泸定水电站尾水大桥连续预应力箱梁施工技术

胡传安，赵华荣，张朝刚

（中国水利水电第十四工程局有限公司曲靖分公司，云南 曲靖 655000）

1 工程概况

G318公路泸定水电站发电厂房段跨尾水渠大桥桥梁的布孔受桥下尾水渠边墙布置、尾水渠和厂房基础开挖及场内道路布置等因素控制，设计为6组40m长预应力连续弯箱梁结构，全长246.10 m。桥轴线为公路中线，布置在缓-圆-缓型平面曲线上。桥面按路面超高设置横坡，桥墩按法线方向布置。箱梁为单箱单室宽翼缘截面，翼缘板宽1.725 m，端部厚18 cm，根部增至50 cm厚。箱室底宽538.4 cm，腹板为斜腹板，腹板厚度均为50 cm，顶板、底板厚度均为25 cm，梁体为250 cm等高度箱梁。箱梁位于半径为255 m的平面曲线上，为增加箱梁的整体抗扭能力，在支座处设有横隔梁，在每跨跨中设一道横隔板。桥墩采用设倒角的矩形实体墩，1、2、3、5号桥墩基础为带承台的桩基，4号桥墩基础与尾水渠墙体结合在一起。桥台设计为双柱式轻型桥台，桩基础。

箱梁采用C50混凝土浇筑，桥面铺装采用C40合成纤维混凝土，桥墩、桥台盖梁采用C40混凝土，桥墩承台及扩大基础采用C35混凝土，桩基均采用C35水下混凝土。预应力束由7～19根φ15.2 mm钢绞线组成。预应力管道采用预埋塑料波纹管。

2 施工难点分析

（1）上部结构为连续预应力箱梁，为满足接线需要平面转弯，转弯半径仅255 m，纵坡达4%。

（2）桥墩较高，最大高度达34.5 m，无论是采用支架方案还是贝雷架方案，均有较大的难度。

（3）尾水渠底板覆盖层深厚，以漂卵石覆盖层为主，局部为粉土地层，受渗水影响地基易软化，承载力较差。

（4）第一跨、第四～六跨基础与尾水渠结构有干扰，或位于尾水渠开挖覆盖层边坡之上，如采用支架方案基础处理难度较大。

（5）施工干扰大，尾水大桥与厂房基坑施工及压力钢管运输均存在较大的干扰。

3 箱梁施工方案选择

（1）移动模架方案。移动模架方案具有施工快速、安全，与基坑施工干扰小等优点。但由于泸定工程箱梁平面转弯，且转弯半径较小 （一般转弯半径须大于400 m），纵坡大，经与众多移动模架专业厂家咨询研究，采用一般移动模架稳定问题突出，几乎无法解决，如果采用特制移动模架，因后续无法与其他工程周转使用，施工成本高，极为不经济。

（2）贝雷架方案。贝雷架方案施工简便，通常使用在须保证底部通行的工程中。泸定工程箱梁单跨度达40 m，跨中必须设置钢管支墩，钢管支墩高度大，截面小，细长比小，自身稳定问题突出，加之地基承载力较差，存在较大的安全隐患。

（3）满堂支架方案。满堂支架具有机动灵活、安全可靠等优点，分快插体系支架与普通满堂支架两种形式，快插体系支架钢管材质有保证，轴心抗压性能优良，但缺点是整体稳定性较差，如基础产生不均匀沉降，产生整体失稳的风险较大。

经分析对比，根据现场的实际条件，最终决定采用普通满堂支架方案。

4 满堂支架方案面临的问题与对策

（1）地基承载力问题。满堂支架对地基承载力要求较高，尾水渠底板覆盖层无法满足承载力要求。故对局部地基承载力较低部位采用石渣进行换填，用振动碾分层碾压密实，经承载力检验合格后浇筑垫层混凝土，垫层混凝土根据现场的地质条件，按20～60 cm厚控制，局部增设钢筋网，以提高基础的整体性。对于支架基础部位出露的渗水，采取引排措施，避免浸泡软化地基。

（2）上、下游斜坡基础问题。满堂支架立杆基础必须水平，且承载力须满足要求。为此，统筹安排尾水渠施工进度，对于第一、第四、第五跨的斜坡基础，在搭设相应部位支架前，将挡墙混凝土浇筑至一定高程，并及时对墙背进行回填形成水平基础，再对基础进行硬化处理。对于第六跨斜坡基础，在支架基础水平投影范围内，顺坡面自下而上浇筑混凝土台阶，形成台阶式基础。

（3）施工干扰问题。尾水大桥施工与压力钢管运输、厂房基坑施工及机电安装交叉作业，通道干扰问题突出。为此，统筹安排尾水渠底板与箱梁施工进度，在第三跨箱梁施工期间，满堂支架将下基坑道路封堵，暂停尾水渠底板施工；在施工第六跨脚手架前，完成压力钢管运输，施工第六跨时，在第五跨设置4.5 m宽门洞，确保机电安装通道畅通。

（4）材质问题。满堂支架钢管壁厚以理论计算厚度作为标准。

5 满堂支架设计及质量控制

5.1 满堂支架结构参数

按照最高一跨脚手架进行设计计算，脚手架选用外径48 mm、壁厚3.0 mm的钢管，材质为Q235，步距1.2 m，立杆间、排距均为0.6 m，长宽方向均设置剪刀撑，宽度方向每4跨设置一道，内外侧立面设置连续剪刀撑，剪刀撑与地面夹角按50°控制。为降低风荷载，仅上部通道两侧挂安全网。支架搭设宽度为箱梁水平投影宽度加两侧走道宽度。支架立杆基础设置钢垫板，以分散立杆基础应力。立杆采用对接接长，剪刀撑采用搭接接长。立杆及水平杆接头避免在同一截面上。遇桥墩时，利用支架附墩增加整体性。

5.2 满堂支架质量控制要点

（1）材质。用于支架的钢管、扣件必须有出厂材质检验报告，并经进场抽检合格方可投入使用。

（2）地基承载力。地基承载力标准值不小于200 kPa，并经监理工程师验收签证。

（3）严格控制立杆间排距、步距，偏差不大于10%。

（4）立杆垂直度是确保支架达到设计受力工况的关键，立杆垂直度按0.5%控制。

（5）扣件紧固程度。扣件采用扭力扳手抽检，合格标准为紧固力不小于35 kN，抽检合格率不低于85%。

5.3 满堂支架预压

为消除承重架、模板的非弹性变形和地基的压缩沉降影响，测量承重架弹性变形的实际值，作为箱梁立模预拱度设置的参考；同时，检验承重架的受力稳定情况，确保承重架安全，按照规范要求对支架进行预压。

采用堆载砂袋法预压。为保证预压荷载的合理分布，模拟混凝土浇筑顺序分三步加载，依次为底板钢筋混凝土重力，腹板钢筋混凝土重力，翼缘板及顶板钢筋混凝土重力。考虑到混凝土振捣产生的动荷载、小型机具荷载及风荷载，预压荷载按总荷载的1.2倍考虑。砂袋采用装载机配合人工装矿袋，50 t汽车吊、塔机吊运。在预压过程中，加载、卸载前后对底模、腹板模板进行观测，计算非弹性变形及弹性变形量。第一跨预压实测成果表明，50%的测点非弹性变形大于10 mm，局部达22 mm。因对基础进行了特殊处理，在预压过程中基础沉降变形较小。考虑到张拉后跨中起拱约1～2 cm，跨中按5 cm设置预拱度，全跨按抛物线分配。后因工期紧张，经参建各方协商，自第二跨起取消系统预压，仅对第四跨基础条件较差部位进行了局部预压，预拱度按7 cm设置。

6 连续预应力箱梁施工技术方案

（1） 浇筑分段、分层方案。为利于支架稳定，分两层浇筑，第一层浇筑底板及腹板，第二层浇筑顶板和翼缘板，分缝位置避免倒角等应力集中部位。按照设计要求，在零弯矩附近设置施工缝，第一跨长47 m，第二至五跨长40 m，第六跨长33 m。

（2）模板及支撑加固方式。采用竹胶板模板，堵头采用木模板。底板铺设纵横向双层枋木，横向枋木截面尺寸为15 cm×15 cm，间距60 cm，纵向枋木截面尺寸为5 cm×10 cm，间距20 cm，枋木表面铺竹胶板模板，底模利用顶托调节。腹板外侧模板增加钢管斜支撑，并与支架连接，内、外模板均采用枋木作背枋，纵向钢管做围柃，对拉加固。反倒角部位以及进人孔底板等部位设置排气孔、振捣孔。顶板采用在底板上搭设脚手架支撑，支撑方式同底模。

（3）材料垂直运输方案。采用支架方案材料垂直运输工程量大，为此，分别在2号桥墩外侧及4号桥墩内侧各安装1台塔机，局部采用汽车吊辅助吊运。

（4）细骨料问题研究。箱梁混凝土采用C50高性能混凝土。因大渡河流域天然砂含泥量、云母含量超标，只能采用机制砂，泸定水电站的砂石系统按照水工规范设计，采用半干半湿法生产工艺，石粉含量符合水工规范，但不满足桥涵规范。经实地考察、取样试验，湿法生产的皮带上取样检测的机制砂石粉含量满足桥涵规范要求，故对砂石系统生产方式进行了调整，集中为箱梁生产一批水洗砂。石粉洗掉后，砂的细度模数达3.3，超过规范上限。经试验分析，细度模数超标主要影响混凝土和易性，对于混凝土强度有利无弊，因此通过适当增加胶凝材料、调整聚羧酸掺量改善混凝土和易性，最终满足了施工要求。

（5）混凝土浇筑方案。采用臂长48 m的汽车泵泵送入仓浇筑。第一层先浇筑腹板根部，再依次浇筑底板、腹板，左、右两侧对称下料，长度方向分段、分层浇筑；第二层全断面推进，纵向分段分层浇筑。采用φ50 mm振捣器振捣，对于锚固端等钢筋密集部位，采用小直径振捣器仔细振捣。底板及顶板设置样架控制收仓高度，人工抹面。

（6）混凝土养护措施。根据外界的气候条件，分别采用洒水养护、蓄热法养护，根据监测资料，2～3 d混凝土内部温度达到峰值，故重点做好前7 d的养护措施，确保混凝土表面保持湿润，持续养护时间一般按14 d控制。

（7）预应力施工。箱梁线形为平面转弯，纵坡较大，波纹管安装精度要求较高，测量放线困难。为此，提前由测量人员编制放样图纸，绘制每根波纹管沿桩号方向相对于底模的高程变化，现场以桩号、侧模、底模为参照控制定位。塑料波纹管采用样架钢筋固定，间距80～100 cm，对弧段加密样架钢筋，确保波纹管精度，局部钢筋与波纹管有干扰的，在不影响结构的前提下，对局部钢筋进行适当调整。钢绞线端头设置P锚，采用挤压机现场加工锚头，钢绞线采用连接器接长。混凝土强度达到设计强度90%以后 （一般在5 d后）开始张拉，采用4 000 kN穿心式千斤顶整体张拉，左、右两侧对称张拉，张拉顺序为自腹板根部向顶板张拉，先张拉腹板，再张拉底板，最后张拉顶板支座负弯矩预应力束。张拉完成后立即进行孔道压浆，采用真空压浆工艺，制浆时掺入膨胀剂，排气管采用镀锌铁管并安装球阀，以便于控制注浆饱满度。

（8）桥面系施工。①垫石及支座施工。原设计方案支座设置下垫石和上垫石，上垫石高度较小，钢筋网层数多，难以控制施工质量，经与设计协商，采用上垫钢板替代上垫石，钢板平面尺寸较对应的支座大5 cm，支座螺栓部位预留螺栓孔。桥墩浇筑完成后，设计对支座型号进行了调整，调整后有两个桥墩无下垫石空间，最终将墩顶部分混凝土凿除，形成凹坑，增加钢筋网片，采用下垫钢板代替下垫石。支座均采用抗震盆式橡胶支座，分固定支座、双向支座和单向支座。在浇筑垫石时预留支座地脚螺栓孔，垫石顶部与支座之间的间隙及支座地脚螺栓孔均采用ICG设备基础加固型超早强型回填灌浆材料回填。立模后，支座与模板之间的缝隙采用土工布填塞，避免浆液进入支座。②防水层施工。桥面采用XYPEX防水材料防水。施工流程为基面检查→基面处理→基面润湿→制浆→涂刷XYPEX灰浆→检验→养护→验收。采用专用的半硬尼龙刷涂刷，涂刷时应注意力度，保证凹凸处都能涂上，控制涂层厚度不小于0.8 mm，涂刷二遍，交替改变涂刷方向，同层涂膜的先后搭接宽度宜为30～50 mm。③桥面铺装混凝土施工。桥面铺装混凝土采用半幅、整体自上游向下游分段施工。采用角钢做轨道，混凝土用搅拌车运输直接入仓，振捣梁振捣，人工抹面收光，利用铝合金刮尺检查控制平整度。浇筑完成后按照4 m切缝，缝宽0.5 cm，深1.5 cm。达到设计强度后，采用刻缝机刻槽。

（9）冬季施工措施。①顶板采用蓄热养护，收仓后在顶板覆盖一层塑料薄膜保水，再在上面覆盖2 cm保温被，保温被上覆盖彩条布，避免热量、水分自保温被接缝间散失。保温材料顶部采用枋木压紧。充分利用保水材料避免水分散失，有效利用混凝土自身散热提高环境温度。②适当推迟内模拆除时间，避免在混凝土温度达到峰值时拆模，降低内外温差。③将箱梁上、下游两端的孔洞封堵，利用混凝土自身散失的热量保持箱梁内部适宜、稳定的温度。④外模在张拉完成后拆除。 通过上述措施，确保了混凝土强度快速增长，即使在冬季低温期间，也能够确保在5 d左右具备张拉条件。

（10） 施工进度控制。为满足临时通车节点要求，工期十分紧张。因此，按照节点要求倒排工期，加大人力、材料及设备投入，同时按照3跨配置脚手架、模板材料，确保第二跨以后的脚手架搭设、底模铺设不占直线工期。在前一跨顶板混凝土待强期间，进行下一跨底板及腹板钢筋绑扎、波纹管安装，施工缝位置预留张拉工位，局部不立模板、不绑扎钢筋。待前一跨张拉完成后，立即恢复张拉工位模板、钢筋，开仓浇筑下一跨底板及腹板，缩短了直线工期。通过采取上述措施，自第一跨底板开仓浇筑，至第六跨收仓，直线工期仅87 d，满足了进度要求。

7 小结与建议

（1）满堂支架具有机动灵活等优点，在特殊线形桥梁上具有较好的适应性，但满堂支架搭设过程中的质量控制极为关键，是确保施工安全的前提。

（2）腹板、翼缘板直接利用钢管斜支撑刚度相对较差，须采取对拉等补强措施，条件允许的情况下，腹板及翼缘板采用定型模板最佳。

（3）在桥涵规范中，对砂只有含泥量指标限制，无石粉含量控制指标。含泥量主要针对的是天然砂，石粉含量一般针对机制砂，判断机制砂中的石粉含泥量须进行亚甲蓝试验。因此在施工中，以桥涵规范中的含泥量作为控制机制砂石粉含量的控制指标是不合适的。目前，随着天然砂的减少以及回采限制，机制砂在交通建设中的应用越来越广泛，因此，应对桥涵规范加以完善，单列机制砂的技术指标。

（4）蓄热养护法确保了冬季混凝土施工质量，保证了混凝土强度增长，有利于按期张拉，可节约工期。

（5）桥面铺装混凝土应采用防水混凝土代替防水层，有利于施工质量控制。

（6）桥面铺装完成后，必须及时切缝，避免出现裂缝。