胡春廣

（中鐵十六局集團(tuán)第二工程有限公司，天津市 300162）

1　工程概況

新建石濟(jì)客專衡景特大橋跨大廣高速連續(xù)梁采用1-（72+128+72）m變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，全長(zhǎng)273.7 m，橋面橫坡為雙向2%。采用整體橋面形式，箱梁為單箱、單室、直腹板、變高度、變截面結(jié)構(gòu)形式，箱梁頂寬12.2 m，箱梁底寬7.0 m。頂板厚度除梁端附近外均為450～650 mm,按折線變化；腹板厚640～1 100 mm，按折線變化，中支點(diǎn)厚至1 300 mm；底板厚由跨中的520 mm按折線變化至根部的1 200 mm。

該聯(lián)箱梁共分87個(gè)節(jié)段，其中箱梁0#段長(zhǎng)度18.0 m；梁底按二次拋物線變化，0#塊梁高由8.74 m漸變至9.6 m；頂板厚度65 cm，腹板厚由110 cm漸變至130 cm、底板厚由105.4 cm漸變至120 cm；采用搭設(shè)鋼管支架現(xiàn)澆方法施工；其中0#塊梁段砼體積 824.05 m3，重 2142.53 t。

由于工期要求在2016年1月20日前完成管段內(nèi)所有箱梁架設(shè)施工，該處連續(xù)梁要求在2015年12月31日前完成中跨合龍。

2　0#塊支架設(shè)計(jì)

項(xiàng)目部經(jīng)過(guò)多次召開(kāi)技術(shù)方案比選專題會(huì)，最終確定0#塊托架立柱內(nèi)側(cè)采用4根直徑1 500 mm壁厚16 mm螺旋鋼管鋼，管內(nèi)澆筑C50混凝土，鋼管頂部直接頂至梁體底部；外側(cè)采用4根直徑800 mm壁厚10 mm螺旋鋼管。H M 588雙拼工字鋼作橫向縱向分配梁，I20a工字鋼作底模縱向分配梁[1]。

3　預(yù)壓方案分析

傳統(tǒng)的預(yù)壓方案采用的是配重堆載預(yù)壓法，一般有砂袋預(yù)壓、鋼材預(yù)壓、水箱預(yù)壓、若采用以上方法需考慮以下問(wèn)題：

堆載重量太大，需要的材料多，如采用砂袋預(yù)壓需要1 040 m3砂子和2 080多個(gè)噸包袋；采用鋼材預(yù)壓，需提供準(zhǔn)備1 560 t鋼材；采用水箱預(yù)壓，需550 t水及相應(yīng)的水箱。

配重堆載過(guò)程費(fèi)工費(fèi)時(shí)，根據(jù)高空塔吊的作業(yè)功效推算，每吊一次所需時(shí)間平均為15 min，吊重約2～3 t，可知1 560 t堆卸共需8～12 d時(shí)間（每天按照作業(yè)18 h計(jì)算，未考慮其他因素），整體時(shí)間約需12 d左右[2]。

而采用托架反力預(yù)壓施工周期只需36 h即可進(jìn)行下道工序。

4　鋼絞線預(yù)埋

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，按照0#塊各部位重量分部情況及主體工程所采用的抗拉強(qiáng)度1 960 MPa-7φ15.2型號(hào)鋼絞線，通過(guò)計(jì)算在施工承臺(tái)時(shí)在支架橫梁附近沿著橫梁方向均勻預(yù)埋高強(qiáng)鋼絞線，每排17根共計(jì)4排68根。其中橫向分別位于梁體翼緣板處2根、腹板處10根及底板處5根。

0#塊半跨按照翼緣板腹板及底板重量分部在34個(gè)點(diǎn)上，0#塊重量分別為翼緣板處22.9 t、底板處114.5 t、腹板處114.5 t。按照所采用的鋼絞線卡拉強(qiáng)度計(jì)算可知：

所有鋼絞線均預(yù)埋在一級(jí)承臺(tái)底板鋼筋下方，錨固端采用同梁體相同型號(hào)BM 15—5型P型錨具。

5　支架反力預(yù)壓實(shí)施

5.1　荷載情況

支架預(yù)壓需計(jì)算0#塊在墩頂4.4 m范圍以外的鋼筋混凝土及施工荷載總重量；通過(guò)計(jì)算單個(gè)0#塊支架上混凝土約為500 m3。

5.2　準(zhǔn)備工作

（1）材料的選用

反力架由型鋼及鋼管組成，結(jié)合各部位結(jié)構(gòu)受力要求，具體在實(shí)施中對(duì)0#塊支架系統(tǒng)中上下橫梁、縱向分配梁型鋼及鋼管的材料，選擇強(qiáng)度剛度滿足反力架設(shè)計(jì)要求的材料進(jìn)行施工。

（2）設(shè)備的選配

根據(jù)每根鋼絞線所需達(dá)到的張拉力及穿心式千斤頂?shù)挠行Я砍踢M(jìn)行設(shè)備選配。反力支架預(yù)壓設(shè)備選用具體如下：27 t千斤頂7臺(tái)，2臺(tái)備用；50型油泵7臺(tái)，2臺(tái)備用；DZS2水準(zhǔn)儀1套，用于測(cè)量變形；30 kW電焊機(jī)4臺(tái)，用于焊接。

5.3　反力預(yù)壓體系的安裝

（1）安裝受壓梁

受壓梁采用雙拼I45工字鋼，橫橋向安裝在支架縱向I20分配梁上，由于連續(xù)梁0#塊底板為斜坡?tīng)?，為確保受壓梁能將壓力均勻的傳遞至分配梁上，在雙拼I45工字鋼受壓梁與分配梁結(jié)合處采用2 cm厚楔形鋼板進(jìn)行填塞并焊接牢靠，確保整個(gè)楔形塊受力穩(wěn)定不產(chǎn)生較大變形[3]。

（2）安裝千斤頂

將已校好的千斤頂沿橫橋向分別安放在翼緣板、底板及腹板處（按照事先畫(huà)好的位置安裝），要求底板及腹板處先安裝中間束，然后再對(duì)稱安裝。

（3）安裝千斤頂限位梁

在千斤頂上方順橋向采用長(zhǎng)50 cm雙拼I30工字鋼作為上承壓梁千斤頂限位梁，要求限位梁垂直于受壓梁安放在千斤頂正下方。

（4）將油泵與千斤頂連接。

（5）按照專項(xiàng)方案要求安裝觀測(cè)點(diǎn)，0#塊預(yù)壓觀測(cè)點(diǎn)平面位置見(jiàn)圖1。

圖1　0#塊預(yù)壓觀測(cè)點(diǎn)平面位置圖

5.4　分級(jí)加載和卸載分級(jí)

0#塊采用支架反力預(yù)壓方法模擬支架的實(shí)際受力情況對(duì)其進(jìn)行逐級(jí)等效加載，共加載4次，每次加載前后都應(yīng)認(rèn)真檢查所有構(gòu)件焊接部位。

因該橋工期緊且跨越高速公路，公路上車(chē)流量較大，考慮到安全因素采用千斤頂反壓的方式對(duì)支架進(jìn)行預(yù)壓，去掉墩頂所承受的梁體自重，兩側(cè)支架處梁體混凝土約500 m3合計(jì)約1 300 t，按照1.2倍安全系數(shù)考慮約1 560 t。通過(guò)計(jì)算在施工承臺(tái)時(shí)在支架橫梁附近沿著橫梁方向均勻預(yù)埋高強(qiáng)鋼絞線17根，共計(jì)4排68根。其中橫向分別位于梁體翼緣板處1根、腹板處5根及底板處5根，在頂層縱向分配梁安裝前，采用5個(gè)27 t穿心式千斤頂對(duì)支架兩側(cè)分別分級(jí)進(jìn)行對(duì)稱預(yù)拉。表1為0#塊反力支架鋼絞線張拉力（終張）分布表。為了更加接近施工工況，加載分4個(gè)階段進(jìn)行，表2為0#塊反力支架分級(jí)加載表。

表1　0#塊反力支架鋼絞線張拉力（終張）分布表

表2　0#塊反力支架分級(jí)加載表

（1）施壓過(guò)程

根據(jù)支架特點(diǎn)主墩兩側(cè)支架為獨(dú)立體系，故可分別進(jìn)行施壓，根據(jù)0#塊重量的分布特點(diǎn)采用5臺(tái)27 t千斤頂同時(shí)對(duì)支架同一截面進(jìn)行反力預(yù)壓。

（2）千斤頂反壓系統(tǒng)施作的具體步驟

整個(gè)支架系統(tǒng)采用5臺(tái)千斤頂同時(shí)分四級(jí)加載完成，按1.2倍自重+施工荷載進(jìn)行加載預(yù)壓，以校驗(yàn)支架的安全性，考慮到施做的時(shí)間差，，每個(gè)千斤頂要求持壓10 min，待油表壓力穩(wěn)定無(wú)壓力降后進(jìn)行沉降量測(cè)。

卸載分級(jí)也分為4個(gè)階段：即0#塊從1 560 t→1 300 t→1 040 t→780 t→0 與加載程序相反[4]。

5.5　測(cè)量記錄繪制荷載變形曲線圖

“預(yù)壓-卸載”托架變形曲線見(jiàn)圖2。

6　預(yù)壓方案對(duì)比

6.1　鋼絞線反力支架預(yù)壓方案的優(yōu)勢(shì)

（1）安全可控。不需要在高堆載作業(yè)面上作業(yè)；只要保證鋼絞線、錨具、連接器及夾片滿足質(zhì)量要求就能達(dá)到預(yù)壓效果，同時(shí)在托架上鋪設(shè)鋼模板，即使出現(xiàn)鋼絞線拉斷、滑絲等情況，因有鋼模板遮擋防護(hù)也不會(huì)對(duì)作業(yè)人員造成傷害。

（2）不但能達(dá)到預(yù)壓重量，還能根據(jù)箱梁各部位重量分布控制張拉力，更加接近實(shí)際工況。

（3）預(yù)壓周期短，工作量小，預(yù)壓時(shí)間及卸載時(shí)間都短[5]。

6.2　工期對(duì)比

采用砂袋預(yù)壓支架所需工期計(jì)算：裝砂袋及吊裝砂袋7 d+滿載預(yù)壓時(shí)間1 d+卸載砂袋及倒運(yùn)砂袋4 d=12 d。

采用鋼材預(yù)壓支架所需工期計(jì)算：倒運(yùn)及吊裝鋼材6 d+滿載預(yù)壓時(shí)間1 d+卸載鋼材及倒運(yùn)鋼材4 d=11 d。

采用水箱預(yù)壓支架所需工期計(jì)算：安裝水箱注水循環(huán)作業(yè)（因在高速公路上施工為了吊裝安全考慮采用2個(gè)500 m3水箱）10 d+滿載預(yù)壓時(shí)間1 d+放水及吊裝水箱7 d=18 d。

采用反力支架預(yù)壓所需工期計(jì)算：加載4 h+滿載預(yù)壓時(shí)間24 h+卸載8 h=36 h=1.5 d。

通過(guò)對(duì)比采用反力支架進(jìn)行預(yù)壓比常規(guī)方法工期耗時(shí)縮短9.5～16.5 d。

6.3　成本對(duì)比

將0#塊托架預(yù)壓分別采用反力法支架預(yù)壓與常規(guī)方法預(yù)壓低對(duì)其施工成本進(jìn)行對(duì)比計(jì)算。

（1）采用反力支架對(duì)托架進(jìn)行預(yù)壓時(shí)，無(wú)需使用大型設(shè)備，簡(jiǎn)單易行，質(zhì)量及工期有所保障。增加的成本僅為鋼絞線連接器及部分鋼絞線，見(jiàn)表3。每個(gè)鋼絞線連接器70元/個(gè)，共計(jì)68個(gè)；鋼絞線 68根×20 m×1.101 kg/m×4.2元/kg×1.15=6 288.91元，按15%損耗計(jì)計(jì)增加成本7 232.25元。

表3　幾種預(yù)壓方法成本計(jì)算

（2）采用常規(guī)預(yù)壓方法時(shí)，施工周期過(guò)長(zhǎng)，產(chǎn)生的人工費(fèi)、機(jī)械費(fèi)過(guò)多。經(jīng)測(cè)算，以上施工成本分別約為 0.78萬(wàn)、41.508萬(wàn)、14.76萬(wàn)、100.98萬(wàn)元。采用常規(guī)預(yù)壓方法延長(zhǎng)了塔吊、挖掘機(jī)、裝載機(jī)及半掛車(chē)的租賃期限，約為6 000元/d，這項(xiàng)費(fèi)用也是客觀的。

通過(guò)對(duì)比，采用反力托架預(yù)壓方法的綜合施工成本明顯低于采用常規(guī)預(yù)壓方法的成本。

圖2　“預(yù)壓-卸載”托架變形曲線

7　結(jié)語(yǔ)

綜上所述，反力托架預(yù)壓法首次在本工程連續(xù)梁施工中的成功應(yīng)用，解決了連續(xù)梁因前期征地拆遷滯后等原因，導(dǎo)致后期工期壓力大的難題，從而保證了總體施工工期，該方法對(duì)周?chē)h(huán)境及居民影響很小，大大縮短工期及降低綜合成本。值得推廣應(yīng)用。