橋梁輔通航孔施工方案比較研究

劉 鋒

（廣西翔路建設(shè)有限責(zé)任公司，廣西 南寧 530022）

0 引言

通航凈空，是指在跨越航道的建筑物下保證船舶安全航行的應(yīng)有凈空。包括通航凈高和通航凈跨。前者指最高通航水位以上至跨越航道建筑物以下之間的凈空高度；后者指最低通航水位時(shí)跨越航道建筑物墩柱間的凈空寬度。從航道上面跨越的橋梁稱為過河建筑物，過河建筑物的選址和布置都影響著航道的通過能力和船舶的航行安全，故對(duì)這些建筑物有著嚴(yán)格的要求和規(guī)定。萬欣［1］以廣元嘉陵江雙線特大橋?yàn)楸尘?，研究了拱輔梁橋在施工和控制技術(shù)中的各種相關(guān)問題，詳細(xì)介紹了拱輔梁橋的施工工藝，并分析了廣元嘉陵江雙線特大橋主梁輔通航孔的施工方案；童益明［2］以滬昆客專塘溪連續(xù)梁橋?yàn)檠芯勘尘埃Y(jié)合其施工過程，以計(jì)算機(jī)橋梁軟件理論分析技術(shù)，對(duì)高邊墩連續(xù)梁橋的輔通航孔施工控制技術(shù)進(jìn)行了初步分析與研究，結(jié)果表明該施工方案與技術(shù)能夠很好地滿足工程精度要求；邱訓(xùn)兵［3］通過分析橋梁施工方案的特點(diǎn)，對(duì)多種施工方法進(jìn)行了詳細(xì)的闡述；黃興強(qiáng)［4］針對(duì)目前已有的橋梁懸臂施工領(lǐng)域中所存在的問題，提出了基于內(nèi)部控制的橋梁懸臂施工技術(shù)解決方案，對(duì)橋梁輔通航孔的施工中所采用的懸臂施工方案進(jìn)行了特定的分析，突破了以往施工方案中所遇到的技術(shù)難題。

國內(nèi)外學(xué)者對(duì)橋梁通航凈空下的施工方案進(jìn)行了諸多研究，而對(duì)輔通航孔施工方案探討較少，本文以某橋?yàn)楣こ贪咐尘埃治觥皰旎@懸臂澆筑方案”和“鋼斜撐預(yù)制組拼頂推方案”兩個(gè)方案的優(yōu)缺點(diǎn)，指導(dǎo)項(xiàng)目施工。目前，公路橋梁施工技術(shù)的應(yīng)用還存在諸多不足之處，影響了對(duì)公路橋梁施工質(zhì)量的控制，文章在簡(jiǎn)要分析橋梁施工特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，對(duì)橋梁施工技術(shù)進(jìn)行分析，并具體討論橋梁施工技術(shù)的改進(jìn)策略，以期為橋梁施工水平的提升提供借鑒［5］。

1 工程概況

該橋主橋輔通航孔初步擬選用雙幅5孔64m的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，對(duì)應(yīng)梁高是3．5m。64m跨徑連續(xù)梁可選施工方案眾多，有滿堂支架現(xiàn)澆、掛籃懸澆、移動(dòng)模架澆筑及中頂推施工等，但滿堂支架法及移動(dòng)模架法相較其它兩種工法明顯需要更大的經(jīng)濟(jì)投入，因此，本文主要對(duì)北主橋輔通航孔進(jìn)行了“掛籃懸臂澆筑方案”和“鋼斜撐預(yù)制組拼頂推方案”的分析比較。

2 方案簡(jiǎn)要介紹說明

（1）掛籃懸臂澆筑方案。箱梁高度3．5m，箱梁底板厚28cm，箱梁頂板厚25cm，箱梁腹板厚50～70cm，翼緣懸臂長3m，箱梁上緣寬17．5m，下緣寬8m，其跨中截面面積為13．980 7m2，箱梁采用 C50混凝土。

箱梁選用雙側(cè)方向預(yù)應(yīng)力的體系，彈性模量Ep＝1．95×105MPa，均采用兩端張拉，預(yù)應(yīng)力管道均采用預(yù)埋波紋管成孔，采用真空壓漿工藝灌漿，錨具采用OVM系列錨具。頂板鋼束布置以平彎線型為主，錨固于頂板承托內(nèi)。腹板束采用平豎彎結(jié)合，留在底板鋸齒板及梁端頭。橫向預(yù)應(yīng)力鋼絞線采用扁錨，交錯(cuò)單向張拉，采用3s15．2mm高強(qiáng)低松弛鋼絞線。

全橋共設(shè)8個(gè)0＃塊，6個(gè)中跨合攏段，4個(gè)邊跨合攏段。P86＃～P88a＃墩每個(gè)墩設(shè)置6對(duì)T構(gòu)懸澆箱梁塊段，懸臂澆注塊段長度全部為4．0m。0＃塊在墩柱旁搭設(shè)臨時(shí)現(xiàn)澆支架，1?！?＃塊段待0＃塊施工完成后拼裝掛籃作為施工平臺(tái)。

掛籃施工的工藝流程為：右幅各墩0＃塊支架現(xiàn)澆施工→掛籃拼裝→掛籃預(yù)壓→掛籃對(duì)稱施工→合攏段施工→掛籃拆除、左幅各墩0＃塊支架現(xiàn)澆施工→掛籃左幅拼裝→掛籃預(yù)壓→掛籃對(duì)稱施工→合攏段施工。

此方案經(jīng)核算后預(yù)計(jì)施工所采用總鋼量為3 215．46t，工期是310d。

（2）鋼斜撐預(yù)制組拼頂推方案。其箱梁截面形式是單室單箱斜向腹板的箱形結(jié)構(gòu)。橫側(cè)方向?qū)?yīng)的預(yù)應(yīng)力擬采用GB／T5224－1995標(biāo)準(zhǔn)高強(qiáng)度低松馳鋼絞線。

鋼斜撐預(yù)制組拼頂推法施工的工藝流程為：預(yù)制場(chǎng)→預(yù)制臺(tái)座及頂推臺(tái)座→臨時(shí)墩及各墩鋼管斜撐支架→滑道安裝→箱梁的模板進(jìn)行拼裝→對(duì)所鋪設(shè)的鋼筋捆綁扎牢→箱梁提前進(jìn)行預(yù)制→采用預(yù)應(yīng)力的方式進(jìn)行施工→縱橋方向處頂部推箱梁→整體工作采用連續(xù)的預(yù)應(yīng)力施工模式。

箱梁預(yù)制頂推施工方案經(jīng)詳細(xì)核算后施工完整所需鋼材總量大約1 965．2t，總工期為238d。

（3）對(duì)上述兩種方案的上部構(gòu)造箱梁主要工程所需的數(shù)量進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果如表1所示。其中，鋼絞線數(shù)量均包括箱梁橫向預(yù)應(yīng)力數(shù)量。

從表1中數(shù)據(jù)分析可知：掛籃懸澆方案上構(gòu)箱梁C50混凝土用方量約為9 822．4m3，比頂推方案的C50混凝土10 240m3約少400m3左右。但是掛籃懸澆方案s15．20mm鋼絞線總用量比頂推方案預(yù)應(yīng)力筋總用量還多27t左右，而且s15．20mm鋼絞線單價(jià)比 7mm平行鋼絲高出近1 000元／t。所以頂推方案預(yù)應(yīng)力筋的投入明顯比懸澆方案節(jié)省不少。

表1 上構(gòu)箱梁主要工程數(shù)量對(duì)比表

3 兩種施工方案比較

綜上所述，對(duì)以上兩種方案進(jìn)行詳細(xì)分析，可知其各有優(yōu)缺點(diǎn)，現(xiàn)主要從兩種方案的施工預(yù)計(jì)成本、施工完成所需工期以及施工技術(shù)的特點(diǎn)和現(xiàn)實(shí)意義等因素進(jìn)行初步分析比較。

3．1 施工成本比較

3．1．1 箱梁掛籃懸澆施工材料計(jì)劃數(shù)量

全橋材料合計(jì)：鋼材的重量3 215．46t，木方接近103．86m3，δ18mm竹膠板995m2。

3．1．2 鋼斜撐預(yù)制組拼頂推施工材料計(jì)劃數(shù)量

全橋施工總用鋼量：1 965．2t；施工完成所需要的混凝土量接近1 005m3；木方總用量為8m3。

3．2 預(yù)計(jì)施工工期比較

3．2．1 箱梁掛籃懸澆施工進(jìn)度計(jì)劃

采用該種方案初步完成施工所需要總工期為310d。

3．2．2 鋼斜撐預(yù)制組拼頂推施工進(jìn)度計(jì)劃

箱梁預(yù)制頂推施工的總工期是238d。

3．3 施工特點(diǎn)比較

3．3．1 箱梁掛籃懸澆施工特點(diǎn)和意義

箱梁掛籃懸澆施工工藝非常成熟，在懸澆橋梁施工中64m跨徑的橋梁屬于較小跨徑，施工難度相對(duì)較小。

3．3．2 鋼斜撐預(yù)制組拼頂推施工特點(diǎn)和意義

箱梁預(yù)制頂推施工對(duì)工藝要求較高，64m跨徑混凝土橋梁且在跨中不設(shè)臨時(shí)墩進(jìn)行頂推施工屬于技術(shù)創(chuàng)新，創(chuàng)我國先例。

3．4 總結(jié)

（1）從兩種施工方案的上構(gòu)箱梁工程數(shù)量來看，“頂推方案”的預(yù)應(yīng)力用量要比“懸澆”方案預(yù)應(yīng)力用量節(jié)省許多，再有 7mm高強(qiáng)鋼絲束比s15．20mm鋼絞線單價(jià)低很多，故“頂推方案”單從上構(gòu)箱梁的工程數(shù)量上便可體現(xiàn)出其經(jīng)濟(jì)性。再者，除去工程數(shù)量外，概算中“頂推法”基價(jià)定額又比深水中的“懸澆法”基價(jià)定額低出許多，更加能體現(xiàn)出“頂推方案”的經(jīng)濟(jì)性。

（2）單從施工設(shè)備投入來看，頂推施工方案用鋼量較 少 （頂 推 用 鋼 量1 965．2t，掛 籃 用 鋼 量 為3 215．46t），兩者相差1 300t左右。但其它如四氟板及千斤頂?shù)韧度胼^大，因此預(yù)制頂推方案可能增加施工成本。

（3）從工期方面來看，在搭設(shè)頂推平臺(tái)的同時(shí)可以提前修建預(yù)制場(chǎng)，預(yù)制場(chǎng)完成之后即可開始預(yù)制，也就是說可以提前進(jìn)入實(shí)體施工，增加預(yù)制臺(tái)座則可以加快施工進(jìn)度，對(duì)總工期的保證非常有利。按照施工方案的安排，在不出現(xiàn)意外情況的前提下，掛籃施工總工期需要310d，而預(yù)制頂推法施工只需要238d。

（4）從施工組織上來看，采用頂推施工，大部分工作是在陸地上進(jìn)行，大量材料無需通過棧橋運(yùn)輸以及吊車吊裝，避開了與89?！?0＃墩滿堂支架現(xiàn)澆箱梁以及主墩施工相沖突的問題，掛籃懸澆施工則反之。

（5）從外觀以及內(nèi)在質(zhì)量上看，預(yù)制頂推施工的效果有著明顯的優(yōu)勢(shì)。采用掛籃施工，根據(jù)以往施工的經(jīng)驗(yàn)，要保證等截面箱梁底板線形的順暢難度非常之大，必須花費(fèi)大量時(shí)間進(jìn)行計(jì)算、調(diào)整、驗(yàn)算等，如此一來施工進(jìn)度將受到影響，勢(shì)必會(huì)影響到輔通航孔上構(gòu)施工的總體工期；同時(shí)由于機(jī)械操作人員工效不高而導(dǎo)致施工成本的增加；另外在每一跨必須留出合攏段（邊跨合攏4個(gè)、跨中合攏6個(gè)），線形要求非常高，而且合攏段對(duì)外界氣溫的要求非常高，等待合攏氣溫也是影響工期的因素之一。而預(yù)制頂推施工則效果要好得多，一方面預(yù)制對(duì)內(nèi)在質(zhì)量的保證優(yōu)勢(shì)明顯，外觀質(zhì)量也容易控制；另一方面在拼裝以及現(xiàn)澆濕接縫的過程中可以更好地控制線形，保證外觀質(zhì)量，且不存在合攏段，更有利于控制全橋線形。

4 結(jié)語

通過前述方案比較，在上構(gòu)箱梁主要工程數(shù)量方面，“頂推方案”比“懸澆方案”要節(jié)省許多；施工設(shè)施投入方面，預(yù)制頂推有可能增加施工成本；在施工工期方面，預(yù)制頂推具有較明顯的優(yōu)勢(shì)，雖然輔通航孔施工工期在全橋總工期中不是節(jié)點(diǎn)工期，但水上橋梁施工受水文及天氣影響較大，若采用預(yù)制頂推施工則可以盡量減少其影響，以保證總工期的要求；在施工工藝方面，掛籃懸澆施工更為成熟，預(yù)制頂推施工工藝要求相對(duì)較高，但預(yù)制頂推箱梁能有效地控制箱梁線型及外觀質(zhì)量，且64m跨徑混凝土橋梁在跨中不設(shè)臨時(shí)墩進(jìn)行頂推施工屬于國內(nèi)技術(shù)創(chuàng)新，可創(chuàng)國家先例。