孔永升

(中鐵十七局集團(tuán)第六工程有限公司，福建 福州 350014)

0 工程概述

廣深港客運專線水田特大橋10#～11#墩跨越石觀路和一條河流，河流平行于石觀路，河岸即為人行道，線路與石觀路夾角為73.1°。設(shè)計9#～12#墩上部結(jié)構(gòu)采用(40.75+64+40.75)m連續(xù)梁跨越(計算跨徑為 40 m+64 m+40 m)，連續(xù)梁主墩 10#、11#墩高為 25 m，9#、12#邊墩高為 28 m。

該橋位于居民區(qū)，連續(xù)梁主跨跨越道路為雙向四車道，水泥路面，車流量極大;機動車道寬16 m，兩側(cè)均為寬3 m的非機動車道和3 m寬的人行道，機動車道和非機動車道由1.5 m寬綠化帶分隔開。線路大里程側(cè)人行道緊挨著一條9 m寬、3.5 m深的河流，河堤為漿砌片石擋墻。施工場地極其狹窄。

原設(shè)計連續(xù)梁采用掛籃懸灌澆筑施工，因房屋拆遷嚴(yán)重滯后，工期滿足不了要求，將懸灌梁變更為支架現(xiàn)澆施工，以加快施工進(jìn)度。變更后連續(xù)梁分為2個A(長26.5 m)、2個B(長28.5 m)、2個C(合龍段，長2.25 m)和1個D(長31 m)節(jié)段，如圖1所示。中支點截面中心梁高6.05 m，跨中直線段及邊跨13.75 m直線段截面中心梁高為3.05 m，梁底按二次拋物線y=0.0045245x2變化［1］。

圖1 連續(xù)梁節(jié)段劃分(單位:mm)

1 支架方案的確定

1.1 總體方案的選擇

因連續(xù)梁橋墩高28 m，且跨越16 m寬的公路和9 m寬的河流，滿堂支架不能適用。根據(jù)橋位地形、地質(zhì)等實際情況，決定采用鋼管貝雷梁式支架施工方案，這樣道路通行不受影響，支架穩(wěn)定性也較容易滿足要求。

因梁底為二次拋物線形式，梁高度由6.05 m變至3.05 m，支架上部結(jié)構(gòu)方案采用縱梁(貝雷梁)按水平布置，在貝雷梁上采用碗扣式支架來調(diào)整高度，可調(diào)頂托作為落架設(shè)備。這樣可以達(dá)到以下目的，一是利用碗扣支架調(diào)整高度，滿足梁底線型要求;二是通過碗扣支架將荷載垂直傳遞至貝雷梁上，貝雷梁再垂直傳遞到鋼管，避免產(chǎn)生水平力;三是落架時，碗扣支架拆除后，箱梁底有足夠空間方便吊車作業(yè)，便于貝雷梁拆除［2］。

1.2 支架跨徑的確定

主跨支架跨徑的布置原則:一是支墩位置避開行車道和河溝，并盡量遠(yuǎn)離河溝;二是貝雷梁采用簡支結(jié)構(gòu)，便于吊裝及拆除，單層貝雷梁跨徑一般采用12～15 m;三是靠近主墩端箱梁荷載較大，因此在靠近主墩端盡量采用小跨徑支架。根據(jù)現(xiàn)場地形條件，主跨中支墩位置受到公路和河流的限制，因公路路面寬16 m，中間沒有綠化帶且車流量大，因此中支墩不能設(shè)在路面中間，另外河溝寬9 m，河岸距行車道距離為7.4 m，經(jīng)比較論證，在公路兩側(cè)非機動車道各設(shè)一中支墩，采用跨徑19.46 m和19.23 m支架分別跨越公路和河溝。邊跨中支墩設(shè)置不受地形影響，采用(14.82+4.01+11.82)m的跨徑組合。

1.3 中支墩基礎(chǔ)的確定

為詳細(xì)了解中支墩基礎(chǔ)處的地質(zhì)情況，在非機動車道處鉆孔取芯15 m深，芯樣揭示地質(zhì)依次為回填土、全風(fēng)化花崗巖，并在綠化帶處采用輕型觸探儀檢測地基承載力，結(jié)果大于220 kPa，經(jīng)初步驗算可滿足要求(兩大跨支架之間的中支墩基礎(chǔ)受力最大)，因此決定采用鋼筋砼擴大基礎(chǔ)?；A(chǔ)平行于公路方向設(shè)置，與鐵路線路斜交73°。

靠河流的支墩擴大基礎(chǔ)距離河岸邊僅3.5 m，臨空面高度(河流深)達(dá)3.5 m，為避免基礎(chǔ)受力后擠壓河堤擋墻，引起擋墻外移或傾覆，造成基礎(chǔ)失穩(wěn)，因此，在河床上采用砼預(yù)制塊和砂袋堆載反壓，將河溝寬度臨時縮減至3 m，并加鋼管對撐(因施工處于枯水季節(jié)，流水量較小)。

2 支架結(jié)構(gòu)設(shè)計

根據(jù)橋梁跨徑與現(xiàn)場地形條件，邊跨支架采用(4.5+14.82+4.01+11.82+5.6)m的跨徑組合，主跨 64 m 跨徑支架采用(5.6+8.82+2.82+19.46+2.47+19.23+5.6)m 的跨徑組合。支架采用簡支結(jié)構(gòu)，邊跨設(shè)1個中支墩，中跨設(shè)2個中支墩，中支墩采用Φ630、壁厚δ=8 mm的螺旋焊鋼管;墩旁設(shè)墩旁支墩立于承臺上，鋼管同上;采用國產(chǎn)321型貝雷梁作縱梁(跨徑15 m以上采用加強型貝雷梁)［3］。

(1)中支墩基礎(chǔ)。采用C30鋼筋砼條形基礎(chǔ)，尺寸為15 m×3.8 m×0.80 m。

(2)墩旁支墩基礎(chǔ)。以承臺作為支墩基礎(chǔ)。

(3)支墩。中支墩采用雙排鋼管，墩旁支墩采用單排鋼管，每排設(shè)6～7根鋼管，并在管樁頂?shù)锥撕附?0 mm厚鋼板。鋼管墩間采用采用Φ273鋼管作為平聯(lián)，［12槽鋼作為剪刀撐。

(4)支架縱梁。用國產(chǎn)貝雷片拼成支架縱梁，單層兩排一組，排間距為45 cm、90 cm、120 cm等三種形式，采用支撐架連接。19.46 m和19.23 m跨徑采用加強型貝雷梁，貝雷縱梁均按簡支布置。

(5)支架橫墊梁。采用2～3根I45a工字鋼焊接組成一組，焊縫中心間距1 m，焊縫長度30 cm。

(6)貝雷梁頂分配梁采用［18槽鋼平放(槽口向上)，碗扣底托立于槽鋼內(nèi)。

(7)碗扣立桿為Φ48×3.5 mm，步距為1.2 m，邊跨立桿縱向布置為3600 cm，中跨立桿縱向布置為5880 cm，底板范圍橫向立桿間距為720 cm，翼緣板范圍橫向立桿間距為4×90 cm=360 cm。支架設(shè)計圖如圖2所示。

(8)設(shè)計荷載及計算。設(shè)計荷載包括混凝土梁自重、貝雷梁自重、碗扣支架自重、圓管支墩自重，施工活荷載按2 kN/m2考慮。計算采用空間整體模型計算，軟件采用有限元軟件MIDAS計算。特別需要考慮的是圓管支墩的驗算，由于支墩高度大，先按整體穩(wěn)定性確定格構(gòu)圓管支墩分肢間距，格構(gòu)圓管支墩的計算長度按懸臂柱取2。然后按格構(gòu)布置形式和內(nèi)力結(jié)果確定圓管支墩截面及綴肢截面。

3 鋼管高支架施工方法

3.1 中支墩基礎(chǔ)施工

挖除綠化帶表層雜填土至實地，采用輕型觸探儀進(jìn)行基底承載力試驗，滿足要求后，安裝模板及上下面層鋼筋網(wǎng)，并在鋼管位置預(yù)埋連接鋼板，澆筑砼。

圖2 支架設(shè)計(單位:cm)

3.2 河岸旁支墩基礎(chǔ)加固

對臨近河岸的支墩基礎(chǔ)，在河床內(nèi)用砼預(yù)制塊和砂袋堆載反壓，堆載與河岸臨空面密貼，并與對岸用鋼管對撐頂緊。

3.3 支架鋼管支墩施工

Φ630×8 mm螺旋焊鋼管立柱直接焊接在混凝土基礎(chǔ)頂面預(yù)埋的鋼板上。為了增強鋼管底部剛度及連接質(zhì)量，鋼管墩四周與預(yù)埋件連接加焊4塊加勁三角鋼板。

為避開鋼管高空焊接接長的安全風(fēng)險及保證焊接質(zhì)量［4］，采取在地面按鋼管墩設(shè)計長度一次焊接成型，在鋼管接長處四周增加4塊10 mm厚加勁鋼板。鋼管頂部焊接10 mm鋼板封頭。

鋼管用吊車吊裝就位，并及時用［12槽鋼焊接剪刀撐，每10 m高度焊接一層Φ273 mm鋼管平聯(lián)，確保鋼管墩支架整體剛度及穩(wěn)定性。

3.4 承重梁及分配梁結(jié)構(gòu)施工

中支墩鋼管焊接完成后，在縱向每兩根鋼管頂放置2I45工字鋼作縱墊梁，在墊梁上放置2組2I45工字鋼橫梁，在橫梁上放置貝雷梁。貝雷梁按照縱向7片長21 m雙排為一組，用45 cm的支撐架連接，加強弦桿在地面拼裝完畢。利用夜間車流量小時，用160 t吊車分組吊裝就位。貝雷梁固定后，為保證行車安全，在貝雷梁上面滿鋪竹膠板，避免雜物掉落，之后鋪設(shè)［18槽鋼作為分配梁，槽鋼開口朝上。

3.5 碗扣支架施工

碗扣支架按照設(shè)計間距進(jìn)行搭設(shè)，底托放置在槽鋼內(nèi)，立桿在梁根部及腹部處加密為30 cm×30 cm?？v向沒隔4排立桿設(shè)置剪刀撐，縱向剪刀撐與墩身頂緊。在頂托上鋪設(shè)橫向、縱向方木及底模板。

3.6 支架施工注意事項

鋼管支墩高度達(dá)20 m，鋼管焊接應(yīng)控制鋼管的垂直度偏差小于1%，且不大于5 cm;支墩基礎(chǔ)施工時注意預(yù)埋鋼管墩底連接鋼板;橋墩施工時，在平聯(lián)對應(yīng)位置安裝預(yù)埋件，與鋼管墩連接，增強鋼管墩的穩(wěn)定性，在墩身頂注意注意預(yù)埋工字鋼牛腿，作為貝雷梁端支撐點;應(yīng)注意橫梁支撐中心應(yīng)與貝雷片豎桿節(jié)點位置對應(yīng)，若豎桿不能位于支點位置，須在支點對應(yīng)貝雷梁處加設(shè)豎桿。

4 結(jié)語

(1)通過本工程施工實踐，采用加強型貝雷桁梁支架，增大了支架跨徑，成功解決了跨路、跨河支架搭設(shè)難題，采用支架現(xiàn)澆施工較掛籃懸灌施工提前1個月完成，實現(xiàn)了工期目標(biāo)。

(2)對于高支架，為了保證支架的整體穩(wěn)定性，根據(jù)現(xiàn)場實際情況將縱橋向2排鋼管墩之間的距離適當(dāng)加大。

(3)支架基礎(chǔ)附近有臨空面時，應(yīng)謹(jǐn)慎選擇基礎(chǔ)方案，條件允許時盡量采取樁基礎(chǔ)，當(dāng)經(jīng)過可靠驗算和采取加固措施后也可采取擴大基礎(chǔ)［5］。

(4)箱梁砼澆筑過程中，應(yīng)加強支墩基礎(chǔ)的沉降觀測，特別對于臨近河岸的基礎(chǔ)，應(yīng)進(jìn)行路面沉降、河岸擋墻位移觀測，當(dāng)發(fā)生沉降和位移過大時應(yīng)及時采取加固處理措施。

［1］中鐵第四勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司.廣深港客運專線廣州至深圳段施工圖設(shè)計文件［M］.武漢:中鐵第四勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司，2009.

［2］楊文淵，徐犇.橋梁施工工程師手冊(第二冊)［M］.北京:人民交通出版社出版，2003.

［3］黃紹金，劉陌生.裝配式公路鋼橋多用途使用手冊［M］.北京:人民交通出版社出版，2001.

［4］中鐵三局集團(tuán)有限公司.TB 10203—2002鐵路橋涵施工規(guī)范［S］.北京:中國鐵道出版社，2006.

［5］鐵道第三勘察設(shè)計院.TB 10002.5—2005鐵路橋涵地基和基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范［S］.北京:中國鐵道出版社，2010.