徐明高速公路淮河橋上部結構施工方案對淮北大堤影響分析

程誠

徐明高速公路淮河橋上部結構施工方案對淮北大堤影響分析

程誠

一、基本情況

1.橋梁概況

徐明高速公路淮河特大橋位于五河縣頭鋪鎮和小溪鎮境內，自北往南分別跨越淮北大堤、淮河主河道和花園湖行洪區，起訖點樁號為K116+067.5～K119+369.5，全長3302m。

主橋跨越淮河主河道，跨徑布置為246m+125m，采用獨塔雙索面塔墩梁固結體系，主梁主跨為鋼箱梁，副跨為預應力混凝土箱梁，采用分離式斷面，左右幅通過橫梁聯系，主梁全寬33.25m，梁高3.2m，主塔采用方尖碑式混凝土塔柱，塔高150.3m，下部采用承臺及群樁基礎。橋梁軸線的法線方向與淮河水流流向的交角為0°，通航孔由主橋246m的主跨跨越，南岸花園湖行洪堤由邊跨跨越，全橋滿足通航凈寬、凈空要求。

北岸跨淮北大堤引橋采用32.5m+60m+32.5m預應力混凝土變截面直腹板連續箱梁，為雙幅單箱單室箱型截面，箱梁梁高按二次拋物線變化，墩頂根部梁高3.3m，跨中梁高1.6m，單幅箱梁頂板寬度13.125m,底板寬度7.0m，腹板厚50cm，頂板厚28cm，底板厚30～60cm；其他引橋均采用40m等高度預應力混凝土連續箱梁，北岸引橋長768m，南岸引橋長2163m。橋梁下部為鋼筋混凝土實體花瓶墩，跨堤引橋主墩基礎采用兩根直徑2.5m的鉆孔灌注樁，過渡墩基礎采用兩根直徑2.0m的鉆孔灌注樁，均按摩擦樁設計；北引橋橋墩基礎采用4根直徑1.5m的鉆孔灌注樁，均按摩擦樁設計，南引橋橋墩基礎采用2根直徑2.0m的鉆孔灌注樁，根據地勘資料，分別按摩擦樁和嵌巖樁設計。

2.淮北大堤渦下段

淮北大堤渦下段上起安徽省懷遠縣渦河口，下至江蘇省下草灣攔河壩，全長約123.69km，是淮河干流中游最重要的堤防之一，渦東堤圈保護面積7429km2，耕地591萬畝，人口318萬。淮北大堤渦下段堤防等級為1級，防洪標準為100年一遇，標準斷面為：堤頂按設計洪水位超高2.0m，堤頂寬10m，外坡1∶3，內坡堤頂以下3m處設2m寬平臺，平臺以上邊坡1∶3，平臺以下邊坡1∶5。

徐明高速淮河特大橋相應淮北大堤樁號74+430，橋址處淮河百年一遇設計防洪水位20.40m。實測淮北大堤斷面堤頂高程22.80m，堤頂寬8.9m；外坡1∶2.88，內坡無明顯平臺，堤頂以下3.15m至堤頂邊坡1∶3.23，3.15m以下邊坡1∶5.65，現狀堤防斷面滿足標準斷面要求。堤防迎水坡建有現澆混凝土護坡，護坡封頂在設計洪水位以上1.0m，坡面其他部位為草皮護坡；堤頂建有混凝土防汛道路，路面寬6.0m。

3.緣由

徐明高速公路淮河特大橋設計跨淮北大堤采用32.5m+60m+32.5m連續箱梁，其中跨堤第9跨箱梁的8#、9#橋墩已施工完畢，由于橋墩結構未按箱梁掛藍施工工藝設計，現無法滿足掛藍施工要求，只能采用滿堂支架施工方案。

二、跨淮北大堤連續箱梁施工方案

1.滿堂支架

根據現澆箱梁跨徑大、結構對稱、變截面端部厚、跨中薄的特點，施工方案擬采用梁體分段現澆、張拉，設置臨時支撐，充分利用墩身對稱受力，減少跨中豎向支撐力，從而減輕對大堤的影響。具體澆筑次序：第一次澆筑靠墩身兩側部位（各長11m，澆筑完畢進行鋼絞線張拉施工）；第二次澆筑跨中兩段（各長16m，澆筑完畢進行鋼絞線張拉施工）；第三次澆筑合攏段（3段，各長2m，澆筑完畢整體鋼絞線張拉施工）。滿堂腳手采用碗扣支架，支架立桿、水平桿、斜撐均采用5cm鋼管，立桿縱向布置間距靠橋墩兩側16.5m內為0.6m，中間為0.9m，橫橋向間距0.9m；碗扣支架按規范要求設置剪刀撐，使之形成整體穩定結構；碗扣支架頂端橫橋向布設10cm×15cm方木，其上縱向再布設10cm×10cm方木，最后滿鋪1.5cm竹膠板作為箱梁底模。立桿底部設置可調底座，上端包括可調螺桿，采用U形頂托支撐在模板主肋的底部。

考慮施工期淮北大堤堤頂交通不得中斷，在滿堂支架堤頂部位設置通道，采用φ800@3000鋼管支柱，支柱頂部順堤向架設50工字鋼，工字鋼上橫堤向架設專用橫梁，橫梁上設滿堂支架。通道寬4.5m，凈空5.3m，滿足防汛交通要求。

2.堤坡硬化處理

根據施工項目部現澆箱梁支架計算書，碗扣滿堂支架立柱荷載最大：堤坡12.1kN、堤頂16.9kN，換算成單位面積荷載分別為22.4kN/m2和31.3kN/m2，滿堂支架荷載并不大，均小于淮北大堤堤身土允許承載力120～150kN/m2，不會造成堤身受力破壞。但由于現澆箱梁施工過程中對模板支架變形控制要求十分嚴格，為有效減小支架基礎變形，需進行地基處理。常規處理方法：清除地表20cm浮土，戧灰處理地基80cm，分層整平壓實，表面壓實度達到95%以上，再用10cm混凝土封面處理。鑒于跨堤段地基為堤身，無法按常規進行戧灰處理，且斜坡面不利支架立桿底座穩定和傳力，需做特殊處理。

根據上述箱梁施工方案，跨堤立桿縱向布置間距為0.6m和0.9m，設計沿堤坡修筑硬化臺階，臺階寬度對應上部立桿布置分別取0.6m和0.9m，立桿底座位于臺階中部，保證底座支撐穩定和受力安全。考慮淮北大堤整潔美觀和標準化管理需要，堤坡硬化為臨時結構，箱梁澆筑完成后應予拆除，綜合施工及使用條件，背水坡面選擇M5漿砌片石結構，為保證整體受力安全，要求臺階肋板厚度不小于0.2m；迎水側現有混凝土護坡經歷2003年和2007年大水沖刷，底部可能淘空，為安全計，建議將現有護坡拆除，迎水坡面做0.5m厚水泥土處理墊層，其上再澆筑C10混凝土臺階。背水植草坡面需先做平均厚度0.15m清基，順坡面壓實，再砌筑臺階。現澆混凝土、漿砌片石砌筑后應加強養護，臺階強度達0.5MPa方可上人立排架，達設計強度才能現澆箱梁。

三、穩定計算

1.堤防抗滑穩定分析

（1）計算條件

根據《徐州至明光高速公路五河淮河公路橋防洪評價報告》中工程地質勘察報告，堤身土質以輕粉質壤土、砂壤土為主，堤基上部為砂壤土、輕粉質壤土壤土，下部為輕粉質壤土、中、重粉質壤土、砂層等互層，且分布不均。選取大橋軸線現狀斷面進行穩定計算。地基基本情況見表1。

本次重點復核現澆箱梁滿堂支架對堤坡穩定影響，考慮施工期為汛后枯水期，歷時較短，橋位處堤腳灘地高程約18.00m，相對較高，計算時取內外無水。

（2）計算方法

依據《堤防工程設計規范》（GB50286-2013）中有關堤防抗滑穩定計算計算的規定，選用河海大學工程力學研究所研制的《土石壩穩定分析系統(HH-slopev1.3)》計算程序，對淮北大堤進行抗滑穩定分析。

表1 堤防土質特性表

表2 堤防抗滑穩定計算成果表

表3 接觸面抗滑穩定計算成果表

（3）計算結果

按計算條件所選定的斷面和計算方法所確定的計算理論，根據地質勘探資料對堤基進行抗滑穩定分析，計算結果見表2。

2.沿硬化坡面穩定分析

依據《水閘設計規范》SL265-2001，接觸面抗滑計算公式：

式中：Kc—抗滑穩定安全系數；

G—作用在堤防上的全部縱向荷載；

H—作用在堤防上的全部水平方向荷載；

f—基底面與地基之間的摩擦系數，迎水坡為土基與混凝土面，背水坡為土基與漿砌石面，均取f=0.40。

接觸面抗滑計算結果見表3。

四、對淮北大堤影響分析及補救措施

由上述分析計算，跨堤現澆箱梁滿堂支架方案施工不會造成淮北大堤堤坡穩定性破壞，但堤坡支架底座臨時硬化處理破壞了橋位處堤容堤貌，影響堤防標準化管理，橋梁施工完成后應予補救恢復。

迎水側混凝土臺階與該段上下游護坡面不一致，應予拆除，水泥土墊層可予保留，作為堤防的防滲層，其上做碎石墊層，重新澆筑C20混凝土護坡，結構層及坡面分縫、排水等設計標準均同原混凝土護坡。

植草坡面在漿砌片石硬化臺階拆除，砂漿、碎石等建筑垃圾清除干凈后，貼坡加培20cm厚粉質壤土以恢復原堤防斷面，為防止沖刷，新加坡面需壓實，待開春后鋪狗牙根草皮護坡。

在堤頂通道上下游應完善交通安全防護措施，施工期加強交通管制。

施工期應加強堤防巡查和變形觀測，發現異常情況，第一時間上報河道主管部門，以便及時采用處理措施，確保堤防及橋梁施工安全

（作者單位：安徽省淮河河道管理局233000）