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高山峽谷中的高墩施工之舞

——晉紅高速公路北城立交大型橋墩施工控制技術及經驗

發布日期:2018-08-17來源:網絡來源編輯:張繼蕊

[摘要]

  

   在晉紅高速公路主線上有一處設置了小提琴表達音樂元素向聶耳致敬的路段,沿途開車經過這里就會看到寬闊的路面,各種各樣的綠化植物在山水氣息中綻放姿彩,開闊的視野,依山傍水的環境讓這里成為晉紅高速公路上一處別具一格的地區,這里就是北城立交。

   北城是玉溪市城區西部十分重要的一處位置,處于玉溪城區盆地的邊緣,緊扼進入城區和外界的咽喉要道,尤其是在刺桐關這里更加以艱險出名,山巒險峻,山嶺綿延,地勢復雜,素來就有戰略要地的說法。昆玉高速公路、昆玉鐵路、新建昆玉高鐵、中緬天然氣管道以及新建的晉紅高速公路在這合理相匯,而且這一地區分布著煉鋼、高新技術開發、工業園等一系列工業企業,花卉、蔬菜、水果等農產品遠銷海內外,獨特的自然地理環境為北城這一小鎮添上了神秘色彩。

   為了方便北城鎮民眾上下高速公路,加快本區工農業產品的運輸和對外聯系,晉紅高速公路在刺桐關3號隧道出口設置了北城立交,同時為了適應地形條件,減小高速公路主線對自然環境的影響,北城立交設置了長達8公里的連接線,艱險復雜的地理環境為晉紅高速公路的修建增加了非常大的難度,晉紅高速公路項目的建設者在中電建路橋集團、中國水電十四局、中國水電四局、玉溪高等級公路公司四家股東單位的領導下,晉紅投資公司的引導各參建單位發揮專業筑路技術,采用一系列新工藝,與惡劣的地理條件和復雜的地形限制因素較起了勁,成功克服了一系列難題,圓滿優質完成了北城立交的建設,不僅在建設過程中增加了經濟效益,同時還通過鍛煉與磨練,提升了技術和管理水平,培養了一大批專業人才,也為實施同類型高速公路立交區高墩施工提供了寶貴的經驗和借鑒參照。

   北城立交位于晉紅高速公路主線經過的梅園居委會、刺桐關3號隧道出口,高程介于1680~1705m之間,屬構造剝蝕山地丘陵地貌,地表多為林地。屬高原亞熱帶季風溫涼氣候,氣候溫和,冬無嚴寒,夏無酷暑,晝夜溫差大,具有干濕明顯,冬暖夏涼、四季如春的氣候特點,全年氣候溫暖,雨量充沛。北城立交的選址緊鄰兩個西河飲用水源庫,依山傍水風景優美,周圍山巒郁郁蔥蔥覆蓋大片松樹柏樹,由于土地肥沃,這片地區也是優質煙草的產地,每年5月份開始的雨季降雨不停灌溉滋潤下,一片翠綠。

   目標優先、突出實效,以實際高效的管理引導建設全過程

   北城立交區結合選址及地理地形條件的基礎上,共設置主線橋梁2座,設置6個匝道,其中A匝道、C匝道、D1匝道、D2匝道為橋梁匝道。由于作業平臺狹小、距離地面高度大的因素限制,橋梁高墩歷來被視為高速公路建設中技術要求最高、安全風險最大的施工環節,對高墩施工的管理控制也是建設水平和管理水平最集中的體現。北城立交主線3號橋和A匝道以及D1匝道橋跨度較大,墩身較高,橫跨山坳,施工難度非常大。主線3號橋全長580米,主線3#橋左幅2-9#為變截面墩,最大墩高為8#墩67.1m,右幅3-10#為變截面墩,最大墩高為9#墩62.1m;A匝道橋4-9#為變截面墩,最大墩高為5#墩53.8m;C匝道橋都為柱式墩,最大墩高為28.1m;D1匝道橋左幅4-8#為變截面墩,最大墩高為5#墩62.8m,右幅4-8#為變截面墩,最大墩高為5#墩63.3m;D2匝道橋為柱式墩,最大墩高為10.9 m。北城立交橋梁A匝道11號墩為設計最長樁基,長度達48米,樁徑2.1米。

   北城立交區地勢起伏大,尤其是在主線三號橋這一位置更加突出,橋梁橫跨山坳,是很大的山頭,同時由于地形限制,現場施工機械設備的進入比較困難,由于周圍植被以林木為主,受到嚴格的林木砍伐審批限制,對征遷協調和施工用地以及臨時施工便道的設置造成了很大的影響,增加了建設施工的難度。項目建設成效如何,進度指標是最顯著的一個衡量方面,晉紅高速公路北城立交區建設者迎難而上,克服困難,從仔細研究設計施工圖入手,科學制定實施方案,認真研究制定分部分項施工組織設計,對重大分項工程進行嚴格把關監控,在與時間賽跑的同時,打起了持久戰,陣地戰,攻堅戰。

   全力以赴向目標發起沖鋒是項目建設管理的核心,在過程中采取恰當的方式方法并根據實際情況因地制宜調整施工方案組織是爭取主動權提高效益的有效途徑。為充分做好北城立交的施工組織,在建設初期,晉紅投資公司和各級管理單位根據現場實際條件確立了 “確保工程施工質量、以安全為前提,協調配合、突出重點、確保工期”為施工組織部署的總原則,在實施過程中投入足夠施工資源,積極準備,盡早開工,爭取主動權,在時間上占領優勢。同時針對北城立交工程管段長、工期緊的特點,現場投入充足資源確保路基、橋梁工程分段全面展開,按“大平行、小流水”的方式組織施工,為T梁架設和路面鋪設創造條件,加強施工過程控制、合理組織,力求均衡生產,實行全面質量管理,以確保工期目標實現。

   北城立交區橋梁和路基分布多,橋梁跨度大、墩柱高,樁基密集,為了合理安排現場施工,提高現場施工效率,橋梁基礎及下部工程開展具體思路按照橋梁基礎及下部工程的進度須滿足T梁架設的要求為依據,按T梁的架設順序組織現場施工,從小樁號往大樁號方面首先組織樁基施工,同時按照施工難易程度和關鍵順序以及對整體施工進度的制約因素,首先完成主線2#橋全幅和突擊完成主線3#橋右幅的基礎及下部工程。同時考慮到架梁生產需要對預制梁場等臨建設施進行同步調考慮統籌,橋梁工程T梁預制進度滿足整體的進度計劃需求,橋梁架設進度滿足T梁預制需求,下部工程進度滿足T梁架設需求,樁基和承臺工程進度滿足下部工程需求。上部現澆工程、負彎矩預應力工程、體系轉換、橋面鋪裝及附屬工程及時跟進。總體原則是基礎及下部工程和T梁架設的施工組織考慮到存梁數量后,必須滿足T梁預制的正常化施工,避免制約造成梁場停工的現象。

   按照T梁架設順序,橋梁基礎及下部工程需同時開工的項目最少為主線2#橋、主線3#橋,其他橋梁工程進度現場可根據T梁預制進度、可存梁數量和資源投入適時安排開工時間。且主線3#橋右幅是制約T梁預制的關鍵工程項目,也是大力投入資源、快速突擊的“咽喉”工程,須盡力保通。在資源有限的情況下,基礎及下部工程施工順序如下:第一階段同時開工的項目:主線2#橋全幅、主線3#橋右幅;第二階段同時開工的項目:主線3#橋左幅、A匝道橋;第三階段同時開工的項目:C匝道橋 、D1匝道橋、D2匝道橋。

   在實際施工過程中,上述每個階段的時間間隔根據總體進度要求、現場的資源投入和對現場施工條件的詳細調查確定,達到綜合成本、投入、效益最優,在實際施工過程中進行細微調整,在投資要求增加的情況下,晉紅投資公司合理安排,要求增加投入,提高進度產出,因此現場進一步增加人員、資源、設施的投入,全體作業面同時開工,大規模平行作業,從架梁方向率先啟動樁基施工,樁基施工完成之后該部位立即開展承臺和墩柱施工,并逐漸啟動其他樁基墩柱施工,呈階梯狀向前推進,等架梁條件具備后迅速啟動架梁施工,并且按照協調有序合理布局的要求,迅速啟動濕接縫、橋面系、橋面鋪裝、防撞墻等施工,整體推進程度緊張協調有序。

   科學管理、合理安排,全力做好橋梁施工的保障工作

   北城立交區域山體陡峭,山谷深、山脊大,尤其是在主線3號橋以及與主線3號橋平行并向的A匝道橋和D匝道橋尤為突出,在這一區域,為了使橋梁施工能夠快速推進,在現場啟動了大規模的山體開挖施工,硬生生將山頭削去了半邊。在兩端的開挖施工中為了減少現場施工對周圍民房的震動,采用了液壓破碎錘施工,這一措施避免了炮震造成的影響。

   由于現場施工大規模展開,為了加快各個部位的樁基施工,現場增加了施工便道,并在考慮到預計影響的基礎上采用泥結石對路面進行了硬化,這樣就方便了施工期間車輛雨季行車的安全性,保證施工的穩定性,方便了現場施工始終處于正常狀態。通過統一規劃,現場形成了積極對接,在與當地林業、國土部門、沿線鄉鎮、街道、村組等部門加強溝通的基礎上,完成了臨時用地的租用和林地砍伐的手續,為施工便道的形成提供了十分必要的條件。通過努力,現場形成了依靠立交區紅線征地范圍、西河二水庫、通往主線3#橋橋尾的原鄉村道路(拓寬改建)為主線按每座橋梁的具體墩位進行分支設置施工支便道,長約450m,路基寬6m,泥結碎石路面。

   水源是施工現場的必備要素,也是前期工作的重點,為了保證施工用水,在北城立交主線K21+300處設置一座400m3蓄水池(定義為6#水池),并西河二水庫到兩蓄水池中間設置抽水泵站抽水至6#水池內,然后鋪設Φ100或Φ75的鋼管引至施工工作面(水車配合運輸、移動式水箱存儲),負責立交區域橋梁、拌合站、梁場的施工用水。電也是必備要素,北城立交區橋梁施工設置兩個變壓器一個400kva,另一個500kva,另外根據現場橋面、路基的施工用電方面根據需求采用了移動式電源,120kw柴油發電機供電。

   高墩施工,安全是十分重要的保障工作,由于當地春夏之交經常遭遇大風侵襲,尤其是高墩之上風速影響更加突出,雨季降雨集中,導致現場無法施工。為了保障現場作業人員人身施工安全,制定了切實可行的安全管理制度,對高墩施工安全進行了明確規定,配備了經驗豐富的安全管理人員對現場施工各個環節進行嚴格管控,對物料、爬梯、安全“三寶”進行嚴格檢查,發現隱患及時處理,確保現場施工處于可控狀態。

   確保投入、創新工藝,堅持優質安全高效施工促進效益

   首先根據全線測量控制網,確定橋位控制三角網基點樁和高程控制水準點樁,再采用全站儀在已完成的地系梁頂面,精確測量放出矩形墩身的平面位置。墩身開工前通過樁中心點引出四個控制點,施工過程中利用控制點通過引線和卷尺對墩身位置進行校核,吊垂線檢測墩身中心,輔纜風繩校正。

   樁基完成之后開始承臺的制作,在墩臺身周圍搭建的腳手架工作,腳手架采用Φ48×3.5mm鋼管搭設,所用鋼管和扣件必須符合國家標準,嚴禁采用嚴重銹蝕、彎曲變形或有裂紋的鋼管及脆裂、變形、滑絲的扣件。施工前清除組架范圍內的雜物,平整場地,做好排水處理,腳手架立桿的底腳應垂直穩放在砼墊塊或砼硬化地基上,并設縱、橫向掃地桿,腳手架采用碗式支架搭設,立桿間距≯1.5m,橫桿步距≯1.2m,剪刀撐自架體端頭起以與地面45~60度角每3m一組連續布置。各豎向鋼管采用對接接長,用對接扣件鎖緊,并確保立桿同橫桿、斜桿的連接接頭鎖緊。所搭設的腳手架在滿足剛度、強度和穩定性要求的情況下盡量方便施工操作。為了滿足工作需要,工作平臺以上設1.5m高的安全護欄網。

   腳手架施工矩形柱式墩低于30m,采用搭設腳手架,在腳手架上安裝“之”字爬梯,汽車吊垂直運輸材料、拆裝模板、吊斗或泵送入倉的方式施工。模板采用分節對開拼裝式鋼模板,螺栓聯結, 腳手架圍護作業。變截面實心墩一般為30—45m,采用搭設專用安全爬梯,塔吊垂直運輸材料、拆裝模板、吊斗或泵送入倉的方式施工,采用高墩翻模施工法,模板需根據設計圖紙進行設計、制作。空心薄壁墩一般為45—70m,采用搭設專用安全爬梯,塔吊垂直運輸材料、拆裝模板、泵送入倉的方式施工,采用高墩翻模施工法,模板需根據設計圖紙進行設計、制作。

   高墩系梁和蓋梁的施工采用兩種工藝進行施工,一是采用預留穿孔型鋼或高強鋼棒法,二是采用抱箍法施工,施工時根據各工點實際情況選擇,抱箍內設置橡膠防滑墊。其中穿孔型鋼法在北城立交的施工中得到廣發應用,其主要操作方法是:先將鋼棒插入墩柱預留孔,然后在鋼棒上面安放鋼楔,再在鋼楔上安放縱梁工字鋼。工字鋼采用對拉桿(或工字鋼)連接固定,工字鋼緊貼墩柱,使縱梁形成整體,增加穩定性。橫梁采用2[16a槽鋼@50cm(或方木)鋪設。其中預先在兩個墩柱的內側各埋2根?110/150PVC管,施工系梁、蓋梁時,在預埋的孔道內插入Φ100/140鋼棒,鋼棒上安裝縱向I63C工字鋼,橫向槽鋼鋪設在縱向工字鋼上,兩者之間設對口楔調整標高,也方便拆除,最后鋪上底模即可開始進行系梁的施工。這兩種施工方法都是成熟的施工工藝,能夠有效減小成本投入,對環境要求低,操作簡便,施工速度快,功效很高,有效地保證了工程質量和施工安全。

   薄壁空心墩由于其超高的墩柱和巨大的體積為施工帶來了很大的難度,為了節省成本,減少資源的消耗,提高功效,采用翻模法施工,采用塔吊進行模板拼裝和鋼筋吊運。翻模法工藝原理為:翻模是一種自下而上逐層上翻循環施工的特殊整體鋼模,由三層模板組成一個基本單元。當澆筑完上層模板的砼后,將下面兩層模板拆除翻上來裝在第三層模上面進行施工,以此類推,循環施工,直至橋墩施工完畢。這樣一層一層向上翻模施工不僅能夠很快完成完成模板的拼接,同時也保證了模板能夠極大限度循環使用,有效減少了成本。

   薄壁空心墩身采用內外兩套模板,墩柱正面外模采用整體鋼模板,側面外模采用可調節模板;墩柱正面內模采用定型鋼模板,側面內模采用可調節模板。由于墩身高,側面模板采用3道雙20(18)槽鋼為分配梁配?25精軋螺紋鋼拉桿拉緊,外模上口預埋1顆錨固螺栓,中部不再設置對拉螺桿。正面模板采用12個正面和側面模板的連接件,用螺栓固定于側面模板上,再配以碗扣式腳手架的地托頂緊正面模板的3道分配梁。內模安裝前根據安裝好的外模在內側主筋上的相應位置焊好限位筋,安裝順序為先安裝正面內模,再安裝側面內模。內模的各個接縫位置需平整,并用油氈或厚型薄膜包裹以防漏漿。內模的加固仍用碗扣式腳手架的天托對撐內模。

   嚴把質量關并不是一句空白的口號,而是實實在在的必須做到的工作標準,在北城立交的高墩柱橋梁施工方面,質量也得到了極大程度的重視,因為成品質量不僅關系著施工的安全,更關系著后期運營的穩定和企業的品牌形象。在北城立交的施工過程中,現場始終對樁基、墩柱、蓋梁保持高度關注,對每個施工工序和環節進行嚴格監控把關,質量工作人員和其他管理人員一樣為建設優質工程付出了巨大的心血。高墩、蓋梁施工中,主要檢查的工序及要點有:

   承臺頂面和墩柱接觸面的鑿毛是否徹底、支架是否穩固、專業爬梯與墩柱連接是否牢固、墩柱鋼筋安裝質量、墩柱模板安裝質量、墩柱混凝土澆筑、墩柱養護、蓋梁支撐系統是否牢固、蓋梁鋼筋的加工安裝質量、墩頂鑿毛情況、蓋梁底模和側模檢查、蓋梁混凝土澆筑、拆模后實體工程相關指標和外觀質量的檢查、蓋梁混凝土養護。現場嚴格執行“三檢制”,三檢制即作業隊初檢、復檢、工程管理部及質量管理部人員終檢(班組自檢、工班互檢、項目經理部檢查)做好對各分項工程工序驗收,同時晉紅投資公司還按照企業自檢、社會監理、業主監查、政府監督的四級質量保證程序做好對現場施工質量的檢查驗收,有力確保了建設優質工程、品質工程的目標,認真做到“首件工程合格制”、“首件工程樣板制”的要求,實現了質量零缺陷、安全零事故等目標,提升了建成后運營期間行車的穩定性、安全性、舒適性。

   晉紅高速公路項目在建設過程中堅持以“全力打造科技路、環保路、生態路、優質路”的理念為指導,遵循“精心組織、科學管理、規范施工、誠信履約”的原則,堅持“管理制度化、制度標準化、標準流程化、流程精細化”的管理要求開展項目管理工作,在這一理念的指導下,項目建設者采用最短的時間,最高的效率,高效快速完成了北城立交區橋梁的施工。

   結語

   晉紅高速公路作為中國電建在云南省投資建設施工的第一條高速公路,從一開始就踐行了“安全、舒適、環保、和諧”的設計理念,引進了一些新的設計理念和技術,施工過程進行了設計、施工聯合設計的有益探索,充分運用“隧道高精度微震監測預警系統”、“超前地質雷達預報和半成品檢測”、“監控通信消防一體化”等新技術,保證了建設過程的快速高效,提高了建成后的工程品質。如今,行走在晉紅高速公路上,一路翠綠的植被簇擁下已經掩隱了當時施工的艱辛火熱場景,平坦的道路上人們可以很輕松地從一處山巒跨越到另一邊,然而這些舒適的背后是數以萬計的建設者用艱辛的付出夜以繼日的辛勤勞作的縮影。

   晉紅高速公路還特別利用云南高原山地地勢的優點融合到隧道群與大中型橋梁建設的成品中,努力踐行中電建路橋集團“建造比人的生命更長久的建筑藝術”的企業理念,力求建造一處建筑與生態環境緊密融合的高速公路。北城立交也突出了建筑與自然環境相協調的特點,優美線形完全融入地形條件,草木蔥蘢,行車舒適,為當地民眾建造了一處優美的文化線、風情線、旅游線,這建設成果正是對全體建設者的回報,正是中電建路橋集團聯合體孜孜不倦的追求,才有了如今優雅美觀的高速公路。

  

   (文/徐峰 李浩杰 圖/李浩杰)

 
 
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