許國杰

上海市基礎(chǔ)工程集團(tuán)有限公司 上海 200433

1 工程概況

奉浦東橋總長545.3 m，跨徑布置為（85.15＋125＋125＋125＋85.15） m（圖1）。樁基采用φ900 mm鋼管樁，承臺(tái)為高樁承臺(tái)，于前期施工完成。立柱為鋼筋混凝土空心立柱，采用現(xiàn)澆工藝，上部結(jié)構(gòu)采用預(yù)應(yīng)力波形鋼腹板連續(xù)梁結(jié)構(gòu)形式，采用預(yù)制拼裝施工工藝。

圖1 奉浦東橋現(xiàn)狀

主橋共6根立柱，水中65#、66#立柱位于江中間，施工部署更復(fù)雜、難度更高。水中立柱為鋼筋混凝土箱形斷面變截面空心橋墩，底部截面10.6 m×4.6 m，漸變至頂部截面9.6 m×4.6 m，中墩高度為24.728 m。立柱空心截面采用單箱雙室，標(biāo)準(zhǔn)截面為3.6 m×3.4 m，兩端截面為2.0 m×2.0 m。立柱采用普通C40混凝土，方量為620 m3。立柱結(jié)構(gòu)形式如圖2所示。

圖2 水中立柱結(jié)構(gòu)示意

2 水中墩立柱現(xiàn)澆施工總體技術(shù)路線

考慮到65#和66#立柱為水中立柱，采用孤島式水中平臺(tái)，操作平臺(tái)、材料運(yùn)輸、起重設(shè)備選型、混凝土供應(yīng)等都經(jīng)過深入對(duì)比分析，選擇合理高效的工藝及措施[1-2]。

2.1 垂直運(yùn)輸方案

施工過程中，起重設(shè)備選型影響施工安全、進(jìn)度、質(zhì)量等方面，根據(jù)安全防護(hù)架、鋼筋、模板等最大起重量4 t，起重設(shè)備擬采用汽車吊或者塔吊，次中墩施工平臺(tái)通過棧橋與陸上聯(lián)通，采用20 t汽車吊作為起重設(shè)備。而中墩根據(jù)水上施工平臺(tái)位置、立柱高度等因素，若采用汽車吊則需要80 t級(jí)以上，才能滿足吊裝工況?？紤]操作安全性和經(jīng)濟(jì)性，最終選取1 600 kN·m級(jí)塔吊作為中墩施工垂直起重設(shè)備[3]。

2.2 混凝土供應(yīng)方案

水上立柱施工，混凝土澆筑可采用水上攪拌船、水上平臺(tái)設(shè)置臨時(shí)攪拌站、長距離泵管輸送等方式。為了充分保證混凝土澆筑的可靠性和實(shí)施方案的經(jīng)濟(jì)性，通過多種方案比選，本工程混凝土澆筑最終選用車載泵＋泵管＋布料機(jī)的施工工藝，利用橋側(cè)的奉浦大橋，夜間封閉1條車道停放車載泵和混凝土車，通過車載泵將混凝土輸送至布料機(jī)，并布料至立柱內(nèi)[4]。

2.3 立柱現(xiàn)澆方案

現(xiàn)澆立柱常規(guī)施工采用盤扣支架搭設(shè)操作平臺(tái)，但盤扣支架安拆周期長，水上安拆損耗大，安全風(fēng)險(xiǎn)高。本工程擬采用定型安全防護(hù)架作為施工操作平臺(tái)，安全防護(hù)架于鋼平臺(tái)上組拼，起重設(shè)備安裝，具有安拆方便、可周轉(zhuǎn)使用、損耗小、安全穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。

立柱模板采用內(nèi)外鋼模板，水中4根立柱采用1套模板，并配備承重段模板以便周轉(zhuǎn)使用。立柱施工采用流水施工工藝，立柱模板從下往上拆除，拆除模板周轉(zhuǎn)至另一立柱施工（圖3）。

圖3 立柱施工總體布置現(xiàn)場

3 垂直運(yùn)輸關(guān)鍵技術(shù)

3.1 垂直運(yùn)輸方案

根據(jù)現(xiàn)場起重量，選擇采用2臺(tái)1 600 kN·m級(jí)塔吊作為中墩施工垂直起重設(shè)備。塔吊大臂工作半徑為30 m，最大起重量10 t，臂端吊重5.7 t。選擇其獨(dú)立高度為46 m，不設(shè)置扶墻。同時(shí)為了保證吊裝范圍不覆蓋奉浦大橋，于大臂上設(shè)置限位設(shè)施。

3.2 塔吊布置及塔吊基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

為了保證塔吊標(biāo)準(zhǔn)節(jié)離主梁防撞墻邊緣50 cm的吊裝安全距離，塔吊基礎(chǔ)無法完全設(shè)置于原有承臺(tái)上。因此，塔吊基礎(chǔ)設(shè)計(jì)考慮了水中鋼管支架基礎(chǔ)、承臺(tái)上外挑型鋼基礎(chǔ)、承臺(tái)上外挑混凝土基礎(chǔ)3種方案，基于安全靠、可操作性、經(jīng)濟(jì)性等多方面考慮，避免塔吊基礎(chǔ)不均勻沉降的不利影響，最終選擇在原有承臺(tái)上外挑型鋼基礎(chǔ)作為塔吊基礎(chǔ)的方案。

外挑型鋼基礎(chǔ)采用型鋼框架結(jié)構(gòu)，采用雙拼H700型鋼作為主梁，間距2 m（塔吊標(biāo)準(zhǔn)節(jié)中心間距2 m），并采用單拼H700型鋼作為系梁連接（圖4）。主梁頂板設(shè)置3 cm厚鋼板找平，并與塔吊基礎(chǔ)節(jié)鋼支腿采用栓接連接。型鋼框架采用植筋形式與承臺(tái)錨固連接[5]，塔吊基礎(chǔ)的型鋼框架與承臺(tái)間采用4個(gè)錨固區(qū)，每個(gè)錨固位置設(shè)置12根JL25精軋螺紋鋼（PSB830）將承臺(tái)和型鋼頂板連接。測量放樣確定平面位置后，采用鉆孔機(jī)在承臺(tái)上鉆孔，鉆孔深度為40 cm，直徑35 mm?？锥辞謇硗戤吅?，植入精扎螺紋鋼及錨固膠黏劑，養(yǎng)護(hù)后經(jīng)拉拔力檢測，可承受400 kN拉力，滿足塔吊基礎(chǔ)抗拉強(qiáng)度要求。

圖4 塔吊基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)

非工作狀態(tài)下，臂長30 m，取1＋17標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段，扭矩為455 kN·m；工作狀態(tài)下，臂長30 m，取1＋17標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段，扭矩為455 kN·m。

3.3 塔吊構(gòu)件安裝

塔吊構(gòu)件運(yùn)輸至工地后進(jìn)行散件整拼，形成框架結(jié)構(gòu)后，由汽車吊吊至運(yùn)輸船，船運(yùn)至65#和66#鋼平臺(tái)，由120 t浮吊卸船并進(jìn)行安裝。安裝流程為安裝固定支腿，過渡節(jié)，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，回轉(zhuǎn)總成，平衡臂，起重臂總成，平衡重，穿繞鋼絲繩，塔機(jī)試運(yùn)行及檢測等[6]。

4 混凝土供應(yīng)關(guān)鍵技術(shù)

4.1 混凝土供應(yīng)對(duì)策

水中立柱混凝土澆筑，可采用攪拌船、長距離泵送等施工工藝。攪拌船租賃期無法滿足項(xiàng)目要求，且租賃費(fèi)用高，而且長距離泵送施工風(fēng)險(xiǎn)高，堵管后修復(fù)難度大，自由落體高等問題，綜合本工程特點(diǎn)，擬采用車載泵＋布料機(jī)＋鋼管支架的施工方式，夜間封閉奉浦大橋一條車道，用于?？寇囕d泵和混凝土車，混凝土由運(yùn)輸車放料至車載泵，經(jīng)布料機(jī)輸送至鋼模板內(nèi)。

4.2 布料機(jī)及支架設(shè)計(jì)

布料機(jī)采用布料半徑21 m，液壓控制旋轉(zhuǎn)布料機(jī)，向?qū)I(yè)設(shè)備廠家采購。布料機(jī)自重11.8 t（含配置）支腿寬度5.5 m，整機(jī)高度4 m。布料機(jī)支腿與底部支架焊接固定。

布料機(jī)鋼管支架4根φ478 mm×10 mm的鋼管作為支撐結(jié)構(gòu)，分別支撐在東、西側(cè)承臺(tái)上。支架頂部主橫梁采用雙拼H588型鋼，頂層連接系桁架采用單拼40a工字鋼，其余連接系采用單拼25a工字鋼連接，底部與承臺(tái)上的預(yù)埋件鋼板焊接連接，部預(yù)埋鋼板與承臺(tái)采用精軋螺紋鋼錨固連接，植筋方式同塔吊基礎(chǔ)相似。布料機(jī)總質(zhì)量10.5 t，配重2.6 t，產(chǎn)生的彎矩91.3 kN·m，臂架總成彎矩1573 kN·m，管內(nèi)混凝土質(zhì)量1.4 t，產(chǎn)生彎矩238 kN·m，風(fēng)荷載按8級(jí)風(fēng)考慮，取20.7 m/s，施工荷載為2 kN/m2。

布料機(jī)基礎(chǔ)結(jié)荷載組合：按極限狀態(tài)法進(jìn)行設(shè)計(jì)，考慮只加配重不澆筑混凝土工況：1.2倍自重＋1.4倍布料機(jī)荷載＋1.2倍配重＋1.1×0.75倍風(fēng)荷載＋1倍施工荷載＋1.4倍臂架總成彎矩；澆筑混凝土不加配重工況：1.2倍自重＋1.4倍布料機(jī)荷載＋1.1×0.75倍風(fēng)荷載＋1倍施工荷載＋1.4倍混凝土荷載＋1.4倍臂架總成彎矩。

4.3 布料機(jī)支架安裝

布料機(jī)及支架采用120 t浮吊安裝，支架鋼管采用后場分2片制作，橋位處安裝并固定連接系，連接固定的方式，支架頂平臺(tái)整體制作后，現(xiàn)場安裝。布料機(jī)分底座、布料系統(tǒng)、配重3部分安裝。

5 現(xiàn)澆施工關(guān)鍵技術(shù)

5.1 施工平臺(tái)及通道

根據(jù)以往高立柱施工，采用盤扣支架作為施工通道，存在安拆效率低，操作平臺(tái)、水上施工損耗大等問題?；谏鲜銮闆r，本工程立柱采用標(biāo)準(zhǔn)化安全防護(hù)架作為操作平臺(tái)，突出平臺(tái)安拆高效、安全、經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)。

標(biāo)準(zhǔn)化安全防護(hù)架采用定型模塊，單個(gè)模塊由底框、支撐、側(cè)框、平臺(tái)板、防護(hù)網(wǎng)等組成，采用法蘭穿孔、螺栓連接，另設(shè)置樓梯、蓋板、外掛平臺(tái)板等附屬設(shè)施。單個(gè)模塊平面尺寸為1.3 m×1.3 m，高度2.1 m，采用方鋼、角鋼等材料制作，質(zhì)量約170 kg。

安全防護(hù)架安裝采用汽車吊、塔吊等設(shè)備進(jìn)行安裝，利用現(xiàn)有承臺(tái)作為基礎(chǔ)，對(duì)于不平整的地方，采用鋼板對(duì)底部進(jìn)行抄墊，滿足平整度、承載力等方面的要求。同一層框架單元之間采用上下各2個(gè)螺栓進(jìn)行橫向連接，上下層拼裝時(shí)，上層框架與下層框架采用錐頭對(duì)位安裝，樓梯與框架之間采用螺栓連接。安全防護(hù)架在安裝過程中以6 m的標(biāo)準(zhǔn)安裝扶墻件，同時(shí)與框架外側(cè)設(shè)置鋼絲繩，保證結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定。

5.2 鋼筋施工

本工程立柱鋼筋在前期已預(yù)埋并由混凝土包封，鋼筋施工前，采用人工風(fēng)鎬破除包封混凝土，將預(yù)留鋼筋清理干凈后進(jìn)行新鋼筋焊接連接。破除時(shí)注意原有鋼筋保護(hù)，由于前期預(yù)留鋼筋直徑為22 mm，鋼筋布置密，因此在鋼筋綁扎過中，嚴(yán)格控制鋼筋間距，注意四周倒角范圍鋼筋布置。

5.3 模板施工

立柱模板根據(jù)立柱截面制作一整套鋼模，于主橋6根立柱周轉(zhuǎn)使用。模板采用定型鋼模板，外模采用鋼面板＋次楞＋主楞的結(jié)構(gòu)形式，內(nèi)模采用鋼面板＋加勁肋的結(jié)構(gòu)形式?？紤]到主橋6根立柱的周轉(zhuǎn)使用，立柱兩側(cè)弧形模板單獨(dú)制作，其余正面平模板通用。對(duì)拉螺桿采用JL25精軋螺紋鋼，部分超長螺桿采用接駁器連接。墩頂實(shí)心段底模采用型鋼＋竹膠板的結(jié)構(gòu)，采用立柱內(nèi)側(cè)預(yù)埋凹槽用于底模型鋼支撐。

根據(jù)立柱類似于翻模的施工工藝，鋼模板拆除采用從下往上的順序，并預(yù)留頂部模板作為上節(jié)立柱模板支撐段。拆除的模板，可周轉(zhuǎn)至另一個(gè)立柱施工。

5.4 混凝土澆筑施工

立柱混凝土澆筑采用車載泵＋布料機(jī)形式。夜間封閉老橋鄰近新橋的1條車道，車載泵倒車至指定位置，混凝土車開至車載泵前，倒車將放料口貼近車載泵進(jìn)料口。混凝土經(jīng)車載泵泵送至布料機(jī)內(nèi)，均勻布料至立柱內(nèi)。

根據(jù)夜間可利用時(shí)間，每次混凝土方量控制150 m3左右，澆筑時(shí)間為4～5 h，確保澆筑完成后交通的恢復(fù)。

6 結(jié)語

本文根據(jù)立柱高度及施工條件，選擇定型安全防護(hù)架作為操作平臺(tái)和施工通道，提升施工安全和效率，降低措施損耗；同時(shí)提出一種與舊有承臺(tái)錨固的懸挑式鋼結(jié)構(gòu)塔吊基礎(chǔ)，大大降低了施工成本，縮短了工期，提高了安全系數(shù)；闡述了一種從既有老橋上通過布料機(jī)進(jìn)行立柱施工的澆筑方式，增加了水上立柱混凝土施工工藝的多樣性，降低了施工成本，可為類似的工程施工提供參考依據(jù)。