張小明

（南昌路興交通工程監(jiān)理咨詢有限公司，江西 南昌 330009）

0 引言

在當前國內(nèi)各種形式的跨線橋、互通立交匝道、分離式立交等橋梁結(jié)構(gòu)中獨柱墩的應(yīng)用愈發(fā)常見，但是獨柱墩橋梁在運行過程中發(fā)生側(cè)滑、側(cè)傾及傾覆事故的可能性也較大。就當前可以采用的獨柱墩橋梁抗傾覆加固技術(shù)來看，如果采用鋼管支架法施工，搭設(shè)蓋梁現(xiàn)澆支架前必須加強地基處理，避免因地基沉降過大而影響蓋梁線性[1]和混凝土質(zhì)量。此外，鋼管支架法施工所需鋼材量大，搭設(shè)過程相當耗時，預(yù)留變形量控制難度大，既不方便也不經(jīng)濟。而采用托架法進行獨柱墩鋼蓋梁施工，既能縮短施工周期，降低勞動強度，又便于加強過程控制，景觀性更好，對交通影響也小，且對獨柱墩結(jié)構(gòu)抗傾覆性能的改善效果也較為顯著。

1 工程概況

CZ高速公路第三合同段特大橋左線和右線分別為40跨和21跨，左跨長1210.1m，右跨長619.7m。橋梁上部按長度30m的預(yù)應(yīng)力T梁設(shè)計，下部則采用重力式橋臺以及擴大基礎(chǔ)、樁柱式墩。樁基采用長度10～28m、直徑2.8m的嵌巖樁形式；墩柱為2.6m長、2.0m寬、2.0～25.0m高的八邊形獨柱墩，并將0.5m的倒角增設(shè)在四角。在樁柱過渡段分別設(shè)置長3.8m、寬3.8m、高2.0m的承臺，后張法預(yù)應(yīng)力蓋梁設(shè)計長度為11.1m，高和寬分別為2.7m和2.0m。該橋梁位于重山丘陵地貌區(qū)，與相鄰流域并行穿梭于山坡溝谷之間，且溝谷狹小，兩岸巖壁發(fā)育，起伏較大。地面高程在150～385m之間，橋址處所覆蓋第四系土層厚度不大，但存在十分強烈的構(gòu)造切割現(xiàn)象。壓碎巖基巖埋深大，溶洞發(fā)育。

2 施工方案

該特大公路橋獨柱墩預(yù)應(yīng)力蓋梁設(shè)計和施工具有一定的典型性和代表性，國內(nèi)可借鑒經(jīng)驗不多，可參照的資料相當有限。該特大橋所在區(qū)域地形陡峭，左右幅高差較大，且線路緊鄰河流，既無法為鋼管支架搭設(shè)提供必要空間，也不利于材料設(shè)備到場通行，地質(zhì)條件不良。如果采用常規(guī)的鋼管支架法進行蓋梁施工，則因墩柱高度大，必將增大鋼管投入量以及鋼管支架搭拆工作量；橋址處地形陡峭，地質(zhì)條件差，在支架搭設(shè)前必須大面積實施基礎(chǔ)加固處理，必將對原地形地貌造成擾動和破壞。綜合上述方面的考慮以及該特大公路橋?qū)嶋H情況，在墩身施工結(jié)束后在各墩柱上安裝鋼制抱箍以夾緊柱身，再在抱箍上設(shè)置工字鋼以形成現(xiàn)澆蓋梁托架結(jié)構(gòu)，蓋梁、支架及模板自重荷載及施工荷載等均由抱箍和橋墩之間的摩擦力承擔；同時在柱身上部預(yù)留孔洞，等混凝土達到設(shè)計強度后將鋼棒穿入孔洞，再安裝底座并安放工字鋼，形成托架結(jié)構(gòu)。通過這種“抱箍+托架”的操作代替常規(guī)的鋼管支架法，能夠在充分解決上述技術(shù)難題的基礎(chǔ)上滿足施工要求；在最后一節(jié)墩柱施工時，還應(yīng)進行托架拼裝所用預(yù)留孔道的預(yù)埋設(shè)，并充分利用墩柱施工所用自制井架進行蓋梁施工。該特大橋獨柱墩蓋梁抱箍設(shè)計見圖1。根據(jù)預(yù)測，托架法與常規(guī)的鋼管支架法相比，可整體縮短該特大公路橋獨柱墩蓋梁施工工期，節(jié)省施工成本。

圖1 獨柱墩蓋梁托架抱箍設(shè)計

3 施工工藝

該特大橋獨柱墩蓋梁施工需配備1套JS-500型混凝土拌和樓、3臺HBT60SEA-1816型拖式混凝土泵、2臺混凝土振搗器、1臺QY16～50型吊機，4把帶響扳手、2臺BX3-500F型電焊機、1臺GW6-10B型彎曲機及1臺GQ40-1型切斷機。在施工開始前必須對到場機械進行全面性能檢查及必要的標定。

3.1 抱箍及托架拼裝

進行上截墩柱澆筑施工前必須埋設(shè)預(yù)應(yīng)力孔道。以f32mm精軋螺紋鋼為對拉螺桿，以f80mm鋼棒為支撐梁，并在孔道埋設(shè)時將f40mm和f100mm兩種尺寸的PVC管間距控制在390.75cm。待混凝土實際強度達到設(shè)計值的70%時將f80mm鋼棒穿入f100mmPVC管中，同時在鋼棒上支設(shè)兩根支撐梁，通過M22高強螺栓將橫撐和支撐梁與墩柱栓接。托架每側(cè)均設(shè)置3塊由角鋼加工而成的三角桿件，考慮到該橋梁所處地區(qū)地勢起伏較大，必須在平地上完成單個三角桿件的拼接以及抱箍加工，并在加工好的抱箍內(nèi)側(cè)黏結(jié)厚度為10mm的橡膠片。通過吊機逐個起吊三角桿件以及兩塊半圓形抱箍就位，在墩柱上拼接、固定，并將三角桿件和抱箍連接所用的M22高強螺栓全部擰緊，將螺栓拉力控制在100kN及以上?？紤]到該高速公路特大橋所在地區(qū)地勢起伏大，平曲線多且平面半徑小，橫坡陡峭、縱坡大，同一座橋內(nèi)獨柱墩蓋梁橫坡并不相同。為保證倒立三角支架能適應(yīng)不同的橫坡蓋梁，且不影響受力結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，采用高強銷子連接該獨柱墩預(yù)應(yīng)力蓋梁斜桿撐Ⅰ18工字鋼上部和水平Ⅰ45b工字鋼；同時將下部斜撐形式調(diào)整為帶絲桿鋼管，以便于橫坡調(diào)整。

3.2 托架預(yù)壓及卸載

為盡可能減少對模板的調(diào)整，應(yīng)當在架設(shè)好托架及模板安裝前進行托架預(yù)壓。預(yù)壓期間應(yīng)先搭接工字鋼和方木，在托架上均布預(yù)壓體沙袋，并將預(yù)壓總重量控制在箱梁重量的85%及以上。在預(yù)壓前按照3.0m間隔在桿件頂端增設(shè)測點，并使測點沿蓋梁結(jié)構(gòu)縱向布置，共設(shè)置三排，以實施沉降觀測。觀測開始后按照2h的時間間隔測量托架標高及托架沉降[2]，并據(jù)此進行托架彈性變形的控制，在立模過程中還應(yīng)將相應(yīng)變形量計入模板頂標高。根據(jù)所得到的預(yù)壓加載重量和時間觀測值進行桿件彈性壓縮量的分析，以便為立模提供依據(jù)。

待托架達到沉降穩(wěn)定狀態(tài)且持續(xù)7d無沉降發(fā)生后進行托架卸載，卸載應(yīng)采取與加載相反的次序分級進行、分級觀測。多次觀測結(jié)果顯示，該橋梁托架沉降量最大值為4mm，滿足《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》（JTG 3362—2018）要求。

3.3 模板施工及鋼筋制作安裝

該特大獨柱墩公路橋蓋梁模板包括端模、側(cè)模和底模等部分，各類模板均以厚度3mm的鋼板為材料，側(cè)模和底模通過螺栓連接，側(cè)模以f25mm圓鋼為加固欄桿，并確保模板接縫嚴密，避免漏漿。在安裝模板之前必須根據(jù)蓋梁實際尺寸進行裝配圖設(shè)計，并通過相應(yīng)尺寸木模配補模數(shù)不足的空缺部位及轉(zhuǎn)彎處。

該橋梁因所處區(qū)域地勢特殊，施工場地受限，故應(yīng)在地面加工蓋梁鋼筋，再通過吊機將鋼筋起吊至蓋梁底模處實施安裝。如果在安裝期間，鋼筋位置與預(yù)先設(shè)置的預(yù)應(yīng)力孔道和錨具位置出現(xiàn)沖突，則應(yīng)進行鋼筋位置的微調(diào)，并防止鋼筋接頭全部位于同一截面；還應(yīng)通過加焊骨架的方式提升蓋梁骨架結(jié)構(gòu)剛度。

3.4 混凝土澆筑

該獨柱墩預(yù)應(yīng)力蓋梁一次澆筑混凝土方量達50m3，澆筑方量大且必須保持作業(yè)過程的連續(xù)性，為此應(yīng)加強施工前混凝土材料的準備，同時還應(yīng)全面檢查托架、模板及鋼筋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、尺寸及位置，查驗托架接頭是否與模板尺寸吻合，拼裝是否緊密牢靠，模板脫模劑的涂刷情況等。為確?；炷翝仓髲埨^程的順利展開，還應(yīng)檢查預(yù)應(yīng)力孔道、預(yù)埋件及波紋管等的設(shè)置情況。

采用輸送泵連續(xù)澆筑的方式進行該獨柱墩預(yù)應(yīng)力蓋梁混凝土施工，分層澆筑，循環(huán)進行，材料坍落度不得超出18～22cm范圍?？紤]到該特大橋獨柱墩屬于剛性支點，為避免混凝土澆筑施工期間發(fā)生托架沉降及施工縫，應(yīng)從墩頂開始進行混凝土澆筑，并依次向兩邊拓展。此外，該特大橋獨柱墩預(yù)應(yīng)力蓋梁高度平均在25m以上，為加速混凝土初凝，還應(yīng)按設(shè)計比摻加減水劑。在蓋梁混凝土澆筑施工的同時還應(yīng)制備同期養(yǎng)生試件，以便為拆模提供依據(jù)。完成蓋梁混凝土澆筑施工后按要求覆蓋養(yǎng)生7d，在混凝土未達到設(shè)計強度前禁止受力擾動。

3.5 蓋梁拆除

在預(yù)應(yīng)力蓋梁拆除過程中必須避免因托架拆除不當而引發(fā)較大瞬間動載，進而產(chǎn)生蓋梁裂縫的現(xiàn)象，為此必須遵循設(shè)計程序拆除蓋梁模板和托架?？紤]到該獨柱墩預(yù)應(yīng)力蓋梁底模屬于承重模板結(jié)構(gòu)，故應(yīng)在混凝土實際強度達到設(shè)計值的100%后實施拆除；而端模和側(cè)模屬于非承重模板，在混凝土實際強度達到2.5MPa時拆除即可。從墩頂開始擰松f32mm對拉桿，并依次卸除三角形桿件，最后將支撐梁卸落，將鋼棒取出。在以上蓋梁及托架拆除的過程中必須實時觀測梁體結(jié)構(gòu)應(yīng)力及穩(wěn)定性的變化趨勢。

3.6 蓋梁張拉

該特大公路橋獨柱墩預(yù)應(yīng)力蓋梁張拉施工分兩個階段進行：第一階段鋼束張拉在完成蓋梁混凝土澆筑、按設(shè)計要求覆蓋養(yǎng)生7d且設(shè)計強度達到設(shè)計強度的60%后實施。張拉施工設(shè)備應(yīng)根據(jù)張拉力設(shè)計、錨具及預(yù)應(yīng)力筋類型進行選擇，保證張拉設(shè)備噸位、壓力表等規(guī)格完全滿足施工要求；在選擇好張拉設(shè)備的基礎(chǔ)上還應(yīng)進行油壓表、千斤頂?shù)鹊臉硕ǎ瑖栏癜凑赵O(shè)計時間間隔實施設(shè)備校驗。以標準抗拉強度1860MPa的?s15.2mm鋼絲為該公路橋蓋梁預(yù)應(yīng)力鋼束，并在混凝土澆筑后全面檢查錨墊板及預(yù)應(yīng)力管道質(zhì)量，確保錨墊板安裝準確、孔道清潔暢通的基礎(chǔ)上將鋼束穿入。

該橋梁獨柱墩蓋梁預(yù)應(yīng)力張拉實施單端張拉，以張拉力為主控參數(shù)、以鋼束實際伸長量為校核參數(shù)的雙控，確保錨下預(yù)應(yīng)力不超出1395MPa。設(shè)計張拉次序為30%N1-1鋼束→50%N3-1鋼束→50%N2鋼束→80%N1-1鋼 束→100%N3-1鋼 束→100%N2鋼 束→100%N1-1鋼束[3]。第二階段張拉施工在完成箱梁架設(shè)且體系轉(zhuǎn)換后以及橋面鋪裝、護欄施工前進行，設(shè)計張拉施工次序為50%N1-2鋼束→50%N3-2鋼束→100%N1-2鋼束→100%N3-2鋼束。

在結(jié)束預(yù)應(yīng)力蓋梁張拉施工后通過混凝土泵實施孔道壓漿及封錨處理。漿液主要使用P.O42.5水泥，且水灰比在0.40～0.45以內(nèi)，泌水率不超出3%。為增強孔道密實性還應(yīng)按水泥用量的7%摻加膨脹劑，并將漿液自由膨脹率控制在10%以內(nèi)。通過擠壓式壓漿泵勻速緩慢壓漿，各孔道最大壓漿壓力達到0.7MPa時應(yīng)穩(wěn)壓5～10min；待孔道另一頭出漿飽滿，并與設(shè)計黏稠度相同時停止壓漿，按設(shè)計要求澆筑封錨混凝土。

4 結(jié)語

綜上所述，立柱較高的獨柱墩橋梁施工如果采用常規(guī)的鋼管支架法，必將增大施工難度，拖慢施工進度，不利于施工安全。改用抱箍三角形托架法能簡化施工過程，增強結(jié)構(gòu)受力的合理性。該高速公路特大橋獨柱高墩蓋梁施工中托架法顯示出顯著的技術(shù)優(yōu)勢，其工效比常規(guī)的鋼管支架法提高了3倍，施工成本比鋼管支架法低，工期提前了50d，且施工過程安全可靠。