有限作業環境下超長懸臂高架橋鋼支架的施工與應用

邱香軍

（中國電建市政建設集團有限公司，山東威海 264204）

橋墩蓋梁是高架橋結構中的關鍵傳力構件，蓋梁施工所采用的支撐體系，對蓋梁本身的施工質量以及整個結構的安全性和耐久性等均具有重要影響。

1 項目概述

項目位于威海市高區境內，主線大連路西起點樁號K0+000（福山路），經西河北村、東河北村、柴峰小區、埡口處、電廠與洪智社區之間、跨越古寨西路、終點樁號K2+004.363（洪福莊園北門），路線全長2004.363m，其中隧道長度280m，橋梁長度240m，道路等級為城市主干道，設計車速40km/h，雙向六車道；古寨西路起點樁號K0+020（洪福莊園西門），終點樁號K0+578.07（威海熱電集團有限公司東門），路線全長558.07m，道路等級為城市主干道，設計車速40km/h，雙向六車道，其中U 型槽及下穿通道為雙向四車道，兩側各設單車道輔道。

橋梁全長247.56m（含耳墻長度），橋臺采用重力式與樁接蓋梁的組合方式，橋梁中墩為雙柱式橋墩，高度為3m～14.5m，下部基礎為四樁承臺，樁基礎直徑1.8m，樁基橫向間距5m，縱向間距4.5m，承臺尺寸8m×7.5m×2.65m；由于橋梁基礎鄰近山坡，為減少開坡工程量，上接π 型蓋梁，蓋梁全長25.9m，寬2m，主梁中心高5.4m，兩側柱外懸挑9.45m。[1]

2 有限作業環境下超長懸臂高架橋鋼支架的施工與應用

2.1 實施前支架方案設計

在支架結構方案設計階段，考慮到施工作業空間有限，無法搭設傳統滿堂腳手架，通過以往類似工程施工經驗，本著“安全可靠，經濟合理，技術可行，方便施工”的原則，決定采用鋼筒柱支撐工字鋼的支架形式。施工前對支架結構設置及材料選用進行周密計算，并經驗算合格，最終確定穩定系數較高的搭設方案，搭設完成后按要求進行堆載預壓，同時加強對支架的沉降監測，確保支架搭設的順利實施。

支架基礎承載力計算：根據大連路東延項目地質勘察資料，高架橋施工范圍內地基土自上而下由三部分構成，分別為熱電集團院內場地混凝土硬化路面、強風化片麻巖（角礫狀強風化帶）及中風化片麻巖。院內擋墻部位為建廠時開挖基巖邊坡，坡面穩定，為確保支架的整體穩定性力，統一對支架結構基礎進行處理，邊坡一側支架基礎由下部新建擋墻墻體一同澆筑，保證支架基礎與新建擋墻連成一體，一次性澆筑成型，支架基礎澆筑完成后嚴格控制收面平整度。

2.2 蓋梁支架體系實施

2.2.1 支架基礎

提前根據支架設計鋼筒柱位置進行精準放樣，作為預埋鋼板的依據，同時預埋鋼筋保證支架基礎與擋墻結構穩固。支架基礎為縱向筒柱連接的1m×4m×1m厚C20條形基礎，為保證支架基礎滿足支撐承載力需求及基礎的完整穩定性，基礎混凝土內增加配筋，鋼筋選用直徑16mmHRB400，基礎頂面預埋鋼板。

2.2.2 標高控制

為了便于控制標高，要求測量人員根據蓋梁底模標高確定鋼筒支撐頂高程（蓋梁底模標高-底托架高-橫梁高-縱梁高-沙箱高度=鋼筒頂高程），以鋼筒頂標高作為標高控制的重點。[2]

2.2.3 支架搭設

支架主材采用φ529*8mm 螺旋鋼筒柱，鋼筒柱之間設置支撐桁架，采用I25a 工字鋼焊接，每榀尺寸為3m×2m，設置于鋼筒柱頂以下2m，根據鋼筒柱的實際高度確定支撐桁架的搭設數量，以保證鋼筒柱通過桁架連接成整體，滿足支架的整體穩定性。鋼筒柱底面設法蘭盤，法蘭盤與鋼筒柱之間焊接三角形加強鋼板肋。

根據鋼筒柱測量點位放樣，北側為熱電廠硬化路面，南側靠近邊坡在混凝土擋墻頂部施做長寬1m×4m 厚1m 鋼筋混凝土條形擴大基礎，基礎頂面預埋16mm 厚鋼板，鋼筒柱與鋼板焊接，鋼筒柱頂設置微調沙箱。

每個蓋梁支架橫向布置5根鋼筒柱，間距為6m和4.95m，縱向設置兩排，間距為2.9m，共計10 根；沙箱頂安裝雙拼I40b 工字鋼主梁，共4 根長28.3m，主梁上間距0.75m 橫向布置I25b 分配梁，左右交錯布置，共33 根長4.4m，單側超出蓋梁1.25m 作為作業平臺，頂面滿鋪40mm 架板且四周設置2m 高護欄及安全網，蓋梁范圍內安裝底模，蓋梁底模板與托架焊接。至此，蓋梁支架搭設完成。

2.2.4 支架預壓

蓋梁支架搭設完成后，對整個支撐體系進行堆載預壓，目的是消除基礎、支架非彈性變形、支架的不均勻沉降。預壓加載范圍不小于蓋梁結構的實際投影面。

堆載材料采用混凝土預壓塊，預壓塊逐個稱量，確保實際預壓荷載與設計相符合，預壓塊采用縱橫相間排列方式對稱進行加載。加載前由專職安全員與技術人員共同對支架進行全面檢查，確保加載安全。

預壓重量為設計荷載的120%，約520t，加載時按設計荷載的60%、80%及120%三級加載，由25t 汽車吊起吊預壓塊。

在每級加載后進行支架全面檢查，及時發現問題，消除隱患。過程中為了加載的均勻及支架均勻受力，起吊預壓塊分層碼放，均勻對稱加載，避免偏載對支架造成不利影響，不對稱不合理的加載程序容易造成支架失穩事故。同時嚴格控制加載重量及位置，每階段加載完成后要形成觀測記錄，待穩定后方可進行下一級加載，由測量工程師用水準儀對支架的沉降變形進行追蹤觀測，并將數據記錄整理分析。[3]

沉降觀測就是采用水準測量方法，通過布設在支架底部及頂部的監測點位，求得高程值，然后比較兩次觀測所得沉降觀測點的高程值，從沉降監測點的高程變化反映出該位置的沉降情況。

沉降點布設規則：沿蓋梁結構縱向對稱布置兩個監測斷面，每個監測斷面上的監測點不少于5 對，支架沉降監測點在支架頂部和底部對應位置分別布設（見圖1）。基準點的選取原則為布設在工程影響范圍以外的的永久建筑物上，結合本項目實際情況，基準點為熱電廠院內冷卻塔基礎和原防護網基礎（橋梁工程平面控制點）。基準點周圍做防護標記，防止熱電廠操作機械磕碰及人為損壞導致基準點失效。

圖1 鋼支架現場安裝

加載之前的監測點標高；每級加載后監測點標高；加載至100%后每隔24h 監測點標高；卸載6h 后監測點標高。通過各監測點位的標高計算各點的沉降量、沉降差及沉降速度。在預壓過程中對支架的沉降進行監測并記錄。

在全部加載完成后的支架預壓監測過程中，當滿足下列條件之一時，應判定支架預壓合格：各監測點最初24h的沉降量平均值小于1mm；各監測點最初72h 的沉降量平均值小于5mm。

對支架的代表性區域預壓監測過程中，當不滿足上述規定時，應查明原因后對同類支架全部進行處理，處理后的支架重新選擇代表性區域進行預壓，并滿足上述規定。

綜合支架變形、混凝土的收縮徐變以及溫度變化產生的變形、預應力作用、預制箱梁架設后的梁板荷載等因素，提前設置預拱度，為支立模板的標高提供依據。

與傳統的施工方案相比，本文提出的現澆蓋梁施工技術方案具有以下主要特點（見圖2）：

圖2 蓋梁澆筑成型

（1）節省了機械和人工成本、縮短了工期。利用既有承臺作為承載基礎。

（2）降低了施工過程中安全風險。

（3）提高了周轉率，降低了施工、管理成本。鋼構支架安拆均采用汽車吊整體吊裝、拆卸，操作簡單快捷，其裝、拆需時短，周轉速度快，可有效的減少支架、設備配置數量。

（4）充分利用了空間鋼結構整體性好的特點，采用部分構件定型，部分聯接件可旋轉伸縮的鋼構件來進行蓋梁支架拼裝連接。[4]

3 結語

城市高架橋是城市交通網絡的重要組成部分，在城市高架橋的施工過程中做好城市高架橋大懸臂支架技術的應用，對于確保高架橋的施工質量及施工效率十分重要，文章在分析城市高架橋支架技術的基礎上，對如何做好城市高架橋支架技術的施工與應用進行了分析闡述，對此類橋梁的施工有著重要意義。