超寬變截面0#塊支架及臨時固結一體化施工技術研究

王彥虎，朱建華，張 釗

(中建六局土木工程有限公司 天津300457)

超寬變截面0#塊支架及臨時固結一體化施工技術研究

王彥虎，朱建華，張 釗

(中建六局土木工程有限公司 天津300457)

以武漢西四環通順河大橋為依托，研究超寬變截面 0#塊支架及臨時固結一體化施工技術。針對通順河大橋超寬、變截面以及大跨度等特點，研究并采用了超寬變截面 0#塊支架及臨時固結一體化施工技術和金鋼繩鋸切除剛結構混凝土臨時固結塊技術。這兩項技術的成功應用，不僅最大限度地節省了費用、縮短了工期，在以后同類橋梁0#塊設計與施工過程中也具有借鑒意義。

0#塊 臨時固結 變截面 連續梁 連續墩

0 引 言

近年來，大跨度橋梁應用越來越廣泛，開創了橋梁施工的新局面。連續梁懸臂澆筑法是我國大跨度預應力混凝土連續梁施工的主要方法之一，而 0#塊則為施工的重難點部位。[1-6]已有的 0#塊施工技術均未涉及到本課題所研究的在連續墩墩頂順橋向布置兩組鋼筋混凝土臨時固結塊，并在每個連續墩順橋向承臺上布置兩排鋼管柱的臨時固結方式；文獻[3]雖然公開了一種用繩鋸割除連續梁橋臨時支座的方法，但是未對金剛繩鋸切除鋼結構混凝土臨時固結塊的具體方法進行研究。基于此，本文提出超寬變截面0#塊支架及臨時固結一體化施工技術研究，與傳統的 0#塊施工方法相比，本施工技術有如下特點：①與傳統的、成熟的 0#塊支架法施工相比較，0#塊支架及臨時固結一體化施工沉降差小。采用0#塊支架法施工時，支架的基礎一部分是承臺，另一部分是地基礎，容易形成很大的沉降差。②0#塊支架法施工時，不在承臺上的支架基礎需要進行處理，這樣無形中增加了成本，拖慢了工期。③支架法施工時，支架在0#施工時只承受豎向力，而0#塊支架及臨時固結一體化施工時，鋼管柱(Φ900×10,mm，單個 0#塊兩排，每排3根)具有雙重作用，0#塊施工時作為支架承受豎向力，懸澆段施工中時抵抗不平衡彎矩產生的拉力，安全性明顯增強。④金剛繩鋸切除剛結構混凝土固結塊新技術的應用，節省了成本，縮短了工期。

1 工程概況

武漢西四環通順河特大橋是武漢西四環線的重要控制性工程，全長 460,m，單幅橋面寬 20,m，上部構造為 80＋2×150＋80,m變截面預應力混凝土連續梁-鋼構組合體系，全橋采用掛籃懸澆施工，在國內高速公路同類橋梁中跨度、寬度均位居第一。1#、5#墩為過渡墩，2#、4#墩為連續墩，3#墩為固結墩，全橋0#塊共 6個(2#、3#、4#墩左右幅各一個)，單個 0#塊長14,m，箱梁頂寬20,m，底寬12,m，0#塊中部梁高9.5,m，混凝土方量803.25,m3，重2,193,t。

2 施工技術原理

掛籃懸澆施工的前提是臨時固結連續墩，使梁體由可變體系臨時轉換成靜定結構。通順河大橋連續墩 0#塊施工采用鋼管架及臨時固結一體化施工技術，即在連續墩墩頂順橋向布置兩組鋼筋混凝土臨時固結塊，每組橫橋型設 3個，主要承受施工過程中的豎向力，并在每個連續墩順橋向承臺上布置兩排鋼管柱作為臨時墩，抵抗不平衡彎矩產生的拉力，將連續墩 0#塊由可變體系臨時轉換成靜定結構，為掛籃懸澆施工提供了條件。

在全橋合龍前，即中跨合龍段剛性支撐焊接完畢后，要快速、徹底地切除連續墩鋼筋混凝土臨時固結塊及鋼管柱臨時墩，將橋梁體系由超靜定結構轉換成靜定結構。為了高效切除連續墩鋼筋混凝土臨時固結塊，采用了金剛繩鋸新技術。

3 施工工藝流程及操作要點

3.1 施工工藝概述

針對通順河大橋如此寬幅、變截面、大體積 0#，支架臨時固結施工是整個 0#塊施工的重要環節，結合現場實際情況，采用鋼管架及鋼筋混凝土塊臨時固結一體化施工方法，在連續墩墩頂順橋向布置兩組鋼筋混凝土臨時固結塊，每組橫橋型設3個，主要承受施工過程中的豎向力，并在每個連續墩順橋向承臺上布置兩排鋼管柱作為臨時墩，抵抗不平衡彎矩產生的拉力。

3.2 施工工藝流程

承臺施工時，安裝關于鋼管支架的預埋件→墩柱施工時，安裝關于鋼管支架的預埋件→焊接鋼管柱→焊接牛腿A和牛腿 B→鋼筋混凝土臨時固結塊安裝→安裝分配梁→安裝支架排架→支架預壓→中跨合龍前切除臨時固結塊及鋼管支架。

3.3 操作要點

3.3.1 承臺施工時安裝關于鋼管支架的預埋件

連續墩承臺安裝鋼筋時，應順橋向布置兩排關于鋼管架的預埋件，單個承臺工布置6個，兩個預埋件橫橋向中心間距為5.5,m，每排預埋件的中軸線到承臺中軸線為4.2,m，詳情如圖1所示。

圖1 連續墩承臺施工時關于鋼管架預埋件平面圖(單位：mm)Fig.1 Platform about caps steel frame embedded parts for continuous pier(Unit：mm)

3.3.2 墩柱施工時安裝關于鋼管支架的預埋件

連續墩墩柱施工時，墩柱側面和正面布置兩排關于鋼管架的預埋件。墩柱正面預埋件布置如圖2所示，墩柱側面預埋件布置如圖3所示。

3.3.3 焊接鋼管柱

連續墩焊接鋼管柱時，鋼管柱的吊裝必須有專人指揮，鋼管柱的定位必須準確，鋼管柱的固定必須牢固可靠，鋼管柱焊接時杜絕咬邊、氣孔，未融、未焊透等焊接通病，嚴格控制焊接質量。鋼管柱布置正面如圖4所示，側面如圖5所示。

圖2 正面圖(單位：mm)Fig.2 Front view(Unit：mm)

圖3 側面圖(單位：mm)Fig.3 Side view(Unit：mm)

圖4 正面圖(單位：mm)Fig.4 Front view(Unit：mm)

圖5 側面圖(單位：mm)Fig.5 Side view(Unit：mm)

3.3.4 焊接牛腿A和牛腿B(見圖6、7)

圖6 連續墩牛腿AFig.6 A corbel for continuous pier(Unit：mm)

圖7 連續墩牛腿BFig.7 B corbel for continuous pier(Unit：mm)

針對 2#、4#連續墩，0#塊正面焊接牛腿 A，側面焊接牛腿B。牛腿焊接時杜絕咬邊、氣孔，未融、未焊透等焊接通病，嚴格控制焊接質量。

3.3.5 鋼筋混凝土臨時固結塊安裝

鋼筋混凝土臨時固結塊布置如圖 8所示，單個連續墩 0#塊臨時固結塊所需鋼筋7.3,t，混凝土方量8.8,m3。

圖8 連續墩0#塊支架及臨時固結布置Fig.8 Arrangement for zero block bracket and tem porary consolidation on continuous pier(Unit：mm)

3.3.6 安裝分配梁

鋼管柱、牛腿焊接完畢后，進行安裝分配梁。連續墩鋼管架分配梁布置如圖 9所示，分配梁一橫橋向布置，分配梁二順橋向布置。

圖9 連續墩分配梁安裝圖Fig.9 Installation diagram of distribution beam on continuous pier(Unit：mm)

3.3.7 安裝支架排架

鋼管架及托架的分配梁安裝完畢后，安全排架，排架結構示意圖如圖10所示。

圖10 排架結構示意圖(單位：mm)Fig.10 Diagram of bent structure(Unit：mm)

3.3.8 支架預壓

預壓的目的是檢驗支架、托架的承載力和可靠性，消除塑性變形，測出彈性變形，以指導底模的預反拱值，保證箱梁灌注混凝土后滿足設計的外形尺寸及拱度要求。

3.3.8.1 預壓荷載計算

混凝土自重取：27.3,kN/m3；側模及支架：1.5,kN/m2；內模及支架：1.2,kN/m2；底模：1.2,kN/m2；施工荷載：2.0,kN/m2。各部位計算如下：

① 箱梁荷載：

F1＝180.5×27.3＝4,927.7,kN

② 箱梁側模及支架荷載：

F2＝(4＋8.6)×2×4.5×1.5＝170.1,kN

③ 箱梁內模及支架荷載：

F3＝((9.75＋3)×2＋11.7)×4.5×1.2＝200.9,kN

④ 箱梁底模荷載：

F4＝12×4.5×1.2＝64.8,kN

⑤ 施工荷載：

F5＝20×4.5×2.0＝180,kN

F＝F1＋F2＋F3＋F4＋F5＝4,927.7＋170.1＋

200.9＋64.8＋180＝5,543.5,kN。

實際壓重為：

554.3×1.2＝665.2,t

3.3.8.2 加載材料選用鋼筋或砼塊

3.3.8.3 加載程序：

0→20%,→50%,→100%,→120%,→0

每次加載從支座端向懸臂端水平加載。加載時，必須有專人進行檢查支架或托架、模板等部位，觀查穩定情況。有異常情況應立即停止加載，查明情況按處理意見進行。

3.3.8.4 測點布置

懸臂端和支座端的線路中心線及左右側位置，各設置1個觀測點。

3.3.8.5 數據收集與整理

觀測按精密水準測量作業。加載前先觀測一次作為初始值，以后每加載完畢一次觀測一次，每次加載完成后每 2,h觀測一次，一直觀測到兩次沉降差不大于1,mm時再加下一次。

全部加載完成后，支架穩定 24,h且兩次沉降差不大于1,mm時，可以卸載(后加先卸，先加后卸順序，卸載時按加載逆順序觀測)。卸載前、卸載后各觀測一次，根據加載數據繪制“時間-下降”關系曲線，根據卸載繪制“時間-回彈”關系曲線，對比分析支架彈性和非彈性變形量。

非彈性變形值＝加載前高程－卸載后高程

彈性變形值＝卸載后高程－卸載前高程

根據變形值抬高底模，預留變形值。支座端抬高值為彈性變形值，懸臂端抬高值為：彈性變形值＋非彈性變形值。

3.3.9 預埋件及支架局部部位應力應變監測

在支架分配梁一及預埋件連接處貼上應力片，其中分配梁一上應變片的布置如圖11所示。應變及應力監控量測過程中先測局部部位的應變，再以相關材料物理力學參數計算該部位的應力。

拉應力及壓應力的計算由公式 σ＝Eε得出，其中 E和 ε分別為材料的彈性模量和型鋼正應變；剪切應力的計算由公式 τ＝Gγ得出，G和 γ分別為材料的剪切模量和型鋼剪切應變。

圖11 分配梁應變片布置圖Fig.11 Arrangement for strain gauge on distribution beam(Unit：mm)

3.3.10 中跨合龍前切除臨時固結塊及鋼管支架

目前國內連續梁臨時固結塊大多采用硫磺砂漿等類似材料，在全橋合龍前，通電熔解這些材料，使橋梁從超靜定結構轉換為靜定結構，達到橋梁體系轉換的目的。實際上，這些材料的熔解需要精準的配合比和過程控制，一旦出現偏差導致熔解失敗，將嚴重影響連續梁橋體系轉換的質量。武漢西四環通順河特大橋單幅臨時固結塊如何快速、徹底地切除臨時固結塊是合龍的必備條件。結合通順河特大橋臨時固結塊所獨有的特點，決定采用新技術金剛繩鋸切除連續墩鋼筋混凝土臨時固結塊。

對于連續墩所布置的鋼管柱，在切除連續墩鋼筋混凝土臨時固結塊時，在承臺上搭設鋼管支架施工平臺，割除臨時Φ900鋼管。

① 臨時固結塊切割工藝流程

施工準備→施工圍擋及安全標識設置→支撐腳手架搭設→劃線定位→確定切割斷面位置→安裝固定導向→固定繩鋸機→安裝金剛繩鏈鋸→連接相關操作系統→鋼筋混凝土臨時固結塊的切割→砼塊吊裝運出工地→清理場地、支架拆除。

② 施工工藝

通順河大橋連續墩臨時固結塊拆除時按照先上后下、由內及外的原則進行。根據切割路線，在不能通過鋼絲繩的地方，用水鉆鉆一直徑 76,mm的透孔，以便于鏈條穿過。取適當位置安裝膨脹螺絲，用來固定切割機與導輪。金剛繩鋸切除固結塊時，應該對稱切除。金剛繩鋸切割機示意圖如圖12所示。

圖12 切割機示意圖Fig.12 Schematic diagram of the cutter

4 結 語

隨著橋梁向大跨度、寬幅趨勢的發展，預應力連續梁 0#塊施工技術越來越重要。本文以具有典型代表的武漢西四環通順河大橋(在國內高速公路同類橋梁中跨度、寬度均位居第一)為依托，研究了超寬變截面 0#塊臨時固結一體化施工技術，為以后同類橋梁0#塊設計與施工提供了借鑒。■

［1］ 夏艷國. 懸臂澆筑連續梁 0號塊現澆支架探討[J]. 鐵道建筑技術，2013(11)：8-11.

［2］ 申永利. 臨時固結支撐在客運專線鐵路連續梁 0號塊施工過程中的應用[J]. 鐵道標準設計，2009(1)：67-69.

［3］ 李德榮. 客運專線大跨懸臂連續梁臨時支座的拆除技術[J]. 鐵道建筑技術，2014(增1)：79-81.

［4］ 楊轉運. 深水承臺上連續梁剛構橋 0號塊施工技術方案研究[J]. 現代交通技術，2008，5(2)：52-55.

［5］ 楊重虎. 高腳水庫大橋懸臂梁施工零號塊臨時固結措施[J]. 道橋工程，2011，10(97)：29-31.

［6］ 吳濤，彭立敏，施成華，等. 高速鐵路隧道線下工程變形監測系統的開發與應用[J]. 鐵道標準設計，2009(1)：69.

Study on Integrated Construction Technology of Super W ide Variable Cross Section Zero Block Support and Tem porary Consolidation

WANG Yanhu，ZHU Jianhua，ZHANG Zhao
(China Construction Sixth Engineering Bureau Civil Engineering Co.，LTD.，Tianjin 300457，China)

Relying on the building of Tongshun River Super Large Bridge on Wuhan Western Fourth Ring，the integrated construction technology of zero block ultra w ide variable cross-section w ith temporary consolidation was studied．With the properties of ultra w ide，variable cross-section and large span in Tongshun River Bridge，the integrated construction technology of zero block and temporary consolidation was discussed and performed．By using the technology，the cost was reduced and the schedule was cut short significantly．In addition，the technology proposed can be used in the design and construction of sim ilar bridges，which possesses important reference significance.

zero block；temporary consolidation；variable cross-section；continuous beam；continuous pier

U445

：A

：1006-8945(2015)10-0072-05

2015-09-08