包 珍

(中國鐵建港航局集團有限公司，廣州 511442)

0 引言

廣東佛江高速公路和順至陳村段工程FJ-S03合同段季華路立交H匝道橋第1～2聯(lián)分別為3×30m、30m+2×25m預應力混凝土連續(xù)箱梁。起點與平勝大橋左拼寬橋連接，終點與第三聯(lián)現(xiàn)澆梁跨佛山涌連接。E匝道橋位于佛山一環(huán)西側，第1聯(lián)為上下層分階段施工，平面位置重疊。H匝道第1～2聯(lián)均下穿E匝道橋，為9.07～10.50m寬的預應力混凝土現(xiàn)澆梁，梁高1.6m，翼緣挑臂為1.8m，采用單箱雙室結構，頂板厚25cm，底板厚22cm，腹板厚45～75cm。第1～2聯(lián)縱坡為-1.97%～2.00%，橫坡為-2%～6%之間。設計標高至地面標高約17m。E匝道橋第1聯(lián)設計標高至地面標高約2m。

原施工方案為先施工H匝道再施工E匝道，但業(yè)主方節(jié)點工期要求提前， H、E匝道上下交叉部分必須同步階段性施工。

圖2 橋梁平面布置

1 地形、地質條件

1.1 地形、地貌

橋址位于珠江三角洲平原區(qū)，地層較簡單。其中覆蓋層厚度約19.30～25.10m，上部為填筑土，其下主要由海相交互相沉積的淤泥質粉砂、淤泥質粉質粘土、粉細砂、中粗砂組成，局部夾粉砂質淤泥、粉質粘土等；下部基巖巖性主要為鈣泥質粉砂巖，局部夾炭質頁巖、泥巖、砂巖，其中承載力較高、層位穩(wěn)定的中、微風化巖巖面埋深一般為18.4～32.0m，巖面標高-17.95～-27.47m，起伏變化不大，承載力較高。

1.2 不良地質特性

場地內不良地質現(xiàn)象主要表現(xiàn)為：基巖風化帶內不均勻風化形成的“軟弱夾層”、軟土、飽和砂土液化、人工填土等。

2 施工方案

為了保證H匝道橋、E匝道橋同步施工，先搭設H匝道現(xiàn)澆梁支架體系，后搭設E匝道橋支架體系。H匝道支架采用大空間鋼管支架，E匝道支架在H匝道支架內部搭設滿堂式支架。

混凝土澆筑順序：先澆筑上面H匝道橋現(xiàn)澆箱梁，后澆筑下面E匝道現(xiàn)澆箱梁。

2.1 支架

H匝道橋第1～2聯(lián)分別為3×30m、30m+2×25m預應力混凝土連續(xù)箱梁，上跨季華立交E匝道橋，位于佛山一環(huán)西側?？紤]上下同步施工，采用鋼管貝雷片+盤扣組合支架體系。

支架設計原則：以下層E匝道現(xiàn)澆梁走向中心線來布置上層支架，以上層H匝道現(xiàn)澆箱梁的荷載來計算支架體系，以大空間、少占地為原則設計鋼管支架平臺。

從下到上組成形式為：鋼管樁基礎(φ630mm、δ10mm)+螺旋鋼管支墩(φ630mm、δ10mm)+ I45#工字鋼(或貝雷片)+貝雷片主梁+I25#工字鋼+承插式盤口支架+I14#工字鋼+方木(10cm×10cm)+竹膠板。

圖3 支架平面布置

2.2 現(xiàn)澆梁重疊段支架體系

H匝道第一聯(lián)第二跨、第三跨為上跨E匝道部分。鋼管樁橫橋向根據(jù)E匝道平面位置每排墩設置2根或3根鋼管樁支墩，鋼管樁縱橋向間距為5m，立柱之間采用I10槽鋼連接。鋼管墩頂橫梁采用12m 三排貝雷片橫梁，其最大跨度為9m。主梁按縱橋向均勻布置4組2排貝雷片縱梁，頂面橫向鋪設I25a工字鋼分配梁，間距90cm。在工字鋼上搭設承插式盤扣支架，盤扣支架橫橋向間距組合為2×90cm+60cm+7×90cm+60cm+2×90cm，盤扣架體水平標準步距為150cm。支架打設后鋪I14工字鋼縱向主龍骨，工字鋼長度為6m一條，采用搭接的方式，搭接長度不宜小于40cm。然后橫向鋪設中心間距25cm的10cm×10cm方木，頂面鋪設15mm厚的模板。

圖4 三根柱上下箱梁疊合段支架布置橫斷面

圖5 兩根柱上下箱梁疊合段支架布置橫斷面

貝雷片橫梁之間采用[20槽鋼做橫向連接,保證其整體穩(wěn)定性。由于受場地限制，部分貝雷片支點位置無豎桿，為優(yōu)化支點位置受力情況，在支點位置采用[10槽鋼作為加強豎桿。加強豎桿結構如圖6所示。

圖6 貝雷片加強豎桿構造

2.3 現(xiàn)澆梁未重疊段支架體系

H匝道與E匝道平面未重疊地段支架鋼管樁立柱每個墩橫橋向設置3根鋼管，間距為4.0m，鋼管頂部采用12m長雙拼I45工字鋼作為分配主梁。其余支架設計與現(xiàn)澆箱梁重疊段支架體系相同。

圖7 標準段支架布置橫斷面

2.4 支架體系驗算

采用midas civil進行受力驗算，受力模型如圖8所示。

圖8 支架體系受力結構模型

除貝雷片采用16Mn鋼外，其他材料均采用Q235鋼材，材料設計強度和彈性模量見表1。

表1 鋼材設計強度及彈性模量(單位：MPa)

荷載組合見表2。

表2 荷載組合

計算結果見表3。

圖9 鋼管樁組合應力

圖10 貝雷片組合應力

表3 計算結果

計算結果表明，各構件最大組合應力和最大剪應力均在允許范圍內。

3 施工技術

3.1 施工工藝

3.1.1 測量放樣

根據(jù)設計鋼管樁平面布置圖坐標放樣，在震動下沉過程中，要求測量監(jiān)控鋼管樁的垂直度。

3.1.2 支架基礎施工

(1)組合支架基礎為(φ630mm、δ10mm)螺旋鋼管，參照此區(qū)域樁基的地質資料及計算結果，采取設計樁長及貫入度雙控模式，鋼管擬打入土體內的設計長度為18.6m。

(2)鋼管沉放的工藝流程：導向架安裝定位→首節(jié)鋼管入導向架→測量校核→首節(jié)振動下沉→測量校核→第二節(jié)接長、焊縫檢驗→第二次振動下沉→移走上導向架→繼續(xù)振動下沉到位。

(3)沉樁：采用汽車吊起吊單夾頭的90kW振動錘振動沉樁工藝。吊車就位后，吊裝導向架至待插打樁位處，導向架精確定位后，吊裝待插打鋼管樁就位。吊車吊裝振動錘與樁頂連接，將鋼管樁吊至設計樁位后，檢查樁的垂直度。確定樁位與樁的垂直度滿足規(guī)范要求后，開動振動錘進行振動沉樁，每次振動持續(xù)時間不超過10～15min。每根樁的下沉一氣呵成，不可中途停頓或者較長時間停頓，以免樁周土恢復造成下沉困難。

(4)施工注意事項：

①振樁開始時，可吊裝振樁錘和夾具與樁頂連接牢固，先利用樁的自重下沉，然后開動振動錘使樁下沉。

②振動錘與液壓夾具必須可靠連接，無間隙或松動，否則振動力不能充分向下傳遞，影響鋼管樁下沉，同時也易振壞。在振動錘振動過程中，如發(fā)現(xiàn)樁頂有局部變形或損壞，應及時恢復。

③懸臂導向支架應固定，以便打樁時穩(wěn)定樁身。單樁在導向支架上不應鉗制過死，更不允許施打時，導向支架發(fā)生位移或轉動，使樁身產生超過許可的拉力或扭矩。

④測量人員現(xiàn)場指揮精確定位，在鋼管樁搭設過程中要不斷地檢測樁位和樁的垂直度，并控制好樁頂標高。下沉時如鋼管樁傾斜，應及時牽引校正，每振1～2min要暫停一下，并校正鋼管樁一次。

⑤如發(fā)現(xiàn)鋼管樁下沉時有傾斜趨勢，須及時采取相應措施調整垂直度。

3.1.3 立柱

支架體系立柱采取鋼管樁基礎接長的方式。

鋼管焊接嚴格按《鋼結構設計規(guī)范》(GB 50017-2003)進行施工，鋼管立柱接長至設計標高后頂面2cm厚鋼板封堵，鋼管之間用14#槽鋼進行橫向連接。

3.1.4 橫梁

鋼管樁頂部與E匝道疊合段設置3排單層貝雷片做橫梁，疊合段橫橋向采用雙拼I45b工字鋼做橫梁，橫梁頂面必須水平。

3.1.5 主梁

主梁縱橋向布置，貝雷梁橫向為四組8片單層貝雷片，每組貝雷片之間用花窗連接，間距為90cm。每組貝雷片之間的間距為1.8m，貝雷片在地面拼裝成整體后，用50t汽車吊車吊裝到位。

貝雷片主梁安裝完成后，在貝雷片頂部鋪設一層安全防護網，防止支架施工過程中墜物砸傷人員。

3.1.6 分配梁

在貝雷梁上按照盤扣支架的間距鋪設橫向I25工字鋼，在工字鋼頂部按縱橋向每4m焊接8#槽鋼連接成整體，防止工字鋼傾覆。

3.1.7 滿堂支架

承插式盤扣支架橫橋向間距為0.6m及0.9m，縱橋向間距按照1.2m及0.9m間隔布置，與I25工字鋼間距匹配，步距為1.5m，嚴格按《建筑施工承插型盤扣式鋼管支架安全技術規(guī)程》(JGJ231-2010)進行搭設。

支架頂部根據(jù)現(xiàn)澆箱梁橫坡設置橫坡度。

3.1.8 底模龍骨

盤扣架體施工后鋪設主龍骨，考慮箱梁截面尺寸，橫橋向盤扣間距為0.6m及0.9m，縱橋向間距為120cm及90cm。為保證結構安全以及材料重復利用，可搭設縱向I14工字鋼作為現(xiàn)澆箱梁的主龍骨，工字鋼長度為6m，兩根工字鋼間采用搭接，搭接長度不小于40cm。

3.1.9 方木鋪設

主龍骨鋪設后，橫向鋪設10cm×10cm方木作為次龍骨，方木中心間距為25cm。

3.2 疊合梁段實施難點及注意事項

(1)對每根鋼管樁基礎建立平面坐標，精確放樣后振動沉管施工，保證支墩位置準確。

(2)鋼管樁沉管采用送樁工藝，樁頂需高于地面一定高度，便于焊接鋼管立柱，鋼管連接工藝嚴格按相關規(guī)范要求執(zhí)行。

(3)下層現(xiàn)澆箱梁翼板施工時，鋼管立柱侵入翼板位置預留10cm間隙，翼板可與防撞護欄一起澆筑。

(4)鋼管打設前需提前處理下層匝道現(xiàn)澆梁支架基礎，防止下層現(xiàn)澆梁支架基礎處理時影響上層現(xiàn)澆梁質量體系。

(5)上層現(xiàn)澆梁支架體系中需縮短卸落支架高度，為下層現(xiàn)澆施工提供足夠空間。

(6)施工中機械設備需專人指揮，嚴禁碰撞鋼管立柱及上層現(xiàn)澆梁貝雷梁等支架體系，需做好防撞措施及監(jiān)控措施。

(7)上層支架搭設完成后底部鋪設防落平臺及掛設安全網，防止施工過程中掉物至下層現(xiàn)澆箱梁施工范圍內。

4 組合支架檢查、驗收項目

(1)鋼管立柱垂直度偏差小于5/1 000，絕對值不得大于100mm。焊接要飽滿，保證平整，鋼管接口處要加加勁板。在鋼管樁與基礎錨板相接四周焊接8塊加勁板。

(2)支架鋼管樁橫向連接采用槽14，縱向用雙拼槽20，平聯(lián)和立柱焊接時應滿焊。

(3)樁帽由一塊20mm厚方形鋼板,安置8塊加勁板組成,加勁板12mm。

(4)貝雷梁雙排單層布置,間距1.8m。

(2)雙拼45a放置于鋼管樁頂部，每個鋼管樁頂部兩側各使用3塊加勁板焊接固定。加勁板接觸部位焊縫要求全部滿焊，焊縫高度不小于8mm。

(6)卸荷木楔在分配梁下方與貝雷梁相接處均需要放置。

(7)鋼管立柱和工字鋼如有嚴重銹蝕、變形或裂縫的，不得使用。

(8)檢查盤扣支架斜桿的銷板是否打緊，是否平行于立桿，橫桿的銷板是否垂直于橫桿；檢查各桿間的安裝部位、數(shù)量、形式是否符合設計要求。盤扣支架的所有銷板都必須處于鎖緊狀態(tài)。

5 結語

(1)佛江高速公路和順至陳村段工程季華路立交H匝道橋與E匝道橋上下疊合橋現(xiàn)澆箱梁施工中以下層現(xiàn)澆箱梁中心線布置上層現(xiàn)澆箱梁支架，實現(xiàn)了垂直重疊現(xiàn)澆箱梁同步施工的目標(圖11～圖12)，安全、質量可控，總工期縮短了2個月，效果良好。

圖11 上層現(xiàn)澆梁施工

圖12 下層現(xiàn)澆梁施工

(2)該支架體系具有以下特點：

①以下層現(xiàn)澆箱梁中軸線為中心設計上層現(xiàn)澆箱梁支架體系，并以上層現(xiàn)澆箱梁的荷載計算支架體系受力，為下層現(xiàn)澆箱梁施工提供了較大的空間。

②實現(xiàn)了上層現(xiàn)澆箱梁支架未拆除的前提下，可施工下層現(xiàn)澆箱梁，滿足上、下層現(xiàn)澆箱梁同步施工的要求，縮短了整體施工工期。

③采用鋼管樁、柱連體受力體系，克服了軟土地基不良條件，受力保障，降低成本投入，且少占用空間，施工便捷。

④根據(jù)支墩不同斷面特點設計雙柱式、三柱式支架體系，既保證了支架空間體系又保證了支架受力體系。

(3)在互通立交橋相互交叉段，現(xiàn)澆箱梁施工時采用鋼管支架體系，可為下層橋梁施工提供足夠空間，滿足雙層或多層橋梁同時施工的需求。與上下兩層現(xiàn)澆箱梁先后施工比較，具有不需增加成本、縮短工期等優(yōu)點。