拉林铁路藏木雅鲁藏布江特大桥主拱施工技术研究.pdf

·桥涵工程·收稿日期：２０１６０３１８拉林铁路藏木雅鲁藏布江特大桥主拱施工技术研究余绍宾（中国铁建大桥工程局集团有限公司　天津　３００３００）摘　要　藏木雅鲁藏布江双线特大桥主跨采用　　４３０ｍ　中承式钢管混凝土提篮拱，施工场地狭窄，大临设施布置难度大；拱座基坑开挖支护及止水难度大。缆索吊机跨度达到　　４４０ｍ，吊装重量大，缆扣塔高达　　１８０ｍ，扣锚索荷载大，主拱应力及线形施工控制难度大。对现场及结构深入了解和熟悉，采取各种施工技术措施，有效地解决了上述施工难题。关键词　主跨　　　４３０ｍ中承式钢管混凝土提篮拱　复杂环境条件　主拱施工技术中图分类号　　　Ｕ４４５．４文献标识码　　　Ｂ文章编号　１００９４５３９　（２０１６）增　１０００１０３　　　　　　　　　ＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＲｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅＭａｉｎＳｐａｎｏｆｔｈｅＢｒａｈｍａｐｕｔｒａ　　　　ＥｘｔｒａｌａｒｇｅＢｒｉｄｇｅｉｎＮｙｉｎｇｃｈｉＬｈａｓａＲａｉｌｗａｙ　　ＹｕＳｈａｏｂｉｎ（　　　　　　　ＣｈｉｎａＲａｉｌｗａｙＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＢｒｉｄｇｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＢｕｒｅａｕＧｒｏｕｐＣｏ．Ｌｔｄ．，　Ｔｉａｎｊｉｎ３００３００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ　　　　　　　　　　　ＴｈｅｍａｉｎｓｐａｎｏｆＢｒａｈｍａｐｕｔｒａＥｘｔｒａｌａｒｇｅＢｒｉｄｇｅａｄｏｐｔｓａｈａｌｆｔｈｒｏｕｇｈｓｔｅｅｌ　　ｔｕｂｅｃｏｎｃｒｅｔｅｈａｎｄｌｅｂａｓｋｅｔａｒｃｈ　　　　　ｗｉｔｈａｌｅｎｇｔｈｏｆ４３０ｍ，　　　　　　　　　　　　　　ｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｓｉｔｅｉｓｎａｒｒｏｗａｎｄｔｈｅｌａｙｏｕｔｏｆｌａｒｇｅｔｅｍｐｏｒａｒｙｆａｃｉｌｉｔｉｅｓｉｓｄｉｆｆｉｃｕｌｔ．Ｔｈｅｅｘｃａｖａｔｉｏｎ　　　　ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇａｎｄｗａｔｅｒｓｅａｌｉｎｇａｒｅｄｉｆｆｉｃｕｌｔ，　　　　　　　　　ｔｈｅｓｐａｎｏｆｃａｂｌｅｃｒａｎｅｉｓｕｐｔｏ４４０ｍ，　　　ｗｉｔｈｇｒｅａｔｗｅｉｇｈｔｌｉｆｔｉｎｇ，　　ａｎｄｔｈｅｃａｂｌｅ　　　　　　ｔｏｗｅｒｉｓａｓｈｉｇｈａｓ１８０ｍ，　　　　ｗｉｔｈｂｉｇｂｕｃｋｌｅａｎｃｈｏｒｌｏａｄ，　　　　　　　　　　ｓｏｔｈｅｍａｉｎａｒｃｈｓｔｒｅｓｓａｎｄｌｉｎｅａｒｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｉｓｄｉｆｆｉｃｕｌｔ．　　　　　　　　　　　　　Ｏｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆａｄｅｅｐｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇａｎｄｆａｍｉｌｉａｒｗｉｔｈｔｈｅｓｉｔｅａｎｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ａｌｌ　　　ｋｉｎｄｓｏｆｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｔｅｃｈｎｉｃａｌｍｅａｓｕｒｅｓ　　　　　　　　　　ａｒｅｔａｋｅｎｔｏｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｓｏｌｖｅｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｐｒｏｂｌｅｍｓｏｆｔｈｅａｂｏｖｅ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ　　　　４３０ｍｍａｉｎｓｐａｎ；　ｈａｌｆｔｈｒｏｕｇｈｓｔｅｅｌ　　ｔｕｂｅｃｏｎｃｒｅｔｅｈａｎｄｌｅｂａｓｋｅｔａｒｃｈ；　ｃｏｍｐｌｅｘｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｃｏｎｄｉｔｉｏｎ；　　　　　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｔｈｅｍａｉｎａｒｃｈ　　１工程概况　　　１．１大桥简介拉林铁路为国家　Ｉ　级铁路；设计旅客列车速度　１６０ｋｍ／ｈ；藏木雅鲁藏布江双线特大桥，为跨江桥梁，桥梁位于藏木水电站库区内，桥梁中心桩号　ＤＫ２０３＋７３１　　　　　，桥梁起止里程　　　ＤＫ２０３＋４６１．２～　ＤＫ２０３＋９８０，全长　　５３８．８ｍ，上部结构连续箱梁跨径布置为（　　　　３９．６＋３２＋３８４＋２８＋３２．６）ｍ，桥梁主跨采用　　４３０ｍ　中承式钢管混凝土提篮拱［１］。藏木雅鲁藏布江双线特大桥桥式布置如图　１　所示。图　　　１藏木雅鲁藏布江双线特大桥桥式布置　　　１．２地形地貌藏木雅鲁藏布江双线特大桥位于中游河段的桑加峡谷地段，桑加峡谷是指桑日至加查段的雅鲁１铁道建筑技术　　　　　ＲＡＩＬＷＡＹＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ２０１６　（增１　）·桥涵工程·藏布江峡谷，位于雅鲁藏布江中游河段，峡谷区山“高谷深，为典型的Ｖ”型谷，岭谷之间相对高差可达　　２０００ｍ　以上，谷底宽度　　　５０～１００ｍ　之间，河面最窄处仅为　　３０ｍ，两岸地形陡峻，悬崖陡壁之间，水流湍急，跌水节节相连。峡谷段长度约　　５２ｋｍ，河面高程从　　３５３０ｍ　降至　　　３２２０ｍ，河床平均纵坡近　‰６。　　１．３水文地质特征雅鲁藏布江是中国最长的高原河流，位于西藏自治区境内，也是世界上海拔最高的大河之一。发源于西藏西南部喜马拉雅山北麓的杰马央宗冰川，上游称为马泉河，由西向东横贯西藏南部，绕过喜马拉雅山脉最东端的南迦巴瓦峰转向南流，经巴昔卡出中国境。水能蕴藏量丰富，在中国仅次于长江。大桥两岸主拱座基坑开挖及　１＃、２＃墩承台基坑开挖均位于水面线以下，墩位表层土为第四系全新统人工堆积层，透水性好；下伏基岩为中粒角闪黑云二长花岗岩，质地坚硬。　２藏木雅鲁藏布江特大桥施工难点　　２．１施工场地狭窄，大临设施布置难度大藏木雅鲁藏布江特大桥位于藏木水电站库区，两岸地形为陡峻的斜坡及峭壁地形，桥头及桥尾均连接隧道，施工场地狭窄。尤其是林芝岸，在异常狭窄的范围内布置有主拱座、２＃桥墩、安拉隧道进口棚洞基础，同时还需修建缆索吊基础等临时设施，施工场地和大临设施布置还受山南　－加查公路的制约，给大临设施布置及施工安排带来极大困难。　２．２拱座基坑开挖支护及止水难度大大桥两岸主拱座基坑开挖及　１＃、２＃墩承台基坑开挖均位于水面线以下，墩位表层土为第四系全新统人工堆积层，透水性好；下伏基岩为中粒角闪黑云二长花岗岩，质地坚硬。基坑开挖支护及止水难度大。　２．３主桥应力及线形施工控制难度大大桥主体结构为中承式钢管混凝土拱桥，拱肋结构复杂，弦管与腹杆之间采用高强度螺栓连接、平联与弦管之间为焊接，拱肋制造、拼装精度要求高；主梁为预应力混凝土连续箱梁，施工技术复杂；拱肋、主梁应力及线形控制难度大。　２．４缆索吊机跨度大、吊装重量大，设计施工难度大钢管拱采用提篮拱结构［　２－４］，单幅拱肋节段最大吊装重量　　２２０ｔ，缆索吊机吊装重量大，两岸均为陡峻的斜坡及峭壁地形，缆索吊机设计施工难度大。　３钢管混凝土主拱施工技术本桥主跨采用　４３０ｍ　中承式钢管混凝土拱。钢管混凝土拱采用有塔式缆索吊悬吊拼装施工。钢管混凝土主拱施工总体方案如图　２　所示。图　　２钢管混凝土主拱施工总体方案　　　３．１主跨拱座施工拱脚基础施工分次进行，首先施工上弦拱脚基础部分，然后施工下弦拱脚基础部分，最后施工上下弦连接及拱座部分。为了施工安全及尽量避免及减小基坑开挖对围岩的扰动，根据本工程拱脚的实际情况，上层堆积地段开挖上方采用大管棚超前支护，侧面采用小导管超前支护。基坑采用台阶法开挖，开挖完成后采用格栅钢架支撑　＋挂网喷射混凝土　＋“”井字形临时支撑初期支护。上层堆积地段开挖上方采用大管棚超前支护，侧面采用小导管超前支护。基坑采用台阶法开挖，开挖完成后采用格栅钢架支撑　＋挂网喷射混凝土　＋“”井字形临时支撑初期支护。下层岩石地段开挖采用台阶法光面爆破开挖，开挖完成后采用格栅钢架支撑　＋挂网喷射混凝土　＋“”井字形临时支撑初期支护。　３．２缆塔扣塔及缆索吊机设计与施工根据藏木雅鲁藏布江特大桥总体布置、桥址地形及施工需要，拟定缆索吊机跨度为　　４４０ｍ，额定起重量为　　２×　３００ｔ，１与扣塔［５］合一，分别设置在两岸，塔架采用钻孔桩　＋承台基础。１　＋扣塔塔高约　　１８０ｍ，下部　　１４６ｍ　作为扣塔，和基础固接；上部　３４ｍ　作为吊装塔架，和扣塔铰接，１按中心压杆设计，１　＋扣塔布置如图　３　所示。缆索吊［６］主索分　２　组，每组主索由　１６　根直径　６０ｍｍ钢芯钢丝绳组成，主索通过索鞍支承于１顶并铰接于两侧后锚处。每组主索均设有　２　台起吊小车，并设有独立的牵引及起重系统。牵引索选用直径２铁道建筑技术　　　　　ＲＡＩＬＷＡＹＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ２０１６　（增１　）·桥涵工程·　３６ｍｍ　的麻芯钢丝绳，起吊小车纵移采用两岸对拉的牵引方式，牵引索死头固定在起吊小车上，活头分别进两岸　　８ｔ　牵引卷扬机，纵移速度不小于　　３０ｍ／ｍｉｎ；起重索采用　　４０ｍｍ　“麻芯钢丝绳，走　１０”滑车组配置起重卷扬机，起重索一端死头绕过塔顶后和后锚连“接，另一端绕穿走　１０”的滑车组和塔顶后进起重卷扬机，起重速度不小于　　１０ｍ／ｍｉｎ。由于桥位处两岸山势陡峻、岩石裸露，缆索吊机后锚均采用岩锚，包括主缆锚碇、扣塔锚碇、１后风缆等。起重、牵引卷扬机也布置在锚固于山体上的卷扬机平台上。图　　３１　＋扣塔布置　缆索吊塔架基础采用钻孔桩［７］加承台方式，均采用常规方法施工。塔架钢结构分节段加工成组件，通过施工便道运输至桥位处，每座塔架由两台　４８０ｔ·ｍ　塔吊辅助拼装。每座塔架设置　１　部施工电梯便于施工人员上下。缆索吊机安装完成，必须按规定进行模拟荷载试验合格后，方可投入正式运营。　３．３拱肋杆件制造及运输拱肋选择在有钢结构加工相关资质的专业钢结构加工厂内分单元制造，并在厂内进行单幅　　１＋２节段预拼，解体后再通过公路及进场便道运送至藏木雅鲁藏布江特大桥林芝岸现场，在林芝岸拼装平台［　８－９］上组拼成节段。拱肋杆件在运输、存放过程中，吊点栓挂一定要牢靠、稳定，防止杆件碰撞变形。　３．４拱肋节段预拼组装藏木雅鲁藏布江特大桥采用中承式钢管拱结构，全桥拱肋共分５６　个节段，左右幅分幅吊装。每一岸向跨中延伸　１４　个节段。由于桥位处施工场地狭窄，难以大量存放拱肋杆件，拱肋杆件运到现场后存放在项目部的拱肋单元件专用存放场内。在桥位处设置拱肋节段组拼平台，根据拱肋吊装顺序分批将拱肋杆件从存放场运至桥位，在组拼平台上组拼成拱肋节段，再滑移至缆索吊下方起吊安装。拱肋节段拼装平台采用钢管桩、贝雷梁形式、钻孔桩基础，整个平台划分为拼装区、节段存放区、起吊区、杆件临时存放区等功能区，并设置２　台　　１５０ｔ　龙门吊机负责节段组拼及吊运工作，整个平台可以存放４　段组装好的拱肋节段。　３．５拱肋节段吊装拱肋节段吊装采用　２×　３００ｔ　缆索吊机及扣索塔架进行扣挂法施工，钢管拱肋的吊装程序是从第一吊拱脚开始，遵循上下游、左右侧对称加载，同步安装平联、优先稳定的原则进行。由于桥位处场地狭窄，地形高差起伏大，尤其是林芝岸还受到山南　－加查公路的限制，给缆索吊机的布置带来极大困难，缆索吊机只能布置在紧靠拱座的位置，不可能在拱座与缆扣塔之间设置拱肋节段起吊位置，拱肋节段起吊位置的设置极为困难。经认真研究，钢管拱的结构，拱肋平联在第二、第三节段不连续，存在较大的空档，可以作为拱肋节段起吊的位置。为此，在拱肋节段拼装平台中设置横向滑移平台，并与拱肋节段存放区连成整体，组装好的拱肋节段通过滑道横向滑移至缆索吊机下方的起吊位置，从拱肋平联的空档中起吊，拱肋节段起吊位置如图　４　所示。图　　４拱肋节段拼装平台布置（下转第　６３　页）３铁道建筑技术　　　　　ＲＡＩＬＷＡＹＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ２０１６　（增１　）·桥涵工程·［１１］铁道第四勘察设计院桥隧处．桥涵顶进设计与施工［Ｍ］．北京：中国铁道出版社，１９８３：８０．［１２］中华人民共和国住房和城乡建设部，中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局　　　．ＧＢ５０２０８－２０１１地下防水工程质量验收规范［Ｓ］．北京：中国建筑工业出版社，２０１１：　５２－５３．［１３］中华人民共和国住房和城乡建设部，中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局　　　．ＧＢ５０１０８－２００８地下工程防水技术规范［Ｓ］．北京：中国计划出版社，２００９：檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪　６４－６７．　　（上接第　３　页）　３．６钢管拱的合龙全桥钢管拱共划分　５６　个拱肋节段，左右幅分幅吊装，每一岸钢管拱肋向跨中延伸　１４　个节段，两岸第　１４　拱肋节段前端主弦管之间留　　５００ｍｍ　空隙。拱顶合龙采用先临时锁定两岸拱顶合龙装置，再焊接合龙口弦管嵌补段的合龙方案。　３．７拱脚固结当拱轴线线形调整检查合格，报经监理工程师及设计院审核批准后，即可进行拱脚固结施工。拱脚固结过程为：焊接拱脚弦管接头→浇筑拱脚后浇段混凝土→拱轴转换成无铰拱。　３．８压注钢管内混凝土藏木雅鲁藏布江特大桥拱肋内混凝土分为两部分：第一部分是上下弦管内混凝土，第二部分为实腹式缀板段混凝土。拱肋内混凝土采用泵送顶升压注法浇筑。施工时采用大功率混凝土输送泵，泵灌入口设在灌筑段根部，以连续顶推方式泵送到拱顶。灌筑顺序为：先弦管，后实腹缀板；弦管按设计要求的顺序浇筑。　３．９拆除扣锚索放松扣锚索：当拱肋混凝土强度达到设计强度后，即应进行扣锚索拆除，各扣点每次可按　　１／４　的扣锚索索力松索，放松扣锚索的顺序应按设计计算确定。每一次松索均应对拱圈轴线，塔架位置进行检查，确定无异常情况变化时，才可进行下一步松索。松索时，千斤顶回油不要太快，以免松索对钢管拱和塔架产生瞬间力的冲击而发生意外，松索要统一指挥、信号明确、四个肋同步进行。　４结束语—利用拱座与山南加查公路之间极为有限的可用地，精心设计，采用跨度　　４４０ｍ　缆索吊机，既能—满足拱肋节段吊装的需要，又有效避开了山南加“”查公路。１扣塔合一，能尽可能地减少大临设施对有限空间的占用。拱肋节段组拼起吊平台也是解决施工场地狭窄的又一项技术措施；缆索吊机跨度大，塔架距离地面高达　　１８０ｍ，拱肋节段吊装重量大，扣锚索荷载大，大桥除了设立专门的专家组，还必须设立施工监控组，对全桥结构进行仿真计算［　１０－１２］，并在钢管拱安装过程中，不断监测塔架、扣锚索、钢管拱等的变形及应力等，并反复计算分析，及时反馈到现场并指导施工和修正施工误差，保证主拱的安装质量。本文通过对主跨　４３０ｍ　中承式钢管混凝土拱主拱施工技术施工方案的研究，解决了各种技术难题，为解决此类问题提供了有益借鉴。参考文献［１］　陈宝春．钢管混凝土拱桥发展综述［Ｊ］．土木工程学报，２００３，３６（１２）：　４７－５７．［２］　马胜双．京沪高速铁路跨济兖公路钢箱系杆拱桥主桥方案设计［Ｊ］．铁道标准设计，２００７（２）：　８５－８８．［３］　冯丛．云桂铁路南盘江特大劲性混凝土拱桥施工技术探讨［Ｊ］．铁道建筑技术，２０１２（８）：　７７－８０．［４］　郝趁义．跨京杭运河　　　１－９０ｍ　刚架式系杆拱桥施工技术［Ｊ］．铁道建筑技术，２００３（４）：　６－８．［５］　樊秋林．云桂铁路南盘江特大桥扣锚索系统施工设计［Ｊ］．铁道建筑技术，２０１３（４）：　６０－６４．［６］　刘宏宇．南盘江大桥缆索起重机缆索系统设计［Ｊ］．铁道建筑技术，２０１３（９）：　５２－５６．［７］　于加顺．深水裸岩大直径超长钻孔桩施工技术［Ｊ］．铁道建筑技术，２０１２（３）：　７４－７６．［８］　刘运洪．港珠澳大桥非通航孔桥钻孔平台施工方案比选［Ｊ］．桥梁建设，２０１５（２）：　３８－４０．［９］　周祖清．深水倾斜裸岩河床桩基施工平台设计与施工技术［Ｊ］．铁道建筑技术，２０１３（４）：　２７－２８．［１０］周岑，郑凯锋，范立础．大跨度石拱桥的全桥结构仿真分析研究［Ｊ］．土木工程学报，２００４（３）：　８９－９２．［１１］未丙岩．飞燕式钢管砼拱桥系杆与吊杆施工分析与控制［Ｊ］．铁道建筑技术，２０１１（Ｓ１）：　５１－５４．［１２］赵跃宇，刘伟长，冯锐，等．大跨度钢管混凝土拱桥拱肋吊装过程的仿真计算［Ｊ］．世界桥梁，２００６（２）：　３８－４０．３６铁道建筑技术　　　　　ＲＡＩＬＷＡＹＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ２０１６　（增１　）