橫穿鋼棒蓋梁施工法在大廣高速橋梁中的應(yīng)用

謝時(shí)振 陳曉玲

(葛洲壩集團(tuán)第二工程有限公司，四川 成都 610091)

1 概況

大慶至廣州高速公路(簡稱大廣高速)湖北省麻城至浠水段路基三標(biāo)項(xiàng)目是大廣高速的一部分，本合同段起點(diǎn)K23+920，終點(diǎn)樁號(hào)K38+701.112，全長14.781 112 km。該標(biāo)段具有戰(zhàn)線長、橋梁多、工期緊、施工難度大的特點(diǎn)。

經(jīng)分析橋梁施工是該標(biāo)段的重點(diǎn)和難點(diǎn)，具體原因如下:

1)因該標(biāo)段橋梁較多且施工難度較大，路基能否全線貫通的關(guān)鍵是橋梁能否提前全線建成、貫通。若橋梁建設(shè)不能及時(shí)完工勢(shì)必將影響路基的全線貫通，不僅影響該工程的施工總工期，而且將會(huì)因工期滯后導(dǎo)致一系列問題的出現(xiàn)，將直接影響該工程的經(jīng)濟(jì)效益。

2)該標(biāo)段橋梁墩柱平均高度較高(平均高度在10 m以上)，若想使橋梁的總體進(jìn)度加快，橋梁施工總體工期減短就必須在蓋梁施工上爭(zhēng)分奪秒，搶占工期。

2 橋梁施工的工序分析

樁基施工→樁系梁施工→墩柱施工→蓋梁及臺(tái)帽施工→梁體架設(shè)→橋面施工→附屬工程施工，在橋梁基礎(chǔ)及下部構(gòu)造施工過程中，樁基施工速度相對(duì)較慢，并且基本不會(huì)因施工工藝的改進(jìn)而大幅度縮短施工時(shí)間。系梁及墩柱施工工藝相對(duì)簡單、施工工藝相當(dāng)成熟，基本能夠達(dá)到最快的施工速度，所以在樁基、系梁及墩柱上縮短施工工期是相當(dāng)困難的，即使能縮短一定的時(shí)間也不會(huì)特別的明顯。梁體預(yù)制可以在梁場(chǎng)單獨(dú)施工，并且梁體預(yù)制具有充足的時(shí)間，從規(guī)劃好梁場(chǎng)的那一天起就可以組織施工，直到梁體架設(shè)的時(shí)候能夠預(yù)制完畢并具備架設(shè)條件即可。

梁體在架設(shè)前只有蓋梁未施工，能否通過蓋梁施工這一工序進(jìn)行縮短整個(gè)橋梁的施工工期，這是我們對(duì)橋梁施工工藝分析的重點(diǎn)。因?yàn)樯w梁是連接橋梁下部構(gòu)造與上部構(gòu)造的紐帶，蓋梁不僅是下部結(jié)構(gòu)施工的最后一道工序，也是上部結(jié)構(gòu)施工前的第一道施工工序。如果蓋梁施工較快，那么后期的梁體架設(shè)也會(huì)隨之加快，最終橋梁的整體貫通將自然提前;反之，后期將無法進(jìn)行橋面施工。怎樣才能提高蓋梁的施工速度是我們要尋找的問題關(guān)鍵。

3 施工方法比較及解析

目前蓋梁的施工方法多種多樣，最為普遍的是滿堂排架法施工。

1)滿堂排架法施工:它是我們目前用得較多的一種施工方法，它的工作原理是蓋梁施工的所有的動(dòng)靜荷載(臨時(shí)荷載及后期永久荷載)均由滿堂排架自身承受。蓋梁自身及上部活動(dòng)荷載通過滿堂排架(排架立桿)傳遞給地面，見圖1。

采用這種方法的優(yōu)點(diǎn):a.排架搭設(shè)方式可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際地形而定，滿足整體穩(wěn)定性即可;排架搭設(shè)的高度可具體根據(jù)墩柱實(shí)際高度進(jìn)行靈活調(diào)整，滿足蓋梁施工高度。b.蓋梁施工時(shí)所有動(dòng)靜荷載全部傳遞給滿堂排架，橋梁墩柱基本不受力，蓋梁施工前后不會(huì)對(duì)橋梁墩柱造成任何內(nèi)部及外觀影響，施工整體質(zhì)量較好，不存在后期施工處理。c.施工作業(yè)平臺(tái)可根據(jù)實(shí)際需要在保證施工安全的情況下加寬或者變窄，整體穩(wěn)定性較好。

圖1 滿堂排架法帽梁施工示意圖

采用這種方法的缺點(diǎn):a.滿堂排架法施工對(duì)地基的整體穩(wěn)定性較高，一般要求需對(duì)地基進(jìn)行夯實(shí)處理，如有必要需進(jìn)行換填或進(jìn)行地面硬化，所以采用該種方法將花費(fèi)較多的人力、物力和財(cái)力。相反，如果滿堂排架法施工地基處理不適當(dāng)，將會(huì)產(chǎn)生排架整體沉降或不均勻沉降，導(dǎo)致澆筑成型的蓋梁在高程和水平位置上發(fā)生偏移，影響后期橋梁架設(shè)并對(duì)橋梁運(yùn)行造成極大安全隱患;b.當(dāng)墩柱較高，蓋梁較大時(shí)，考慮大體積混凝土施工的動(dòng)靜荷載及排架的塑性變形，必須對(duì)滿堂排架采取靜載試驗(yàn)以消除非彈性變形。對(duì)蓋梁排架進(jìn)行靜載試驗(yàn)不僅要消耗大量的人力、物力和財(cái)力，并且因試驗(yàn)需要的時(shí)間較長，反而使蓋梁施工周期加長，因此對(duì)工期要求較緊的橋梁施工并不適用;c.墩柱較高時(shí)，必須要把滿堂排架基礎(chǔ)加寬加長才能更加有效保證排架的整體穩(wěn)定性，這樣就會(huì)導(dǎo)致所需鋼管及扣件的數(shù)量成倍增加。而搭設(shè)、拆除及轉(zhuǎn)運(yùn)均需要大量的人力，相應(yīng)施工時(shí)間會(huì)加長。所以，蓋梁高度越高、地形越差越不劃算;d.當(dāng)蓋梁處于河流或者水塘中時(shí)，該種方法會(huì)更難以滿足施工要求，因?yàn)榕偶艿撞繜o良好的受力基礎(chǔ)。所以水中施工無系梁橋墩蓋梁時(shí)，滿堂排架法很難施工。

從以上幾個(gè)方面的比較，該種方法在一定的條件下雖然可以施工，但隨著蓋梁高度的增加該種方法在材料、人力投入上會(huì)不斷加大，施工工期也會(huì)隨墩柱的增高而加長。由此可見滿堂排架法并非高蓋梁最佳的施工方法。

2)“橫穿鋼棒法”施工:在墩柱內(nèi)預(yù)先埋設(shè)預(yù)留孔，在孔中穿入φ100的鋼棒，蓋梁自身重量及上部活動(dòng)荷載通過工字鋼傳遞給鋼棒、墩柱、樁基，最終傳遞給地基受力層，見圖2。

由于該種方法是鋼棒承受所有荷載，是否安全則僅需驗(yàn)證鋼棒的抗剪力是否能滿足荷載要求即可。現(xiàn)在可以概算一下:

一般蓋梁的固定荷載:

蓋梁活動(dòng)荷載(模板、人及設(shè)備):

合計(jì)荷載:G=858 480+39 200=897 680 N。

經(jīng)查表得φ100的Q235鋼棒抗剪力為fv=110 N/mm2。

蓋梁所有荷載支撐點(diǎn)有4個(gè)，所以每個(gè)受力點(diǎn)應(yīng)承受的壓力為:

φ100的Q235鋼棒每個(gè)斷面可以承受的抗剪力:

可看出fv=1 100 000 N＞G=224 420 N，即受力方面是安全的。

圖2 穿鋼棒法帽梁施工示意圖

采用這種方法的優(yōu)點(diǎn):a.蓋梁施工時(shí)所有的動(dòng)靜荷載均通過橫穿的鋼棒傳遞給下面墩柱，由墩柱自身承受，荷載再由墩柱傳遞給系梁、樁基至地基基礎(chǔ)，傳力方向簡單明了，并且不用擔(dān)心因地基基礎(chǔ)不良而導(dǎo)致的排架整體下沉或不均勻沉降的問題，所以不會(huì)出現(xiàn)地基不良導(dǎo)致的蓋梁變形的情況發(fā)生。b.該種施工方法尤其適合墩柱較高或者樁基、系梁處在河流或水塘中的橋墩蓋梁施工，對(duì)于墩柱較高的蓋梁，該種施工方法施工程序更簡單，不但可以節(jié)省大批材料、人工的投入，而且還可以節(jié)省因材料搭設(shè)、拆除及轉(zhuǎn)運(yùn)等施工工序所占用的時(shí)間。對(duì)于一般滿堂排架法在河流或水塘中很難解決的問題，橫穿鋼棒施工法也可以很好的解決。兩種施工方法相比之下，橫穿鋼棒法可以說更為優(yōu)越，使用價(jià)值更高。c.該種施工方法不但對(duì)鋼管使用量較少而且對(duì)方木材料需求量也很小，因?yàn)闄M穿鋼棒法不同于滿堂排架法:滿堂排架法是通過擴(kuò)大排架搭設(shè)面積或減小排架間排距來增大排架整體的穩(wěn)定性，而增大排架搭設(shè)面積或者減小排架間排距都會(huì)使材料增加;相比滿堂排架法而言橫穿鋼棒法施工作業(yè)面較小，所使用的鋼管及方木材料非常小。d.由于橫穿鋼棒法施工時(shí)所需的排架材料較少，所以施工周期較快，并且可以對(duì)多個(gè)墩柱同時(shí)施工。大廣高速實(shí)踐證明橫穿鋼棒法施工速度是滿堂排架法施工速度的3倍～4倍。采用這種方法的缺點(diǎn):a.在墩柱內(nèi)埋設(shè)預(yù)留孔不僅會(huì)給現(xiàn)場(chǎng)施工人員帶來操作不便，增大施工難度，而且會(huì)在蓋梁施工完畢后橋墩上部形成孔洞，需進(jìn)行二次混凝土澆筑處理，在一定程度上會(huì)影響墩柱的外觀質(zhì)量。b.通過實(shí)踐證明，橫穿鋼棒法施工能夠滿足工程質(zhì)量要求，也能夠提高工程施工進(jìn)度，得到了廣泛的推廣和使用，但也有部分人士認(rèn)為該種施工方法對(duì)墩柱的整體受力存在一定的影響，認(rèn)為墩柱的整體性受到不同程度的破壞。所以，使用該方法的前提是經(jīng)業(yè)主及設(shè)計(jì)方的同意。

從以上幾個(gè)方面利與弊的對(duì)比可知，當(dāng)橋梁墩柱較高、施工工期緊、墩柱坐落于河流或水塘中時(shí)，該種施工方法能夠有效的代替常規(guī)的滿堂排架法施工并可以大幅度減少資金投入和縮短施工工期。

4 結(jié)語

以上兩種方法均在大廣高速橋梁施工過程中使用過，通過對(duì)橫穿鋼棒法與滿堂排架法的比較不難發(fā)現(xiàn):橫穿鋼棒法具有施工簡單，適應(yīng)性強(qiáng)，節(jié)省投資，施工周期短等優(yōu)點(diǎn)。希望該施工方法能夠在以后的施工過程中推廣使用，因?yàn)楦冗M(jìn)的施工方法在保證質(zhì)量的前提條件下能節(jié)約更多的投入，創(chuàng)造出更多的經(jīng)濟(jì)效益。