【摘要】結(jié)合金山鐵路張漕公路立交橋跨龍泉港1×80 m系桿拱橋水中臨時(shí)支撐體系施工實(shí)踐，詳細(xì)介紹了支架方案的選擇及設(shè)計(jì)計(jì)算過程，通過優(yōu)化施工方案和措施，確保了跨通航河道現(xiàn)澆梁施工和通航安全，對(duì)同類施工具有一定的借鑒意義。

【關(guān)鍵詞】立交橋；系桿拱；航道安全；支架方案

1工程概況

金山鐵路張漕公路立交橋跨龍泉港系梁拱橋位于9號(hào)～10號(hào)墩，施工里程為DK25+694.65，兩墩位于堤岸上。本橋?yàn)橐豢?0m下承式鋼管混凝土簡(jiǎn)支系桿拱橋，橋梁全長(zhǎng)83m，橋面全寬20.8m。橋面結(jié)構(gòu)采用縱橫梁體系、整體橋面板。加勁縱梁采用預(yù)應(yīng)力矩形實(shí)體截面混凝土結(jié)構(gòu)，縱梁高180cm，寬160cm。全橋共設(shè)15道預(yù)應(yīng)力混凝土橫梁，其中2道端橫梁、13道中橫梁；端橫梁采用單箱雙室截面，中橫梁采用T形截面。上翼緣為整體橋面板，板厚28cm。系梁自重5012.5t。

系梁拱橋下龍泉港河道是V級(jí)航道，其過河處水面寬度43m，施工期間必須保證航道不斷航，且必須保留不小于20m寬的航道寬度，平時(shí)過往船只多，支架既要保證足夠的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性，又要滿足通航要求。

2 支架方案的選擇

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，可采用的方案有以下幾種：下部結(jié)構(gòu)鉆孔樁基礎(chǔ)、擴(kuò)大基礎(chǔ)、鋼管樁基礎(chǔ)；上部結(jié)構(gòu)：貝雷梁、六四軍用梁。通過以上幾種施工方案的對(duì)比，最后選定采用鋼管樁基礎(chǔ)、321型貝雷梁及腳手架組合，跨度采用17.9+24+17.9（m）。在鋼管樁支墩周圍設(shè)置鋼管護(hù)樁，防止過往船只碰撞臨時(shí)支架，造成支架體系失穩(wěn)，如圖1所示。

圖1系梁施工臨時(shí)支架立面布置

3 系梁支架施工

3.1總體說明

利用水中臨時(shí)支墩、陸上臨時(shí)支墩及滿堂腳手管支架作為支撐點(diǎn)，搭設(shè)加強(qiáng)型321型貝雷桁架，形成主梁施工平臺(tái)。施工平臺(tái)的結(jié)構(gòu)形式自9號(hào)橋墩至10號(hào)橋墩方向依次為滿堂腳手管支架+1-17.9m的321型貝雷梁+1-24m的321型貝雷梁+1-17.9m的321型貝雷梁+滿堂腳手管支架。

3.2支架方案

3.2.1支墩

陸上臨時(shí)支墩采用C30鋼筋混凝土擴(kuò)大基礎(chǔ)，混凝土基礎(chǔ)頂面預(yù)埋鋼板，支墩采用單排10根φ609鋼管，加勁縱梁下的鋼管樁間距為2m，其余鋼管樁的橫橋向間距均為2.4m。

水中臨時(shí)墩采用鋼管樁與型鋼結(jié)合，每個(gè)水中支墩布置單排10根φ609鋼管樁，總寬度為20.8m，橫向布置同陸上臨時(shí)支墩。鋼管樁單根樁長(zhǎng)35m，入土深度不小于25m。φ609鋼管之間采取[300槽鋼作為剪刀撐連接穩(wěn)固。

鋼管樁頂開槽，深22.5cm，采用δ=20mm的鋼板封口后，在其上焊接雙拼H400×200加勁型鋼作為貝雷梁的橫向底梁。

3.2.2貝雷桁架

貝雷桁架均采用單層加強(qiáng)321型貝雷桁架。貝雷桁架在橫截面上均布置58片貝雷片。其中，在南北兩側(cè)的加勁縱梁下2m范圍內(nèi)分別布置10片高抗彎貝雷片作為承重結(jié)構(gòu)，貝雷片間距為0.25m；橋面板下方布置36片貝雷片作為承重結(jié)構(gòu)，貝雷片間距為0.45m。

3.3支架施工

本系梁拱橋的施工方法為“先梁后拱”，即先在支架上現(xiàn)澆主梁（含縱、橫梁和橋面板），而后架設(shè)鋼管拱肋，泵送管內(nèi)混凝土成拱，再施工吊桿，拆除臨時(shí)支架成橋。

3.3.1水中臨時(shí)支墩

水中臨時(shí)支墩采用50噸浮吊沉埋鋼管樁：

1.施工放樣，在岸上通過全站儀測(cè)放出鋼管樁的位置，并設(shè)置明顯標(biāo)記，使用木桿或者竹竿定位。

2.鋼管樁進(jìn)入預(yù)定：利用懸臂定位架適當(dāng)定出50噸浮吊船的扒桿長(zhǎng)度，將待沉管樁用鋼絲繩按規(guī)定吊點(diǎn)綁扎牢固，逐步將管樁調(diào)整為豎直，使管樁依靠自身的重量直接沉入河床底上的淤泥層，吊升裝置逐步松馳，使管樁在管樁自重條件下沉入穩(wěn)定，重新測(cè)量復(fù)核，確保樁位的準(zhǔn)確。

3.開動(dòng)DZ90振動(dòng)沉撥樁錘沉埋鋼管樁。

3.3.2 鋼管樁橫向聯(lián)結(jié)焊接

1.當(dāng)鋼管樁沉埋結(jié)束后，測(cè)量人員對(duì)每根樁進(jìn)行測(cè)量，畫線標(biāo)出管樁頂牛腿位置交由焊工施焊，為了確保施工人員的安全，在樁周必須設(shè)置簡(jiǎn)易工作木伐或工作船只、浮箱類平臺(tái)等。鋼管樁之間水平和斜撐采用[300槽鋼焊接，并且聯(lián)接管為穿入式聯(lián)結(jié)，然后再進(jìn)行牛腿及橫向聯(lián)結(jié)焊接，橫向聯(lián)結(jié)標(biāo)高允許偏差為±10mm，焊縫質(zhì)量符合《建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程》（JGJ81-2002）規(guī)定。

2.鋼管樁橫向連接結(jié)束后，在鋼管樁牛腿上搭設(shè)簡(jiǎn)易施工平臺(tái)，對(duì)鋼管樁進(jìn)行切割，切割到位后進(jìn)行H型鋼搭設(shè)。

3.3.3 臨時(shí)支墩上部結(jié)構(gòu)H型鋼拼裝

1.在岸上組拼標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度H型鋼，然后，利用50噸浮吊船將其吊裝就位。其次，按設(shè)計(jì)要求完成一個(gè)橋墩的安裝后，采用電焊的形式將H型鋼固定。

2.當(dāng)完成兩個(gè)橋墩的下部結(jié)構(gòu)安裝后，測(cè)量人員進(jìn)行施工放樣。在H型鋼頂上用紅油漆標(biāo)出支座的位置，人工配合浮吊將支座安裝到位。H型鋼連接位置及牛腿焊接位置按規(guī)范要求設(shè)置

3.支座四側(cè)限位距離為1cm。支座限位每側(cè)不小于兩處，采用1cm三角鋼板焊接在H型鋼上。焊接采用兩側(cè)焊接，焊縫飽滿并不小于8mm。

3.3.4貝雷桁架安裝

貝雷桁架的安裝施工主要采用50t浮吊進(jìn)行作業(yè)。貝雷片先期堆放于龍泉港東側(cè)，貝雷片吊裝前，組合后的貝雷桁架寬度不小于1.5m。自東向西逐跨進(jìn)行吊裝。吊裝期間需要在臨時(shí)封鎖航道的條件下進(jìn)行作業(yè)。

3.3.5槽型梁腳手架支架搭設(shè)

系梁貝雷梁上均采用滿堂腳手管支架，支架布置根據(jù)系梁截面位置受力情況的不同分為三個(gè)區(qū)域進(jìn)行設(shè)計(jì)。一般截面（槽型梁截面）底板范圍內(nèi)立桿按75×60cm間距布置，即立桿順橋向間距75cm，橫橋向間距60cm，步距120cm；中橫梁范圍內(nèi)立桿按60×60cm間距布置，步距100cm；箱型梁位置內(nèi)立桿按60×60cm間距布置，步距120cm；系梁截面160cm范圍內(nèi)橫向設(shè)5排橫橋向間距40cm，順橋向間距30cm，步距120cm的加密區(qū)；為滿足支架高度調(diào)整的需要，所有支架立桿均設(shè)可調(diào)式頂托和底托。底托下沿橋梁橫向放置[200槽鋼（開口向上），保證支架基礎(chǔ)受力均勻。頂托沿橋梁縱向鋪一層15×15cm方木，間距與立桿相同，再在橫木上沿橋橫向鋪一層10×5cm方木，縱向間距0.25m，方木上再鋪18mm厚膠合板作為系梁底模。腳手支架搭設(shè)完成后，沿縱橫向每隔5m用φ48鋼管做成剪刀撐，與腳手支架一起拼裝成勁性支架，以增加支架的剛度。

3.3.5支架預(yù)拱度設(shè)置

1.確定預(yù)拱度時(shí)考慮的因素

在支架上澆注混凝土?xí)r，在施工時(shí)和卸架后，梁體要發(fā)生一定的下沉和產(chǎn)生一定的撓度。因此，為使梁體在卸架后能滿足設(shè)計(jì)規(guī)定的外形，須在施工時(shí)設(shè)置一定數(shù)值的預(yù)拱度。在確定預(yù)拱度時(shí)應(yīng)考慮下列因素：

⑴ 卸架后上部構(gòu)造本身及活載一半所產(chǎn)生的豎向撓度δ1；

⑵ 支架在荷載作用下的彈性壓縮δ2；

⑶ 支架在荷載作用下的非彈性壓縮δ3；

⑷ 貝雷梁在荷載作用下的彈性變形δ；（含自身拼裝變形）

⑸ 由混凝土收縮及溫度變化引起的撓度δ5。

2.支架預(yù)拱度的設(shè)置

根據(jù)梁的撓度和支架的變形所計(jì)算出來的預(yù)拱度之和，為預(yù)拱度最高值，應(yīng)設(shè)置在梁的跨徑中點(diǎn)，其他各點(diǎn)的預(yù)拱度以中間點(diǎn)為最高值，以梁的梁端支座墊石中心線為0。

3.4 支架預(yù)壓

1.預(yù)壓目的：檢驗(yàn)支架及地基的強(qiáng)度及穩(wěn)定性，消除整個(gè)支架的塑性變形，消除地基的沉降變形，測(cè)量出支架的彈性變形。

2. 預(yù)壓材料：采用模板組拼水池，在其內(nèi)注入河水進(jìn)行預(yù)壓，預(yù)壓荷載為梁體、鋼管拱自重的120%。

3.預(yù)壓范圍：系梁底全長(zhǎng)、全寬范圍。

4. 測(cè)點(diǎn)布置

在每一節(jié)段梁底寬范圍內(nèi)，橫橋向每個(gè)斷面按五個(gè)點(diǎn)布設(shè)，其具體位置如下：左側(cè)系梁中心、右側(cè)系梁中心、橫隔梁中心、橫梁左1/4處、橫梁右1/4處；36m跨范圍內(nèi)每5米設(shè)置一個(gè)觀測(cè)斷面，其余部分每6米設(shè)置一個(gè)觀測(cè)斷面。

5. 預(yù)壓方法

⑴首先對(duì)搭設(shè)的支架高度按設(shè)計(jì)進(jìn)行調(diào)整，預(yù)留方木及模板厚度，預(yù)留沉降1.2cm。支架搭設(shè)高度=箱梁底板設(shè)計(jì)標(biāo)高-縱向方木厚度（15cm）-縱向方木厚度（10cm）-模板厚度（2cm）-支架底墊木厚度（15cm）-支架基礎(chǔ)標(biāo)高+預(yù)留沉降量（1.2cm）

⑵灌注河水前在底模上劃出梁體截面分界線，然后根據(jù)支架檢算相關(guān)數(shù)據(jù)確定不同截面處梁底支架每平方米上的重量，以確定每處支架上應(yīng)灌注的用水量。

⑶加壓50%，進(jìn)行沉降觀測(cè)。

⑷加壓80%，進(jìn)行沉降觀測(cè)。

⑸加壓100%，持續(xù)3天進(jìn)行沉降觀測(cè)。

⑹加載前對(duì)沉降觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，標(biāo)高記錄h1，布載后對(duì)沉降觀測(cè)點(diǎn)定期進(jìn)行測(cè)量標(biāo)高記錄h2（初期為每12小時(shí)觀測(cè)，基本穩(wěn)定后，間隔24小時(shí)進(jìn)行觀測(cè)，若連續(xù)3d觀測(cè)結(jié)果在5mm以內(nèi)，則可認(rèn)為地基沉降基本穩(wěn)定開始卸載），計(jì)算最終沉降量h2-h1，卸載后對(duì)沉降點(diǎn)再進(jìn)行測(cè)量，記錄標(biāo)高h(yuǎn)3，計(jì)算彈性沉降h3-h2，地基沉降量為加載前與加載后標(biāo)高之差。

⑺卸載前進(jìn)行最終高程觀測(cè)，卸載后進(jìn)行高程和中線觀測(cè)，匯集所有觀測(cè)資料作為實(shí)際施工依據(jù)，調(diào)整底模標(biāo)高。

4支架檢算

4.1支架鋼管樁檢算

根據(jù)地質(zhì)情況、河道沖刷情況以及鋼管樁的特性，選取35 m長(zhǎng)的鋼管樁，去除河底以上的10 m入土深度為25 m。因此，支架的鋼管樁檢算長(zhǎng)度取25 m。

（1）場(chǎng)區(qū)地層主要為：①填土；②粉質(zhì)粘土，見表1。

（3）單樁豎向壓力計(jì)算

系梁自重：m系=5012.5t ，321型貝雷梁自重m貝=669t，橫梁及腳手管自重m橫=150t，施工荷載m施=416t，模板自重m模=50t，鋼管樁自重m鋼=104t ，單樁豎向壓力F壓=mg/n=（5012.5+669+150+416+50+104）×9.8/40=1568.4KN<2957.55KN

經(jīng)計(jì)算可知，，單樁總摩阻力大于單樁總豎向壓力，入土25m深的鋼管樁經(jīng)計(jì)算是安全的。

4.2 系梁支架檢算

4.2.1 工況分析

主梁砼分兩個(gè)節(jié)段進(jìn)行澆筑施工，第一節(jié)段為兩端拱腳段，第二階段為跨中段，兩節(jié)段之間設(shè)置寬度為1.50m的合攏段。主梁鋼筋砼結(jié)構(gòu)對(duì)下部結(jié)構(gòu)的荷載視為均布荷載受力，其中兩側(cè)加勁縱梁部分的均布荷載不等同于橋梁中線部分的均布荷載。

三跨貝雷梁為連續(xù)布置。計(jì)算模型為三不等跨梁。其中，兩邊跨的跨徑均為l1=17.91m，中跨的跨徑為l2=24m，n=l2/l1=1.34。

貝雷支架的受力分析分為兩種工況進(jìn)行，第一種工況為主梁砼第一節(jié)段砼澆筑完成之后且主梁砼第二階段未澆筑時(shí)，第二種工況為主梁砼全部澆筑完成（即主梁合攏段砼澆筑完成）且縱向預(yù)應(yīng)力鋼束未進(jìn)行張拉時(shí)。

拱腳位于橋墩處，且此處由橋梁支座和滿堂腳手管支架作為支撐，因此在支架受力計(jì)算時(shí)暫不考慮拱腳、端橫梁及滿堂腳手管支架段的結(jié)構(gòu)荷載影響。

拱肋安裝在加勁縱梁的第一次張拉之后進(jìn)行施工，因此在支架受力計(jì)算時(shí)暫不考慮拱肋安裝的施工荷載和拱肋及管內(nèi)砼的荷載。

橋面系及附屬結(jié)構(gòu)施工均在拱橋結(jié)構(gòu)全部完成后進(jìn)行，因此在支架受力計(jì)算時(shí)暫不考慮橋面系及附屬結(jié)構(gòu)的荷載影響。

貝雷支架主要承受的荷載包括：加勁縱梁自重、中橫梁自重、整體橋面板自重、現(xiàn)澆模板自重、模板支撐體系自重、貝雷梁自重以及施工荷載等荷載。

4.2.2 工況一支架受力檢算

支架兩側(cè)受力情況相同，中跨所受荷載忽略不計(jì)，僅對(duì)一側(cè)邊跨的受力情況進(jìn)行分析。分析對(duì)象為三不等跨梁的兩邊跨受相同的均布荷載影響。

2.橋梁中部受力分析

龍泉港是上海金山區(qū)內(nèi)的五級(jí)航道，按照V級(jí)航道通航要求，通航船舶噸級(jí)：300 t，船型尺度（總長(zhǎng)×型寬×設(shè)計(jì)吃水）：駁船35.0×9.2×1.3，貨船駁船35.0×9.2×1.3。支架分三跨：17.9m+24m+17.9 m，中跨為24m，除去支墩及防護(hù)樁寬3m（防護(hù)樁距支墩中心1.5 m），通航的凈寬為24-3=21m>9.2 m，滿足安全通航的要求。

5結(jié)束語

本工程系桿拱橋系梁的施工采用水中臨時(shí)支架施工技術(shù)，充分利用水運(yùn)和浮吊作業(yè)，結(jié)合橋兩端的吊車配合作業(yè)，使得工序安排流暢、施工技術(shù)控制簡(jiǎn)便易行，最終在工程質(zhì)量?jī)?yōu)良、工期及成本全面可控、施工安全及通航安全得到保證的基礎(chǔ)上順利完成了施工任務(wù)。并且系梁施工便橋采用321貝雷梁+碗扣式支架方法解決了系梁預(yù)拱度預(yù)留的技術(shù)難題，為系梁的施工提供了可靠的保證。

參考文獻(xiàn)

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