高山峽谷地區橋梁臨時支架基礎設計及吊裝施工

周明杰

(中鐵十六局集團鐵運工程有限公司，內蒙古 鄂爾多斯 017000)

近年來，我國向西南地區高速公路投資不斷加大，在橋梁工程施工中遇到了更大的技術難題，很多橋梁施工處于高山峽谷之中，施工地質環境極差。高支架現澆梁施工，施工周期長，對地基基礎要求高，安全風險大，物流組織復雜困難。本論文結合施工案例，提出了根據不同的地形、地質環境制定不同的支架基礎方案和吊裝方案。

1 工程概況及施工難點分析

1.1 工程概況

龍潭互通式立交位于重慶市石柱縣龍潭鄉境內，為現澆箱梁，梁高分170 cm和180 cm兩種，梁寬從8.56 m到23.78 m不等，共有9聯30跨。橋梁位區屬溶蝕中低山河谷斜坡地貌，線路主要位于斜坡中部，斜坡地形坡角一般40～90°，沿溝谷左側斜坡中下部往下游進行，跨越楊家河溝和龍潭河，橋梁頂面高度7～57 m，均跨越溝谷地段。

1.2 施工難點分析

橋梁地處重慶喀斯特地形，且均為高支架匝道橋梁，橋梁荷載大，線形復雜，給支架設計及施工帶來極大的困難，主要體現在以下三個方面：

(1)由于是匝道橋梁，箱梁縱橫向線形極其復雜，且地形沿橋梁縱向起伏較大，由此給臨時支架的設計工作帶來極大的困難。

(2)現澆梁多位于河道、陡坡、懸崖、山谷軟弱土層上，臨時支架基礎施工困難，承載力無法滿足施工要求；且雨季時間長，臨時支架基礎受到山洪沖刷的威脅，支架存在極大的安全隱患。

(3)受地形條件限制，施工作業現場場地狹小，機械設備難以進入，支架施工極其困難。

2 現澆梁支架結構體系設計

通過專家現場勘察、方案比選，決定采用鋼管柱+貝雷梁+滿堂盤扣式腳手架支架方案(見圖1)。臨時支架結構設計由上而下分別為：①竹膠板底模；②10 cm×10 cm方木，間距30 cm；③I14工字鋼，間距120 cm；④盤扣支架；⑤橫向I22b工字鋼分配梁，間距120 cm；⑥貝雷梁；⑦橫向雙拼工字鋼I56b；⑧?609 mm鋼管柱；⑨支架基礎采用樁基礎、擴大基礎或條形基礎。

圖1 現澆梁支架體系(單位：cm)

上述結構中，盤扣支架的設置主要是為適應橋梁復雜多變的線形；使用不同規格長度的鋼立柱組合以適應不同支架高度，滿足喀斯特山區地形高支架現澆梁施工要求；針對不同的地質條件，設置了樁基礎、擴大基礎或條形基礎等不同類型的支架基礎。實踐經驗證明，采用上述方法，能較好解決地處山坡、陡壁、河流區域橋梁高支架的設置問題。

3 復雜地質條件下支架基礎解決方案

3.1 湍急河流中的支架基礎設計與施工

現澆梁與龍潭河走向呈30°角，正線與匝道橋多次跨越河流，大部分支架位于河道之中。由于工程量大、施工任務繁重，僅靠枯水期無法完成現澆梁施工任務，因此，支架施工不得不考慮在雨季施工。該地5～10月為汛期，每年山洪爆發10次以上，嚴重威脅支架安全，普通支架基礎無法滿足雨季排洪需要，且現場無法滿足支架安裝施工機械場地需求。按照常規做法，支架基礎可采用以下幾種方案[1-2]：

(1)樁基礎方案。填筑施工平臺，沖擊鉆作業成孔，灌注水下混凝土。

(2)條形基礎方案一。在枯水期填筑施工平臺，并分層碾壓至洪水位高度以上1 m，然后施作條形基礎。

(3)條形基礎方案二。在枯水期改移河道，然后放樣、開挖至持力層，施工條形基礎。

以上幾種方案各有特點，經過詳細探討方案比選，最后決定在第3種方案基礎上進行優化，采用筑島填筑施工平臺方案(見圖2)，即把條形基礎延伸至山體的巖石，使河水無法進入封閉的施工平臺。需在枯水季節(10月20日～次年4月份)，用挖掘機改移河道至左側后，再開挖河道右側的條形基礎，挖至河床下持力層，大功率水泵抽干水，在持力層鉆眼，插入?32 mm抗滑鋼筋，搶工完成條形基礎。條形基礎橫斷面設計為3層擴大條形基礎：第1層基礎橫斷面3.0 m寬×1.8 m高，相鄰的基礎中間填充20 cm厚C20砼并抹平，然后施工第2層、第3層基礎。基礎高出歷年最高洪水位1 m，此設計可以滿足條形基礎之間泄洪需求，確保基礎底部不會被河水沖空，保證支架安全。

沿順河道方向澆筑C15砼擋土墻(見圖3)，進行河水導流，擋墻基礎1.0 m寬，墻身高度4.0 m，墻身寬度0.7 m，保護施工平臺不被山洪沖刷，確保汛期洪水不進入施工平臺。

圖2 筑島填筑施工平臺 圖3 設置擋土墻

以上措施解決了在狹窄的山谷中支架安裝所需的施工場地，有效避免了山洪對支架基礎和支架的沖擊，保證了施工安全和工程順利進行。

3.2 陡坡地段支架基礎方案

山坡角度在40～60°的陡坡地段，多數地帶土質松軟、含水率高、易滑塌，不具備機械開挖條件，基礎設計為人工挖孔樁基礎(見圖4)。人孔挖樁施工中綜合運用了設置截水溝、卸載減壓、注漿固結、支頂、邊坡掛網錨噴防護相結合的措施進行山體加固(見圖5)，然后進行樁基開挖，確保開挖作業安全。

圖4 陡坡地段挖孔樁基礎 圖5 山體加固

3.3 懸崖峭壁上支架基礎方案

A、B、C匝道橋臺處山體巖石陡壁達到80～90°，支架基礎位于陡壁上的巖石上，開挖設備無法進入，支架基礎設計成擴大基礎。采用人工打眼爆破方法，把山體爆破成施工平臺，然后在平臺上澆筑C30鋼筋混凝土擴大基礎(見圖6)。爆破法開挖施工平臺，需要在爆破點300 m范圍做好警戒防護工作，撤離人員、機械設備后方可實施爆破作業。

圖6 陡壁巖石地基擴大基礎 圖7 軟弱土層換填處理

3.4 山谷軟弱地基處理方案

在山谷中遇到軟弱土層時，承載力無法滿足施工需求，要對軟弱土層采用換填碎石處理。采用20 t壓路機進行碾壓(見圖7)，經檢測地基承載力不小于400 kPa，方可進行條形基礎施工。基礎設計為截面尺寸為3.0 m寬×1.5 m高的C30鋼筋砼基礎，并預埋鋼板。

4 施工材料吊運和支架吊裝問題解決方案

針對施工場地狹窄、施工材料運輸吊裝的難題，綜合采用汽車吊、塔吊組合的方式，較好的解決了施工材料吊運和支架吊裝問題。

4.1 汽車吊方案

在已經完成的毗鄰橋面上利用汽車吊進行吊裝作業，利用25 t或者75 t汽車吊完成材料吊運和支架安裝。毗鄰橋面有兩種工況：第1種工況，本條高速公路線路已完成架設簡支T梁，并完成濕接縫施工之后。第2種工況，現澆梁橋面已經完成張拉、壓漿工序，并且壓漿強度達到設計強度的100%，即強度大于50 MPa。經計算，這兩種工況下，橋梁均可滿足25 t和75 t吊車在橋面上起重作業。

地處山谷底的高支架安裝，使用100 t吊車方能滿足吊裝要求，作業場地需要15.0 m×12.0 m，多數情況下，現場無法滿足場地需要。

(1)吊車作業場地在山體坡腳時，采用機械開挖山坡擴大場地。當山體坡腳為中風化巖和弱風化灰巖時，直接采用300型挖掘機進行破碎作業，形成垂直開挖面。

(2)當山體坡腳地質為強風化巖石、土質或者滑坡體時，則需要對山體進行綜合加固防護處置。采用山體上方施作截水溝、卸載減壓(見圖8)、填縫灌漿、邊坡掛網錨噴防護相結合的措施進行山體加固(見圖9)。等山體固結后，對坡腳進行開挖，并施作重力式擋土墻，避免山體滑坡。

圖8 易滑坡地段卸載減壓 圖9 綜合措施加固山體

(3)當吊車作業場地處于河道邊時，在保證不淤堵河道情況下，在河道中埋設數根?80 cm、壁厚10 mm的鋼管，然后筑島填筑施工平臺。吊裝作業完成后及時清理施工平臺，防止河道淤堵。

4.2 塔吊方案

根據地形、吊裝重量和覆蓋范圍多采用QTZ63(5013)型和80型(5612)型塔吊，大臂半徑為50 m和56 m。

(1)首先在AutoCAD軟件上畫出1∶1圖形，設置塔吊位置，塔吊既要盡可能多的覆蓋現澆梁作業范圍，又要便于材料吊裝，塔吊高度要高于支架10 m。塔吊盡可能地設置在墩柱旁邊，在墩柱上設置塔吊附著。

(2)山谷狹窄的地方，要考慮塔吊大臂作業時和山體、樹木的碰撞。此種情況，利用全站儀免棱鏡模式現場采集塔吊有可能碰撞的山體或者樹木的坐標和高程，并在AutoCAD軟件中導入采集的障礙物數據，模擬施工現場，對塔吊的位置進行微調；也可通過設置塔吊大臂的長度避開對山地的碰撞，必要的時候，可以采用人工砍伐障礙樹木。塔吊基礎施工時，采用全站儀準確放樣，滿足施工需要。

5 結束語

龍潭互通現澆梁施工中，通過采用上述措施，保證了施工安全和進度，取得了良好的社會經濟效益，為類似工程提供了參考。