張文貴

上海市政建設(shè)有限公司 上海 200126

1 工程概況

1.1 橋梁總體概況

上海市大蘆線(xiàn)航道整治工程Y8橋位于大蘆線(xiàn)航道新團(tuán)蘆港段，與大蘆線(xiàn)航道法線(xiàn)交角7°。主橋采用斜橋正做，橋梁橫斷面布置為雙幅橋，主橋全寬45.15 m，單幅橋?qū)?2.525 m。主橋上部結(jié)構(gòu)由啞鈴形鋼拱肋、預(yù)應(yīng)力混凝土系梁與中橫梁、柔性吊桿及整體化橋面系組成[1-6]。

主橋系梁采用箱形預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，端橫梁現(xiàn)澆箱形預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，中橫梁采用T形預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，中橫梁為廠家預(yù)制，在現(xiàn)場(chǎng)安裝。

主橋拱肋跨徑99.2 m，采用啞鈴形鋼管拱肋。拱肋鋼材采用Q345qd橋梁用結(jié)構(gòu)鋼。拱肋成形后，鋼拱肋內(nèi)和拱腳段腹板內(nèi)要灌注C50微膨脹緩凝混凝土。拱肋頂設(shè)吊桿張拉端，系梁底部設(shè)吊桿固定端。

本工程采用先梁后拱法施工。總體施工程序?yàn)椋褐袡M梁吊裝→拱腳、端橫梁施工→系梁混凝土澆筑，分階段張拉預(yù)應(yīng)力束→鋼拱肋安裝；鋼管拱內(nèi)填充混凝土→中橫梁濕接縫施工→吊桿安裝及張拉→落架及橋面鋪裝。

1.2 工程區(qū)域情況

Y8主橋橋跨的北側(cè)區(qū)域跨越1條待拓寬改造的團(tuán)蘆港河道，現(xiàn)狀寬度為35～39 m，河床最低處標(biāo)高為－0.2 m，拓寬后的新河面寬為85 m。主橋橋跨的南側(cè)區(qū)域東幅為陸岸，西幅跨老萬(wàn)彭河，工程實(shí)施期間需對(duì)老萬(wàn)彭河進(jìn)行回填處理。

主橋主跨共1跨，主跨南端橋墩墩位P10，P10東墩位于現(xiàn)有馬五公路上，P10中墩位于萬(wàn)彭河?xùn)|側(cè)河岸上，P10西墩位于萬(wàn)彭河西側(cè)河岸上；主跨北端橋墩墩位P11，P11的3個(gè)墩位均位于河岸陸上。東半幅橋梁的東側(cè)系梁跨團(tuán)蘆港的長(zhǎng)度約為38 m，中間系梁跨團(tuán)蘆港的長(zhǎng)度約為36 m，西幅橋梁的西側(cè)系梁基本上都位于團(tuán)蘆港上和萬(wàn)彭河上（圖1）。

圖1 Y8橋柱墩位置和現(xiàn)場(chǎng)條件平面示意

1.3 工程地質(zhì)條件

該工程場(chǎng)地地面水系發(fā)育，浜塘較多，周?chē)匦屋^平坦，地面標(biāo)高在4 m左右，屬河口、沙嘴、沙島地貌類(lèi)型。根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告說(shuō)明，該場(chǎng)地淺層地基土構(gòu)成主要為填土及淤泥，其中填土層底標(biāo)高1.50～4.03 m，厚度0.4～2.7 m，松散，以耕土為主，含植物根莖，局部為素填土，局部厚度達(dá)2.7 m。淤泥層底標(biāo)高－0.29～－0.19 m，厚度2.4～2.5 m，含有機(jī)質(zhì)、腐殖物等，分布于河塘底部。

2 支架體系搭設(shè)的思路與選型

2.1 總體支架搭設(shè)思路

拱橋施工支架體系的選擇需結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況與支架租賃采購(gòu)市場(chǎng)情況進(jìn)行綜合分析，需考慮特殊地形地貌、團(tuán)蘆港河道通航情況、水文地質(zhì)條件以及現(xiàn)場(chǎng)材料庫(kù)存條件，市場(chǎng)上對(duì)鋼結(jié)構(gòu)平臺(tái)、貝雷梁等各部件的采購(gòu)租賃情況等各類(lèi)因素。針對(duì)本工程的拱橋施工支架體系選擇，我們考慮了以下幾點(diǎn)：

1）施工支架體系的選擇更重要的是結(jié)合該工程特征進(jìn)行分析研究。該工程中橫梁采用廠家預(yù)制，現(xiàn)場(chǎng)吊裝?，F(xiàn)場(chǎng)顯示，部分中橫梁支撐點(diǎn)位于河道范圍。每片中橫梁吊裝就位后，采用兩端型鋼斜撐及兩兩中橫梁預(yù)留鋼筋焊接連接，若發(fā)生支架變形或不均勻沉降導(dǎo)致中橫梁傾斜，易發(fā)生中橫梁連鎖傾覆后果。故對(duì)支架體系的承載能力、抗變形能力以及中橫梁兩端的不均勻沉降要求極高。

2）拱橋有東西幅橋拱4道主縱系梁，箱形截面，長(zhǎng)度逾100 m。西幅橋西側(cè)系梁基本位于萬(wàn)彭河及團(tuán)蘆港河道范圍，西幅橋東側(cè)系梁也有23 m位于萬(wàn)彭河，36 m位于團(tuán)蘆港河道范圍。而且系梁施工長(zhǎng)度范圍內(nèi)一次性澆筑，對(duì)系梁支架的強(qiáng)度、剛度及整個(gè)支架體系的不均勻沉降要求高。

3）工程位置萬(wàn)彭河需要清淤后做回填處理。清淤后河道深度預(yù)計(jì)有3 m，若采用一般形式支架支撐體系，需要對(duì)萬(wàn)彭河進(jìn)行素土分層回填，而且壓實(shí)度須達(dá)到92%以上，并要對(duì)支架體系范圍內(nèi)進(jìn)行厚10～15 cm的鋼筋混凝土整平硬化處理。河道回填過(guò)程中，由于要保證回填質(zhì)量需采取井點(diǎn)降水、重型機(jī)械分層壓實(shí)、石灰土處理等措施方能保證地基的強(qiáng)度及承載力要求。若采用鉆孔灌注樁進(jìn)行地基處理，則需要使用挖機(jī)等大型機(jī)械在河道回填過(guò)程中適當(dāng)壓實(shí)，預(yù)計(jì)壓實(shí)度達(dá)到85%以上，以保證河道回填部分樁基的摩擦力及整樁的承載力和鉆孔過(guò)程中土方不發(fā)生坍塌。

4）由于該項(xiàng)目前期動(dòng)拆遷問(wèn)題，致使工程南北岸引橋完成后，停工1年。1年后復(fù)工時(shí)，本標(biāo)段東西相鄰航道及橋梁標(biāo)段均已經(jīng)全部完工，團(tuán)蘆港已被拓寬成85 m的標(biāo)準(zhǔn)航道。航道疏浚深度為原河床泥面線(xiàn)下1 m，這無(wú)疑增加了橋梁施工的風(fēng)險(xiǎn)。團(tuán)蘆港航道日常來(lái)往貨運(yùn)船只較多，船只航行時(shí)激起的水浪不斷地對(duì)橋梁施工范圍的地基進(jìn)行沖刷，故需沿河岸在比橋梁投影線(xiàn)寬1 m范圍處，全部采用密打鋼板樁圍護(hù)，保證支架安全?？紤]河船只航行激起水浪對(duì)土質(zhì)沖刷影響，故一般的淺埋基礎(chǔ)不能滿(mǎn)足要求，而采用鉆孔灌注樁，規(guī)避這一風(fēng)險(xiǎn)因素。

5）團(tuán)蘆港為通航航道，經(jīng)和當(dāng)?shù)睾Ｊ虏块T(mén)溝通，需保證通航凈寬16 m、凈高5 m的要求。為此，跨團(tuán)蘆港航道部分的支撐支架需要考慮大跨度鋼桁架體系。

6）拱橋施工中橫梁、主縱系梁施工完成后還要進(jìn)行后續(xù)拱肋安裝、鋼拱內(nèi)混凝土填充、吊桿安裝及張拉和橋面系施工，施工工期近1.5年。支架體系在長(zhǎng)時(shí)間施工期間的安全是橋梁順利完成的關(guān)鍵。

7）選擇橋梁中橫梁、主縱系梁承重支架時(shí)，需考慮鋼拱分段的鋼支架具體位置。

綜合上述分析，并結(jié)合工程特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)特征、地域現(xiàn)狀，地形地貌等及施工技術(shù)、施工專(zhuān)業(yè)化，裝配化水平和為營(yíng)造文明、整潔、美觀的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境等因素，通過(guò)進(jìn)一步技術(shù)分析及技術(shù)論證，決定了該橋施工關(guān)鍵結(jié)構(gòu)承重支架體系設(shè)計(jì)。

2.2 支架體系的選型

1）拱腳段與端橫梁支架體系。拱腳段與端橫梁混凝土同時(shí)澆筑，通過(guò)搭設(shè)鋼結(jié)構(gòu)作業(yè)平臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)。鋼作業(yè)平臺(tái)支撐靠近端橫梁處通過(guò)設(shè)置在橋墩混凝土承臺(tái)上的鋼立柱完成，其余部分由中橫梁、系梁一體化支架承重完成。

2）中橫梁支架體系。從P10中墩起的約38 m陸域范圍采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)及鋼立柱、型鋼組合鋼平臺(tái)支撐中橫梁?？紤]到鋼拱分段支撐點(diǎn)及團(tuán)蘆港航道，其余約58 m范圍采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)及鋼立柱、組合貝雷梁鋼絎架組成的鋼平臺(tái)支撐中橫梁。

3）主縱系梁支架體系。與中橫梁支撐體系相對(duì)應(yīng)，陸域部分系梁采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)及鋼立柱、型鋼組合鋼平臺(tái)支撐系梁混凝土現(xiàn)澆作業(yè)；其余水域部分采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)及鋼立柱、組合貝雷梁鋼桁架組成的鋼平臺(tái)支撐系梁混凝土現(xiàn)澆作業(yè)。

3 支架體系設(shè)計(jì)

3.1 航道跨T形中橫梁支架設(shè)計(jì)

為保證團(tuán)蘆港航道通航要求，中跨按照18 m（航道凈跨16 m）進(jìn)行設(shè)計(jì)。

水中樁基礎(chǔ)采用φ1 000 mm鉆孔灌注樁，鋼筋籠長(zhǎng)9 m，入土深度25 m。東幅橋與西幅橋采用6樁群樁承臺(tái)，中間幅采用10樁群樁承臺(tái)。立柱采用φ400 mm鋼管柱，對(duì)應(yīng)樁中心布置。采用雙拼50b#工字鋼作為連接φ400 mm鋼管柱的蓋梁?？绾佣沃骺v梁采用6排上下加強(qiáng)型貝雷桁架，2排貝雷架以45 cm支撐架連接為1組桁架片之間采用支撐架連接；貝雷桁架梁上鋪設(shè)4根20b#工字鋼（4根16#槽鋼），以及H型鋼組合支墩，作為T(mén)形橫梁擱置基礎(chǔ)。為保證T形中橫梁端部標(biāo)高的調(diào)整，采用不同厚度鋼板進(jìn)行標(biāo)高調(diào)整（圖2、圖3）。

圖2 中橫梁平臺(tái)縱斷面示意

圖3 中橫梁平臺(tái)橫斷面示意

經(jīng)模型驗(yàn)算得出，組合貝雷梁桁架的變形預(yù)計(jì)有2 cm，為進(jìn)一步減小變形，同時(shí)為和陸域段的支架體系變形基本一致，采取組合貝雷梁桁架中增加1片加強(qiáng)型貝雷梁，在主縱梁組合貝雷梁中橫梁支點(diǎn)處增加2根16#槽鋼作為豎向桿件加強(qiáng)，依據(jù)預(yù)壓結(jié)果在中橫梁支點(diǎn)處用鋼板調(diào)整擱置標(biāo)高等3個(gè)方面措施，以保證橋梁主系梁的線(xiàn)性和外觀質(zhì)量。

3.2 陸域跨T形中橫梁支架設(shè)計(jì)

陸域基礎(chǔ)采用φ800 mm灌注樁，鋼筋籠長(zhǎng)4.5 m，系梁側(cè)樁長(zhǎng)15 m深，T形中橫梁側(cè)樁長(zhǎng)28 m深，對(duì)應(yīng)T形梁底腹板打設(shè)。混凝土承臺(tái)基礎(chǔ)1.25 m×1.25 m×0.5 m，樁端深入承臺(tái)10 cm。立柱采用φ400 mm鋼管柱，對(duì)應(yīng)樁中心布置。

采用雙拼32b#工字鋼作為連接φ400 mm鋼管柱的蓋梁；5 m陸域跨主縱梁采用雙拼28b#槽鋼組合；雙拼28b#槽鋼主縱梁上鋪設(shè)4根20b#工字鋼（4根16#槽鋼），以及H型鋼組合支墩，作為T(mén)形橫梁擱置基礎(chǔ)。為保證T形中橫梁端部標(biāo)高，采用不同厚度鋼板進(jìn)行適時(shí)調(diào)整。

經(jīng)驗(yàn)算陸域T形中橫梁鋼結(jié)構(gòu)支加體系，400 mm鋼立柱、雙拼32#工字鋼蓋梁、雙拼28#槽鋼主縱梁強(qiáng)度、剛度均滿(mǎn)足承載要求。φ800 mm鉆孔樁中橫梁側(cè)樁深28 m、系梁側(cè)樁深15 m，承載力、沉降均滿(mǎn)足要求。

3.3 航道跨箱形系梁支架設(shè)計(jì)

為保證團(tuán)蘆港航道通航要求，中跨按照18 m（航道凈跨16 m）進(jìn)行設(shè)計(jì)。

水中樁基礎(chǔ)采用φ1 000 mm鉆孔樁，鋼筋籠長(zhǎng)9 m，入土深度25 m。東幅橋與西幅橋采用6樁群樁承臺(tái)，中間幅采用10樁群樁承臺(tái)。立柱采用φ400 mm鋼管柱，對(duì)應(yīng)樁中心布置。采用雙拼50b#工字鋼作為連接φ400 mm鋼管柱的蓋梁。

跨河段主縱梁采用6排上下加強(qiáng)型貝雷桁架，桁架間距45 cm（30 cm），桁架片之間采用支撐架連接。貝雷桁架梁上鋪設(shè)10#槽鋼，間距50 cm，作為小橫梁分配傳力。搭設(shè)縱向和橫向間距50 cm的鋼管扣件支架。模板體系采用間距20 cm的5 cm×10 cm方木楞和厚18 mm的九夾板。

經(jīng)驗(yàn)算，取中間幅跨度最大18 m貝雷梁桁架，主縱梁采用6排上下加強(qiáng)型貝雷桁架、雙拼50#工字鋼蓋梁、φ400 mm鋼立柱強(qiáng)度和剛度均滿(mǎn)足承載要求，深25 m的φ1 m鉆孔樁承載力滿(mǎn)足要求。

主縱梁組合加強(qiáng)型貝雷梁桁架撓度有1.5 cm，為減小變形，同時(shí)為和陸域段的支架體系變形基本一致，采用在組合貝雷梁桁架中增加一片加強(qiáng)型貝雷梁，系梁混凝土澆筑時(shí)分底腹板和頂板2次澆筑，系梁安裝模板時(shí)根據(jù)預(yù)壓結(jié)果調(diào)整底模板標(biāo)高等3種方法，以保證橋梁主系梁的線(xiàn)性和外觀質(zhì)量。

3.4 陸域跨箱形系梁支架設(shè)計(jì)

陸域基礎(chǔ)采用φ800 mm灌注樁，鋼筋籠長(zhǎng)4.5 m，系梁側(cè)樁長(zhǎng)15 m，中間系梁部位樁長(zhǎng)25 m，T形梁側(cè)樁長(zhǎng)28 m深，對(duì)應(yīng)T梁底腹板打設(shè)。混凝土承臺(tái)基礎(chǔ)1.25 m×1.25 m×0.50 m，樁端深入承臺(tái)10 cm；立柱采用φ400 mm鋼管柱，對(duì)應(yīng)樁中心布置。采用雙拼32b#工字鋼作為連接φ400 mm鋼管柱的蓋梁。5 m陸地跨主縱梁采用雙拼28b#槽鋼；雙拼28b#槽鋼主縱梁上鋪設(shè)10#槽鋼，間距50 cm，作為小橫梁分配傳力。搭設(shè)縱向和橫向間距50 cm的鋼管扣件支架。模板體系采用間距20 cm的5 cm×10 cm方木楞和厚18 mm的九夾板。系梁實(shí)腹位置，在雙拼28b#槽鋼主縱梁上鋪20b#工字鋼，間距50 cm，作為小橫梁分配傳力。

經(jīng)驗(yàn)算，陸域段系梁承重支架體系雙拼32#工字鋼、雙拼28#槽鋼、φ400 mm鋼立柱等構(gòu)件強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性均能滿(mǎn)足承載要求，中橫梁側(cè)深28 m的φ800 mm鉆孔樁、系梁側(cè)深15 mφ800 mm鉆孔樁，沉降基本接近為4 mm和6 mm，承載力滿(mǎn)足要求。

3.5 鋼支架平臺(tái)布置技術(shù)要求

1）本工程主橋與河道斜交7°，主橋與河道采用斜交正做，支架同樣與河道斜交正做。通航孔支架支墩樁橫軸線(xiàn)也同樣與河道斜交正做。為確保通航凈寬不小于16 m，通航孔兩支墩中心間距設(shè)為18 m。

2）本工程河道上支架采用組合貝雷桁架梁，根據(jù)貝雷梁技術(shù)特性，支架合理支承點(diǎn)設(shè)在貝雷梁的豎桿位置，即支架跨徑設(shè)為1.5 m整數(shù)倍。個(gè)別局部節(jié)點(diǎn)支撐點(diǎn)不在貝雷梁豎桿位置時(shí)，須在貝雷梁上下弦增加豎向形鋼桿件加強(qiáng)。

3）陸上支架采用雙拼28b#槽鋼組合，跨度5 m，為保證陸上支架與河道上支架結(jié)合部的受力合理性，需將水陸交接位置樁基礎(chǔ)做成群樁基礎(chǔ)，設(shè)置成整體混凝土承臺(tái)。

4）團(tuán)蘆港南岸近拱腳第1段陸上支架由于考慮避讓防汛墻的需要，鉆孔樁基礎(chǔ)不能對(duì)應(yīng)T形中橫梁腹板打設(shè)，將產(chǎn)生過(guò)大的跨中彎矩，則考慮在部位使用32b#工字鋼替換雙拼28b#槽鋼作為主梁。

5）鋼平臺(tái)設(shè)計(jì)構(gòu)件中，雙拼型材之間必須采用鋼板連成整體，在集中力作用點(diǎn)位置需設(shè)置加勁板，鋼管立柱端部需做加強(qiáng)處理。

3.6 支架預(yù)壓和沉降觀測(cè)

1）支架預(yù)壓設(shè)計(jì)。支架搭設(shè)完成后在進(jìn)行安裝鋼筋前需要進(jìn)行支架預(yù)壓。預(yù)壓荷載為施工荷載（結(jié)構(gòu)恒載與模板質(zhì)量之和）的1.2倍。采取砂袋全斷面堆載預(yù)壓，確定支架體系的穩(wěn)定性及變形是否滿(mǎn)足要求，并根據(jù)支架變形量（彈性變形部分）確定底模板的預(yù)拋高值。施工中選擇通航孔（支架跨度大）、萬(wàn)彭河區(qū)段拱腳段區(qū)域（施工荷載大并且地基穩(wěn)定性差）2個(gè)代表性區(qū)段進(jìn)行支架預(yù)壓。

2）支架預(yù)壓加載。支架預(yù)壓采取3級(jí)加載，3級(jí)加載依次為預(yù)壓荷載值的60%、80%、100%。荷載布置縱橋向從支架跨中向支點(diǎn)處對(duì)稱(chēng)布載，橫橋向從系梁縱橋向軸線(xiàn)向兩邊對(duì)稱(chēng)布載。每級(jí)加載完成后每間隔12 h對(duì)支架進(jìn)行沉降量監(jiān)測(cè)，當(dāng)支架頂部監(jiān)測(cè)點(diǎn)12 h的沉降量平均值小于2 mm時(shí)，可進(jìn)行下一級(jí)加載。

3）支架預(yù)壓監(jiān)測(cè)。支架沉降觀測(cè)點(diǎn)縱向采取5個(gè)斷面，即支墩、1/2跨、1/4跨處。每個(gè)觀測(cè)點(diǎn)斷面上的監(jiān)測(cè)點(diǎn)不少于5個(gè)。沉降觀測(cè)時(shí)間分別為堆載前、分級(jí)加載過(guò)程（跟蹤觀測(cè)，當(dāng)分級(jí)加載為預(yù)壓荷載值的60%、80%時(shí)每隔12 h小時(shí)監(jiān)測(cè)1次。當(dāng)分級(jí)加載至100%后每隔24 h沉降觀測(cè)1次）、卸載6 h后。通過(guò)支架預(yù)壓，基本消除支架非彈性變形量，彈性變形量要滿(mǎn)足支架剛度要求。

4）預(yù)壓結(jié)果。預(yù)壓結(jié)果顯示，支架穩(wěn)定，變形滿(mǎn)足支架設(shè)計(jì)要求和規(guī)范要求。陸域段采用型鋼支架，跨度5 m，剛度比較大，變形較小，非彈性變形3 mm，彈性變形4 cm；航道段采用組合加強(qiáng)型貝雷梁桁架，最大跨度18 m，剛度較弱，非彈性變形5 mm，彈性變形為18 mm。

4 結(jié)語(yǔ)

目前，跨航道、河道施工的橋梁項(xiàng)目越來(lái)越多，通常都采用在水域和陸域搭設(shè)承重支架進(jìn)行橋梁現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)或鋼結(jié)構(gòu)的施工。經(jīng)過(guò)多座橋梁的施工實(shí)踐，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)不同工況和地形、地貌進(jìn)行承重支架的技術(shù)分析、設(shè)計(jì)顯得尤為重要。其中型鋼貝雷梁組合結(jié)構(gòu)承重支架施工安全，結(jié)構(gòu)受力簡(jiǎn)單，強(qiáng)度、剛度均能滿(mǎn)足承載要求，變形能得到有效控制，保證了橋梁外觀線(xiàn)性和施工安全。同時(shí)裝配式專(zhuān)業(yè)化程度高，施工速度快；外形整齊美觀，文明施工管理的水平也進(jìn)一步提升，廣泛應(yīng)用于同類(lèi)型工程的建設(shè)，為危大工程的風(fēng)險(xiǎn)管控提供了技術(shù)保證。