,紧扼进入城区和外界的咽喉要道,尤其是在刺桐关这里更加以艰险出名,山峦险峻,山岭绵延,地势复杂,素来就有战略要地的说法。昆玉高速公路、昆玉铁路、新建昆玉高铁、中缅天然气管道以及新建的晋红高速公路在这合理相汇,而且这一地区分布着炼钢、高新技术开发、工业园等一系列工业企业,花卉、蔬菜、水果等农产品远销海内外,独特的自然地理环境为北城这一小镇添上了神秘色彩。

   为了方便北城镇民众上下高速公路,加快本区工农业产品的运输和对外联系,晋红高速公路在刺桐关3号隧道出口设置了北城立交,同时为了适应地形条件,减小高速公路主线对自然环境的影响,北城立交设置了长达8公里的连接线,艰险复杂的地理环境为晋红高速公路的修建增加了非常大的难度,晋红高速公路项目的建设者在中电建路桥集团、中国水电十四局、中国水电四局、玉溪高等级公路公司四家股东单位的领导下,晋红投资公司的引导各参建单位发挥专业筑路技术,采用一系列新工艺,与恶劣的地理条件和复杂的地形限制因素较起了劲,成功克服了一系列难题,圆满优质完成了北城立交的建设,不仅在建设过程中增加了经济效益,同时还通过锻炼与磨练,提升了技术和管理水平,培养了一大批专业人才,也为实施同类型高速公路立交区高墩施工提供了宝贵的经验和借鉴参照。

   北城立交位于晋红高速公路主线经过的梅园居委会、刺桐关3号隧道出口,高程介于1680~1705m之间,属构造剥蚀山地丘陵地貌,地表多为林地。属高原亚热带季风温凉气候,气候温和,冬无严寒,夏无酷暑,昼夜温差大,具有干湿明显,冬暖夏凉、四季如春的气候特点,全年气候温暖,雨量充沛。北城立交的选址紧邻两个西河饮用水源库,依山傍水风景优美,周围山峦郁郁葱葱覆盖大片松树柏树,由于土地肥沃,这片地区也是优质烟草的产地,每年5月份开始的雨季降雨不停灌溉滋润下,一片翠绿。

   目标优先、突出实效,以实际高效的管理引导建设全过程

   北城立交区结合选址及地理地形条件的基础上,共设置主线桥梁2座,设置6个匝道,其中A匝道、C匝道、D1匝道、D2匝道为桥梁匝道。由于作业平台狭小、距离地面高度大的因素限制,桥梁高墩历来被视为高速公路建设中技术要求最高、安全风险最大的施工环节,对高墩施工的管理控制也是建设水平和管理水平最集中的体现。北城立交主线3号桥和A匝道以及D1匝道桥跨度较大,墩身较高,横跨山坳,施工难度非常大。主线3号桥全长580米,主线3#桥左幅2-9#为变截面墩,最大墩高为8#墩67.1m,右幅3-10#为变截面墩,最大墩高为9#墩62.1m;A匝道桥4-9#为变截面墩,最大墩高为5#墩53.8m;C匝道桥都为柱式墩,最大墩高为28.1m;D1匝道桥左幅4-8#为变截面墩,最大墩高为5#墩62.8m,右幅4-8#为变截面墩,最大墩高为5#墩63.3m;D2匝道桥为柱式墩,最大墩高为10.9 m。北城立交桥梁A匝道11号墩为设计最长桩基,长度达48米,桩径2.1米。

   北城立交区地势起伏大,尤其是在主线三号桥这一位置更加突出,桥梁横跨山坳,是很大的山头,同时由于地形限制,现场施工机械设备的进入比较困难,由于周围植被以林木为主,受到严格的林木砍伐审批限制,对征迁协调和施工用地以及临时施工便道的设置造成了很大的影响,增加了建设施工的难度。项目建设成效如何,进度指标是最显著的一个衡量方面,晋红高速公路北城立交区建设者迎难而上,克服困难,从仔细研究设计施工图入手,科学制定实施方案,认真研究制定分部分项施工组织设计,对重大分项工程进行严格把关监控,在与时间赛跑的同时,打起了持久战,阵地战,攻坚战。

   全力以赴向目标发起冲锋是项目建设管理的核心,在过程中采取恰当的方式方法并根据实际情况因地制宜调整施工方案组织是争取主动权提高效益的有效途径。为充分做好北城立交的施工组织,在建设初期,晋红投资公司和各级管理单位根据现场实际条件确立了 “确保工程施工质量、以安全为前提,协调配合、突出重点、确保工期”为施工组织部署的总原则,在实施过程中投入足够施工资源,积极准备,尽早开工,争取主动权,在时间上占领优势。同时针对北城立交工程管段长、工期紧的特点,现场投入充足资源确保路基、桥梁工程分段全面展开,按“大平行、小流水”的方式组织施工,为T梁架设和路面铺设创造条件,加强施工过程控制、合理组织,力求均衡生产,实行全面质量管理,以确保工期目标实现。

   北城立交区桥梁和路基分布多,桥梁跨度大、墩柱高,桩基密集,为了合理安排现场施工,提高现场施工效率,桥梁基础及下部工程开展具体思路按照桥梁基础及下部工程的进度须满足T梁架设的要求为依据,按T梁的架设顺序组织现场施工,从小桩号往大桩号方面首先组织桩基施工,同时按照施工难易程度和关键顺序以及对整体施工进度的制约因素,首先完成主线2#桥全幅和突击完成主线3#桥右幅的基础及下部工程。同时考虑到架梁生产需要对预制梁场等临建设施进行同步调考虑统筹,桥梁工程T梁预制进度满足整体的进度计划需求,桥梁架设进度满足T梁预制需求,下部工程进度满足T梁架设需求,桩基和承台工程进度满足下部工程需求。上部现浇工程、负弯矩预应力工程、体系转换、桥面铺装及附属工程及时跟进。总体原则是基础及下部工程和T梁架设的施工组织考虑到存梁数量后,必须满足T梁预制的正常化施工,避免制约造成梁场停工的现象。

   按照T梁架设顺序,桥梁基础及下部工程需同时开工的项目最少为主线2#桥、主线3#桥,其他桥梁工程进度现场可根据T梁预制进度、可存梁数量和资源投入适时安排开工时间。且主线3#桥右幅是制约T梁预制的关键工程项目,也是大力投入资源、快速突击的“咽喉”工程,须尽力保通。在资源有限的情况下,基础及下部工程施工顺序如下:第一阶段同时开工的项目:主线2#桥全幅、主线3#桥右幅;第二阶段同时开工的项目:主线3#桥左幅、A匝道桥;第三阶段同时开工的项目:C匝道桥 、D1匝道桥、D2匝道桥。

   在实际施工过程中,上述每个阶段的时间间隔根据总体进度要求、现场的资源投入和对现场施工条件的详细调查确定,达到综合成本、投入、效益最优,在实际施工过程中进行细微调整,在投资要求增加的情况下,晋红投资公司合理安排,要求增加投入,提高进度产出,因此现场进一步增加人员、资源、设施的投入,全体作业面同时开工,大规模平行作业,从架梁方向率先启动桩基施工,桩基施工完成之后该部位立即开展承台和墩柱施工,并逐渐启动其他桩基墩柱施工,呈阶梯状向前推进,等架梁条件具备后迅速启动架梁施工,并且按照协调有序合理布局的要求,迅速启动湿接缝、桥面系、桥面铺装、防撞墙等施工,整体推进程度紧张协调有序。

   科学管理、合理安排,全力做好桥梁施工的保障工作

   北城立交区域山体陡峭,山谷深、山脊大,尤其是在主线3号桥以及与主线3号桥平行并向的A匝道桥和D匝道桥尤为突出,在这一区域,为了使桥梁施工能够快速推进,在现场启动了大规模的山体开挖施工,硬生生将山头削去了半边。在两端的开挖施工中为了减少现场施工对周围民房的震动,采用了液压破碎锤施工,这一措施避免了炮震造成的影响。

   由于现场施工大规模展开,为了加快各个部位的桩基施工,现场增加了施工便道,并在考虑到预计影响的基础上采用泥结石对路面进行了硬化,这样就方便了施工期间车辆雨季行车的安全性,保证施工的稳定性,方便了现场施工始终处于正常状态。通过统一规划,现场形成了积极对接,在与当地林业、国土部门、沿线乡镇、街道、村组等部门加强沟通的基础上,完成了临时用地的租用和林地砍伐的手续,为施工便道的形成提供了十分必要的条件。通过努力,现场形成了依靠立交区红线征地范围、西河二水库、通往主线3#桥桥尾的原乡村道路(拓宽改建)为主线按每座桥梁的具体墩位进行分支设置施工支便道,长约450m,路基宽6m,泥结碎石路面。

   水源是施工现场的必备要素,也是前期工作的重点,为了保证施工用水,在北城立交主线K21+300处设置一座400m3蓄水池(定义为6#水池),并西河二水库到两蓄水池中间设置抽水泵站抽水至6#水池内,然后铺设Φ100或Φ75的钢管引至施工工作面(水车配合运输、移动式水箱存储),负责立交区域桥梁、拌合站、梁场的施工用水。电也是必备要素,北城立交区桥梁施工设置两个变压器一个400kva,另一个500kva,另外根据现场桥面、路基的施工用电方面根据需求采用了移动式电源,120kw柴油发电机供电。

   高墩施工,安全是十分重要的保障工作,由于当地春夏之交经常遭遇大风侵袭,尤其是高墩之上风速影响更加突出,雨季降雨集中,导致现场无法施工。为了保障现场作业人员人身施工安全,制定了切实可行的安全管理制度,对高墩施工安全进行了明确规定,配备了经验丰富的安全管理人员对现场施工各个环节进行严格管控,对物料、爬梯、安全“三宝”进行严格检查,发现隐患及时处理,确保现场施工处于可控状态。

   确保投入、创新工艺,坚持优质安全高效施工促进效益

   首先根据全线测量控制网,确定桥位控制三角网基点桩和高程控制水准点桩,再采用全站仪在已完成的地系梁顶面,精确测量放出矩形墩身的平面位置。墩身开工前通过桩中心点引出四个控制点,施工过程中利用控制点通过引线和卷尺对墩身位置进行校核,吊垂线检测墩身中心,辅缆风绳校正。

   桩基完成之后开始承台的制作,在墩台身周围搭建的脚手架工作,脚手架采用Φ48×3.5mm钢管搭设,所用钢管和扣件必须符合国家标准,严禁采用严重锈蚀、弯曲变形或有裂纹的钢管及脆裂、变形、滑丝的扣件。施工前清除组架范围内的杂物,平整场地,做好排水处理,脚手架立杆的底脚应垂直稳放在砼垫块或砼硬化地基上,并设纵、横向扫地杆,脚手架采用碗式支架搭设,立杆间距≯1.5m,横杆步距≯1.2m,剪刀撑自架体端头起以与地面45~60度角每3m一组连续布置。各竖向钢管采用对接接长,用对接扣件锁紧,并确保立杆同横杆、斜杆的连接接头锁紧。所搭设的脚手架在满足刚度、强度和稳定性要求的情况下尽量方便施工操作。为了满足工作需要,工作平台以上设1.5m高的安全护栏网。

   脚手架施工矩形柱式墩低于30m,采用搭设脚手架,在脚手架上安装“之”字爬梯,汽车吊垂直运输材料、拆装模板、吊斗或泵送入仓的方式施工。模板采用分节对开拼装式钢模板,螺栓联结, 脚手架围护作业。变截面实心墩一般为30—45m,采用搭设专用安全爬梯,塔吊垂直运输材料、拆装模板、吊斗或泵送入仓的方式施工,采用高墩翻模施工法,模板需根据设计图纸进行设计、制作。空心薄壁墩一般为45—70m,采用搭设专用安全爬梯,塔吊垂直运输材料、拆装模板、泵送入仓的方式施工,采用高墩翻模施工法,模板需根据设计图纸进行设计、制作。

   高墩系梁和盖梁的施工采用两种工艺进行施工,一是采用预留穿孔型钢或高强钢棒法,二是采用抱箍法施工,施工时根据各工点实际情况选择,抱箍内设置橡胶防滑垫。其中穿孔型钢法在北城立交的施工中得到广发应用,其主要操作方法是:先将钢棒插入墩柱预留孔,然后在钢棒上面安放钢楔,再在钢楔上安放纵梁工字钢。工字钢采用对拉杆(或工字钢)连接固定,工字钢紧贴墩柱,使纵梁形成整体,增加稳定性。横梁采用2[16a槽钢@50cm(或方木)铺设。其中预先在两个墩柱的内侧各埋2根?110/150PVC管,施工系梁、盖梁时,在预埋的孔道内插入Φ100/140钢棒,钢棒上安装纵向I63C工字钢,横向槽钢铺设在纵向工字钢上,两者之间设对口楔调整标高,也方便拆除,最后铺上底模即可开始进行系梁的施工。这两种施工方法都是成熟的施工工艺,能够有效减小成本投入,对环境要求低,操作简便,施工速度快,功效很高,有效地保证了工程质量和施工安全。

   薄壁空心墩由于其超高的墩柱和巨大的体积为施工带来了很大的难度,为了节省成本,减少资源的消耗,提高功效,采用翻模法施工,采用塔吊进行模板拼装和钢筋吊运。翻模法工艺原理为:翻模是一种自下而上逐层上翻循环施工的特殊整体钢模,由三层模板组成一个基本单元。当浇筑完上层模板的砼后,将下面两层模板拆除翻上来装在第三层模上面进行施工,以此类推,循环施工,直至桥墩施工完毕。这样一层一层向上翻模施工不仅能够很快完成完成模板的拼接,同时也保证了模板能够极大限度循环使用,有效减少了成本。

   薄壁空心墩身采用内外两套模板,墩柱正面外模采用整体钢模板,侧面外模采用可调节模板;墩柱正面内模采用定型钢模板,侧面内模采用可调节模板。由于墩身高,侧面模板采用3道双20(18)槽钢为分配梁配?25精轧螺纹钢拉杆拉紧,外模上口预埋1颗锚固螺栓,中部不再设置对拉螺杆。正面模板采用12个正面和侧面模板的连接件,用螺栓固定于侧面模板上,再配以碗扣式脚手架的地托顶紧正面模板的3道分配梁。内模安装前根据安装好的外模在内侧主筋上的相应位置焊好限位筋,安装顺序为先安装正面内模,再安装侧面内模。内模的各个接缝位置需平整,并用油毡或厚型薄膜包裹以防漏浆。内模的加固仍用碗扣式脚手架的天托对撑内模。

   严把质量关并不是一句空白的口号,而是实实在在的必须做到的工作标准,在北城立交的高墩柱桥梁施工方面,质量也得到了极大程度的重视,因为成品质量不仅关系着施工的安全,更关系着后期运营的稳定和企业的品牌形象。在北城立交的施工过程中,现场始终对桩基、墩柱、盖梁保持高度关注,对每个施工工序和环节进行严格监控把关,质量工作人员和其他管理人员一样为建设优质工程付出了巨大的心血。高墩、盖梁施工中,主要检查的工序及要点有:

   承台顶面和墩柱接触面的凿毛是否彻底、支架是否稳固、专业爬梯与墩柱连接是否牢固、墩柱钢筋安装质量、墩柱模板安装质量、墩柱混凝土浇筑、墩柱养护、盖梁支撑系统是否牢固、盖梁钢筋的加工安装质量、墩顶凿毛情况、盖梁底模和侧模检查、盖梁混凝土浇筑、拆模后实体工程相关指标和外观质量的检查、盖梁混凝土养护。现场严格执行“三检制”,三检制即作业队初检、复检、工程管理部及质量管理部人员终检(班组自检、工班互检、项目经理部检查)做好对各分项工程工序验收,同时晋红投资公司还按照企业自检、社会监理、业主监查、政府监督的四级质量保证程序做好对现场施工质量的检查验收,有力确保了建设优质工程、品质工程的目标,认真做到“首件工程合格制”、“首件工程样板制”的要求,实现了质量零缺陷、安全零事故等目标,提升了建成后运营期间行车的稳定性、安全性、舒适性。

   晋红高速公路项目在建设过程中坚持以“全力打造科技路、环保路、生态路、优质路”的理念为指导,遵循“精心组织、科学管理、规范施工、诚信履约”的原则,坚持“管理制度化、制度标准化、标准流程化、流程精细化”的管理要求开展项目管理工作,在这一理念的指导下,项目建设者采用最短的时间,最高的效率,高效快速完成了北城立交区桥梁的施工。

   结语

   晋红高速公路作为中国电建在云南省投资建设施工的第一条高速公路,从一开始就践行了“安全、舒适、环保、和谐”的设计理念,引进了一些新的设计理念和技术,施工过程进行了设计、施工联合设计的有益探索,充分运用“隧道高精度微震监测预警系统”、“超前地质雷达预报和半成品检测”、“监控通信消防一体化”等新技术,保证了建设过程的快速高效,提高了建成后的工程品质。如今,行走在晋红高速公路上,一路翠绿的植被簇拥下已经掩隐了当时施工的艰辛火热场景,平坦的道路上人们可以很轻松地从一处山峦跨越到另一边,然而这些舒适的背后是数以万计的建设者用艰辛的付出夜以继日的辛勤劳作的缩影。

   晋红高速公路还特别利用云南高原山地地势的优点融合到隧道群与大中型桥梁建设的成品中,努力践行中电建路桥集团“建造比人的生命更长久的建筑艺术”的企业理念,力求建造一处建筑与生态环境紧密融合的高速公路。北城立交也突出了建筑与自然环境相协调的特点,优美线形完全融入地形条件,草木葱茏,行车舒适,为当地民众建造了一处优美的文化线、风情线、旅游线,这建设成果正是对全体建设者的回报,正是中电建路桥集团联合体孜孜不倦的追求,才有了如今优雅美观的高速公路。

  

   (文/徐峰 李浩杰 图/李浩杰)

 
 
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