李諫

關(guān)鍵詞 主墩承臺單臂鋼套箱;施工工藝;技術(shù)分析

中圖分類號 U445.72 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 2096-8949（2022）04-0111-03

0 前言

洛溪大橋拓寬工程是廣州市進(jìn)一步提升城市建設(shè)發(fā)展水平的重要工程項(xiàng)目，對于緩解當(dāng)?shù)亟煌▔毫?、?gòu)建快速通勤城市圈具有重要意義。在該工程項(xiàng)目實(shí)施過程中，主墩承臺單臂鋼套箱的施工質(zhì)量控制具有較大的難度，需要結(jié)合當(dāng)?shù)貧夂蚝妥匀凰牡刭|(zhì)條件采用有針對性的工藝進(jìn)行施工[1]。該文結(jié)合工程項(xiàng)目的建設(shè)特點(diǎn)和要求，分析了主墩承臺單臂鋼套箱施工的關(guān)鍵工序工藝特點(diǎn)。

1 工程概況

在廣州市城市整體協(xié)調(diào)發(fā)展綱要的指導(dǎo)下，為了進(jìn)一步緩解交通擁堵的現(xiàn)狀，市政府立項(xiàng)實(shí)施洛溪大橋拓寬工程。該工程項(xiàng)目的建設(shè)主要是通過拓寬洛溪大橋現(xiàn)有建筑基礎(chǔ)，沿舊橋走向、在舊橋兩側(cè)各建一座新橋梁，新橋梁的規(guī)劃是寬14.5 m、可供單向三車同時并行。經(jīng)過改建，洛溪大橋可發(fā)展成為雙向十車道的交通格局，滿足大小型車混行需求，進(jìn)一步緩解了交通壓力，實(shí)現(xiàn)了快速通勤的目標(biāo)。

在洛溪大橋改擴(kuò)建工程中，為了應(yīng)對當(dāng)?shù)靥厥獾牡刭|(zhì)水文條件，同時進(jìn)一步增加橋梁的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，擴(kuò)建工程采用雙塔雙索面疊合梁斜拉橋的結(jié)構(gòu)形式，同時繼續(xù)采用五跨連續(xù)半漂浮體系。這種結(jié)構(gòu)設(shè)計形式具有承載力強(qiáng)、抗風(fēng)抗震性能優(yōu)越等特點(diǎn)，極大滿足了建設(shè)使用要求。

2 主墩承臺及套箱設(shè)計概述

洛溪大橋拓寬工程主墩承臺采用八邊形承臺，承臺橫橋向?qū)?9.4 m，順橋向?qū)?7.4 m，厚4.5 m，混凝土標(biāo)號為C40，單個承臺方量為1 403.5 m3，共2個。承臺下采用22根變截面鉆孔灌注樁，按梅花形布置。封底混凝土厚度為2.0 m，混凝土標(biāo)號為C35。主墩承臺頂面設(shè)計標(biāo)高+5.3 m（廣州城建高程），底面設(shè)計標(biāo)高+0.8 m;封底混凝土厚2.0 m，封底底面標(biāo)高?1.2 m。承臺施工期間為枯水期（12月至次年3月），施工高水位按+6.80 m計算，施工低水位按+3.69 m計算，大潮平均流速為0.47 m/s。

主墩承臺采用有底鋼套箱施工，套箱側(cè)模高度為9.5 m。套箱上承重系統(tǒng)采用2I45b工字鋼作承重梁，下承重系統(tǒng)采用2I45b工字鋼主梁、I45b工字鋼次梁和20 cm厚鋼筋混凝土底板，整個系統(tǒng)用φ32 mm精軋螺紋鋼做吊桿連接，布置吊點(diǎn)24個，其中下放吊點(diǎn)16個，利用16臺穿心千斤頂進(jìn)行同步下放;另外8個吊點(diǎn)為空心吊點(diǎn)，用以參與封底混凝土澆筑時受力。上承重梁放置在樁基護(hù)筒凹槽內(nèi)[2]。

套箱內(nèi)設(shè)置兩道內(nèi)撐圈梁，用2I25b工字鋼加工制成，同時在關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)處添加豎向支撐桿和水平向點(diǎn)支撐桿。

3 主墩承臺單臂鋼套箱關(guān)鍵施工工藝要點(diǎn)

3.1 施工工藝流程

在做好施工準(zhǔn)備的基礎(chǔ)上，按照以下施工順序進(jìn)行主墩承臺單臂鋼套箱的施工工作[3]，具體如表1所示。

3.2 套箱結(jié)構(gòu)設(shè)計與安裝

進(jìn)行套箱結(jié)構(gòu)設(shè)計和安裝時，需要重點(diǎn)做好底承重梁、預(yù)制底板、側(cè)模、內(nèi)撐圈梁、吊點(diǎn)、上承重梁的設(shè)計與安裝，其中關(guān)鍵的施工技術(shù)及質(zhì)量控制點(diǎn)如下：

（1）底承重梁所受荷載主要有自重、預(yù)制底板重、側(cè)模重、第一層封底混凝土重。底承重梁主、次梁在加工場地制作完成后利用平板車運(yùn)到現(xiàn)場，75 t履帶吊將其吊至拼裝平臺牛腿上。主梁與次梁采用滿焊連接，以形成一個整體框架式結(jié)構(gòu)，均勻受力。

（2）進(jìn)行預(yù)制底板結(jié)構(gòu)設(shè)計時，需要兼顧承臺封底的重量，在原有承重能力的基礎(chǔ)上需要考慮到承臺封底和套箱側(cè)模帶來的結(jié)構(gòu)重量，預(yù)制底板需要額外承受這些重量，因此需要增加鋼筋混凝土板的厚度，一般選擇18±2 cm為宜?；炷翉?qiáng)度等級采用C30，布設(shè)雙層鋼筋網(wǎng)片，每塊底板按實(shí)測樁位平面尺寸設(shè)計，注意樁基護(hù)筒偏位和垂直度誤差。濕接縫混凝土采用同標(biāo)號的C30混凝土。底板在橋底右幅倉庫位置進(jìn)行預(yù)制，加工場地已進(jìn)行硬化處理。模板采用木模拼裝，10×10 cm木枋加勁。底板預(yù)制需在主墩施工平臺拆除前完成，可選擇在最后一條主墩樁基澆筑完成前30天開始預(yù)制，以確保主墩承臺正常施工。底承重梁安裝完成后分塊吊裝底板，底板外端搭接10 cm在底承重梁上。

（3）套箱側(cè)模高度為9.5 m，平面尺寸同承臺尺寸。套箱模板安裝前需對模板進(jìn)行打磨，打磨后涂刷脫模劑，以確保模板拆除時模板與混凝土正常分離。模板定位時采用在預(yù)制底板上預(yù)埋的鋼板上焊槽鋼作為模板腳的卡位和固定，之后就可進(jìn)行模板的安裝。模板間的法蘭接頭需加橡膠皮，打緊螺絲后再涂玻璃膠。為保證側(cè)模不爆模，在封底混凝土層高范圍內(nèi)加設(shè)一排拉桿埋進(jìn)封底混凝土中，拉桿直徑為φ16 mm，布置間距為1.0 m。同時，為阻斷側(cè)模與混凝土交界面的水上升通道，在封底混凝土高度范圍內(nèi)側(cè)模上焊兩圈φ20 mm圓鋼。

（4）套箱共設(shè)置兩道內(nèi)撐圈梁，采用2I25b工字鋼。在側(cè)模內(nèi)側(cè)焊接牛腿以支撐內(nèi)撐圈梁。由于圈梁系統(tǒng)較重，牛腿附近側(cè)模鋼板受力處于不利情況。故通過在套箱內(nèi)部增加4條豎向支撐桿承受圈梁系統(tǒng)重量。豎向支撐桿底部焊接在底板的預(yù)埋鋼板上。第一層內(nèi)撐安裝的中心標(biāo)高為+3.65 m，第二層內(nèi)撐安裝的中心標(biāo)高為+6.65 m。圈梁與內(nèi)撐連接采用焊接，要求焊縫飽滿。在護(hù)筒上設(shè)置點(diǎn)支撐桿，用以抵抗第一次封底抽水后最大的外部水壓力，待第二次封底混凝土硬化后拆除護(hù)筒，同時拆除點(diǎn)支撐桿。

（5）承臺套箱下放及承重吊桿采用φ32 mm精軋螺紋鋼吊桿，吊桿從上承重梁和底承重梁中穿過，形成一個下承重結(jié)構(gòu)形式，支承點(diǎn)以螺母、墊板、板凳固定。整個系統(tǒng)用φ32 mm精軋螺紋鋼做吊桿連接，布置吊點(diǎn)24個，其中下放吊點(diǎn)16個，利用16臺穿心千斤頂進(jìn)行同步下放;另外8個吊點(diǎn)為空心吊點(diǎn)，用以參與封底混凝土澆筑時受力。底梁吊點(diǎn)均布置在主梁上，吊點(diǎn)位置需焊接6.66 cm焊管作為吊桿通道，焊管下部為鋼板，須將錨固螺母焊接在鋼墊板上（方便吊桿拆卸），且焊管中心需和錨固螺母中心線重合。

（6）上承重梁在加工場地制作完成后利用平板車運(yùn)到現(xiàn)場，75 t履帶吊將其吊至樁基護(hù)筒頂部凹槽內(nèi)。

3.3 套箱下放施工

進(jìn)行套箱下放施工時，單根精軋螺紋鋼穿過千斤頂，頂?shù)追謩e用螺母鎖定。在上承重梁板凳內(nèi)部和千斤頂頂部各設(shè)置一個螺母。首先利用板凳內(nèi)部螺母鎖緊來承受荷載，將千斤頂油缸向上伸出18 cm，之后鎖緊千斤頂頂端螺母，松開板凳內(nèi)部螺母脫離墊板一定高度（大于15 cm）。將千斤頂油缸緩慢均勻下降15 cm，則整個套箱下放一個行程15 cm。如此反復(fù)，直到套箱到達(dá)指定的位置。套箱下放到位后，緊固空心吊點(diǎn)。套箱下放時，底板面的標(biāo)高從+6.3 m下放到?1.2 m，行程共7.5 m。

3.4 承臺混凝土澆筑和控溫

承臺混凝土采用分層澆筑方法進(jìn)行施工。第一層混凝土澆筑順序?yàn)閺闹虚g往四周進(jìn)行，澆筑采用兩臺泵車進(jìn)行?；炷僚浜媳龋撼跄龝r間要求17～18 h，坍落度18～22 cm，和易性好。第一層承臺混凝土通水養(yǎng)護(hù)完畢后，或在第二層承臺混凝土澆筑之前，需對第一層承臺混凝土中的冷卻水管進(jìn)行注漿封孔。在澆筑第二層混凝土?xí)r，可從上水往下水方向平鋪澆筑，第二層混凝土的方量也比較大，澆筑混凝土的時間長，要求混凝土的各項(xiàng)性能都能滿足要求，以保證混凝土澆筑后的質(zhì)量;在澆筑第二層混凝土之前要先安裝塔柱預(yù)埋鋼筋，塔柱預(yù)埋鋼筋伸入承臺2.5 m交替布置，澆筑完第一層混凝土后，要安裝塔柱鋼筋安裝的定位架，確保塔柱的預(yù)埋鋼筋的位置準(zhǔn)確。每層混凝土澆筑之前，應(yīng)對上一層混凝土表面進(jìn)行鑿毛。承臺混凝土屬于大體積混凝土，在混凝土內(nèi)埋設(shè)冷卻水管用流動的冷水降低混凝土溫度。澆筑前對安裝好的混凝土冷卻管進(jìn)行試通水，防止管道漏水、阻塞。第二層承臺混凝土通水養(yǎng)護(hù)完畢后，同樣需對冷卻水管進(jìn)行壓漿封孔，同時截除伸出承臺頂面的冷卻水管。采用8臺插入式振動器進(jìn)行振搗。

在進(jìn)行承臺混凝土施工時，需要做好溫控措施。溫度的劇烈變化會導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)裂縫，嚴(yán)重時會導(dǎo)致混凝土斷層等。為了做好承臺混凝土的溫度控制，對于出攪拌機(jī)之后的混凝土，應(yīng)該控制澆筑溫度在20±5℃的范圍內(nèi)，尤其是減少混凝土在泵送、入模、振搗過程中的時間，這樣可以有效減少溫度損失，保證混凝土較易達(dá)到這個溫度目標(biāo)值。另外，對于混凝土澆筑過程中的溫度可以采用數(shù)字多路自動巡回檢測控制儀進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測，設(shè)置較低的分辨率和靈敏度，基本每隔4 h左右監(jiān)測一次，一旦出現(xiàn)數(shù)據(jù)異常及時進(jìn)行報警，采用現(xiàn)場鼓風(fēng)、升溫的措施確保溫度控制在目標(biāo)值范圍內(nèi)。總之，在施工過程中，需要通過持續(xù)不斷的溫度調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)混凝土的快速凝固，減少裂縫的出現(xiàn)。

4 主墩承臺單臂鋼套箱關(guān)鍵施工工藝技術(shù)特點(diǎn)分析

主墩承臺單臂鋼套箱的施工質(zhì)量直接影響著整個工程項(xiàng)目的順利實(shí)施，在進(jìn)行關(guān)鍵工藝施工流程及技術(shù)總結(jié)的基礎(chǔ)上，可以發(fā)現(xiàn)其施工工藝技術(shù)具有如下特點(diǎn)：

（1）施工技術(shù)難度大，工藝標(biāo)準(zhǔn)要求高。主墩承臺單臂鋼套箱是整個橋梁工程的重要承力部件，施工過程中很多技術(shù)指標(biāo)參數(shù)必須控制在工藝設(shè)計范圍內(nèi)，采用的結(jié)構(gòu)件必須滿足承載力穩(wěn)定性要求，同時混凝土標(biāo)號及質(zhì)量需要適應(yīng)工程項(xiàng)目所在地的氣候環(huán)境特點(diǎn)，這些都增加了施工工藝的整體難度，需要在施工過程中進(jìn)行針對性的工藝技術(shù)改進(jìn)。

（2）施工質(zhì)量控制措施多樣化，施工質(zhì)量安全控制標(biāo)準(zhǔn)高。該工程項(xiàng)目建設(shè)地位于城區(qū)，在工程項(xiàng)目建設(shè)過程中既需要控制周邊人員的流動，同時也需要對施工現(xiàn)場人員分布做好規(guī)劃，防止因?yàn)椴煌しN交叉施工造成人員安全性傷害。另外，由于工程所在地特殊的自然氣候和地質(zhì)水文條件，進(jìn)行工程項(xiàng)目施工時必須有針對性地做好施工質(zhì)量控制，結(jié)合工程項(xiàng)目施工工序和工藝特點(diǎn)采用多樣化的質(zhì)量控制措施，這樣能夠提高工程項(xiàng)目的建設(shè)質(zhì)量。

（3）施工工期安排緊湊，交叉工序多。該工程項(xiàng)目施工過程中，考慮到亞熱帶特殊的氣候環(huán)境特點(diǎn)，工期安排時盡量集中在氣候穩(wěn)定的時間段，避開強(qiáng)降雨和強(qiáng)臺風(fēng)季節(jié)，因此有效施工時間較短，給工期統(tǒng)籌帶來了挑戰(zhàn)。另外，該工程項(xiàng)目在實(shí)施過程中，采用了很多新工藝和較復(fù)雜的施工方法，相關(guān)工序之間存在一定的交叉，這就要求在短時間內(nèi)合理安排各個工序開始的時間，統(tǒng)籌調(diào)配施工資源，尤其是對于大型機(jī)械設(shè)備的使用，需要確保在使用結(jié)束之后具有合理的維護(hù)保養(yǎng)時間，維護(hù)保養(yǎng)達(dá)標(biāo)之后再投入使用，避免過度、高頻使用影響到機(jī)械設(shè)備的使用壽命。對于隱蔽性工程項(xiàng)目，需要在某道工序?qū)嵤┩瓿芍蠹窗才艡z查與驗(yàn)收，不允許隱蔽工序不達(dá)標(biāo)而繼續(xù)安排后續(xù)工序，造成工程質(zhì)量隱患的傳遞與積累。

5 結(jié)論

采用以上施工工藝，洛溪大橋改擴(kuò)建工程順利完成，大橋建設(shè)質(zhì)量順利通過驗(yàn)收。在后續(xù)的研究中，應(yīng)該進(jìn)一步探索主墩承臺單臂鋼套箱的先進(jìn)施工工藝，并將其進(jìn)行制度化，通過施工工藝技術(shù)特點(diǎn)的深入研究進(jìn)一步提高工程項(xiàng)目建設(shè)水平，促進(jìn)橋梁施工技術(shù)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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