羅河大橋雙薄壁高墩中系梁支架施工

李 峰

（山西路橋建設集團交通工程有限公司，山西 晉中 030600）

1 工程概述

青島至銀川國道主干線山西省汾陽至離石高速公路位于山西省西部的汾陽市和離石市境內(nèi)，起點位于汾陽市以西，與已運營的夏家營至汾陽高速公路相連，終點至離石市喬家塔，與擬建的離石至軍渡高速公路相接，全長77.705 km。設計采用山嶺重丘區(qū)高速公路技術標準：設計車輛荷載為汽車-超20級，掛車-120級，計算行車速度80 km/h，路基寬度24.5 m，雙向4車道，行車道寬度2×2×3.75 m，橋涵與路基同寬。

本合同段位于山西省呂梁市柳林縣境內(nèi)。

1.1 水文情況

本段地表徑流多由降雨產(chǎn)生，年內(nèi)降雨量分布不均，平均降雨量在400～500 mm之間，降雨多發(fā)生在7—9月份，路線經(jīng)過的河流屬黃河水系，主要有陽城河，為季節(jié)性河流。水源供給一般為垂直供給，飲用水采用深井提汲，水質(zhì)優(yōu)良。工程用水可就近利用陽城河水資源及沿線機井的水源。

1.2 氣候情況

本路線所在區(qū)域屬溫帶干旱-半干旱大陸性季風氣候，四季分明。年平均氣溫10℃，其中1月平均氣溫-6.5℃，7月平均氣溫23.8℃，年平均凍土深度為1.0 m左右，無霜期大約150～160 d，冬春易旱。

羅河大橋是青島至銀川國道主干線山西省離石—軍渡段高速公路的1座大橋，位于呂梁市柳林縣內(nèi)，跨越東礦區(qū)循環(huán)路與羅河。羅河大橋橋面寬12 m，橋梁跨經(jīng)右線：3×25 m預應力砼預制箱梁+（55 m+2×90+55 m）預應力砼連續(xù)鋼構+3×25 m預應力砼預制箱梁；左線：3×25 m預應力砼預制箱梁+（55 m+2×90+55 m）預應力砼連續(xù)鋼構+4×25 m預應力砼預制箱梁。主橋樁基采用人工挖孔與沖擊鉆鉆孔施工；箱梁采用懸臂掛籃施工；主墩采用雙薄壁鋼構墩結構，翻模施工，結構尺寸為6 m×2.2 m，墩高hmax＝56.717 m，hmin＝49.056 m。中系梁梁高1.8 m，跨經(jīng)2.2 m，砼設計方量21.58 m3，位置在雙薄壁墩21.2～28.9 m之間。為保證施工安全、質(zhì)量，加快進度與節(jié)約成本考慮，施工中進行了優(yōu)化施工設計方案。

2 施工方案比選

結合以往施工經(jīng)驗，根據(jù)主墩翻模施工，中系梁結構尺寸、位置等擬定以下兩種方案。

2.1 滿堂支架法（腳手架法）

滿堂支架法施工時，根據(jù)中系梁梁高1.8 m，通過受力計算，支架采用立桿間距0.7 m×0.7 m，橫桿步距1.5 m時能滿足施工要求。

半幅橋3個主墩需要周轉材料：底座60個，頂托60個，接頭卡360個，旋轉扣件240個，十字扣件2 400個，鋼管19.7 t，方木（10 cm×10 cm）3.6 m3。

2.2 焊接牛腿法

焊接牛腿法：在翻模面板（δ＝6 mm）滿焊1 cm厚鋼板，在1 cm鋼板焊接牛腿（牛腿采用掛籃下腳料I28a型鋼制作加工），單個雙薄壁墩分配梁5道，牛腿10個，具體見圖1。

圖1 焊接牛腿法

半幅橋3個主墩需要周轉材料：鋼板200 kg，[10型鋼780 kg，I28a型鋼1 237 kg（I28a型鋼可周轉為箱梁0＃塊墩頂澆注混凝土分配梁）。

雙薄壁墩中系梁C40砼設計方量21.58 m3。

2.2.1 荷載組合

（1）C40 砼自重：q1＝21.58×25×1.2＝647.4 kN。

（2）支架模板自重：q2＝0.75×19.9×1.2＝17.9 kN。

（3）傾倒混凝土及振動荷載：q3＝2×5.45×2.2×1.4＝33.6kN。

（4）施工人員及施工設備荷載：q4＝1×5.45×2.2×1.4＝16.8kN。

2.2.2 荷載組合

2.2.3 分配梁內(nèi)力計算

按兩端簡支梁進行受力驗算，I28a慣性矩7 114 cm3，抵抗矩508.2 cm3。

強度：σ＝M/w＝86.6/508.2＝170 MPa滿足要求。

剛度：f＝5qL4/384EI＝1.7 mm

2.2.4 牛腿焊縫受力計算：（焊縫厚度f＝6 mm）

荷載p＝715.7/10＝71.57 kN。

需要焊縫長度Lw＝Qmax/he[ffw]＝71.57×103/（6×0.7×160）＝106 mm。

實際焊縫長度200 mm，滿足施工要求。

由于施工工期緊，為防止在施工中，焊接牛腿時模板不翹曲，在墩柱施工前，提前對牛腿進行焊接。墩柱施工前根據(jù)中系梁高度，預先確定翻模次序，確保牛腿在中系梁底標高。

對以上兩種施工設計方案進行經(jīng)濟、工期對比：

（1）第一種方案施工時，由于雙薄壁墩之間距離2.2 m，搭設滿堂支架須等翻模施工到中系梁才能搭設支架，見表1。

表1

（2）第二種施工方案，根據(jù)中系梁具體高度，翻模翻轉施工次序確定后，可以提前焊接，見表2。

表2

通過表2顯示，采用第二種方案經(jīng)濟對比非常優(yōu)越。從工期上考慮，采用第一種方案，搭設支架一般需要8 d，支設模板1 d，鋼筋安裝和砼澆筑2 d，砼強度達到75%設計強度需要3 d，拆除模板和支架需要6 d，周期20 d左右(考慮到立體交叉作業(yè)，為保證施工安全，拆除支架時，翻模施工需要停止)；第二種方案，支設模板1 d，鋼筋安裝和砼澆筑2 d，砼強度達到75%設計強度需要3 d，拆除模板和支架需要1 d，周期7 d，施工周期大大減少。

通過施工周期和施工成本考慮，確定采用第二種方案。

3 焊接牛腿法在施工中注意事項

（1）由于6個主墩中系梁各自高度不統(tǒng)一，所以在主墩翻模模板加工定做時，為確保施工外觀質(zhì)量，在雙薄壁墩施工前，提前應對中系梁具體高度作相應調(diào)整（報設計同意）。

（2）考慮到混凝土外觀質(zhì)量、施工工期及中系梁位置后，確定翻模，每節(jié)模板高度為3 m。

（3）由于翻模由廠家加工制作，中系梁底模模板、墩柱內(nèi)側模板由我部承臺模板改制。加工中系梁模板時，其余各面能夠利用翻模模板，模板加工高度也為總高度1.2 m。

（4）在中系梁頂預埋卷揚機固定鋼筋，方便中系梁模板和翻模模板拆除，卷揚機與塔吊通過兩點拆除模板，加快施工進度。

（5）中系梁澆注時，先澆注中系梁20～30 cm左右，再澆注薄壁墩。為防止翻模模內(nèi)混凝土振搗不實或流塌，讓砼從主墩翻模模板下流出，待砼初凝后清除翻出的多余砼。

（6）中系梁澆注結束后，土工布遮蓋及時進行撒水養(yǎng)護，養(yǎng)護時間不少于7 d。

（7）為使得方便拆除中系梁底模，牛腿與I28a型鋼中間預留10 cm鋼墊塊，方便拆除底模。

4 體會

在嚴密的施工組織下，中系梁支架焊接牛腿法，使得施工周轉工期大大減少，施工工藝簡單，正常情況下7 d一個循環(huán)周期。羅河大橋雙薄壁墩在施工中，通過各部門和施工作業(yè)班組的努力，及時對墩柱軸線偏位、垂直度及混凝土外觀質(zhì)量進行探討與溝通，故能優(yōu)質(zhì)高效地完成施工任務。