陳南寧

摘 要：本文以鄒城三十米橋上跨鐵路立交橋項(xiàng)目為依托，闡述了主橋工程基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)改為地下連續(xù)墻、轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)由平鉸變?yōu)榍蜚q、主塔選用爬模施工方案的依據(jù)，為以后同類工程施工的前期規(guī)劃提供參考。

關(guān)鍵詞：方案比選；基坑圍護(hù)；轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)；主塔施工

1 工程概況

鄒城市三十米橋上跨鐵路立交橋建設(shè)工程位于鄒城市中部，采用獨(dú)塔雙柱雙跨雙索面預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋，墩塔梁固結(jié)體系，跨徑組合為2×110m。主橋跨越京滬鐵路站場(chǎng)線路及規(guī)劃電廠專用線，共跨越14股道，采用轉(zhuǎn)體法施工。

主梁采用雙邊主梁截面，主梁標(biāo)準(zhǔn)寬度23.2m，橋面板厚度為0.3m，中心最高點(diǎn)2.77m，設(shè)雙向2%橫坡，至邊主梁處梁高變?yōu)?.6m。

轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)由轉(zhuǎn)體下轉(zhuǎn)盤、鉸、上轉(zhuǎn)盤、轉(zhuǎn)體牽引系統(tǒng)等組成。轉(zhuǎn)體主要參數(shù)：轉(zhuǎn)體重量21000t；轉(zhuǎn)體長(zhǎng)度2×99m；連續(xù)千斤頂牽引噸位不小于400t。轉(zhuǎn)體施工臨時(shí)拽拉鋼束采用31-φs15.2鋼絞線及其配套錨具。

主墩基礎(chǔ)采用21根直徑2m的鋼筋混凝土鉆孔灌注樁，樁長(zhǎng)40.5m，按嵌巖樁設(shè)計(jì)。主墩承臺(tái)為直徑22m、厚度為7m的圓柱承臺(tái)。主墩承臺(tái)基坑開挖深度約11.5m，地下水位在地面下3.9m～7.8m，主墩承臺(tái)距既有線鐵路軌道最小距離為11.9m。

2 總體施工規(guī)劃

施工前對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)影響施工的“四電”進(jìn)行遷改，然后開始主墩樁基施工，同步進(jìn)行過渡墩樁基施工。18#主墩樁基施工結(jié)束前完成主墩承臺(tái)基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的施工。進(jìn)行主墩承臺(tái)基坑開挖，然后進(jìn)行承臺(tái)、轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)、下塔柱及主梁0#塊施工，0#塊澆筑完成后進(jìn)行主塔施工，同步進(jìn)行主梁轉(zhuǎn)體部分及邊跨現(xiàn)澆段的施工，斜拉索張拉完成后進(jìn)行轉(zhuǎn)體施工，最后進(jìn)行合龍段及附屬結(jié)構(gòu)施工。

3 主墩承臺(tái)基坑圍護(hù)方案比選

3.1 方案概述

方案一：深層攪拌樁+鋼筋混凝土圍護(hù)樁

基坑外圍施工，葉片直徑0.85m，樁長(zhǎng)28m，樁間距1.2m三軸深層攪拌樁，搭接0.35m，深層攪拌樁頂澆筑0.3m厚的壓頂梁，深層攪拌樁中每隔1.2m插一根6m長(zhǎng)工字鋼；在深層攪拌樁施工完成后，在其內(nèi)側(cè)施工鋼筋混凝土灌注樁，樁徑1.2m，樁長(zhǎng)28m；

主墩承臺(tái)基坑開挖前，用圈梁把鉆孔樁連成整體，采用型鋼或鋼管做徑向支撐，開挖至5.5m時(shí)做1m×1m環(huán)形腰梁，并用0.8m×1m鋼筋混凝土梁做徑向支撐。

方案二：地下連續(xù)墻

地下連續(xù)墻及導(dǎo)墻均采用圓環(huán)形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，在靠近鐵路側(cè)接觸網(wǎng)立柱處增設(shè)一排高壓旋噴樁。地下連續(xù)墻壁厚0.8m，中心圓環(huán)直徑26.2m，平均深度約16.37m，采用C30水下混凝土，合計(jì)方量1303m3。標(biāo)準(zhǔn)斷面寬度為5.111m一槽段，在靠近鐵路側(cè)接觸網(wǎng)立柱處單個(gè)槽段寬度約為2.56m。主筋用Φ25螺紋鋼筋，布置兩層，并設(shè)架立筋連接成鋼筋骨架。導(dǎo)墻沿地下連續(xù)墻內(nèi)、外側(cè)布置，導(dǎo)墻徑向厚度2.5m，高度1.2m，導(dǎo)墻鋼筋按構(gòu)造鋼筋布置。在連續(xù)墻墻頂以下6m處設(shè)置一圈環(huán)形腰梁內(nèi)撐，腰梁寬0.8m，高1.2m，其鋼筋通過預(yù)埋鋼筋連接器與連續(xù)墻內(nèi)側(cè)鋼筋連接。

3.2 方案比選

3.2.1 工期比較

方案一：深層攪拌樁72根，計(jì)2016延米，樁長(zhǎng)28m，入巖深度約9m，日進(jìn)度按400m考慮，需5天完成；鉆孔灌注樁56根，樁長(zhǎng)28m，入巖深度約9m，按六臺(tái)鉆機(jī)布置，每臺(tái)鉆機(jī)每根樁需約10天，共需100天；圈梁加勁支撐安裝約需2天；腰梁圈梁及加勁梁施工約需4天。則方案一所需總工期約111天。

方案二：導(dǎo)墻施工2天，成槽機(jī)每天成一槽，共需18天，水下混凝土封底4天，腰梁3天；高壓旋噴樁施工10天（其中高壓旋噴樁可與成槽同步施工，待其施工完成后進(jìn)行附近對(duì)應(yīng)槽段施工）則方案二所需總工期約35天。

比較：方案二比方案一節(jié)省76天。

3.2.2 造價(jià)比較

方案一：總造價(jià)約350萬元；

方案二：總造價(jià)約430萬元。

比較：方案二比方案一造價(jià)多80萬元。

3.2.3 施工可行性比較

本工程屬于鄰近既有線深基坑施工。

方案一采用深層攪拌樁做止水帷幕，用鋼筋混凝土鉆孔樁+頂層圈梁+腰梁做基坑開挖時(shí)圍護(hù)結(jié)構(gòu)，可承受基坑開挖過程中產(chǎn)生的土壓力，能在基坑四周形成止水帶減少地下水滲入。對(duì)既有營(yíng)業(yè)線的影響主要包括：圍護(hù)施工過程中攪拌鉆機(jī)、鉆孔樁機(jī)、吊機(jī)傾覆侵入鐵路限界影響運(yùn)營(yíng)安全、深基坑開挖過程中鐵路側(cè)路基地下水流失導(dǎo)致鐵路路基沉降影響運(yùn)營(yíng)安全。

方案二采用地下連續(xù)墻，能夠防滲并抵抗基坑開挖過程中產(chǎn)生的土壓力，當(dāng)基坑開挖過程中有大量滲水時(shí)，可采取不排水開挖、水下混凝土封底的辦法，能有效降低對(duì)既有營(yíng)業(yè)線路基的影響。針對(duì)本工程地質(zhì)，國內(nèi)有多例成功施工案例。

比較：方案二較方案一優(yōu)。方案二不設(shè)內(nèi)支撐，方案一中兩道圈梁內(nèi)支撐影響基坑開挖、承臺(tái)施工的工效，方案二對(duì)既業(yè)線的安全影響比方案一小。

3.3 結(jié)論

綜上，盡管方案二造價(jià)比方案一略高，但方案二工期比方案一節(jié)省約76天且便于后續(xù)施工，方案二對(duì)既有線的安全影響比方案一小，故采取方案二。

4 轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)方案比選

4.1 方案簡(jiǎn)介

方案一：平鉸方案

轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)由轉(zhuǎn)體下轉(zhuǎn)盤、平鉸、上轉(zhuǎn)盤、轉(zhuǎn)體牽引系統(tǒng)組成。上、下平鉸直徑均為5.3m，厚度均為5.5cm，轉(zhuǎn)動(dòng)軸直徑315mm，共布置2104塊直徑6cm的聚四氟乙烯片。平鉸加工及安裝精度要求較高：盤邊緣相對(duì)誤差≯0.5mm。

方案二：球鉸方案

轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)由轉(zhuǎn)體下轉(zhuǎn)盤、球鉸、上轉(zhuǎn)盤、轉(zhuǎn)體牽引系統(tǒng)組成。球鉸球面半徑8m，平面投影直徑4.2m，分上下兩片，厚度均為5.5cm，轉(zhuǎn)動(dòng)軸直徑275mm，共布置1484塊直徑6cm的聚四氟乙烯片。球鉸加工及安裝精度要求較高：球鉸頂口務(wù)必水平，其頂面任意兩點(diǎn)誤差≯1mm。

4.2 方案比選

（1）轉(zhuǎn)體球鉸的特點(diǎn)

轉(zhuǎn)體球鉸的上球面板與鑲嵌在下球面板上的四氟滑板形成轉(zhuǎn)動(dòng)副，實(shí)現(xiàn)梁體的水平轉(zhuǎn)動(dòng)；橋梁上部載荷通過上球面板、四氟滑板、下球面板均勻地傳遞給下部結(jié)構(gòu)，傳力途徑簡(jiǎn)單明確。轉(zhuǎn)體球鉸具有以下特點(diǎn)：

a）傳力途徑簡(jiǎn)單明確，通過球面?zhèn)髁?，b）整體剛度大，偏心適應(yīng)性強(qiáng)。球鉸結(jié)構(gòu)剛度好，上球鉸凸球面與下球鉸凹球面結(jié)構(gòu)相適應(yīng)，轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)中一致性好，當(dāng)受到傾覆力作用時(shí)，易于調(diào)整梁體平衡，運(yùn)行安全穩(wěn)定性高。當(dāng)上部結(jié)構(gòu)載荷分布均勻性好。

出現(xiàn)重心偏移時(shí)，可以利用球面來平衡偏心力矩，保證工程的安全性。

c）技術(shù)成熟可靠、安全度高。摩擦副面均經(jīng)過數(shù)控車床加工，加工精度高，定位準(zhǔn)確，組裝精度高，水平轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn)。球面滑板直接鑲嵌在下球面板鑲坑內(nèi)，固定可靠。

d）球鉸直徑4.2m，可以在廠家加工成一塊，方便運(yùn)輸及安裝。

（2）轉(zhuǎn)體平鉸的特點(diǎn)

轉(zhuǎn)體平鉸主要由上平面板與鑲嵌在下平面板上的四氟滑板形成轉(zhuǎn)動(dòng)副，實(shí)現(xiàn)梁體的水平轉(zhuǎn)動(dòng)；橋梁上部荷載通過上平面板、四氟滑板、下平面板傳遞給下部結(jié)構(gòu)。

轉(zhuǎn)體平鉸為保證轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn)順利，對(duì)上、下面板的加工平整度以及安裝平整度要求很高，如出現(xiàn)傾斜不平則難以進(jìn)行調(diào)整，會(huì)顯著影響轉(zhuǎn)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)。且在豎向高承載力作用下，平面鉸結(jié)構(gòu)易發(fā)生變形，也會(huì)影響轉(zhuǎn)動(dòng)功能的實(shí)現(xiàn)。轉(zhuǎn)體平鉸由于采用平面轉(zhuǎn)動(dòng)難以進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)前梁體的平衡糾偏，且在偏心載荷作用下轉(zhuǎn)動(dòng)平順性差。

平鉸上、下面板各分為兩塊制造，在現(xiàn)場(chǎng)再進(jìn)行拼焊。此種設(shè)計(jì)由于焊縫較長(zhǎng)，焊接會(huì)引起面板變形，在施工現(xiàn)場(chǎng)將無法進(jìn)行修復(fù)。而面板變形會(huì)使平鉸與上下部混凝土結(jié)構(gòu)、平鉸上下面板間不能保證均勻接觸，會(huì)導(dǎo)致荷載傳遞不均勻，構(gòu)件受力不均勻，影響轉(zhuǎn)體實(shí)施。

（3）造價(jià)分析

轉(zhuǎn)體平鉸較球鉸簡(jiǎn)單，造價(jià)較低，但本工程平鉸直徑5.3m為國內(nèi)最大直徑，加工時(shí)需額外加工胎膜，增加了成本；轉(zhuǎn)體球鉸加工復(fù)雜，但國內(nèi)已有相同直徑的胎膜，不需額外加工?？傮w比較，球鉸的造價(jià)比平鉸略高。

4.3 結(jié)論

平鉸、球鉸的造價(jià)相差不大，球鉸的安全性能優(yōu)于平鉸，球鉸安裝較平鉸方便且轉(zhuǎn)體精度高、自調(diào)偏性能好。

5 主塔施工方案比選

主塔上塔柱高51.6m，除根部2.0m高度范圍為變截面，其余為空心標(biāo)準(zhǔn)截面，尺寸為3.0m×6.0m，可采用爬?；蚍仓绞?，下面將分別論述。

5.1 方案簡(jiǎn)介

方案一：翻模施工

工藝原理是將塔身分成等高的節(jié)段，分段澆注。根據(jù)分段高度，將外側(cè)模板設(shè)計(jì)成與分段等高的 2 或 3 節(jié)，配合 1 節(jié)內(nèi)側(cè)模板。每節(jié)外側(cè)模均自帶操作平臺(tái)，施工過程中不需另外搭設(shè)操作平臺(tái)。澆注完成頂節(jié)混凝土后，拆除底節(jié)模板，將其接于頂節(jié)模板之上，繼續(xù)進(jìn)行混凝土施工，如此循環(huán)，直到施工完成。在斜拉索錨固區(qū)有環(huán)向預(yù)應(yīng)力，在環(huán)向預(yù)應(yīng)力張拉壓漿時(shí)，需增設(shè)吊籃，吊掛在底節(jié)外模上做張拉壓漿操作平臺(tái)。

方案二：爬模施工

采用液壓自爬模系統(tǒng)，由模板結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、液壓提升設(shè)備系統(tǒng)和平臺(tái)系統(tǒng)三大部分組成。根據(jù)分段高度確定單節(jié)模板高度，塔柱底節(jié)及第二節(jié)施工時(shí)，通過塔吊進(jìn)行模板拼裝，自第三節(jié)時(shí)，安裝液壓系統(tǒng)，爬模提升通過自身液壓系統(tǒng)提升，不需塔吊輔助。在環(huán)向預(yù)應(yīng)力張拉施工時(shí)，在爬模系統(tǒng)底平臺(tái)增設(shè)吊籃，模板提升時(shí)，吊籃隨模板一起提升，不需重新安拆。

5.2 方案比選

方案一：翻模施工不需搭設(shè)支架，利用塔吊輔助進(jìn)行翻模，成本低。缺點(diǎn)有：①本工程鄰近既有線，塔吊輔助翻模時(shí)，吊裝的安全風(fēng)險(xiǎn)較大，主要表現(xiàn)在吊裝時(shí)模板的重心（吊點(diǎn)）選擇難度大；②在有索區(qū)施工時(shí)，環(huán)向預(yù)應(yīng)力操作平臺(tái)所用吊籃在模板提升前需拆除，再使用時(shí)需重新吊裝，重復(fù)裝拆影響工效、增加成本；③主塔施工中，鋼筋吊裝、勁性骨架安裝、索導(dǎo)管安裝、內(nèi)模安裝等均需要塔吊配合，本工程單塔兩柱共使用一臺(tái)塔吊，塔吊基本滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，若利用塔吊進(jìn)行模板提升，則影響施工工效。

方案二：液壓自爬模整個(gè)結(jié)構(gòu)僅用一個(gè)液壓滑動(dòng)模板 ，一次組裝，爬升過程中不用再進(jìn)行支模、 拆模、 搭設(shè)腳手架的工作 ，混凝土可連續(xù)澆筑 ，施工速度快 ，避免施工縫 ，同時(shí)可節(jié)省大量模板、腳手材料和勞動(dòng)力，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度， 降低施工成本， 整個(gè)工藝流程順暢，交叉作業(yè)少。爬模操作平臺(tái)外圍可設(shè)置封閉式安全防護(hù)網(wǎng)，無需反復(fù)拆除和安裝，安全風(fēng)險(xiǎn)小。缺點(diǎn)是成本較高。

5.3 結(jié)論

上述兩種方案，在成本上方案二比方案一約多三十萬，但安全風(fēng)險(xiǎn)最小，工期最快。本工程鄰近營(yíng)業(yè)線，安全防護(hù)要求高。綜合考慮安全成本及工期的因素，主塔施工爬模優(yōu)于翻模。

6 結(jié)語

工程項(xiàng)目施工管理重在過程控制，過程控制是施工企業(yè)創(chuàng)效最關(guān)鍵、最核心的內(nèi)容，而方案優(yōu)化在施工過程控制中發(fā)揮著無可替代的作用。結(jié)合工程實(shí)際情況，綜合考慮安全、質(zhì)量和工期各方面因素，多比較，多分析才能比選出最合適的方案。

參考文獻(xiàn)

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