張朝群，吳健明，何福奉

(湖南路橋建設(shè)集團(tuán)公司，湖南長(zhǎng)沙 410004)

1 概述

益陽(yáng)茅草街大橋位于益陽(yáng)沅江南嘴鎮(zhèn)與南縣茅草街鎮(zhèn)之間，其中，主橋跨淞澧洪道，兩邊跨為上承式雙肋懸鏈線半拱，計(jì)算跨徑74.00 m，計(jì)算矢高為17.412 m，矢跨比為 1 ∶8.5，每片拱肋由等寬變高度的鋼筋混凝土單箱單室箱型截面組成，肋寬3.2 m，拱腳處徑向肋高 6.00 m，拱頂處肋高4.00 m，兩肋間設(shè)有一組“米”字橫撐，連同與邊拱端部固結(jié)的預(yù)應(yīng)力混凝土端橫梁一起，組成一個(gè)穩(wěn)定的空間梁系結(jié)構(gòu)。如圖1所示。

圖1 大橋結(jié)構(gòu)示意(單位:cm)

2 邊拱肋及端橫梁支架技術(shù)

2.1 端橫梁及第一節(jié)邊拱肋支架技術(shù)

2.1.1 端橫梁及第一節(jié)邊拱肋的支架搭設(shè)

由于端橫梁及邊拱肋第一節(jié)結(jié)構(gòu)特殊，考慮結(jié)構(gòu)的整體性，以及端橫梁內(nèi)的橫向預(yù)應(yīng)力束和縱向橋面系桿束的預(yù)埋問(wèn)題，項(xiàng)目部經(jīng)綜合考慮各方因素后，擬采用分層澆筑，層厚控制在50 cm。邊拱肋第一節(jié)為長(zhǎng)3.2 m，寬7.0 m，靠 T梁端高6.302 m的混凝土結(jié)構(gòu)，頂面有2%的縱坡，且對(duì)稱分布于端橫梁兩側(cè)。端橫梁亦為長(zhǎng)16.10 m，寬6 m，中心高2.963 m的混凝土結(jié)構(gòu)，且頂面設(shè)2%橫坡，在靠近主墩邊還設(shè)有1 m×1 m的倒角。邊拱肋第一節(jié)在端橫梁一側(cè)的混凝土方量為143 m3，因此，一個(gè)端橫梁兩側(cè)的邊拱肋第一節(jié)混凝土方量總為286 m3，一個(gè)端橫梁混凝土方量為285 m3，故邊拱肋第一節(jié)及端橫梁混凝土共有571 m3，重達(dá)1 426 t，全橋有1 142 m3混凝土。混凝土設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)為50號(hào)。

綜上所述，端橫梁處支架搭設(shè)是至關(guān)重要的。由現(xiàn)場(chǎng)各種條件的限制，又綜合考慮支架的強(qiáng)度、剛度以及穩(wěn)定性和抗傾覆性，設(shè)計(jì)了端橫梁及邊拱肋第一節(jié)的支架如圖2所示。

支撐受力如圖3所示。

經(jīng)計(jì)算，各支撐點(diǎn)所受力情況如下:

因南縣岸地處軟弱地基上，由計(jì)算，在圖3的3、4號(hào)處下各設(shè)置一根Φ=0.8 m的鋼管樁，8、9號(hào)處下各設(shè)有兩根Φ=0.8 m的鋼管樁，入土深度達(dá)10 m，入土樁內(nèi)設(shè)有承壓板。

圖2 端橫梁及邊拱肋第一節(jié)的支架示意圖(單位:cm)

圖3 支撐受力平面圖

由上面計(jì)算可知，單根鋼管樁受力最大為2 169 kN，對(duì)該支撐樁穩(wěn)定性進(jìn)行驗(yàn)算，取鋼管樁長(zhǎng)L=15.00 m。經(jīng)計(jì)算:

鋼管樁橫截面應(yīng)力為 σ=75.4 MPa;

慣性半徑 r=(I/A)1/2=0.21 m;

所以長(zhǎng)細(xì)比:λ=L/r=15.00 m/0.21 m=71.4，查表穩(wěn)定折減系數(shù)為0.77;臨界容許應(yīng)力為:〔σij〕=0.77〔σ〕=0.77 ×140 MPa=108 MPa ＞ σ=75.4 MPa，故穩(wěn)定性滿足要求。

其余貝雷架與工字鋼、槽鋼的強(qiáng)度與剛度經(jīng)計(jì)算也均滿足要求。因此，由計(jì)算，此支架系統(tǒng)是安全的。

2.1.2 端橫梁混凝土澆筑實(shí)施方案

根據(jù)結(jié)構(gòu)的特殊性，混凝土澆筑實(shí)施方案主要從以下五個(gè)方面進(jìn)行說(shuō)明:

1)鋼筋的加工。

①鋼筋應(yīng)平直，無(wú)局部彎折，成盤(pán)的鋼筋和彎曲的鋼筋均應(yīng)調(diào)直。

②鋼筋的彎曲及焊接均應(yīng)滿足《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》(JTJ 041—2000)的要求。

③鋼筋位置的允許偏差為:

主筋兩排以上的排距:±5 mm;

同排主筋的間距:±10 mm;

箍筋:0～－20 mm;

鋼筋骨架尺寸:長(zhǎng):±10 mm，寬、高:±5 mm;

保護(hù)層厚度:±5 mm。

2)冷卻管的安裝。

因結(jié)構(gòu)為大體積混凝土，為減小由水泥水化熱產(chǎn)生的內(nèi)外溫差，須在結(jié)構(gòu)物內(nèi)分層埋置冷卻管，冷卻管的支撐保護(hù)材料主要為角鋼或槽鋼，在有鋼筋骨架處，則直接綁扎固定。

3)模板的安裝。

①模板的制作。

結(jié)構(gòu)物采用自備的1.5 m×1.5 m的鋼模組拼而成，在拼裝后的模板處還設(shè)有由［10構(gòu)成的縱、橫肋，兩岸分別設(shè)有M22(南嘴岸)和M20(西洲岸兩種型號(hào)的拉桿均有)的拉桿，拉桿縱、橫向間距為0.9 m ×1.1 m(2.802 m 高度以下)和 0.9 m ×0.55 m(2.802 m 高度以上)，西洲岸為 0.8 m ×0.8 m。

下面對(duì)拉桿的承力進(jìn)行簡(jiǎn)單驗(yàn)算:

在澆筑端橫梁高度混凝土?xí)r，兩臺(tái)拌和船同時(shí)澆筑，且生產(chǎn)量不大于20 m3/h。經(jīng)過(guò)計(jì)算，即在2.802 m高度內(nèi)時(shí)，模板最大側(cè)壓力為 Pm1=30 kPa，而在澆筑余下高度時(shí)(兩臺(tái)拌和船分兩邊分開(kāi)澆筑)，模板最大側(cè)壓力為Pm2=41 kPa。

所以模板拉桿承受的拉力為:

所以拉桿受力能滿足要求，但建議在澆筑2.802 m以上高度的邊拱肋混凝土?xí)r，控制好混凝土的速度，把混凝土方量控制在15 m3/h左右，從而減小了2.802 m以上混凝土對(duì)模板的側(cè)壓力，以及對(duì)拉桿的拉力，也可以避免混凝土過(guò)急過(guò)快而造成下面混凝土翻漿，還減小了壓板由翻漿引起的壓力。因此，控制2.802 m以上混凝土的速度就尤為重要。并且還由于混凝土對(duì)模板的側(cè)壓力還與混凝土入模溫度有關(guān)系，若使用井水，則混凝土入模溫度就會(huì)較低，故建議在2.8 m至4.8 m高度內(nèi)進(jìn)行拉桿加密，使拉桿間距控制在0.9 m×0.5 m左右。

②模板的安裝。

a)模板與鋼筋的安裝應(yīng)配合進(jìn)行，防礙綁扎鋼筋的模板待鋼筋安裝完畢后安放。

b)安裝模板時(shí)，應(yīng)防止模板移位和凸出，在模板處還需設(shè)立支撐固定。

c)模板安裝完畢，應(yīng)對(duì)其平面位置、縱橫向穩(wěn)定性進(jìn)行檢查，合格后方可澆筑混凝土，澆筑混凝土的過(guò)程中，若發(fā)現(xiàn)模板有超過(guò)允許偏差變形值可能時(shí)，應(yīng)及時(shí)糾正。

d)模板在安裝的過(guò)程中，還需設(shè)置防傾覆的設(shè)施，即在上、下游和南、北向均須設(shè)置纜風(fēng)索，其位置由施工處根據(jù)具體情況來(lái)定。

e)在模板的安裝過(guò)程中，還要在邊拱肋與端橫梁交接處設(shè)置壓板，以防混凝土翻漿，壓板由施工處根據(jù)具體情況自行設(shè)置。

f)模板安裝時(shí)的允許偏差:

模板內(nèi)部尺寸:－20 mm～+20 mm;

軸線偏位:10 mm;

模板表面平整:5 mm;

預(yù)埋件中心線位置:3 mm。

4)混凝土施工。

①混凝土的配制:嚴(yán)格按試驗(yàn)室的要求進(jìn)行配制。

②混凝土的拌和:嚴(yán)格按試驗(yàn)室的要求進(jìn)行拌和。

③混凝土的澆筑:

a)從高處向模板內(nèi)傾卸混凝土?xí)r，其自由傾落高度一般不宜超過(guò)2 m。

b)混凝土應(yīng)按一定厚度、順序和方向分層澆筑，應(yīng)在下層混凝土初凝或能重塑前澆筑完成上層混凝土。上、下層同時(shí)澆筑時(shí)，上層與下層前后澆筑距離應(yīng)保持1.5 m以上?；炷翝仓雍穸葹?0 cm。

c)因本次澆筑的混凝土結(jié)構(gòu)特殊，為避免翻漿以及分層的需要，建議采用圖4所示的澆筑方法進(jìn)行。

④混凝土的振搗:

a)因使用的是插入式振動(dòng)器，所以移動(dòng)間距不應(yīng)超過(guò)振動(dòng)器作用半徑的1.5倍，且與側(cè)模應(yīng)保持5～10 cm的距離。插入下層混凝土50～100 mm，每一處振動(dòng)完畢后應(yīng)邊振動(dòng)邊徐徐提出振動(dòng)棒，應(yīng)避免振動(dòng)棒碰撞模板、鋼筋及其他預(yù)埋件。

b)對(duì)每一振動(dòng)部位，必須振動(dòng)到該部位混凝土密實(shí)為止。密實(shí)的標(biāo)志是混凝土停止下沉，不再冒氣泡，表面呈現(xiàn)平坦、泛漿。

⑤混凝土的養(yǎng)護(hù):

a)冷卻管采用外徑D30×2的鋼管，安裝時(shí)須注意管道暢通，接頭可靠不漏水，當(dāng)冷卻管與預(yù)埋件、勁性骨架位置矛盾時(shí)，可適當(dāng)調(diào)整冷卻管位置。設(shè)置冷卻管的該層混凝土自澆筑時(shí)起，須立刻灌入冷卻水，連續(xù)通水10 d，為增加冷卻效果，進(jìn)出水流方向每天更換2次。冷卻管最后應(yīng)灌漿封孔，并截除伸出結(jié)構(gòu)物外的冷卻管。

圖4 混凝土澆筑順序示意圖

b)混凝土澆筑完成后，表面要收漿抹面，應(yīng)在終凝后盡快予以覆蓋和灑水養(yǎng)護(hù)，采取適當(dāng)?shù)谋?、保濕及補(bǔ)償措施。

c)因結(jié)構(gòu)屬于大體積混凝土，所以應(yīng)控制好混凝土表面和內(nèi)部的溫差在25℃以內(nèi)，若發(fā)現(xiàn)溫差稍大，應(yīng)采取相應(yīng)的保溫措施，如包裹塑料薄膜或覆蓋草袋和麻袋等。

5)施工質(zhì)量、安全保證措施。

①為了使各項(xiàng)質(zhì)量、安全保證落到實(shí)處，須建立和健全監(jiān)督管理機(jī)制，嚴(yán)格“預(yù)控”，實(shí)行質(zhì)量、安全工作責(zé)任制。

②在混凝土澆筑的過(guò)程中，測(cè)量組須使用測(cè)量?jī)x器隨時(shí)跟蹤記錄，尤其須注意結(jié)構(gòu)的防傾覆能力以及結(jié)構(gòu)下的支撐體系下沉等問(wèn)題，若發(fā)現(xiàn)問(wèn)題應(yīng)及時(shí)匯報(bào)，從而能果斷地采取相應(yīng)的措施，避免不必要事故的發(fā)生。

③在施工之前，須做到逐級(jí)技術(shù)交底，使班組、工人能了解此次混凝土澆筑的重要性及各項(xiàng)操作的情況。

2.1.3 施工效果

端橫梁由于自身結(jié)構(gòu)形式的特殊性，端橫梁的重心偏離承臺(tái)中軸線，支撐鋼管無(wú)法全部支撐在承臺(tái)上，且設(shè)計(jì)支架時(shí)還考慮偏心，若端橫梁支架應(yīng)用常規(guī)的碗扣式支架或鋼管支架搭設(shè)的話，均不能滿足要求，故經(jīng)過(guò)幾次設(shè)計(jì)比較與修改，并結(jié)合工地的實(shí)際情況，最終選定如前所述的鋼管樁與貝雷架結(jié)合的支架體系。對(duì)于端橫梁前傾部分采用鋼管樁與扁擔(dān)梁相結(jié)合的支架體系。

經(jīng)過(guò)實(shí)踐的檢驗(yàn)，端橫梁支架體系是完全安全可靠的，即在澆筑混凝土的過(guò)程中，實(shí)測(cè)受力最大支撐點(diǎn)8、9號(hào)樁處最大沉降量不到1 cm，很好地控制在規(guī)范允許的范圍內(nèi)。

由此，此支架體系的工藝在以后橋梁端橫梁施工的建設(shè)中是值得推廣與采用的。

2.2 邊拱肋支架技術(shù)

對(duì)于邊拱肋，采用現(xiàn)場(chǎng)分三段整體澆筑的方法進(jìn)行施工。因邊拱肋所處位置地質(zhì)條件有很大差異，所以分別采用了完全不同的支架體系進(jìn)行施工。搭設(shè)支架前，還需先對(duì)地基分別進(jìn)行處理。

2.2.1 邊拱肋支架基礎(chǔ)施工

由于本橋南嘴及南縣的邊拱肋所處地理位置不同，其中南嘴岸邊拱肋位于松澧洪道中，地質(zhì)條件較好，而南縣岸邊拱肋位于西洲河岸上，地質(zhì)條件較差，主要以淤泥質(zhì)土為主。所以經(jīng)項(xiàng)目部研究比較，采用如下兩種拱肋支架基礎(chǔ)方案:

1)南嘴岸邊拱肋支架基礎(chǔ)方案。

在每條拱肋下振打兩排Ф80的鋼管樁，采用吊車(chē)吊振動(dòng)錘對(duì)鋼管樁實(shí)施振打施工，鋼管樁則采用全站儀進(jìn)行定位，振打過(guò)程是均勻有序地進(jìn)行的，在鋼管樁頂部安裝有4根風(fēng)纜索以防鋼管樁傾斜，一旦發(fā)現(xiàn)鋼管樁傾斜后，則立即停機(jī)用葫蘆收緊反方向纜風(fēng)，保證鋼管樁傾斜度偏差控制在1/100以下，平面位置不大于100 mm。鋼管樁橫向間距布置為3.00 m，縱向間距為4.00 m。為使鋼管樁整體均勻地受力，在樁與樁之間用2I36雙拼工字鋼將鋼管樁連接起來(lái)，再在上面橫鋪I36工字鋼，鋼管樁之間縱橫方向均加剪刀撐。

2)南縣岸邊拱肋支架基礎(chǔ)方案。

南縣岸邊拱肋支架基礎(chǔ)施工，采用在拱肋下振打φ38混凝土樁，樁與樁之間采用梅花點(diǎn)布置，樁縱向間距為1.2 m，橫向間距為1.0 m，設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)15 m，采用了1臺(tái)打樁機(jī)將φ38的鋼管按設(shè)計(jì)的布樁位置打入土層15 m，再緩慢拔出鋼管的同時(shí)灌入混凝土，使其成樁。在完成全部樁基施工后，在地面處澆筑一層寬5 m，厚40 cm，長(zhǎng)70 m的鋼筋混凝土(單肋)使其整體受力。

2.2.2 邊拱肋支架的搭設(shè)

1)南嘴岸。

在沅江南嘴岸，采用滿堂式支架，即在每條拱肋下振打2排Ф80的鋼管樁，鋼管樁頂面高度控制在同一標(biāo)高上，再在上面用3根I36工字鋼橫向連接，上面再11排I36工字鋼縱向連接，再在每排工字鋼上面搭設(shè)Ф 48×3.5 mm的鋼管支架，鋼管之間間距為45 cm×50 cm，鋼管橫桿間距設(shè)置為1 m，且采用對(duì)接形式，查建設(shè)部的《簡(jiǎn)明施工計(jì)算手冊(cè)》，單根鋼管容許承載力為31.7 kN，通過(guò)計(jì)算，我們的鋼管最大承載力為26.6 kN，故南嘴岸的鋼管系統(tǒng)是穩(wěn)定的。在靠近6#墩拱座處，考慮邊拱高度問(wèn)題，未設(shè)鋼管支架，直接用6I36工字鋼沿橋縱向連成整體，再在上面橫向擱雙拼［10槽鋼，間距為50 cm，用以支撐其上的底模板。具體如圖5所示。

圖5 南嘴岸邊拱肋支架立面圖

2)南縣岸。

將基礎(chǔ)鋼管樁接長(zhǎng)至拱肋底部1 m處，為了保證鋼管樁的整體穩(wěn)定性及平衡支架承受的水平推力，在7#墩拱座上預(yù)埋鋼板，焊1根［22槽鋼大斜桿將各鋼管樁連通，并在鋼管樁底部4 m位置用［16槽鋼作為交叉桿將相鄰兩鋼管樁連接起來(lái)。鋼管樁頂部橫梁采用2根I36工字鋼，在橫梁上等間距鋪設(shè)5根I36工字鋼作為縱梁，再在縱梁上按50 cm間距鋪設(shè)［16槽鋼小橫梁。具體如圖6所示。

圖6 南縣岸邊拱肋支架立面圖

2.2.3 模板的制作與安裝

拱肋模板底模采用δ10鋼板，按拱肋弧度鋪在支架小橫梁上，拱肋側(cè)模采取在工廠分段加工制作，然后在現(xiàn)場(chǎng)拼裝在底模上，并用螺栓拉桿及斜撐等固定。拱肋內(nèi)模采用組合模板。桁架模板采用工廠定制。

2.2.4 鋼筋的制作、安裝

邊拱拱肋鋼筋在現(xiàn)場(chǎng)加工制作，在底模上安裝。鋼筋焊接和綁扎均需滿足施工設(shè)計(jì)規(guī)范。并應(yīng)注意以下事項(xiàng):

1)拱腳接頭鋼筋預(yù)埋。

鋼筋混凝土無(wú)鉸拱的拱肋的主鋼筋需伸入墩臺(tái)內(nèi)，因此在澆筑墩臺(tái)混凝土?xí)r，應(yīng)按設(shè)計(jì)要求的位置和深度將鋼筋端頭預(yù)埋入混凝土中，為便于預(yù)埋，主鋼筋端部可截開(kāi)，但應(yīng)按規(guī)定，使各根鋼筋的接頭錯(cuò)開(kāi)。

2)鋼筋接頭布置。

為了適應(yīng)拱肋在澆筑過(guò)程中的變形，拱肋的主鋼筋或鋼筋骨架一般不使用通長(zhǎng)鋼筋，而在適當(dāng)位置的間隔縫中設(shè)置鋼筋接頭，且最后澆筑的間隔縫處必須設(shè)置鋼筋接頭。

3)鋼筋綁扎順序。

分段澆筑拱肋時(shí)，鋼筋可分段綁扎，分段綁扎時(shí)各種預(yù)埋鋼筋應(yīng)予臨時(shí)固定，并在澆筑混凝土前進(jìn)行檢查和校正。

邊拱拱肋鋼筋加工允許誤差:

受力鋼筋排距:±5 mm;

受力鋼筋間距(同排):±10 mm;

箍筋:0，－20 mm;

鋼筋骨架尺寸:長(zhǎng):±10 mm，寬、高:±5 mm;

保護(hù)層厚度:±5 mm。

4)鋼管橫撐預(yù)埋件的施工。

鋼管橫撐由于各撐桿長(zhǎng)度不一致，施工時(shí)須按《邊拱拱肋直橫撐幾何數(shù)據(jù)表》和《邊拱拱肋斜橫撐幾何數(shù)據(jù)表》所給數(shù)據(jù)實(shí)地放樣確定下料長(zhǎng)度。邊拱肋施工時(shí)，鋼管橫撐預(yù)埋件嚴(yán)格按設(shè)計(jì)圖紙施工，若與邊拱肋鋼筋沖突，可將邊拱肋鋼筋移位或截?cái)啵財(cái)嗟匿摻铐毰c預(yù)埋件焊接。

2.2.5 邊拱肋混凝土澆筑

邊拱拱肋采用分段方法進(jìn)行施工。分段施工時(shí)，根據(jù)拱肋特點(diǎn)及拱肋間橫撐位置考慮，將每條拱肋各分成三段進(jìn)行整體澆筑，每個(gè)分段點(diǎn)要設(shè)置間隔縫，寬度為100 cm。

分段澆筑程序應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，施工順序從拱頂?shù)焦澳_進(jìn)行，間隔縫混凝土待所有節(jié)段澆筑完成后再進(jìn)行填充，填充間隔縫混凝土應(yīng)由拱腳向拱頂進(jìn)行，間隔縫與拱段的接觸面應(yīng)事先按施工縫進(jìn)行處理，并應(yīng)注意間隔縫混凝土的澆筑，應(yīng)在拱肋分段混凝土強(qiáng)度達(dá)到75%設(shè)計(jì)強(qiáng)度后進(jìn)行。

2.2.6 施工效果

在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，對(duì)兩岸的支架體系分別都進(jìn)行了驗(yàn)算，其強(qiáng)度、剛度與穩(wěn)定性均滿足規(guī)范要求。而且對(duì)南縣岸進(jìn)行了試壓，在4根鋼管樁上持載3 200 kN 7 d，發(fā)現(xiàn)地基平均下沉1 cm，再無(wú)其它任何異?，F(xiàn)象。故鋼管樁和地基的承載力是沒(méi)有問(wèn)題的。

南嘴岸支架之所以采用滿堂式支架，主要因?yàn)槟献彀哆吂袄叩靥幩校m地質(zhì)條件較南縣岸好，但因吊車(chē)受伸長(zhǎng)范圍的限制，鋼管樁接長(zhǎng)不方便，故在振打鋼管樁后，直接在其上搭設(shè)滿堂式支架，支架體系經(jīng)過(guò)計(jì)算及實(shí)踐的檢驗(yàn)是安全可靠的。

南縣岸的支架因地處西洲陸地，地基經(jīng)處理后，承載力已能完全承受邊拱肋及支架體系的重量，故在基礎(chǔ)上直接搭設(shè)鋼管樁支撐，這套支架體系也通過(guò)計(jì)算與實(shí)踐的檢驗(yàn)也是非常安全可靠的。

因此，這兩套不同的支架方案也是值得地處水中與陸地的邊拱肋施工者們借鑒與參考的。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文簡(jiǎn)要介紹了端橫梁與邊拱肋支架體系的技術(shù)問(wèn)題，根據(jù)不同的地質(zhì)條件及受結(jié)構(gòu)的特殊性等限制，分別設(shè)計(jì)采用了鋼管樁與貝雷架組合、鋼管樁與滿堂式支架組合、鋼管樁支架的結(jié)構(gòu)形式，在施工過(guò)程中都取得了良好的效果。這幾套支架技術(shù)除邊拱肋施工外，在現(xiàn)澆混凝土箱梁施工工藝中，也是值得借鑒與推廣的。

［1］JTJ 041—2000，公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范［S］.

［2］JTJ 024—85，公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［3］JTJ 071—98，公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)［S］.