廖勇軍 李樹(shù)昇 中交四航局第二工程有限公司

1.工程概況

余杭高架PPP項(xiàng)目位于杭州市余杭區(qū)城鄉(xiāng)結(jié)合部，屬于典型的江浙地區(qū)地形地貌，不僅地表及地下水系比較發(fā)育，小型河涌成片連通，地基承載力完全不滿(mǎn)足施工需求，而且區(qū)域內(nèi)各種管線(xiàn)錯(cuò)綜復(fù)雜，對(duì)基礎(chǔ)換填或者鋼管樁施打等地基處理方法有極大制約，針對(duì)本項(xiàng)目施工實(shí)際情況，地基處理引起的成本及進(jìn)度壓力均為本項(xiàng)目不可承受，且部分位于既有道路上，無(wú)法阻斷交通封閉施工。

余杭高架PPP項(xiàng)目蓋梁為預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，四工區(qū)共157個(gè)，63種結(jié)構(gòu)尺寸，蓋梁在既有道路段及新建段內(nèi)實(shí)施，其中既有道路段蓋梁35 個(gè)，新建段蓋梁122個(gè)。蓋梁主要分為T(mén)型、F型和M型三種結(jié)構(gòu)形式，分別有109個(gè)、25個(gè)、23個(gè)。T 型蓋梁中標(biāo)準(zhǔn)尺寸蓋梁72個(gè)，結(jié)構(gòu)尺寸為25.6m×2.5m×2.756m，單個(gè)蓋梁主要工程量為C50 混凝土137.2m3，鋼筋19.8t，As15.2鋼絞線(xiàn)6t；T型縮短、加寬、加高型蓋梁37個(gè)，長(zhǎng)度為24.35～32.68m，高度為2.756～4.818 m；M型蓋梁25 個(gè)，長(zhǎng)32.55～52.91 m，高2.756～3.326m；F型蓋梁23個(gè)，長(zhǎng)25.681～41.15m，高2.756～3.44m；由于蓋梁形式多樣，且工期緊張，通過(guò)對(duì)標(biāo)段內(nèi)地質(zhì)情況的摸排以及墩柱高度和蓋梁結(jié)構(gòu)尺寸的分析歸類(lèi)，最終設(shè)計(jì)并加工出拼裝式組合鋼支架，拼裝式組合鋼支架主要由基礎(chǔ)、立柱、砂箱、桁架、分配梁、平聯(lián)和抱箍組成。該組合鋼支架的應(yīng)用解決了紅線(xiàn)占地問(wèn)題、規(guī)避了承臺(tái)四周軟弱地基，且性能安全穩(wěn)定、拆裝簡(jiǎn)單方便并可多次重復(fù)使用。

2.立柱基礎(chǔ)

項(xiàng)目絕大部分橋墩位于泥塘、洼地及拆遷建筑上，地基承載力較差，且受紅線(xiàn)用地、施工便道、以及邊通車(chē)邊施工的限制，可采用T、M、F型蓋梁支架，支架立柱全部落在承臺(tái)上，并與承臺(tái)預(yù)埋件可靠連接，個(gè)別M型、F型支架門(mén)洞較寬，需在中間增加立柱保證支架剛度及穩(wěn)定性。支架立柱基礎(chǔ)用預(yù)埋螺栓+2cm厚鋼板+壓板的方式用高強(qiáng)螺母安連接。為保證立柱基礎(chǔ)具有足夠的抗拔力，預(yù)埋螺栓采用直徑25mm的螺紋鋼，一端套絲便于和高強(qiáng)螺母連接，另一端彎鉤使其錨入承臺(tái)混凝土中，預(yù)埋螺栓長(zhǎng)度80cm，為確保鋼管立柱具有足夠平整的放置空間，鋼板為0.8m×0.8m×0.02m，承臺(tái)施工時(shí)將套絲好的螺紋鋼準(zhǔn)確埋入預(yù)定位置，施工完成后可用灌漿料進(jìn)行立柱底部及螺栓四周找平，找平好后即可放置鋼板作為鋼管立柱底座，通過(guò)高強(qiáng)螺栓及壓板可確保立柱穩(wěn)定。

3.立柱分節(jié)

拼裝式組合鋼支架立柱為壁厚1cm、直徑630mm的螺旋管，兩端各焊接直徑80cm、壁厚1cm的帶孔法蘭盤(pán)，調(diào)整節(jié)立柱內(nèi)外均焊接加勁鋼板。通過(guò)對(duì)項(xiàng)目墩柱高度的統(tǒng)計(jì)歸類(lèi)，蓋梁支架立柱可分為各標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段，蓋梁支架分節(jié)高度為6m，5m，2m，1m，0.5m，0.35m。由于承臺(tái)尺寸較小，且立柱基礎(chǔ)均立于承臺(tái)之上，立柱無(wú)法拉大間距故而6m立柱均帶斜撐，以保桁架著力點(diǎn)夠且可分布均勻，立柱與立柱之間均采用直徑325mm，壁厚1cm的整裝平聯(lián)通過(guò)高強(qiáng)螺栓連接；立柱上均設(shè)有打孔耳朵板，每根立柱配備有相應(yīng)的背籠，在地上拼裝立柱時(shí)一并將背籠通過(guò)螺栓安裝于立柱之上，6m立柱上焊接有牛腿支座，可放置于行人走道板。各立柱調(diào)整節(jié)亦通過(guò)高強(qiáng)螺栓連接，經(jīng)過(guò)各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段及平聯(lián)的組合以及下墊鋼板和砂箱標(biāo)高的調(diào)整，可以拼出不同高度的立柱，如此可適用于不同墩高的蓋梁施工。

4.砂箱設(shè)計(jì)

為了方便底模的拆除，可采用木楔或者砂箱，由于木楔安拆工作量大致使功效降低，故選定砂箱。T型蓋梁大小里程各設(shè)置4個(gè)砂箱，F(xiàn)型蓋梁大小里程各設(shè)置5個(gè)砂箱，M型蓋梁大小里程各設(shè)置6個(gè)砂箱。如此可讓桁架穩(wěn)穩(wěn)坐落于砂箱之上。砂箱上亦設(shè)置限位裝置，保證桁架安裝過(guò)程中砂箱不發(fā)生位移。

砂箱由孔芯和孔座及卸砂孔構(gòu)成?？鬃鶠殚L(zhǎng)寬各65cm、厚2cm的鋼板和直徑377mm、厚2cm的鋼管焊接而成；孔芯為長(zhǎng)寬各45cm、厚2cm的鋼板和直徑325mm、厚1cm的鋼管焊接而成，孔芯內(nèi)焊1cm厚的米字型加勁板；為便于砂箱卸砂，卸砂孔采用直徑48mm、壁厚5mm的鋼管加法蘭盤(pán)的形式打孔焊接于孔座之上。砂箱孔芯孔座未裝砂時(shí)的組合高度為30cm，最大裝砂高度為40cm，為便于后續(xù)底模拆除及砂箱安全，砂箱高度在33～40cm最為適宜。砂箱里的砂采用金剛砂或經(jīng)洗凈篩選后的中粗砂，砂箱裝砂時(shí)應(yīng)注意控制裝砂高度及密實(shí)度，砂箱中的砂必須為干砂。蓋梁施工完成后，落架卸砂用水沖洗可很快掏空砂箱內(nèi)的砂，使桁架下落，砂箱卸荷時(shí)必須同步對(duì)撐進(jìn)行，防止單個(gè)砂箱卸砂過(guò)多至使桁架受力不均。

單個(gè)砂箱受力最大N=1622.8/2=811.4kN，根據(jù)《路橋施工計(jì)算手冊(cè)》砂箱受力計(jì)算如下式（1）：

式（1）中，σ—筒壁應(yīng)力，取215MPa；H—降落高度，取0.32m；h0—頂心放入砂筒深度，取0.08m；d2—放砂孔直徑，取0.02m；δ—筒壁厚，為15 mm；d0—砂筒頂心直徑，取0.517m；d1—砂筒直徑，取0.527m；

經(jīng)計(jì)算，砂筒所能承受的最大力P=1525kN＞N=811.4kN，因此砂筒強(qiáng)度滿(mǎn)足工程要求。

5.桁架分節(jié)

由于本項(xiàng)目T型蓋梁懸挑部分過(guò)長(zhǎng)，經(jīng)過(guò)計(jì)算采用貝雷梁無(wú)法滿(mǎn)足蓋梁施工受力要求，故采用上下雙層型鋼組合成為桁架系統(tǒng)；桁架系統(tǒng)采用上下HM488的型鋼，中間用HN350型鋼焊接作為豎桿和斜桿，大小里程采用20槽鋼作為連接剪刀撐，使桁架形成一個(gè)整體，每一片桁架用等厚腹板和翼板用高強(qiáng)螺栓連接?？紤]拆裝及轉(zhuǎn)運(yùn)方便，桁架片長(zhǎng)度為12m、9m、2m節(jié)段。為節(jié)約型鋼用量及減輕桁架自重，對(duì)于蓋梁投影下的受結(jié)構(gòu)物荷載部分需為雙層型鋼，對(duì)于蓋梁兩端操作平臺(tái)采用單層懸挑型鋼即可。通過(guò)不同節(jié)段桁架片的拼裝，可拼裝出適用不同長(zhǎng)度蓋梁的桁架，從而使T型、F型、M型桁架達(dá)到組合通用的目的。

6.抱箍平聯(lián)及分配梁布置

由于蓋梁上部結(jié)構(gòu)承重較大，最大T型蓋梁上部混凝土達(dá)209m3，鋼筋26T，兩端懸臂達(dá)到9.05m，為保證蓋梁支架在承受上部不均勻荷載時(shí)的穩(wěn)定性，特加設(shè)立柱前后平聯(lián)和抱箍，使整個(gè)支架和墩柱固結(jié)成一個(gè)整體，提高支架的抗傾覆力。平聯(lián)和抱箍均為拼裝栓接形式，抱箍采用雙拼I18長(zhǎng)2.8m的工字鋼加4條直徑32mm的精軋螺紋鋼組合而成，6m立柱和5m立柱均設(shè)置兩道抱箍，立柱前后平聯(lián)采用槽20a前后對(duì)拉住鋼管立柱。

7.分配梁及安全操作平臺(tái)

為便于施工在主桁架上布置長(zhǎng)6 米的I25 a 分配梁，間距為40～60cm，分配梁布設(shè)完畢，蓋梁投影以外部分布設(shè)5mm厚花紋板作為作業(yè)平臺(tái)，并采用長(zhǎng)1.5米φ48mm鋼管焊接于分配梁兩端作為防護(hù)欄桿立柱并用6m長(zhǎng)φ48mm鋼管布設(shè)兩道橫桿，防護(hù)欄桿內(nèi)側(cè)布設(shè)竹膠板，由于蓋梁較高，竹膠板無(wú)法達(dá)到蓋梁的高度，特在竹膠板內(nèi)側(cè)增加3m高的綠色鐵絲網(wǎng)作為防拋防墜網(wǎng)，如此整個(gè)蓋梁操作平臺(tái)處于臨邊封閉狀態(tài)，規(guī)避掉物墜人的風(fēng)險(xiǎn)，整個(gè)臨邊防護(hù)及花紋板布設(shè)完成后，測(cè)量放樣后即可布蓋梁底模于分配梁上進(jìn)行蓋梁的各工序施工。

8.結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)余杭高架四工區(qū)已施工完成的62榀蓋梁，拼裝式組合鋼支架在軟土地基或既有道路的大懸臂預(yù)應(yīng)力蓋梁施工上有非常大的優(yōu)勢(shì)，可避免地基處理，拆裝便捷，功效得到極大提高，平聯(lián)和抱箍的設(shè)置讓鋼支架處于平穩(wěn)抱墩柱的狀態(tài)，使鋼支架的穩(wěn)定性得到了保證，砂箱的運(yùn)用不但保證了蓋梁桁架的穩(wěn)定，更給拆卸帶來(lái)極大便利，背籠及走道板的布置可使拆裝方便且提供了支架搭設(shè)和檢查的操作平臺(tái)。但對(duì)于拼裝場(chǎng)地有限的條件下應(yīng)合理設(shè)置桁架及立柱節(jié)段，且需較大起重設(shè)備配合鋼支架的拆裝。