軍用墩和貝雷梁組合支架跨路施工技術(shù)

劉志波，李樹敬

(中鐵十四局集團(tuán) 第四工程有限公司，濟(jì)南250002)

1 工程概況

廣深港鐵路廣深段沙灣特大橋提籃拱橋長116 m，計(jì)算跨度為112 m，橋下凈空為32.9 m;提籃拱前后墩位分別為滴水巖山體和沙灣河道。提籃拱上跨市良路，主跨結(jié)構(gòu)與市良路斜交31.4°角。市良路為廣州市重要交通樞紐，雙向八車道，車道寬為3.75 m，綠化帶寬2.85 m，道路全寬為31.5 m;橋位平面見圖1。

圖1 沙灣水道特大橋提籃拱平面位置示意

該提籃拱系梁施工具有跨度大、凈空高、地形復(fù)雜、跨既有市政道路、施工場地狹小等特點(diǎn)，針對該橋梁以上特點(diǎn)，本文介紹了客運(yùn)專線采用軍用墩和貝雷梁組合支架法跨路施工技術(shù)。

2 組合支架方案選用

2.1 系梁結(jié)構(gòu)參數(shù)

沙灣水道特大橋提籃拱橋系梁為單箱三室預(yù)應(yīng)力混凝土箱形截面，頂寬17.8 m，梁高2.5 m。系梁吊點(diǎn)處設(shè)橫梁，橫梁為實(shí)體截面，縱向厚度為0.4～0.6 m，中間設(shè)進(jìn)人孔。系梁梁體底板厚度30 cm，頂板厚度為30 cm，邊腹板厚度為35 cm，中腹板厚度為30 cm。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，提籃拱橋采用先梁后拱的施工方式，因此只能考慮采用支架法進(jìn)行提籃拱系梁施工。

2.2 組合支架方案確定

方案的制定應(yīng)解決提籃拱系梁跨路施工中的跨度大、凈空高、地形復(fù)雜、施工場地小等問題，并確保提籃拱系梁跨路施工的安全和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，即支架系統(tǒng)要有足夠的強(qiáng)度、剛度和整體穩(wěn)定性。

滿堂支架法為最常見的施工方法，由于該橋上跨重要市政道路，跨路施工不能采取滿堂支架法，必須采用其它技術(shù)措施和施工方案，以保證市政道路暢通和工程施工安全。同時(shí)，支架的選擇應(yīng)考慮材料來源難易、造價(jià)、工期、安全系數(shù)、沉降變形等因素，因此采用常規(guī)施工材料也難以滿足施工要求。

綜合考慮各種因素，最終采用軍用墩和貝雷梁組合支架法實(shí)現(xiàn)提籃拱系梁的跨路施工。貝雷片組合梁作為跨路系梁的縱向承重梁，六五式軍用墩作為臨時(shí)支墩。臨時(shí)支墩采用人工挖孔樁基礎(chǔ)。

3 組合支架方案設(shè)計(jì)

3.1 臨時(shí)支墩設(shè)計(jì)

臨時(shí)支墩采用六五式軍用墩，六五式軍用墩立柱規(guī)格有3.0 m、1.5 m和1.0 m三種類型，臨時(shí)支墩高度可采用三種立柱根據(jù)梁底距地面的高度進(jìn)行搭配組合。臨時(shí)支墩立柱的橫向和縱向中心距均為2 m。

臨時(shí)支墩之間用制式的水平拉撐、斜拉撐和節(jié)點(diǎn)板聯(lián)結(jié)，上端與2I40a工字鋼墊梁、下端與預(yù)埋 M 20地腳螺栓聯(lián)結(jié)，連接成排架。相鄰兩排臨時(shí)支墩排架之間采用自制［16槽鋼桿件進(jìn)行連接，以提高臨時(shí)支墩的橫向和縱向穩(wěn)定性。

3.2 縱向承重梁設(shè)計(jì)

根據(jù)總體設(shè)計(jì)方案，貝雷片縱向承重梁采用單層三排加強(qiáng)型貝雷片，最大跨度為18 m。貝雷片之間用花窗連接或用槽鋼焊接。貝雷片縱向承重梁之間每隔3 m，交叉設(shè)置抗風(fēng)拉桿以增強(qiáng)其橫向穩(wěn)定性。貝雷片縱向承重梁與結(jié)構(gòu)之間用“U”型卡扣住，使整個(gè)支架聯(lián)成整體。貝雷片縱向承重梁的支點(diǎn)處要加設(shè)一組加勁桿件，并與臨時(shí)支墩頂?shù)?I40a工字鋼墊梁連接成一體。支架結(jié)構(gòu)形式見圖2。

圖2 提籃拱系梁軍用墩貝雷片組合支架示意

3.3 設(shè)計(jì)方案分析

支架所受荷載主要包括現(xiàn)澆系梁混凝土重量、模板及方木重量、混凝土澆筑時(shí)的施工荷載、貝雷梁和軍用墩自重等。組合支架結(jié)構(gòu)的傳力方式為:模板→方木→I16分布橫梁→貝雷片承重縱梁→2I40a墊梁→六五式軍用墩→樁基礎(chǔ)。

采用有限元軟件ANSYS對該組合支架建立計(jì)算模型，模型如圖3所示。

圖3 六五式軍用墩ANSYS計(jì)算模型

經(jīng)有限元計(jì)算分析:①各桿件的內(nèi)力均符合設(shè)計(jì)要求;②跨中最不利位置的貝雷片承重縱梁的最大撓度為20.6 mm，小于允許值43 mm;③臨時(shí)支墩(六五式軍用墩)承受荷載513 kN，小于允許值1 000 kN;④梁體自重、支架荷載、基礎(chǔ)自重等傳遞到基樁的壓力為1 618 kN，小于基樁的實(shí)際承載力2 178 kN。通過以上分析，該組合支架結(jié)構(gòu)滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度和承載變形要求。

4 組合支架施工工藝

4.1 支架預(yù)壓

組合支架預(yù)壓目的是檢驗(yàn)支架及基礎(chǔ)承載力是否滿足要求，消除支架及地基非彈性變形，收集支架的彈性變形值作為施工預(yù)拱度設(shè)置的依據(jù)。同時(shí)所測出的地基沉降也可為同類型的橋梁施工提供經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

預(yù)壓重量為設(shè)計(jì)荷載(系梁自重、內(nèi)外模板重量、拱肋鋼結(jié)構(gòu)、拱肋支架及施工荷載之和)的110%，加壓順序與澆筑混凝土順序一致。

4.2 預(yù)拱度設(shè)置

系梁在澆筑施工和卸架后，會產(chǎn)生一定變形，因此為使系梁在卸架后能獲得滿意的設(shè)計(jì)線形，須按設(shè)計(jì)要求設(shè)置一定數(shù)值的預(yù)拱度。

預(yù)壓完成后，根據(jù)預(yù)壓成果重新調(diào)整底模板高程，并設(shè)置預(yù)拱度。預(yù)拱度的設(shè)置應(yīng)考慮支架的彈性變形、非彈性變形、混凝土的收縮徐變及現(xiàn)場的預(yù)壓、卸載數(shù)據(jù)。預(yù)拱度設(shè)置，以中點(diǎn)預(yù)拱度為最大值，以墩支承點(diǎn)為零。最大預(yù)拱度包括支架彈性變形和梁體撓度兩部分。

4.3 組合支架安裝

臨時(shí)支墩基礎(chǔ)為直徑1.2 m的人工挖孔樁基礎(chǔ)，其上設(shè)置寬度2.6 m承臺，承臺預(yù)埋M20地腳螺栓與臨時(shí)支墩進(jìn)行連接。六五式軍用墩的連接采用制式的水平拉撐、斜拉撐和節(jié)點(diǎn)板。安裝過程中，邊安裝邊設(shè)置聯(lián)系，自由長度不得超過10 m。

軍用墩上端采用2I40a工字鋼作為墊梁，墊梁與軍用墩之間須進(jìn)行固定。墊梁上鋪設(shè)貝雷片作為縱向承重梁，并采用“U”型卡連接固定。貝雷片縱向承重梁安裝完成后，上部依次鋪設(shè)I16工字鋼、方木和模板，做好連接固定。

因施工場地的限制，采用一臺30 t吊車配合塔吊的方式進(jìn)行支架的搭設(shè)。支架的初步拼裝長度可以在綜合考慮場地和起吊設(shè)備的起吊能力后確定。安裝過程要考慮下部結(jié)構(gòu)的均勻受力，不得發(fā)生較大的偏心受壓情況。吊裝作業(yè)必須有專人指揮，起吊和下落過程必須平穩(wěn)，避免對臨時(shí)支墩等結(jié)構(gòu)造成沖擊，確保安全。

4.4 跨路安全防護(hù)措施

根據(jù)提籃拱橋的施工進(jìn)度計(jì)劃部署，遵循安全保通的宗旨，計(jì)劃在跨路施工期間采取市良路各車道交替臨時(shí)封閉4次，并配合門洞預(yù)留車道保障通行的方案，針對不同階段的封閉狀態(tài)采取相應(yīng)的保通措施?？缏肥┕け仨氉袷亟还懿块T制定的對門架限高限寬、墜落物防護(hù)、超高超寬車輛防護(hù)等規(guī)定。按照跨路通行要求設(shè)置崗哨監(jiān)視、安全防護(hù)標(biāo)志、車輛限速標(biāo)志、減速標(biāo)志、施工警示標(biāo)志、道路走向標(biāo)志等。

5 結(jié)語

廣深港鐵路廣深段沙灣水道特大橋提籃拱系梁，采用軍用墩和貝雷梁組合的支架法跨路施工方案，成功解決了跨度大、凈空高、地形復(fù)雜、施工場地狹小等問題。

軍用墩和貝雷梁組合支架經(jīng)有限元分析各部位均滿足荷載要求，同時(shí)跨中撓度也滿足變形要求。該組合方法經(jīng)本工程實(shí)踐檢驗(yàn)，具有拼裝簡便迅速、縮短工期、材料配套易于組合、支架的整體穩(wěn)定性好，安全可靠等特點(diǎn)，可為同類工程進(jìn)行方案設(shè)計(jì)和施工提供參考和借鑒。

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