雷鵬暉

（福建第一公路工程集團(tuán)有限公司，福建 泉州 362000）

1 概述

由于橋梁蓋梁的結(jié)構(gòu)形式、橋墩的高度以及現(xiàn)場施工條件不同，橋梁蓋梁施工的方法多種多樣。某跨海大橋加固工程，因使用年限以及環(huán)境變化等原因成為危橋，無法在橋面上使用倒掛的施工工藝。該橋橋下凈空高度受限，且新設(shè)預(yù)應(yīng)力混凝土蓋梁跨徑大，也無法采用貝雷片結(jié)合工鋼支架的施工工藝。因此，在利用既有橋梁構(gòu)件的前提下，采用抱箍結(jié)合工鋼支架的施工工藝是最佳選擇。

2 工程概況

該項目施工內(nèi)容包括對10 個橋墩進(jìn)行加固、設(shè)置防船撞結(jié)構(gòu)設(shè)施，結(jié)構(gòu)形式為在既有樁柱式橋墩排架左右兩側(cè)各新設(shè)一根直徑為2.0m 的鉆孔灌注樁，并在樁頂新設(shè)一道預(yù)應(yīng)力混凝土蓋梁，蓋梁尺寸為順航道方向（橫橋向）長度20.6m，橫向（順橋向）寬度3.2m，高度2.5m。新蓋梁頂面托住原有蓋梁，承擔(dān)上部結(jié)構(gòu)及車輛荷載及船舶撞擊力荷載。新設(shè)預(yù)應(yīng)力混凝土蓋梁立面圖、側(cè)視圖如圖1所示。

圖1 新設(shè)預(yù)應(yīng)力混凝土蓋梁立面圖、側(cè)視圖（砼=混凝土）

3 蓋梁支架結(jié)構(gòu)設(shè)計

由于該跨海大橋?qū)儆谖?，無法在橋面上使用倒掛工藝。根據(jù)現(xiàn)場實測得知，舊橋系梁實際標(biāo)高比設(shè)計圖紙高1.4m 左右，如表1所示，凈空高度無法滿足貝雷片結(jié)合工鋼的方案，決定采用抱箍結(jié)合工鋼支架的組合施工工藝。

表1 新蓋梁底至舊系梁頂?shù)膬艨崭叨?/p>

抱箍結(jié)合工鋼支架的組合施工工藝是由兩個大鋼抱箍、兩個小鋼抱箍、八個高度調(diào)節(jié)裝置、加強(qiáng)鋼板、兩條內(nèi)主梁、兩對外主梁、多根拉條、多個分配梁、多個斜分配梁組和蓋梁底模組成。兩個大鋼抱箍分別設(shè)置在兩根新設(shè)墩柱上，兩個小鋼抱箍分別設(shè)置在兩根既有墩柱上，各大鋼抱箍和小鋼抱箍上均設(shè)置有兩個高度調(diào)節(jié)裝置，高度調(diào)節(jié)裝置上設(shè)置有水平橫向延伸的加強(qiáng)鋼板，內(nèi)主梁設(shè)置在兩根既有墩柱對應(yīng)的高度調(diào)節(jié)裝置上的加強(qiáng)鋼板上，外主梁設(shè)置在相鄰的新設(shè)墩柱和既有墩柱對應(yīng)的高度調(diào)節(jié)裝置上的加強(qiáng)鋼板上，內(nèi)主梁和外主梁均水平橫向延伸，位于同一側(cè)的兩外主梁間隔布置，外主梁的內(nèi)側(cè)與內(nèi)主梁的外側(cè)接觸，兩根相對的內(nèi)主梁、兩根相對的外主梁和內(nèi)、外主梁的重疊部分，均通過拉條連接固定。多個分配梁垂直于內(nèi)主梁延伸方向并間隔設(shè)置在內(nèi)主梁和外主梁上端。斜分配梁組設(shè)置在既有墩柱和新設(shè)墩柱四周，斜分配梁組包括多個形成棱形的斜分配梁，一端通過轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)與分配梁轉(zhuǎn)動連接，另一端與外主梁或內(nèi)主梁連接。蓋梁底模設(shè)置在分配梁上端，并沿新設(shè)墩柱和既有墩柱排列方向延伸，蓋梁澆筑在蓋梁底模上。

3.1 橫向分配梁

橫向分配梁采用工字鋼I16，布置間距不大于700mm，每根工字鋼長5.2m，單側(cè)伸出蓋梁外側(cè)1m作為工作平臺[1]。

3.2 縱向主橫梁

主橫梁采用工字鋼I63b，長度12m，主橫梁在中間兩根柱子（即有墩柱）上對插，外側(cè)主橫梁伸入跨中不小于3.1m，在內(nèi)主梁和外主梁上端間隔設(shè)置多個分配梁，分配梁垂直于內(nèi)主梁延伸方向，在既有墩柱和新設(shè)墩柱四周均設(shè)置斜分配梁組，斜分配梁組包括多個形成棱形的斜分配梁，一端通過轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)與分配梁轉(zhuǎn)動連接，另一端與外主梁或者內(nèi)主梁連接。橫梁下方的中間既有墩柱用100t 螺旋千斤頂調(diào)節(jié)高度，外側(cè)新澆筑墩柱用50t 螺旋千斤頂調(diào)節(jié)高度，如圖2和圖3所示。

圖2 蓋梁支架立面圖

圖3 蓋梁支架俯視圖

3.3 抱箍

在兩根既有墩柱排列方向的外側(cè)新設(shè)置兩根墩柱，新設(shè)墩柱與既有墩柱間隔布置，且新設(shè)墩柱直徑大于既有墩柱。在既有墩柱上設(shè)置大鋼抱箍，在新設(shè)墩柱上設(shè)置小鋼抱箍。新設(shè)墩柱采用單層抱箍，既有墩柱采用雙層抱箍，每層高50cm，縱梁與抱箍間設(shè)置千斤頂，抱箍采用兩塊半圓弧型鋼板制成，設(shè)置加勁板，采用高強(qiáng)螺栓連接。為了提高墩柱與抱箍間的摩擦力，同時對墩柱混凝土面進(jìn)行保護(hù)。

4 支架施工工藝流程及操作要點(diǎn)

4.1 施工工藝流程

施工工藝流程如下：設(shè)計并加工抱箍—吊機(jī)、駁船配合人工安裝抱箍—安裝高度調(diào)節(jié)裝置—安放工字鋼主橫梁—鋪設(shè)橫向分配梁、斜分配梁組—安裝蓋梁底模板—支架預(yù)壓—混凝土澆筑—拆除側(cè)模板—養(yǎng)護(hù)—預(yù)應(yīng)力張拉、孔道壓漿、封錨—拆除底模板及支架。

4.2 施工操作要點(diǎn)

第一，抱箍安裝好后，應(yīng)檢查高強(qiáng)螺栓連接是否擰緊，加勁板處連接處要確保留有一定的間隙，在抱箍的底部做好記號，并在抱箍承受荷載后觀測其是否下沉。為了提高墩柱與抱箍間的摩擦力，并對墩柱混凝土面進(jìn)行保護(hù)，在墩柱與抱箍之間設(shè)置一層5mm厚的橡膠墊[2]。為確保舊橋墩質(zhì)量安全，抱箍前須對墩柱混凝土強(qiáng)度進(jìn)行回彈試驗，試驗合格后方可進(jìn)行抱箍施工。

第二，高度調(diào)節(jié)裝置安裝時要調(diào)整好標(biāo)高，并安裝限位裝置，以防側(cè)滑。高度調(diào)節(jié)裝置上端的加強(qiáng)鋼板滿焊連接，加強(qiáng)鋼板呈水平方向。

第三，使用電動葫蘆吊裝主橫梁時要注意觀察上方舊橋橫隔板位置是否出現(xiàn)裂縫，一旦觀察發(fā)現(xiàn)問題要及時停止吊裝，分析原因并制定相應(yīng)措施后再繼續(xù)施工。內(nèi)外主梁之間設(shè)置的拉條在連接固定時要確保墊片與主梁緊密貼合。

第四，支架拆除要按照“先支后拆、后支先拆”的原則，依次拆除蓋梁底模、分配梁、斜分配梁、外主梁、內(nèi)主梁、小鋼抱箍、大鋼抱箍[3]。

5 支架預(yù)壓方案及預(yù)壓監(jiān)測

為保證蓋梁施工時支架穩(wěn)定安全，消除支架的不可逆變形，需準(zhǔn)確測出支架的彈性變形量，事先對支架進(jìn)行預(yù)壓。預(yù)壓按平臺使用時各荷載重量分布情況進(jìn)行分配荷載，加載重量按設(shè)計最大荷載的1.2 倍計算。如圖4所示。

圖4 蓋梁支架預(yù)壓立面圖

5.1 預(yù)壓方案

預(yù)壓采用工字鋼I36 鋪設(shè)在蓋梁底模頂部，P426×8mm 鋼管置于工字鋼I36 上方，中間設(shè)置1cm加強(qiáng)鋼板焊接連接，千斤頂置于鋼管與舊蓋梁之間，根據(jù)編號將各千斤頂安裝于加載位置，中間由6 個千斤頂頂住鋼板150cm×210cm×0.5cm 緊密貼合連接，外側(cè)由6 個千斤頂頂住三角碶形塊緊密貼合連接。

對新設(shè)預(yù)應(yīng)力蓋梁的現(xiàn)澆過程進(jìn)行推演，并進(jìn)行分階段荷載加載，驗證并得出其承載能力。預(yù)壓達(dá)到預(yù)設(shè)計的要求時，開始進(jìn)入沉降觀測期，觀測期以相鄰兩次觀測值不超過2mm 為止。荷載按新設(shè)預(yù)應(yīng)力蓋梁跨中混凝土重量的60%、80%、100%、110%、120%的順序逐階段加載，并進(jìn)行不間斷觀測。當(dāng)加載至新設(shè)預(yù)應(yīng)力蓋梁跨中混凝土重量的120%荷載后，于6h、12h、24h 分別觀測一次。前后兩次觀測支架沉落量不大于2mm 后，方可卸載。

5.2 預(yù)壓監(jiān)測

支架安裝完成后，在預(yù)壓試驗開始前，分別在新設(shè)預(yù)應(yīng)力蓋梁底模順橋方向設(shè)置前后兩排觀測點(diǎn)，橫橋方向在新設(shè)預(yù)應(yīng)力蓋梁底模中心線處、1L/4 處、3L/4 處及支架左右邊緣位置設(shè)置觀測點(diǎn)。其中，支架左右邊緣位置在工字鋼上使用水準(zhǔn)儀測量，新設(shè)預(yù)應(yīng)力蓋梁底模中心線處、1L/4 處、3L/4 處的位置采用鋼絲吊鉛錘的方法進(jìn)行測量。

觀測加載前各觀測點(diǎn)初始狀態(tài)，并收集基準(zhǔn)數(shù)據(jù)。在加載過程中，為避免加載速度過快造成支架整體受力不均勻，最終出現(xiàn)支架垮塌的問題，荷載分五個階段施加，第一個階段荷載加至新設(shè)預(yù)應(yīng)力蓋梁跨中混凝土重量的60%，第二個階段荷載加至新設(shè)預(yù)應(yīng)力蓋梁跨中混凝土重量的80%，第三個階段荷載加至新設(shè)預(yù)應(yīng)力蓋梁跨中混凝土重量的100%，第四個階段荷載加至新設(shè)預(yù)應(yīng)力蓋梁跨中混凝土重量的110%，第五個階段荷載加至新設(shè)預(yù)應(yīng)力蓋梁跨中混凝土重量的120%。觀測五個階段的變形情況，并與設(shè)計值對比。當(dāng)實測值與設(shè)計值相差較大時，應(yīng)分析原因并制定相應(yīng)措施后再進(jìn)行下一階段的荷載加載。加載完成后，要持續(xù)觀測24h，直到支架的變形持續(xù)穩(wěn)定、沉降量不超過2mm 后，觀測并記錄各測點(diǎn)的最終標(biāo)高，然后進(jìn)行卸載。卸載分兩個階段，第一階段卸載至新設(shè)預(yù)應(yīng)力蓋梁跨中混凝土重量的50%，第二階段卸載至新設(shè)預(yù)應(yīng)力蓋梁跨中混凝土重量的0%，并精確測出最終卸載后支架各測點(diǎn)的標(biāo)高，為支架預(yù)拱度調(diào)整提供依據(jù)。

5.3 預(yù)壓效果

收集整理卸載后的數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析，支架體系中新設(shè)預(yù)應(yīng)力蓋梁底模彈性變形為2mm，非彈性變形為1mm，抱箍沉降2 次差值小于1mm，均符合設(shè)計要求，預(yù)壓達(dá)到了預(yù)計效果，具有可行性。

6 結(jié)語

在已完成的10 個新設(shè)預(yù)應(yīng)力混凝土蓋梁的加固施工過程中，采用抱箍結(jié)合工鋼支架的施工工藝，工鋼內(nèi)主梁與外主梁錯位布置，解決了橋下凈空高度不足的問題，且布設(shè)方便，可適用于不同的地形及海上、地質(zhì)條件差的工況。相較于其他施工方法，該施工工藝提升了施工效率，對橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)件及外觀無任何破壞，工藝簡單、實用、高效，是一種可以廣泛應(yīng)用的施工工藝。