鄂北工程PCCP管桥施工工艺

任登成，李文中，贺双健

（鄂北地区水资源配置工程建设与管理局（筹）,430071，武汉）

鄂北工程PCCP管桥施工工艺

任登成，李文中，贺双健

（鄂北地区水资源配置工程建设与管理局（筹）,430071，武汉）

针对鄂北地区水资源配置工程夹河套PCCP管桥特点，介绍了PCCP管桥施工工艺流程、施工方法，并对管桥现场施工中的难点及应注意问题进行了说明，为今后类似工程提供宝贵的施工经验。

鄂北地区水资源配置工程；PCCP；管桥

一、工程概况

鄂北地区水资源配置工程（以下简称鄂北工程）唐河、白河管线桥工程为孟楼—七方倒虹吸跨河架空管桥，全部铺设预应力钢筒混凝土管（PCCP）。由于该管线桥段位于夹河套地段，建筑物级别提高为Ⅰ级（鄂北工程输水干渠渠道及建筑物级别为Ⅱ级），设计洪水采用50年一遇，校核洪水采用200年一遇。其中，唐河管线桥位于湖北省襄阳市襄州区程河镇，横跨唐河，总长427.6 m。管桥跨主河槽处采用(40+2×65+40)m连续箱梁，形式为单箱3室直腹板变高度截面桥面，宽度为19.8 m。白河管线桥位于湖北省襄阳市襄州区古驿镇，横跨白河，总长636.4 m。管桥跨主河槽处主桥采用 (45+2×75+45)m连续箱梁，采用单箱3室直腹板变高度截面桥面，宽度为19.8 m。两桥悬灌段均采用挂篮施工，其中唐河管桥连续梁悬灌段#1、#2段长度为 3.0 m，#3～#8 段长度为3.5 m，合龙段长度为2 m；白河管桥连续梁悬灌段#1、#2段长度为3.0 m，#3～#6 段长度为 3.5 m，#7～#9 段长度为4.0 m，合龙段长度为2 m。

唐河、白河按照湖北省交通运输厅海事局规划河道的航运标准为Ⅳ级航道，为满足桥下通水及通航需要，PCCP管桥工程采用高铁标准建设。高铁标准在建造高速铁路时采用动荷载设计，而管桥上部通水需采用静荷载设计，设计承重量更大，采用PCCP相较于以往的渡槽管桥上部安装钢管更易于管理及维护。

二、主要施工工艺流程及方法

管桥工程主要分为桥墩钻孔桩基础、桥墩承台、桥墩墩身及镇墩，T形梁预制安装及连续梁施工。临时工程主要为双壁钢围堰、临时钢栈桥。

1.临时钢栈桥施工

唐河栈桥全长290.52 m,白河栈桥全长297.52 m，栈桥梁部用装配式公路栈桥(321贝雷桁架)，其具体结构形式为3组双排单层贝雷桁架，使用90型标准贝雷花架进行横向联结，最大设计跨径15 m；下部用螺旋钢管桩，桥面宽度6 m,为上承式结构；桥面板为8 mm厚压花钢板，面板横向分配梁为Ⅰ18a，间距为0.25 m；桥墩采用直径 630 mm×10 mm螺旋钢管桩；桥台采用钢筋混凝土桥台。采用“钓鱼法”施工，利用已安装完成的栈桥作为施工作业平台，轻型定位架定位，采用50 t履带吊及DZ90型柴油振动锤逐孔搭设栈桥。钢栈桥施工工艺流程见图1。

2.桥墩桩基础及承台施工

旋挖钻机作业施工程序：施工准备→测量放样→护筒埋设 (泥浆制备及测试)→钻机就位→钻孔→补浆→孔深测量→地质确认→清孔→成孔。水中承台施工工序：双壁钢围堰防护、钢板桩防护→基坑开挖→凿除桩头→桩基检测→基底处理→绑扎钢筋→立模→浇筑混凝土→回填。

图1 钢栈桥施工工艺流程

双壁钢围堰防护、钢板桩防护施工前，精确放样出钢板桩及双壁钢围堰施工位置，用白灰在地面上做出标记。为了更好地进行施工中和施工后的检查工作，将已经放样的轴线控制桩加上护桩，并且做好护桩的加固工作，保证不受相关基础施工的破坏。水中墩#3、#4、#5墩已进行筑岛施工。唐河管线桥镇墩承台为深基坑施工，开挖深度约为12～15 m，承台结构尺寸为 44.6 m×21.8 m×3 m，唐河管线桥#0、#8镇墩拟采用钢板桩围堰施工；唐河管线桥#3、#4、#5承台及下部墩柱采用双壁钢围堰施工。双壁钢围堰施工周期较长，为加快施工进度，先插打拉森钢板桩进行承台开挖及桩基检测辅助双壁钢围堰施工；#1、#2、#6、#7 承台基坑开挖深度约为2.5 m，按照1∶0.7的坡度进行放坡开挖。

3.桥墩墩身及镇墩施工

主要施工流程如下：施工准备→承台顶面处理→测量定位→绑扎钢筋→立设模板及支架→钢筋网、预埋件、预留孔等安装→专业检查→浇筑混凝土→养护→拆模。

由于工程桥台镇墩混凝土方量较多，需降低大体积混凝土水化热温度以防混凝土产生裂缝，因此在混凝土中设置冷却水管。冷却水管的安装与绑扎钢筋工作同时进行，并在一定位置上安装测温设备，在外部设置进出水总管和水泵，以确保冷却水管的严密性。冷却管采用Φ50 mm管，平面安装间距为200 cm，相邻两层的距离为50～100 cm，最外层冷却水管距混凝土边缘的距离为50～75 cm。

主墩承台为双层承台，底层承台高3 m，顶层承台高1.5 m，分两次浇筑。底层承台布置3层冷却水管，顶层及底层水管距混凝土外边缘50 cm，中层冷却水管位于承台中心位置，距顶层及底层冷却水管均为100 cm；顶层承台高度＜2 m，在承台中心位置布置1层冷却水管。唐河#1、#2、#6、#7承台高2.5 m，布置2层冷却水管，顶层及底层水管距混凝土外边缘75 cm，冷却水管层间距100 cm；唐河#0及#8承台高度为3 m，冷却水管布置同主墩底层承台。

完成冷却水管布置后要做试运行，使用测温管在进出水处进行温度测量，检查其是否有渗漏现象，水流降温程度是否符合标准。测温孔选择Φ25钢管，布置在承台内部。

安装完成的冷却水管同钢筋骨架牢固连接，避免浇筑混凝土时出现水管变形现象或堵水、漏水等问题，浇筑混凝土前要做好管路检查工作，避免漏水和阻塞问题。

混凝土初凝后，启动水冷却系统，同时控制进水温度和出水温度。进水温度与混凝土中心最高温度之差不得大于25℃，根据计算出的混凝土中心最高温度值调整进水温度，可采用加热棒对蓄水池中的水进行加热。出水口水温应较进水口水温升高3～6℃为宜，可通过调节冷却水流速控制进出水口温差，一般冷却水流速为 0.8～1 m/s。

当混凝土最高温度与表层温度之差不大于5℃时，可暂停水冷却作业；当混凝土最高温度与表层温度之差大于25℃时，应重新启动水冷却系统。

4.T形梁预制及安装

唐河管桥引桥采用4跨35 m跨9片T形梁，梁高3 m；采用35预应力混凝土预制后张法简支T形梁分片架设施工，每跨9榀预制T形梁，共36榀。白河管桥桥面宽19.8 m，引桥采用10跨35 m跨9片T形梁，梁高3 m；采用35 m预应力混凝土预制后张法简支T形梁分片架设施工，每跨9榀预制T形梁，共90榀；该标段采用后张法预应力张拉。后张法是先浇筑混凝土构件，待原构件达到设计规定的强度后，才可对预应力筋进行张拉锚固；该工艺无须专用张拉台座，可在施工现场直接张拉预应力筋；锚具使用具有自锚性的夹片式锚具，张拉时要将孔道中心、锚具和千斤顶3点对齐，缓慢进行大缸进油，快速做好对中找平，根据设计要求进行张拉，两端一起进行张拉，分级逐渐加载，每增加一级检查是否有断丝等破坏现象发生，有异常情况出现时要及时查找原因，解决后继续工作。

5.连续梁施工

连续梁施工主要分为墩顶#0块施工、悬灌段施工及直线段施工，各部位在施工前均需要进行预压，预压合格后进行钢筋安装施工。

连续梁挂篮工艺流程：唐河管线桥3个T构的悬臂各分8对悬浇梁段，其梁段数及梁段长度从根部至跨中各为（2×3+6×3.5）m，累计悬臂总长27 m，悬臂浇筑方量最大为#2节段，混凝土 102.2 m3，内模重 15 t，总重量280.72 t，梁段长 3 m，粱高 4.11～4.45 m，顶宽 19.8 m，底宽 17.7 m；走行方式为无平衡重自行，挂篮自重58.9 t。唐河连续梁截面最低点梁高在端支座为3 m，中支点处为5.2 m，白河连续梁截面最低点梁高在端支座为3.2 m，中支点处为5.8 m。

悬灌段施工工艺流程见图3。

图3 悬灌段施工工艺流程图

（1）挂篮安装

准确定位出挂篮应当行走的正确轨道后，开始安装相应的轨道垫梁，并在垫梁下部使用水泥浆找平，要保证轨道各组两条轨道之间有一定的距离，同时主桁之间的距离要符合标准规定，操平垫实。

（2）挂篮操作施工

①开始挂篮施工前，要在前支座处设置临时钢支垫，使行走器不直接承受混凝土重量、前支座不承受挂篮及浇筑混凝土的重量。用千斤顶顶起挂篮后再进行支座安装工作，完成后卸下千斤顶，开始使用钢支垫受力。

②所有挂篮安装工作结束后，再一次进行全面细致的检查工作。检查项目一般包括主桁架焊接质量是否合格以及吊杆保护是否充分发挥作用、不能有任何损伤现象出现等，还要对一些吊底、垫板和螺母等的质量和数量进行认真检查，以确保施工安全。

③对挂篮拼装详细检查后不能立马开始工作，要先进行堆载试验。试验一般施加1.2倍设计荷载，认真观察并详细记录挂篮的承载力和变形情况，观察其是否出现一定的弹性或者非弹性变形现象。此试验结果可为以后进行立模标杆提供适当参考。

④完成挂篮加载试验，确定立模标高。箱梁各时期的立模标高＝设计标高＋预拱度＋挂篮满载后自身变形。设计给出的不同荷载情况的挠度是根据理论计算得出的，但受多种原因影响，实际挠度往往与计算挠度存在差距。例如，由于混凝土并不是很好的弹性材料，其弹性模量计算存在误差，因此后面浇筑梁时要根据已施工梁段的测量情况做出一定的调整，不断减小误差，确保整个箱梁结构的线性。

⑤将底模、侧模的轴线标高确定完成后安装底板、腹板钢筋及纵向波纹管等。

⑥每次悬浇前，要对挂篮上的螺栓是否牢固及电焊、后锚设备联机状态等重要环节进行全面检查，保证施工顺利进行。同时，安排专人完成挂篮锚固，使挂篮每次发生的变形存在一定规律。

（3）挂篮的移动

①混凝土达到强度要求后，开始进行梁段预应力的张拉。安排专人指挥挂篮前移工作。

②确定挂篮移动轨道的具体位置，设置轨道垫梁，进行工字型轨道接长时使用连接板、螺栓级逆行轨道的连接，杜绝使用电焊完成连接工作。完成抄平垫实后，用箱梁的竖向精轧螺纹钢穿过反压梁，达到锚固轨道的目的，最后检查确保所有轨道牢固。

③当底篮脱离箱底15 cm左右时，同步进行前吊杆的下放，保持前后下横梁在同一水平高度，这时的高差最多不能大于10 cm，避免引起下横梁在移动时失稳。开始脱落模时，首先要松后吊杆，再松前吊杆，不然会出现地模蹩劲现象，无法完成卸落。

对于横向联结的桁梁，使用吊杆吊住后下横梁，拆下锚在其他箱梁后下横梁的吊杆，底篮的后下横梁用钢丝绳和10 t葫芦同时挂在侧模的滑动导梁上，用10 t的葫芦保护底篮的前下横梁和前上横梁。

④在每个导梁后端部位用于滚动和承重的吊架要进行一定的变换工作。首先进行滚动吊架的完全收紧，使后端的各种吊架处于完全不受力的状态，然后将承受吊架放下大约15 cm左右，此时滚动吊架处在受力状态；其次，将滚动吊架继续向下放10 cm左右，并且将导梁的前端也开始向下移动10 cm，保证侧模和顶模能够彻底同箱梁没有连接。此时首次吊具变换工作顺利完成。

⑤适当松开主桁的后锚杆，使用反扣轮安装在轨道上，保证反扣轮能够结实的将轨道完全咬住，此时反扣轮处在受力状态；使用千斤顶将主桁完全顶起来，这时将所有钢支座卸除，将行走器固定牢固，开始逐渐地进行千斤顶的放松工作，使行走器逐渐开始受力；当千斤顶全部放开后，主桁的反扣轮将处于一个受力状态，也就是主桁开始作用于轨道和行走器。

⑥进行挂篮前移工作前看模板和箱梁混凝土面是否已经处于安全脱离状态。前移过程中在主桁两端挂一定链条葫芦用于保护前移过程。在底篮后下横梁与外侧模滑梁之间和前下横梁与前上横梁之间都安装10 t葫芦，准备备用安全绳。收紧花篮螺栓，保证反扣轮吊带垂直受力。

⑦4个千斤顶同时牵引，把挂篮等一系列部件开始向下一节位置移动。挂篮移送速度在5～10 cm/min，保持平稳移动；移送中，挂葫芦防止千斤顶倾斜，在挂篮移动中逐渐放下葫芦，此时千斤绳一般是不受力的。当挂篮移动有任何不正常现象时，要立即停下进行相关检查。挂篮移动过程中左右桁架一定要平衡，前后主桁片相距10 cm左右，使两边的不平衡力矩达到设计要求。

⑧若轨道压梁挡住反扣轮，要在反扣轮后加压梁，然后将挡住的轨道拆下。主桁前移到位后，用千斤顶顶起主桁，安装钢支座，下放主桁使其回落到钢支座上。

⑨挂篮后锚点进行锚固。将模板位置和标高进行适当的调节。

⑩使用3 t葫芦将内模拉到规定位置，进行相应吊杆的安装，让承重的吊具受力；去掉内滑梁末尾的滚动锚具固定作用，将滚动吊具放在预留孔位置，再次进行穿锚杆，准备进行下一次的行走，进行第二次吊具变换。

（4）挂篮的拆除

开始合龙段施工前，可以将挂篮拆下，顺序如下：

①箱梁顶面上设置一个卷扬机，吊外侧模的吊杆慢慢放下，直到到达地面。也可先放下底模架，然后再放下外侧模。

②挂篮不可以跨中开始下放、拆除，将挂篮后退后在轨道上慢慢进行拆除下放工作。

③把主桁架放到可以吊的范围中，然后开始分片拆卸，按照同安装顺序相反的流程进行。先拆前上横梁，在拆横向联结桁梁时，首先将主桁片用一定的葫芦左右拉紧，确保其具有理想的稳定效果。将那些用于临时连接作用的角钢全部拆除，然后开始拆除横向联结桁架，在此过程中，要确保对主桁片和横向联结桁架不产生任何不利影响或是破坏作用。最后进行主桁片的完全拆除工作。

④拆除轨道及轨道钢垫梁。

随着调水工程增多，采用PCCP管桥施工工艺，必将在以后的工程建设中得到更多推广和运用。

[1]杜丽洁.大口径PCCP管道接口漏压处理方案探究[J].中国水利，2016（14）.

[2]张永伟，姜艳芝.浅谈南水北调配套工程PCCP管道安装质量通病及预防措施[J].中国水利，2015（16）.

Construction techniques for Jiahetao PCCP pipe bridge of Water Resources Allocation Scheme in North Hubei Province

Ren Dengcheng,Li Wenzhong,He Shuangjian

Regarding the features of Jiahetao PCCP Pipe Bridge of Water Resources Allocation Scheme in north Hubei Province,its construction techniques and methods are introduced.Explanation is given to the difficult points and problems need to be paid attention,so as to accumulate valuable experiences for other similar projects to be constructed in the future.

Water Resources Allocation Scheme in North Hubei Province;Prestressed Concrete Cylinder Pipe;pipe bridge

TV68+TV672.5

B

1000-1123（2017）22-0051-04

2017-10-11

任登成，丹襄部副主任，高级工程师。

责任编辑 郑 爽