嚴(yán)朝鋒

(中鐵二十局集團(tuán) 第一工程有限公司，江蘇 蘇州 215151)

1 施工方案

泰東河大橋位于江蘇省廣山鎮(zhèn)，為下承式預(yù)應(yīng)力混凝土剛性系桿拱橋，跨越通航的三級(jí)航道，設(shè)計(jì)通航標(biāo)準(zhǔn)為70 m×7 m，最高通航水位2.87 m。橋梁全長(zhǎng)536.88 m，主跨長(zhǎng)82.4 m，主跨計(jì)算跨徑 L=80.3 m。拱軸線(xiàn)為二次拋物線(xiàn)，矢跨比為1/5，矢高為16.06 m。拱肋采用等截面“I”字型截面，拱肋高1.4 m，寬1.2 m。系桿采用等截面箱梁，橋面單向2%橫坡通過(guò)橫梁高度的變化調(diào)整。拱肋、風(fēng)撐、橋面板為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu);橫梁、系梁為預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。

這種橋梁的建設(shè)一般采用滿(mǎn)堂支架施工方法，該方法技術(shù)上比較成熟，操作比較簡(jiǎn)便，但在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)妨礙航道的通行，對(duì)于交通量較大的航道不宜采用此方法。近年來(lái)無(wú)支架施工工藝在大交通量航道的系桿拱橋建設(shè)中得到了嘗試應(yīng)用，該工藝對(duì)航道的通航能力影響較小，但造價(jià)較高。在施工中經(jīng)過(guò)方案比選和經(jīng)濟(jì)比對(duì)，采用的施工方案為:利用鋼管樁基礎(chǔ)和臨時(shí)支墩組成支撐體系，其上搭設(shè)上下6排加強(qiáng)型貝雷片構(gòu)成支架體系施工平臺(tái)，保證支架下通航航道。在支架上利用兩臺(tái)100 t浮吊拼裝系桿和拱肋。

2 施工工藝

2.1 支架體系布置

支架體系的支承結(jié)構(gòu)采用臨時(shí)支墩，全橋共設(shè)六處臨時(shí)支墩，編號(hào)按照路線(xiàn)前進(jìn)方向依次為臨1#→臨6#，見(jiàn)圖 1。

1)臨1#和臨6#基礎(chǔ)利用主墩承臺(tái)，臨5#在駁岸上，基礎(chǔ)采用鋼筋混凝土擴(kuò)大基礎(chǔ)，臨2#、臨3#、臨4#墩均在水中，采用鋼管樁基礎(chǔ)。φ600 mm×8 mm鋼管樁的有效入土深度不小于12 m。

圖1 臨時(shí)支墩的立面布置(尺寸單位:cm，高程:m)

2)臨 1#、臨 5#和臨 6#支墩采用 φ600 mm × 12 mm的鋼護(hù)筒，臨2#、臨3#、臨4#支墩均采用貝雷梁，共需三層，以滿(mǎn)足通航凈空要求。為了保證鋼管樁受力均勻，先用4根30#工字鋼組合制作的分配梁安裝于鋼管樁的頂部，其上再設(shè)置縱向貝雷梁。

3)按6個(gè)臨時(shí)支墩的布置，支架體系縱梁的跨度組合為(5.70+21.35+24.69+18.96+5.38)m。

臨時(shí)支架水中共設(shè)三跨，北側(cè)邊跨和中跨臨時(shí)支墩外側(cè)設(shè)置導(dǎo)航樁和防撞樁。橫橋向邊支墩每片系桿下設(shè)6排上下加強(qiáng)貝雷片，中間支墩每片系桿下設(shè)6排上下加強(qiáng)貝雷片，全橋共4×6排，中間用橫向拉桿、支撐架聯(lián)結(jié)。貝雷縱梁底高程為8.487 m，貝雷梁頂面離系桿底面的距離為60 cm左右。

為了盡量避免在施工過(guò)程中由于彈性變形和非彈性變形引起的高程誤差，在施工過(guò)程中必須設(shè)置預(yù)拱度。在兩邊兩個(gè)濕接頭設(shè)置2 cm，中間兩個(gè)濕接頭設(shè)置7 cm的預(yù)拱度。

4)拼裝拱肋用貝雷支架的布置范圍在拱肋正投影范圍內(nèi)，長(zhǎng)度46.5 m，故跨徑布置為(18+15+18)m，見(jiàn)圖2。為了兼顧風(fēng)撐的安裝，采用4片貝雷梁，寬度布置為(90+90+90)cm。在支架頂面用型鋼和方木制作適合于拱肋弧線(xiàn)的支墊，以保證拱肋安裝就位時(shí)，支承面接觸平順。為了增強(qiáng)貝雷支架承受水平力的能力，需在各上、下貝雷片接觸部位設(shè)置縱向、橫向或斜支撐。

為了確保支架在整個(gè)施工過(guò)程中的安全性，搭設(shè)時(shí)局部需再增加加強(qiáng)支撐架(在6#和10#中橫梁上設(shè)置纜風(fēng)和支撐架)，確保支架整體的剛度和穩(wěn)定性。

圖2 拱肋支架布設(shè)

2.2 沉降觀測(cè)

施工期間在鋼管樁基礎(chǔ)上設(shè)觀測(cè)點(diǎn)，系桿支點(diǎn)及拱肋支點(diǎn)處設(shè)沉降觀測(cè)點(diǎn)，隨時(shí)用水準(zhǔn)儀監(jiān)測(cè)支架沉降情況。經(jīng)監(jiān)測(cè)，施工中最大累計(jì)沉降量為24 mm，滿(mǎn)足施工要求。

2.3 系桿安裝

采用兩臺(tái)100 t浮吊安裝構(gòu)件，施工中嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求和規(guī)定的施工順序進(jìn)行安裝，主要步驟如下:

1)安裝系桿 在支架上現(xiàn)澆上游側(cè)拱片端塊件，利用浮吊安裝系桿預(yù)制塊。系桿支點(diǎn)采用15 cm×15 cm的方木組成的木垛。為保證木垛的整體穩(wěn)定性，采用φ20 mm的圓鋼、10#槽鋼相結(jié)合的辦法組成箍圈將木垛箍緊。安裝前，應(yīng)在木垛上確定構(gòu)件平面位置線(xiàn)和底面高程，以保證安裝塊件的位置準(zhǔn)確。當(dāng)各個(gè)塊件就位后，用油頂精確調(diào)整高程，同時(shí)檢查順直度和垂直度。如果平面位置發(fā)生誤差或誤差超過(guò)檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定時(shí)，可采用浮吊進(jìn)行調(diào)整，不得采用水平牽引的方法調(diào)整，以防造成支架橫向變形或傾覆。由于系桿吊裝工作量大，無(wú)法在短時(shí)間內(nèi)完成，因此每就位好一根系桿后立即將其濕接頭處鋼筋與其相鄰系桿鋼筋做部分焊接，以防止系桿傾覆。當(dāng)各個(gè)系桿構(gòu)件位置調(diào)整至符合要求后進(jìn)行鋼筋焊接，穿入預(yù)應(yīng)力束后，進(jìn)行系桿濕接頭的混凝土澆筑施工。系桿分段見(jiàn)圖3。

圖3 系桿分段(單位:m)

2)安裝 2#、6#、10#、14#中橫梁，張拉上述中橫梁和端橫梁第一批鋼束 待系桿濕接頭強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的 90%(≥45 MPa)以上后安裝 2#、6#、10#、14#中橫梁。橫梁安裝擱置的支點(diǎn)設(shè)在系桿內(nèi)側(cè)的貝雷縱梁頂面，用方木配木楔支墊，以便于拆卸。吊裝順序?yàn)?#→6#→10#→14#，安裝就位后，采用與系桿相同的方法進(jìn)行精確調(diào)整。符合要求后澆筑濕接頭，每根橫梁的濕接頭應(yīng)同時(shí)對(duì)稱(chēng)澆筑。施工時(shí)，采用2套模板，2#、14#中橫梁的濕接頭同時(shí)澆筑，拆模后澆筑靠近跨中的6#、10#中橫梁的濕接頭。待濕接頭達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定的張拉強(qiáng)度后，張拉上述中橫梁和端橫梁第一批鋼束，鋼束錨下張拉控制應(yīng)力為0.75 fPK。

3)對(duì)稱(chēng)張拉系桿第一批 N5、N6、N7、N8預(yù)應(yīng)力鋼束 張拉時(shí)混凝土強(qiáng)度應(yīng)在設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90%以上，鋼束錨下張拉控制應(yīng)力為0.72 fPK。采用4臺(tái)千斤頂兩端左右對(duì)稱(chēng)同步張拉。

2.4 拱肋、吊桿安裝

1)在臨時(shí)貝雷支架上搭設(shè)拱肋支架，安裝拱肋中段，合龍拱肋，并安裝風(fēng)撐 由于拱肋支架較高，為增加其整體穩(wěn)定性，層與層之間連接除用 φ16 mm的“U”型卡外，還采用φ20 mm的圓鋼做拉桿上下方向連接。在支墩縱向兩側(cè)各設(shè)置2道鋼絲繩來(lái)做纜風(fēng)繩，纜風(fēng)繩與貝雷支架間用手拉葫蘆拉緊。拱肋支點(diǎn)的下半部分同系桿一樣采用15 cm×15 cm的方木組成木垛，上半部分采用事先用型鋼做好的三角架。

構(gòu)件固定后，可進(jìn)行拱肋濕接頭的澆筑，待拱肋濕接頭混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90%(≥45 MPa)以上后安裝風(fēng)撐。風(fēng)撐采用100 t浮吊按先跨端后跨中的順序安裝，風(fēng)撐安裝擱置點(diǎn)在拱肋支架上。

2)安裝吊桿 風(fēng)撐吊裝就位后，應(yīng)盡快進(jìn)行濕接頭的澆筑，以保證主橋總體框架的穩(wěn)定。在風(fēng)撐濕接頭強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90%以上后，即可拆除部分拱肋支架，采用浮吊進(jìn)行吊桿的安裝。吊桿安裝和預(yù)應(yīng)力施加必須嚴(yán)格按設(shè)計(jì)規(guī)定的順序進(jìn)行，以保證拱肋受力合理。

3)張拉吊桿鋼束 吊桿編號(hào)自左向右依次為1#～ 15#，吊桿張拉順序 8#→4#、12#→6#、10#→2#、14#→7#、9#→5#、11#→3#、13#→1#、15#。吊桿預(yù)應(yīng)力采用一端張拉，張拉端位于拱肋處。吊桿共分二次張拉，第一次張拉在吊桿安裝完成后進(jìn)行;第二次張拉在系桿第一批預(yù)應(yīng)力束 N5、N6、N7、N8張拉后進(jìn)行，張拉至錨下控制應(yīng)力的100%。

2.5 后續(xù)施工

1)對(duì)稱(chēng)張拉系桿第二批 N1、N4、N9、N12預(yù)應(yīng)力鋼束，錨下張拉控制應(yīng)力為0.72 fPK。系桿采用兩端對(duì)稱(chēng)張拉。

2)拆除臨時(shí)支架。

3)安裝行車(chē)道板，現(xiàn)澆中橫梁二期混凝土。

4)對(duì)稱(chēng)張拉系桿第三批 N2、N3、N10、N11預(yù)應(yīng)力鋼束，鋼束錨下張拉控制應(yīng)力為0.72 fPK。

5)現(xiàn)澆橋面10 cm厚整體化混凝土。

6)澆注橋面鋪裝、安裝防撞護(hù)欄。

3 結(jié)語(yǔ)

采用貝雷梁支架體系施工剛性混凝土系桿拱橋，結(jié)構(gòu)合理，技術(shù)先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，施工速度快。對(duì)航道的通航能力影響較小，未對(duì)過(guò)往船只及兩岸居民的生活造成不便，未影響當(dāng)?shù)厮辖?jīng)濟(jì)的發(fā)展。應(yīng)用該方法，實(shí)際產(chǎn)生直接經(jīng)濟(jì)效益為:少投入的支架(鋼管樁)費(fèi)用約31.4萬(wàn)元;節(jié)省工時(shí)費(fèi)約4.5萬(wàn)元;節(jié)省海事部門(mén)斷航維護(hù)費(fèi)用20萬(wàn)元;累計(jì)降低成本55.9萬(wàn)元。

［1］楊仲杰，胡永，丁靖，等.超寬橋面主橋邊跨現(xiàn)澆段支架設(shè)計(jì)與施工［J］.鐵道建筑，2007(5):4-6.

［2］陳琳.下承式鋼管混凝土系桿拱橋支架施工技術(shù)［J］.鐵道建筑，2007(1):26-28.

［3］毛瑞祥.公路橋涵設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.北京:人民交通出版社，2004.

［4］李廉錕.結(jié)構(gòu)力學(xué)(第三版)［M］.北京:高等教育出版社，1996.

［5］中華人民共和國(guó)交通部.JTJ014-2000 公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范［S］.北京:人民交通出版社，2000.