鋼管柱和貝雷梁支架體系在跨越景觀水系現(xiàn)澆箱梁施工中的應(yīng)用

陳火星

(廈門市建安集團有限公司)

1 工程概況

1.1 橋梁設(shè)計參數(shù)

西蔡二橋位于縱二路上，跨越景觀水系，全橋共一聯(lián)，為28+30+28m，橋梁按雙幅設(shè)計，橋面全寬為36.5m。橋梁下部結(jié)構(gòu)為柱式墩、肋板式橋臺，墩臺基礎(chǔ)均為樁基礎(chǔ)。上部采用等高斜腹板現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，箱梁梁高1.8m，箱梁懸臂為3.5m，右幅為單箱雙室，梁頂寬16m，左幅為單箱三室，梁頂寬19.5m。跨中箱梁頂、底板厚25cm，支點橫梁處頂、底板厚度漸變至50cm。跨中段腹板厚度為45cm，經(jīng)2 米漸變段腹板變厚為60cm。箱梁在墩頂及橋臺處設(shè)置橫隔梁，箱梁端橫梁寬1.5m，中橫梁寬1.8m。

1.2 地質(zhì)、水文情況

擬建場地巖土體的分布及特征按埋藏順序分述如下：素填土→耕植土→淤泥→粉質(zhì)粘土→粗砂→殘積砂質(zhì)粘性土→全風(fēng)化花崗巖→砂礫狀強風(fēng)化花崗巖→碎塊狀強風(fēng)化花崗巖→中風(fēng)化花崗巖。西蔡二橋擬建場地現(xiàn)狀為養(yǎng)殖池塘，遠期規(guī)劃為景觀水系，沿線地表水主要為池塘水，池塘深淺不一，約4m～6m，現(xiàn)狀水深約2.0m～3m，其中0#、3#臺位于景觀水系的岸邊緣，1、2號墩位處于景觀水系中，橋梁范圍內(nèi)無市政管線。

2 支架體系設(shè)計

考慮到本橋施工場地為養(yǎng)殖池塘，若采用滿堂支架施工方案，基礎(chǔ)處理費用高，所需支架材料和人工投入多，成本高，施工周期長，且施工場地地勢較低，箱梁施工時間又正值雨季、臺風(fēng)季節(jié)，支架基礎(chǔ)容易泡水，支架安全無法保證。根據(jù)施工現(xiàn)場的地質(zhì)、水文等實際情況，參照類似工程施工經(jīng)驗，本橋箱梁支架采用鋼管柱和貝雷梁支架體系的總體方案。支架構(gòu)造參數(shù)設(shè)計如下：

⑴鋼管柱基礎(chǔ)：采用2m×2m×0.4m 預(yù)制鋼筋混凝土墊塊擴大基礎(chǔ)，墊塊預(yù)埋750mm×750mm×10mm 鋼板與鋼管柱焊接牢固。位于橋墩處鋼管柱直接利用現(xiàn)有橋墩承臺做鋼管柱基礎(chǔ)。

⑵鋼管立柱：采用Ф529×8mm 螺旋鋼管，立柱接長采用焊接，跨徑10.0m～11.8m，立柱頂采用750mm×750mm×10mm 鋼板焊接封閉，用40cm 高Ф529×8mm 螺旋鋼管設(shè)置可調(diào)節(jié)砂筒與柱頂鋼板焊接牢固。左幅立柱每排采用單排5 根φ529*8mm 鋼管立柱，橫向中心兩跨距離4.0m 邊跨距離4.2m。右幅立柱每排采用單排4 根φ529×8mm 鋼管立柱，橫向中心跨距離4.0m 邊跨距離4.2m。鋼管立柱縱、橫向之間在鋼管立柱頂下2m 范圍內(nèi)設(shè)12#槽鋼剪刀撐和平聯(lián)支撐，以增加縱、橫向剛度，剪刀撐高度3m，豎向間距不得大于3m。

⑶主橫梁：可調(diào)節(jié)砂筒頂部采用600mm×600mm×10mm 鋼板焊接封閉，主橫梁采用雙拼40b 工字鋼，通過焊接加勁鋼板作為限位器將橫梁固定在砂筒頂部鋼板上。

⑷主縱梁：主縱梁采用多排單層不加強貝雷梁（“321”型貝雷片）形式進行布置，荷載較大的腹板位置3 片貝雷片一組，其他部位2 片貝雷片一組，貝雷梁組內(nèi)貝雷片之間均采用花窗連接，貝雷梁間距90cm～120cm 不等，左幅設(shè)置9 組，右幅設(shè)置7 組。

圖1 支架體系縱斷圖

圖2 支架體系橫斷圖

⑸分配梁：橫向分配梁采用8×8cm 壁厚2.75mm 方鋼分配梁，縱向中心間距0.25m。

⑹底模：底模采用15mm 厚木膠板。

⑺外側(cè)模：翼緣板下采用定制弧形架。弧形架外框采用6.3#槽鋼，內(nèi)部支撐采用Ф48×3.6 鋼管，間距90cm。弧形架沿縱向間隔75cm 布置一道。弧形架頂沿縱向鋪設(shè)8×8cm 方木，中心間距0.25m。箱梁側(cè)模和翼板底模采用厚度15mm 的木膠板。

⑻內(nèi)模：內(nèi)模采用15mm 厚木膠板，內(nèi)架采用扣件鋼管架。為保證線形的美觀，箱梁轉(zhuǎn)角、折角處均采用定制轉(zhuǎn)角鋼模。

3 支架施工

施工工藝如下：基礎(chǔ)處理→安裝鋼管立柱、平聯(lián)、剪刀撐、柱頂鋼板焊接→安裝支承橫梁→安裝貝雷縱梁→安裝分配梁、底模→安裝翼緣板弧形架、側(cè)模→支架預(yù)壓→調(diào)整預(yù)拱度→驗收。

⑴基礎(chǔ)處理：支架中支墩區(qū)域處，先將原有池塘底部淤泥質(zhì)土挖除至持力層，再采用級配碎石分層換填壓實處理。基礎(chǔ)換填完成應(yīng)進行地基承載力檢測，支架地基承載力應(yīng)滿足方案設(shè)計要求。為防止基礎(chǔ)受水浸泡，在支架外緣2m 位置設(shè)置30×30cm 的排水溝，低點設(shè)置集水坑，排水匯入周邊魚塘。

⑵鋼管柱安裝：施工前應(yīng)復(fù)核預(yù)制塊的平面位置、平整度、高程等技術(shù)指標(biāo)，符合要求方可安裝鋼管柱。采用25t 吊車將鋼管立柱吊放置于預(yù)制塊基礎(chǔ)上，并與預(yù)制塊基礎(chǔ)頂面預(yù)留的鋼板焊接，應(yīng)注意確保擴底鋼板與鋼管立柱滿焊連接。鋼管立柱的垂直度應(yīng)不超過H/1000，在安裝過程中可采用薄鋼板對垂直度進行微調(diào)。鋼管立柱安裝完畢后，應(yīng)立即進行鋼管立柱平聯(lián)、剪刀撐的焊接。鋼管立柱平聯(lián)、剪刀撐采用12#槽鋼進行焊接，槽鋼與鋼管間必須確保滿焊，保證焊接質(zhì)量，確保鋼管立柱及整個支撐體系的穩(wěn)定。靠橋墩兩側(cè)的單排鋼管立柱應(yīng)在立柱頂以下2m 范圍內(nèi)采用12#槽鋼與墩身形成抱箍，并設(shè)置剪刀撐加固以增加縱、橫向剛度。

⑶主橫梁安裝：鋼管立柱施工完成后，在每根立柱頂部采用750mm×750mm×10mm 鋼板焊接封閉，四周焊接4 塊加勁鋼板，以加強頂板的強度。然后將砂箱與鋼板焊接牢固，調(diào)節(jié)好高程及上砂筒軸線位置，同一排鋼管立柱必須控制在同一軸線上，確保能準(zhǔn)確放置通長的雙拼40b 工字鋼，工字鋼與上砂箱頂鋼板接觸處應(yīng)焊接牢固，同時設(shè)置加勁板把工字鋼與上砂箱頂鋼板焊接定位。雙拼40b 工字鋼主橫梁在加工場焊接拼裝好后，用運輸車運至現(xiàn)場，用25t 吊車吊至安裝位置進行焊接固定。

⑷主縱梁安裝：貝雷梁應(yīng)提前在加工場按組拼裝，整組運至施工現(xiàn)場采用25t 吊車吊裝于主橫梁上，調(diào)整好位置后，焊接門式限位器固定于主橫梁工字鋼上，防止貝雷梁側(cè)移。貝雷梁支點要布置在貝雷片豎桿節(jié)點處，若不能布設(shè)在豎桿處，要采用雙拼10#槽鋼增加豎桿與貝雷梁上下弦桿連接，形成對貝雷梁支點處的加強措施。貝雷梁組裝時應(yīng)檢查花窗螺栓是否鎖緊，每個貝雷銷上必須設(shè)置卡扣。為保證貝雷梁受力均勻、變形一致，貝雷梁與主橫梁之間縫隙應(yīng)采用鋼片調(diào)整楔緊。

⑸分配梁、底模、弧形架及側(cè)模安裝：貝雷梁安裝完成后，其上逐片鋪設(shè)8×8cm 方鋼橫向分配梁，間距25cm，分配梁上安裝15mm 厚木膠板底模。弧形架提前在加工場制作好后運至現(xiàn)場整體吊裝，弧形架之間采用扣件鋼管設(shè)置縱向水平桿及剪刀撐，增加架體整體穩(wěn)定性。

⑹支架預(yù)壓：為了對箱梁現(xiàn)澆支架進行承載力檢驗、消除支架的非彈性變形、并獲得彈性變形值以便調(diào)整預(yù)拱度，支架搭設(shè)完畢底模鋪設(shè)完成后，對整體支架系統(tǒng)進行超載預(yù)壓。根據(jù)圖紙要求，堆載預(yù)壓荷載值按照箱梁混凝土自重的1.2 倍超載預(yù)壓。本橋跨越景觀水系，周邊魚塘水源充足，給排水方便，箱梁支架施工期間正值雨季，考慮到預(yù)壓沙袋可能會受雨水浸泡導(dǎo)致荷載加大造成超載過多引起架體失穩(wěn)，因此本橋預(yù)壓荷載采用水帶充水作為預(yù)壓荷載。在加載前應(yīng)設(shè)置沉降觀測點并測量標(biāo)高，作為原始標(biāo)高。加載分三次進行，依次為預(yù)壓荷載值的60%、80%、100%，每級加載完成后，應(yīng)每間隔12h 對支架沉降量進行監(jiān)測，當(dāng)支架測點連續(xù)2 次沉降差平均值均小于2mm 時，方可繼續(xù)加載。全部加載完畢后穩(wěn)定72 小時，每間隔24h 觀測一次，記錄各測點標(biāo)高，各測點沉降量平均值小于1mm 或連續(xù)三次各測點沉降量平均值累計小于5mm 即可結(jié)束預(yù)壓進行卸載。卸載6h 后觀測各測點標(biāo)高，計算前后兩次沉降差，即彈性變形，計算支架總沉降量，即非彈性變形。根據(jù)測得彈性變形值調(diào)整支架預(yù)拱度，以梁跨中為最高值，以梁的兩端為零，按二次拋物線方程進行設(shè)置。

4 結(jié)語

鋼管柱和貝雷梁支架體系受場地影響小，橋墩處鋼管立柱可利用既有承臺做為支架基礎(chǔ)，跨中支墩處基礎(chǔ)處理量小，地基處理質(zhì)量可靠；支架主要構(gòu)件拼裝成塊，結(jié)構(gòu)跨度大、數(shù)量少，構(gòu)造可靠，傳力途徑清晰，形式多樣，吊裝方便。在運用于跨越景觀水系中、小跨徑現(xiàn)澆箱梁中具有受場地影響小、地基處理量小、承載力大、投入材料少、施工速度快、經(jīng)濟性價比高等優(yōu)勢，有效解決了橋梁施工場地限制不能滿布支架的施工難題，有效減少雨季、汛期施工支架基礎(chǔ)泡水造成不均勻沉降，確保了橋梁施工結(jié)構(gòu)質(zhì)量、安全和施工進度。