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        單箱四室現(xiàn)澆箱梁施工技術(shù)研究

        2020-04-01 17:49:05梁炳和
        西部交通科技 2020年9期
        關(guān)鍵詞:施工技術(shù)

        梁炳和

        摘要:文章結(jié)合單箱四室現(xiàn)澆箱梁實(shí)例,介紹了橋梁基本情況及總體施工方案,對(duì)鋼管支架現(xiàn)澆體系的設(shè)計(jì)及驗(yàn)算進(jìn)行研究,并探討了施工中的關(guān)鍵工藝,為同類型現(xiàn)澆箱梁施工提供參考。

        關(guān)鍵詞:?jiǎn)蜗渌氖?現(xiàn)澆箱梁;支架設(shè)計(jì);施工技術(shù)

        0 引言

        為朝著建設(shè)交通強(qiáng)國(guó)的目標(biāo)不斷努力,目前我國(guó)的橋梁建設(shè)技術(shù)突飛猛進(jìn),不斷向跨徑更大、橋?qū)捀鼘挼姆较虬l(fā)展。相較于常用裝配式橋梁,箱梁因其跨越能力好、橋?qū)掃m應(yīng)度強(qiáng)、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用到橋梁建設(shè)中。但由于其跨徑較大,在跨越河流時(shí)通常會(huì)采用懸臂澆筑和支架施工兩種方案。對(duì)于橋梁較寬、梁高變化較大的單箱四室箱梁而言,采用支架施工更具有優(yōu)勢(shì)[1]。因此,本文就單箱四室箱梁的施工技術(shù)開展研究,探討支架施工的方法,以供參考。

        1 工程概況

        某橋梁主橋?yàn)椋?3+56+33)m變截面預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁、引橋采用25 m預(yù)應(yīng)力簡(jiǎn)支箱梁,截面形式為單箱四室。主橋梁高變化為1.7~6 m,梁底按拋物線變化,腹板厚度為0.45~0.75 m,引橋梁高為1.7 m,箱梁頂板寬均為20 m、底板均為15 m,橋墩高度范圍為10~13 m。由于主橋下跨河流,且橋梁寬度達(dá)20 m寬,對(duì)主橋和引橋均采用支架現(xiàn)澆的施工方法,其中引橋考慮采用落地滿堂支架,主橋采用滿堂支架+貝雷片+鋼管樁。見圖1。

        根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告,揭示橋位處地形起伏較大,自上而下分別為人工素填土(2~5 m)、強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)砂巖(2~2.5 m)和中風(fēng)化泥質(zhì)砂巖。

        2 總體施工方案

        考慮到主橋主跨兩個(gè)橋墩位于河道中間,且主跨跨徑達(dá)到56 m,橋位處常年水位較高,對(duì)于主跨施工方案影響較大,施工時(shí)考慮采用改河道的方式以便下部結(jié)構(gòu)和支架體系鋼管樁施工。

        同時(shí)根據(jù)改河道的位置做了兩種施工方案:方案一將改河道位置放置在5#橋臺(tái)處,對(duì)河道表層換填硬化后采用滿堂支架澆筑主橋箱梁,等下部結(jié)構(gòu)及主橋箱梁施工完成后恢復(fù)河道位置;方案二將改河道位置放置在3#、4#墩間,即設(shè)置臨時(shí)引水溝渠,對(duì)主橋主跨下部結(jié)構(gòu)和鋼管樁基礎(chǔ)進(jìn)行施工,恢復(fù)河道位置后,進(jìn)行主橋邊跨下部結(jié)構(gòu)和鋼管樁施工,最后澆筑主橋箱梁。

        方案一的優(yōu)點(diǎn)在于滿堂支架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、施工成本低,但是該方案導(dǎo)致征地面積增大、施工工期較長(zhǎng)、有可能導(dǎo)致橋臺(tái)位置不均勻沉降;方案二的優(yōu)點(diǎn)在于征地小、工期短,但是成本更高、對(duì)復(fù)合式支架的施工要求較高。考慮到項(xiàng)目工期緊、任務(wù)重、征地困難等實(shí)際困難,最終選擇方案二進(jìn)行施工。

        3 支架體系設(shè)計(jì)

        3.1 支架體系布置

        主橋支架體系為碗扣式支架+貝雷梁+鋼管樁,引橋支架體系為落地碗扣式滿堂支架。

        碗扣式支架由上到下依次為15 mm膠合板、間距20 cm正方形橫向方木、10縱向工字鋼分配梁和碗扣式支架。碗扣式支架采用48 mm×3.5 mmWDJ碗扣架,全橋縱向間距均為0.6 m,引橋橫向間距均為0.6 m,主橋腹板處橫向間距為0.3 m、其余為0.6 m,橫桿步距為120 cm。支架的縱、橫向均設(shè)置剪刀撐,間距為2.4 m,并距立桿底部30 cm設(shè)置掃地桿。

        對(duì)于引橋,在碗扣式支架底部地面進(jìn)行地基處理后采用20 cm厚C30混凝土進(jìn)行地面硬化。對(duì)于主橋,在碗扣式支架底部設(shè)置20a工字鋼分配梁與標(biāo)準(zhǔn)單層貝雷片連接,在貝雷片底部設(shè)置45b雙拼工字鋼橫梁與底部609 mm×16 mm鋼管樁連接。

        主橋貝雷片跨徑分9 m、12 m、15 m三種,其中12 m、15 m跨徑設(shè)置于1.7 m梁高段,貝雷片橫向共布置21組、間距0.9 m布置。鋼管樁橫向間距為3.6 m,橫向采用雙拼槽18聯(lián)結(jié)。鋼管樁靠近橋墩處設(shè)置在承臺(tái)上,在臨時(shí)改渠處采用1.3 m樁基基礎(chǔ),其余采用條形基礎(chǔ)設(shè)置在強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)砂巖層中。支架標(biāo)準(zhǔn)斷面如圖2~3所示。

        3.2 支架體系驗(yàn)算

        為保證支架結(jié)構(gòu)施工安全,采用Midas Civil有限元軟件對(duì)主橋主跨支架體系進(jìn)行建模驗(yàn)算。

        支架整體模型如圖4所示,模型中考慮的荷載[2,3]有:①新澆混凝土荷載,根據(jù)不同梁高將荷載分成4段,又根據(jù)橫向位置分翼板、腹板、頂?shù)装迦N荷載值加載至模型;②自重由模型自動(dòng)考慮;③底模荷載2 kN/m2;④施工荷載(包括振搗荷載)6.5 kN/m2;⑤支架風(fēng)荷載0.2 kN/m;⑥水流沖擊荷載8 kN,作用于0.3倍水位處。

        考慮強(qiáng)度和剛度兩種荷載工況,其中強(qiáng)度工況:1.2×(①+②)+1.4×(3+4+5+6);剛度工況:1.0×(①+②)。計(jì)算后各部分的驗(yàn)算結(jié)果如表1所示,支架體系結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性均滿足要求。

        4 現(xiàn)澆箱梁施工要點(diǎn)

        針對(duì)橋梁編制了施工組織方案,橋梁施工的順序?yàn)椋海?)臨時(shí)改渠;(2)主橋2#、3#橋墩樁基承臺(tái)以及主跨區(qū)域內(nèi)支架鋼管樁及條形基礎(chǔ)施工;(3)恢復(fù)改河;(4)施工1#、4#橋墩及引橋處鋼管樁臨時(shí)樁基;(5)搭設(shè)主跨貝雷體系;(6)施工兩側(cè)橋臺(tái),處理引橋支架基礎(chǔ);(7)分兩次澆筑主橋箱梁,張拉預(yù)應(yīng)力;(8)搭設(shè)引橋支架,澆筑引橋,張拉預(yù)應(yīng)力;(9)拆除支架體系。其中地基處理和支架安裝及預(yù)壓是本項(xiàng)目的難點(diǎn)。

        4.1 地基處理

        引橋跨支架基礎(chǔ)為硬化地面,但原地面為約4~5 m厚人工素填土,因此施工時(shí)采用級(jí)配碎石進(jìn)行換填,換填厚度為0.6 m,分層壓實(shí)后要求壓實(shí)率>96%,之后再澆筑C30混凝土進(jìn)行硬化,并應(yīng)保證場(chǎng)地平整。

        主橋支架鋼管樁基礎(chǔ)分為支撐在主橋承臺(tái)、條形基礎(chǔ)和臨時(shí)樁基礎(chǔ)三種。鋼管樁支撐在承臺(tái)上時(shí),需提前在承臺(tái)和橋臺(tái)處預(yù)埋連接鋼板。鋼管樁條形基礎(chǔ)施工前需復(fù)核地基承載力,應(yīng)≥350 kPa,對(duì)河床處理時(shí)及時(shí)復(fù)核地質(zhì)情況,應(yīng)埋入強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)砂巖≥1 m。主橋3#、4#墩臨時(shí)改渠處采用臨時(shí)樁基作為鋼管樁基礎(chǔ),是由于臨時(shí)改渠水流沖刷降低了巖層的承載力。

        4.2 支架安裝及預(yù)壓

        近年來,市場(chǎng)上碗口支架的質(zhì)量普遍不高,主要表現(xiàn)在壁厚達(dá)不到要求,影響支架整體承載力跟穩(wěn)定性,因此對(duì)支架構(gòu)件的質(zhì)量檢驗(yàn)進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān),必須滿足標(biāo)準(zhǔn)且具有合格證明。支架安裝嚴(yán)格按照?qǐng)D紙實(shí)施,由于箱梁跨度大、整體較寬,支架施工在縱橋向和橫橋向的標(biāo)高控制要求較高,安裝支架前需再次核對(duì)圖紙上的標(biāo)高、控制點(diǎn)等信息,剪刀撐、頂?shù)讞U水平撐也需嚴(yán)格按照要求安裝。支架體系安裝完成后,需嚴(yán)格按照《支架驗(yàn)收規(guī)程》進(jìn)行驗(yàn)收,驗(yàn)收合格后方可進(jìn)行預(yù)壓。

        對(duì)支架體系進(jìn)行預(yù)壓,主要是為了消除非彈性變形、設(shè)置預(yù)拱度及檢查安全度。采用沙袋進(jìn)行加載,加載重量主要根據(jù)不同位置的梁高計(jì)算得到,梁體混凝土總重3 300 t,分布如表2所示。

        在支架各區(qū)域及貝雷片跨中位置變形觀察點(diǎn),測(cè)量觀察支架總體變形情況。加載時(shí)采用三級(jí)加載方式,即60%、100%、120%,并按照相反順序卸載,加載后間隔6 h測(cè)量記錄變形數(shù)據(jù)。加載、卸載需從兩邊向中間進(jìn)行,同時(shí)要注意加載時(shí)支架周圍設(shè)置安全隔離區(qū),防止出現(xiàn)安全事故。

        5 結(jié)語

        本文以某單箱四室現(xiàn)澆箱梁為例,通過施工方案對(duì)比、支架的設(shè)計(jì)及驗(yàn)算和箱梁施工工藝幾方面的介紹,對(duì)于大跨超寬現(xiàn)澆箱梁應(yīng)根據(jù)橋位地形地質(zhì)情況采用合理的施工方案,同時(shí)需對(duì)支架結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)和正確驗(yàn)算,并在施工過程中做好地基處理、支架預(yù)壓等措施,以便控制好單箱四室箱梁的施工質(zhì)量。

        參考文獻(xiàn):

        [1]高安榮,張建軍,李 松,等.鄂東長(zhǎng)江大橋超寬箱梁現(xiàn)澆支架設(shè)計(jì)與施工[J].橋梁建設(shè),2009,2009(S1):23-26.

        [2]黃紹金,劉陌生.裝配式公路鋼橋多用途使用手冊(cè)[M].北京:人民交通出版社,2002.

        [3]JGJ 166-2016,建筑施工碗扣式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范[S].

        收稿日期:2020-05-27

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