皮海波 (鐵道戰(zhàn)備舟橋處,山東 齊河 251100)
亳州市建安隧道工程位于亳州市城區(qū),線路全長1280m。隧道呈南北走向,南起建安路-白果樹街交口南側(cè),下穿人民路、渦河南路,穿越渦河及渦河北路后,于規(guī)劃路南側(cè)接地。隧道岸邊段采用明挖順做法施工,河中段設(shè)圍堰明挖順做通水不斷航施工。河中段圍堰分為兩期施工,圍堰外側(cè)為雙排拉森鋼板樁圍堰,中部設(shè)φ800@1000mm鉆孔灌注樁作為圍護(hù)樁。圍堰支撐除第一道支撐為混凝土支撐外,余下道支撐為鋼支撐,包括鋼圍檁、支撐、系梁。鋼圍檁由2片H型鋼(HM500×300×11×18)拼接板焊接而成。鋼肋為464×130×20,間距為800 mm,支撐節(jié)點(diǎn)處的鋼肋加密,間距為250 mm。鋼支撐采用φ609鋼管,壁厚16 mm。鋼管支撐分節(jié)制作,管節(jié)間采用法蘭盤螺栓連接。預(yù)加軸向力裝置設(shè)置在端部(僅一端)。鋼系梁采用兩根H型(HM400×300×10×16),安裝在鋼立柱的牛腿上。鋼圍檁、鋼支撐、鋼系梁、鋼格構(gòu)柱構(gòu)造見圖1。
圖1 鋼圍堰橫斷面圖
圖2 鋼支撐安裝工藝流程圖
挖掘基坑至支撐0.5m以下的高度后,根據(jù)整個(gè)隧道工程的控制軸線和水準(zhǔn)點(diǎn),準(zhǔn)確定位鋼圍檁的軸線和高程。鋼圍檁加工:鋼圍檁采用雙片H型鋼(HM500×300×11×18)焊接而成。施工吊籃根據(jù)支撐間距焊接在相應(yīng)的支撐位置。鋼圍檁根據(jù)節(jié)段長度分段加工。鋼圍檁安裝:鋼圍檁按支撐安裝的順序分段吊裝,安裝時(shí)通過履帶式起重機(jī)放置在鋼支架上。安裝鋼圍檁后,應(yīng)檢查鋼支架是否因沖擊而松動。若鋼圍檁安裝后與鋼支架之間有間隙,應(yīng)使用鋼楔填塞密實(shí)并焊接牢固。鋼圍檁與圍護(hù)樁之間的少量空隙填充強(qiáng)度不低于C30的細(xì)石混凝土。
2.3.1 鋼管橫撐安裝
由于鋼立柱的位置位于線路中心線右側(cè)2m,每根鋼管橫撐分為兩部分組裝,第一部分為17.45m,第二部分為9.45m。鋼管支撐在加工場進(jìn)行預(yù)拼,檢查合格的鋼管支撐用履帶式起重機(jī),將第一部分吊裝到位(鋼支撐一端與左側(cè)鋼圍檁拼接,另一端從系梁突出2m,以便于與第二部分拼接),25t起重機(jī)用于吊裝第二部分鋼管支撐。支撐吊裝采用兩點(diǎn)吊裝,吊裝過程中支撐必須保持穩(wěn)定,無碰撞,不變形。在將鋼管支撐吊裝到位后,通過人工輔助將支撐調(diào)整到設(shè)計(jì)位置。由于圍護(hù)樁的施工誤差,造成鋼支撐的端部不能與鋼圍檁表面緊密接觸,因此必須在圍檁表面和支撐端頭之間添加鋼板墊片,以確保支撐件受軸向應(yīng)力。在臨時(shí)固定支撐之后,及時(shí)檢查每個(gè)節(jié)點(diǎn)的連接狀態(tài),并且在確認(rèn)滿足要求之后用千斤頂施加預(yù)壓軸向力。當(dāng)施加壓力時(shí),千斤頂被置于活動端頭的頂部位置,并且2臺液壓千斤頂?shù)奈恢帽仨毷菍ΨQ且平行的。在施加預(yù)壓軸向力時(shí),應(yīng)注意保持2臺千斤頂同步進(jìn)行。施加預(yù)壓應(yīng)力前應(yīng)校準(zhǔn)油泵和千斤頂,以確保測量的預(yù)應(yīng)力值準(zhǔn)確。施加預(yù)壓應(yīng)力時(shí)應(yīng)記錄每個(gè)支撐施加的預(yù)應(yīng)力以供將來參考。在預(yù)應(yīng)力施加過程中,首先將預(yù)應(yīng)力加到50%,然后檢查螺栓、螺母、焊接條件等,無異常情況后再繼續(xù)加壓到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)值的80%。在施加每個(gè)壓力階段之后,將鋼楔塊夾在活動端頭中(鋼楔塊由16mm厚的鋼板制成)并牢固地焊接。當(dāng)預(yù)先增加的軸向力達(dá)到設(shè)計(jì)軸向力時(shí),再次檢查連接點(diǎn),并在必要時(shí)加固節(jié)點(diǎn)。在預(yù)加預(yù)應(yīng)力穩(wěn)定后,將鋼楔塊塞緊并牢固地焊接在活動端頭中,然后釋放千斤頂壓力以解開吊裝鋼絲繩。使用特殊的鋼絲繩將支撐連接到圍堰上以防止滑脫,此步驟完成后再進(jìn)行該根支撐的安裝。
2.3.2 鋼支撐吊裝及安裝方案
①吊車選用
鋼支撐吊裝采用50t履帶式起重機(jī)和25t汽車起重機(jī),因?yàn)殇撝奈恢么蠖辔挥谥行木€右側(cè)2m處。因此,每根鋼支撐分為兩部分組裝,第一部分為17.45m,第二部分為9.45m。因此,履帶式起重機(jī)的最大起重量為5.54t,汽車起重機(jī)的最大起重量為3.0t。根據(jù)掌握的信息,當(dāng)起重量為5.54t時(shí),50t履帶式起重機(jī)最大工作半徑為16m;25t汽車起重機(jī)的起重重量為3.0t,最大工作半徑為12m。
②吊裝施工
鋼管支撐吊裝就位后,不要松開掛鉤,將支撐的兩端放在支架上,手動將支撐調(diào)整到設(shè)計(jì)位置,然后暫時(shí)固定支撐;精確定位后,將鋼支撐固定端和鋼圍檁鋼板進(jìn)行可靠焊接;然后進(jìn)行預(yù)壓作業(yè)。
鋼支撐系統(tǒng)在施工安全方面可能有以下原因,導(dǎo)致鋼支撐和鋼圍檁脫落。
2.4.1 托架膨脹螺栓斷裂
托架采用角鋼焊接,并用膨脹螺栓固定在圍護(hù)樁上,支撐鋼圍檁和支撐鋼管的全部重量。由于施工周期長,載荷大,容易使膨脹螺栓生銹和斷裂,會引起連鎖反應(yīng)和災(zāi)難性的安全事故。
2.4.2 鋼圍檁脫落
由于鋼圍檁直接放在托架上,特別是在安裝和拆卸時(shí),容易造成鋼圍檁滑落,容易造成施工人員的傷亡。
2.4.3 支撐鋼管脫落
由于支撐鋼管直接抵靠鋼圍檁的外緣,在安裝完成后,鋼管受到預(yù)應(yīng)力作用,并通過活動端頭調(diào)節(jié)預(yù)應(yīng)力。一旦活動端頭松動,施加的預(yù)應(yīng)力就會丟失,可能導(dǎo)致鋼管脫落。
2.4.4 外力導(dǎo)致鋼支撐系統(tǒng)墜落
外力使鋼支撐系統(tǒng)大致分為3種類型:①圍護(hù)結(jié)構(gòu)外側(cè)的土壤,由于各個(gè)方面的原因造成的圍堰外的土壤被清空和坍塌,導(dǎo)致圍堰向外傾斜,由于鋼支撐的預(yù)應(yīng)力作用,鋼支撐系統(tǒng)下降,造成人身傷害和工程傷害;②由于施工周期長,支撐系統(tǒng)暴露時(shí)間較長,可能導(dǎo)致意外施工機(jī)械或其他重物落入圍堰并撞擊支撐系統(tǒng),支撐系統(tǒng)坍塌并發(fā)生連鎖反應(yīng),導(dǎo)致整個(gè)支撐系統(tǒng)崩潰,造成災(zāi)難性事故,導(dǎo)致人員傷亡;③土方工程是從上到下挖掘,逐層挖掘,逐層支撐,拆除時(shí)從底部到頂部拆除,所以在安裝和拆卸時(shí),起重過程中起重機(jī)吊裝時(shí)容易發(fā)生碰撞,導(dǎo)致鋼支撐系統(tǒng)脫落,造成人身傷害和工程損壞。
2.4.5 預(yù)防措施
為防止和減少各種因素造成的鋼支撐墜落傷害,在施工過程中采取一些必要的預(yù)防措施:①安裝和拆除鋼圍檁時(shí),應(yīng)保證吊裝鋼絲繩扣緊鋼圍檁,然后工人進(jìn)行安裝工作,可有效避免鋼圍堰滑落事故的發(fā)生;②鋼支撐在施加預(yù)壓應(yīng)力前,可在鋼支撐下方墊塞枕木,待鋼支撐預(yù)壓結(jié)束后再撤除枕木;③在鋼支撐的端頭處設(shè)置掛板,防止鋼支撐脫落。
在完成鋼圍檁、鋼支撐的安裝后,現(xiàn)場施工效果和試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,鋼圍檁和鋼支撐施工技術(shù)確保了鋼圍堰的防水性和安全性,使其不會泄漏。本項(xiàng)目建設(shè)中積累的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),為我國隧道施工的設(shè)計(jì)和施工提供了參考和經(jīng)驗(yàn)指導(dǎo)。