滁河大橋系桿拱的臨時支架施工技術(shù)

李紅金

1 工程概況

沿江開發(fā)高等級公路南京江北段工程地處江蘇省南京市六合區(qū),為連接南京六合區(qū)開發(fā)區(qū)和南京化工園的一條高等級公路,B1標段主要工程為滁河大橋,分主橋和兩側(cè)引橋,引橋為30 m預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁,主橋為系桿拱橋,全橋孔跨布置為(10×30+72+11×30)m,全長709 m。主橋上部采用72 m單跨預(yù)應(yīng)力混凝土系桿拱,計算跨徑70 m,拱軸線為二次拋物線,矢跨比1/5,矢高14 m。主橋斜跨滁河,滁河為長江支流,河面寬度70 m～200 m,水深2 m～8 m,水位受季節(jié)影響,水位最高8.7 m,最低2.5 m。滁河大橋為Ⅴ級航道,過往船只較多。

2 施工方案的選擇

系桿拱的施工方法主要有支架現(xiàn)澆法、預(yù)制拼裝法及半現(xiàn)澆半預(yù)制法,預(yù)制拼裝方法分有支架法、少支架法和無支架法,無支架法即是纜索吊裝法。根據(jù)對各方案的經(jīng)濟成本、施工工藝的分析比較,我們初步選擇構(gòu)件預(yù)制、少支架拼裝法施工,不采用支架現(xiàn)澆和纜索吊裝的方法。

3 臨時支架的結(jié)構(gòu)形式

3.1 樁基礎(chǔ)選擇

臨時支架基礎(chǔ)采用鋼管排架樁,在支架搭設(shè)中,預(yù)留通航孔,在主航道寬度為沿橋梁方向20 m,由于主航道與主橋不正交,應(yīng)與航道部門協(xié)商改變航道。經(jīng)過分析比較,采用D529 mm×6 mm螺旋鋼管樁,樁長 24 m,設(shè)計入土樁長為16 m～19 m。基礎(chǔ)布置在系桿及拱肋濕接縫下方,軸線方向與橋梁橫縱向分別平行。鋼管樁平臺標高按照施工期間的正常水位設(shè)定,水位為4.55 m,平臺頂高出水面2.1 m。在航道兩側(cè)的平臺的中心基本與濕接縫中心一致,但靠近主墩處濕接縫兩側(cè)受力明顯不同,平臺中心偏向荷載大的一方,鋼管樁的整體承載力及偏壓荷載基本能滿足要求。

3.2 樁基結(jié)構(gòu)計算分析

樁基完成后,我們采用反力架形式做了樁基承載力試驗,根據(jù)結(jié)果,樁基(入土深度15 m)最大極限承載力為480 kN,與計算結(jié)果相比稍微偏小。

3.3 系桿的臨時支架的結(jié)構(gòu)

系桿支架采用貝雷片疊放組合結(jié)構(gòu),單元材料為321桁架,貝雷片均橫放,具體數(shù)量根據(jù)計算來確定,一般每層4片～6片,同層貝雷片之間采用連接架連接。

3.4 拱肋的臨時支架的結(jié)構(gòu)

在主墩處的拱肋由于重量較小,支架采用大直徑的鋼管支撐,鋼管支架采用2根D273鋼管立放的鋼管樁,為增加穩(wěn)定性,再斜向增加2根鋼管。鋼管頂部設(shè)工字鋼梁,用于支撐臨時支座。中拱肋支架由于高度較大,在拱肋支點處分別設(shè)置1個方柱,2個方柱頂部橫向采用貝雷梁連接,縱向采用2榀貝雷連續(xù)梁連接,形成4個立柱為主體的門式框架型支架,可以增加整體穩(wěn)定性,減少支架變形。方柱為由4片貝雷片通過角撐連接的框架式結(jié)構(gòu),方柱底部為礎(chǔ)板,頂部為上頂梁。立柱頂部順橋向采用4片或8片貝雷梁連接,以增加縱向穩(wěn)定性,同時在貝雷梁上安裝拱肋防傾覆設(shè)施,以保護拱肋。為保證立柱的穩(wěn)定性,立柱設(shè)立纜風(fēng)繩,分三個方向布置,主要增加支架側(cè)向穩(wěn)定性,纜風(fēng)繩采用20 mm鋼絲繩,錨碇設(shè)立在河兩岸,采用鋼管樁及混凝土基礎(chǔ)。

3.5 拱肋支架結(jié)構(gòu)選擇及穩(wěn)定性分析

1)立柱。橋中立柱采用4片立式貝雷片連接形成四方形框架結(jié)構(gòu),其穩(wěn)定性和安全性是保證拱肋安裝的主要因素,應(yīng)進行細致的檢算。經(jīng)檢算說明立柱結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。

2)拱肋支架貝雷橫梁。該橫梁采用雙榀貝雷梁,每榀由單層4排貝雷片(每排3片9 m長)組成,放置在立柱上頂梁和連系梁之上,其上放置工字鋼墊梁及沙箱,計算長度7.8 m,單個貝雷梁在單個拱肋支座處的最大荷載為中拱肋、風(fēng)撐及活荷載產(chǎn)生的荷載:Ph=6 565.2 kN(橋中)。從計算分析可以看出,整個門式支架式結(jié)構(gòu)是安全的,在實際施工中,根據(jù)支架變形觀測,支架的變形均在要求范圍內(nèi)。

4 臨時支架的施工技術(shù)和質(zhì)量要求

4.1 鋼管樁的施工技術(shù)

1)鋼管樁垂直度控制在樁長的1/100以內(nèi),并不能大于100 mm;鋼管焊接質(zhì)量要嚴格控制,要求選擇素質(zhì)良好、技術(shù)熟練、經(jīng)驗豐富的焊工,嚴格按照焊接規(guī)范進行施工,焊接設(shè)備必須性能良好。2)鋼管的連接盡量在陸地進行,主要控制鋼管及連接件的焊接質(zhì)量,認真控制焊口的高度、寬度以及鋼管樁的直順度,要符合要求。3)樁基礎(chǔ)及支架的位置應(yīng)先在CAD上繪出,確保無誤后進行放線,樁位放線要采用全站儀來放線,保證樁位與設(shè)計位置的誤差不超過20 mm,鋼管間距誤差不超過50 mm。

4.2 系桿及拱肋的臨時支架的施工技術(shù)

臨時支架采用陸地拼裝成組,再進行整體安裝。在施工鋼管樁的同時,在岸上拼裝貝雷梁疊放組、立柱、貝雷橫梁等,再使用浮吊運送到鋼管樁平臺上,采用U形螺栓進行連接,可大量減少水上施工作業(yè)量,并節(jié)約大量施工時間。先安裝系桿支架及部分拱肋支架,并鋪設(shè)好支架頂工字鋼分配梁,工字鋼采用鋼板連接,要焊接牢固,工字鋼與貝雷梁之間采用U形螺栓連接。系桿及橫梁安裝完成后,安裝剩余拱肋支架及頂梁工字鋼,拱肋支架的立柱和橫梁均采用模塊化安裝,在岸上拼裝好后一起吊裝,立柱焊接在鋼管樁平臺上,要求立柱豎向垂直度不超過10 mm。

由于在航道兩側(cè)的拱肋支架高度達18 m以上,因此應(yīng)對支架進行連接加固,以加強支架整體穩(wěn)定性。橫向加固采用2根D235鋼管支撐,縱向采用2榀4組貝雷梁連接在立柱頂部,縱梁與立柱的連接處,安裝2根鋼管斜撐,減少縱梁豎向變形。立柱的外側(cè)及縱向安裝纜風(fēng)繩,纜風(fēng)繩采用20 mm鋼絲繩。

4.3 臨時支架的變形觀測

預(yù)壓觀測的項目包括沉降觀測、樁基礎(chǔ)橫向、縱向偏移以及相互位移、平臺橫梁的變形觀測。方法為:采用高精度水平儀觀測測點高程,進行小范圍閉合;采用全站儀測定觀測點的實時坐標,觀測坐標應(yīng)從兩個方位分別進行交匯測量,以提高測量精度。

4.4 臨時支架的拆除

拆除支架應(yīng)自上而下進行,拱肋立柱、橫梁、系桿支架均采用整體拆除,利用浮吊、吊車等配合進行,運送到岸上后再進行分片拆除。鋼管樁基礎(chǔ)的拆除采用浮吊配合振動柴油錘進行動力拆除,鋼管拆除完畢后應(yīng)檢查河道并恢復(fù)航道。

5 臨時支架的施工效果分析

滁河大橋臨時支架沒有采用統(tǒng)一的鋼管、貝雷片材料,而是根據(jù)受力情況和使用部位,選用了鋼管支架、貝雷立柱支架、貝雷水平疊放支架等多種組合形式,可充分利用支架材料的工程特性,降低了工程成本。

臨時支架采用模塊化施工,支架按部位分為系桿支架、立柱、橫梁等支架組,先在岸上組裝成組,再利用浮吊整體安裝到鋼管樁平臺上,采用U形螺栓連接或焊接,并大量減少水上施工的勞動量,支架拆除也采用整體拆除,岸上分解,因此施工速度較快,支架的施工質(zhì)量和人員安全有了保證。

滁河大橋利用該臨時支架進行系桿拱安裝施工,在2009年4月15日開始吊裝,于2009年9月30日安裝順利完成,在施工中不僅保證了系桿拱安裝質(zhì)量和施工安全,還縮短了工期,加快了施工進度,同時,較常規(guī)支架還減少了周轉(zhuǎn)材料使用量和工作量約1/3,降低了施工成本,取得了良好的經(jīng)濟和社會效益。

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