廖志源，劉偉民，廖贊先，尹海佳

(廣東省公路建設(shè)有限公司珠海段分公司，廣東 中山 528467)

1 工程概況

磨刀門大橋位于西部沿海高速公路珠海段主線，雙向四車道，橋梁全長3 320m。上部結(jié)構(gòu)為T型梁、連續(xù)剛構(gòu)和預(yù)制箱梁，橋跨組合為：16×25m (小箱梁)+11×40m(T梁)+(70m+2×120m+70m)(連續(xù)剛構(gòu))+38×50m(T梁)+8×25m(小箱梁)；下部結(jié)構(gòu)為肋板式橋臺、薄壁墩和雙柱式墩。輔航道橋為雙幅分離式橋梁，上部結(jié)構(gòu)為50m預(yù)應(yīng)力砼簡支T梁，單幅橋橫橋向設(shè)置5片T梁，梁高2.6m。

圖1 受損橋跨位置

2020年8月19日臺風(fēng)“海高斯”在珠海正面登陸，停泊在下游的2艘浮吊船受臺風(fēng)影響脫錨，在風(fēng)的推動下撞擊磨刀門大橋輔航道橋L62-5#梁，造成50m T梁腹板及馬蹄部位混凝土破碎、開裂嚴(yán)重、受力鋼筋外露，部分橫隔板變形嚴(yán)重、網(wǎng)裂、局部破損。根據(jù)磨刀門大橋應(yīng)急檢測報告和專家評審意見，確定對受損較嚴(yán)重的磨刀門大橋輔航道橋L62-5#T梁按原結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行更換。

圖2 受損位置

2 結(jié)構(gòu)驗算

為了確定更換5#T梁后在正常行車情況下的受力情況，需要對換梁后的結(jié)構(gòu)進(jìn)行驗算。

(1)新建T梁承載能力極限狀態(tài)如圖3和圖4所示，關(guān)鍵截面驗算結(jié)果見表1和表2。

圖3 持久狀況承載能力極限狀態(tài)彎矩包絡(luò)圖

圖4 持久狀況承載能力極限狀態(tài)剪力包絡(luò)圖

表1 更換T梁抗彎矩承載能力驗算

表2 更換T梁抗剪承載能力驗算

由表1和表2可知，更換后的50mT梁各控制截面的抗彎和抗剪承載能力均滿足設(shè)計要求。

(2)新建T梁應(yīng)力驗算，驗算結(jié)果見表3。由表3可知，更換后的50mT梁各荷載組合下的應(yīng)力驗算結(jié)果均滿足設(shè)計要求。

表3 截面應(yīng)力驗算結(jié)果

3 方案對比

根據(jù)現(xiàn)場實際和T梁的損壞情況，設(shè)計了三個方案，見表4。

表4 方案對比

(續(xù)表4)

從施工的安全性、快捷性方面考慮，選擇方案三為最終的搶險加固方案。

4 施工工序

4.1 舊梁臨時加固

由于原L62-5#T梁損壞嚴(yán)重，混凝土已破碎，梁體的整體性較差，考慮到拆除舊梁時有斷裂的風(fēng)險，為避免對橋梁造成二次傷害，也為了保證在未更換T梁之前單車道通行時橋梁結(jié)構(gòu)的受力安全，需對舊T梁進(jìn)行臨時加固。加固方案為在撞擊點(diǎn)前后各8m范圍內(nèi)增設(shè)鋼筋網(wǎng)并澆筑混凝土,加大T梁腹板截面尺寸，增強(qiáng)T梁的整體性，保證橋梁結(jié)構(gòu)的受力安全。

圖5 T梁臨時加固

4.1.1 搭設(shè)施工作業(yè)平臺

本項目施工作業(yè)平臺結(jié)構(gòu)形式包括施工掛籃和簡易吊架組合作為施工平臺，該施工平臺主要由槽鋼、螺紋鋼筋、竹膠板、鋼跳板等組成。掛籃采用槽鋼焊接組合，通過防撞欄上的槽鋼掛鉤骨架，固定吊籃，防止吊籃晃動，同時在借助兩兩T型梁馬蹄斜面位置橫放受力分布梁，施工掛籃與橫向分布梁焊接槽鋼作為吊帶，確保掛籃受力穩(wěn)定。內(nèi)側(cè)施工平臺采用槽鋼橫向支撐在T梁馬蹄位置，縱向1.5m設(shè)置一條，槽鋼與安裝在T梁馬蹄上的螺栓焊接固定，槽鋼上鋪設(shè)人工踏板。

4.1.2 施工工藝

裂縫處理：對于裂縫寬度δ<0.15mm 的混凝土表層微細(xì)獨(dú)立裂縫或網(wǎng)狀裂紋，采用表面封閉法；對于裂縫寬度δ≥0.15mm時，采用灌壓漿封閉處理。

臨時加固：鑿除T梁表面剝落的混凝土，按照設(shè)計圖紙要求的位置進(jìn)行植筋和綁扎鋼筋，安裝模板，澆筑混凝土。

4.2 換梁施工

4.2.1 新梁制作

在磨刀門大橋一側(cè)的空地上臨時修建T梁預(yù)制廠，方便預(yù)制T梁的運(yùn)輸。

(1)基礎(chǔ)處理：為了避免預(yù)制T梁發(fā)生因基礎(chǔ)不均勻沉降而出現(xiàn)梁體斷裂或質(zhì)量事故，制作臺座基礎(chǔ)前，先對地基承載力進(jìn)行觸探檢測，確定地基承載力達(dá)到要求后，再進(jìn)行水泥混凝土硬化，澆筑擴(kuò)大基礎(chǔ)，否則應(yīng)對地基進(jìn)行處理。

(2)臺座制作：施工臺座分為兩部分。一部分為基礎(chǔ)長度5 200cm，寬度250cm，厚度35cm；第二部分是在基礎(chǔ)正中間設(shè)置一個T梁臺座，臺座長4 890cm，寬為T梁底寬60cm，高度28cm，在臺座中間設(shè)置向下反拱4cm。

(3)T梁制作：在臺座表面鋪設(shè)木模板作為底模，底模安裝時要注意設(shè)置預(yù)拱度，定時測量復(fù)查反拱值及平順情況，如果變形過大，需及時修正。應(yīng)檢查底模表面的平整度和拼裝錯臺，防止底模變形導(dǎo)致梁線型不均勻，影響梁的外觀質(zhì)量。底模安裝好之后按設(shè)計圖紙要求進(jìn)行綁扎鋼筋、安裝預(yù)應(yīng)力波紋管、安裝梁體模板、綁扎面板鋼筋、澆筑梁體混凝土、模板拆除、T梁養(yǎng)生、預(yù)應(yīng)力張拉、管道壓漿等。

4.2.2 移動模架拼接

受損跨L62#-5梁長50m、高2.6m、自重161.72t，橋面系及其他自重62.78t，單跨自重為224.5t。50m移動模架單節(jié)主梁最大重量為39t，整條移動模架自重約為200t。此外，為滿足受損梁吊裝的要求，移動模架結(jié)構(gòu)長度約為60m。移動模架母材采用Q345鋼材，通過焊接的方式拼接而成。焊縫須飽和滿焊，移動模架主梁的腹板及上底板采用焊透對接焊縫，另接頭處焊加筋板采用角焊，腹板及上底板連接采用襯墊單面焊，開單邊V型坡口，底面或側(cè)面加鋼襯墊，單面焊接雙面成型焊接工藝，焊接方法采用半自動實心焊絲二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊，加筋板采用半邊開坡口的角焊縫。焊接完成后須對焊縫進(jìn)行無損檢測。

圖6 移動模架主梁結(jié)構(gòu)

4.2.3 舊梁拆除，新梁安裝

(1)移動模架安裝：移動模架分節(jié)段拼接好后通過運(yùn)輸駁船水運(yùn)到磨刀門大橋，采用1臺350t浮吊和1臺450t浮吊將其吊起放置在受損跨橋面上。在受損跨左右兩跨橋面上預(yù)先鋪設(shè)鋼板，再鋪設(shè)H588型鋼墊梁，鋪設(shè)范圍不小于3m。

(2)舊梁拆除：為了保證舊梁吊離時處于平衡狀態(tài)，在吊離前需將防撞墻拆除。防撞墻切割采用金鋼石薄壁鉆的專用鉆頭和金剛石碟式切割機(jī)，將防撞墻與橋面相交處水平切割分離。再通過豎向分段切割，每2m一段，利用隨車吊將切割后的防撞墻逐塊拉離施工路段。

舊梁拆除之前要先將受損梁L62-5#梁與次邊梁解聯(lián)，利用安裝好的移動模架將舊梁反吊，通過兩臺浮吊同步吊起移動模架，使鋼絲繩處于預(yù)緊狀態(tài)，在移動模架兩端墊梁上墊塞鋼板，然后再下放。待舊梁鋼絲繩預(yù)緊完成后，開始進(jìn)行舊梁的解聯(lián)。利用已搭建的工作平臺，人工將橫隔板連接鋼板燒斷，采用鏈?zhǔn)角懈顧C(jī)將濕接縫切割。為確保吊離梁體的平衡，切割線為濕接縫邊線。舊梁吊離后采用空壓機(jī)人工鑿除內(nèi)側(cè)濕接縫，保留次邊梁濕接縫預(yù)埋鋼筋，用于與新建濕接縫鋼筋搭接。

橫隔板和濕接縫切割完成后，利用兩臺浮吊緩慢將舊梁吊起。由于撞擊點(diǎn)受損嚴(yán)重，為避免吊裝時撞擊點(diǎn)彎折，造成較大的安全隱患，在受損舊梁橋面布置起吊移動模架主梁，每處橫隔梁處設(shè)1個吊點(diǎn)，共9個吊點(diǎn)。舊梁抬起后，同步往后退方向移動，然后運(yùn)輸駁船就位在受損跨L61#-L62#跨，落梁后及時約束穩(wěn)固，并運(yùn)輸至附近碼頭，在駁船上分塊切割，外運(yùn)處理。

圖7 舊梁拆除立面

(3)新梁安裝：為了確保吊梁施工順利完成，正式吊梁前應(yīng)先進(jìn)行新梁試吊演練。在試吊時確認(rèn)汽車吊和浮吊的穩(wěn)定性、靈敏性，同時再次檢查鋼絲繩等部件的可靠性，確認(rèn)正常后再投入使用。

在切割橫隔板和濕接縫的同時，在預(yù)制場通過2臺400t汽車吊同步吊起新T梁至運(yùn)梁車上，再用運(yùn)梁車將新T梁運(yùn)至受損橋跨L61#-L62#跨。利用2臺浮吊緩慢同步將停放在L61#-L62#跨上橋面的新梁吊起，然后同步緩慢移動至新梁安裝區(qū)，落梁前檢查并確保新梁落在支座正中心。落梁后鋼絲繩仍處于收緊狀態(tài)，隨即迅速將橫隔板、濕接縫鋼筋與次邊梁橫隔板、濕接縫鋼筋焊接連接，檢查確保連接穩(wěn)固后，方可解除鋼絲繩。

圖8 新梁裝車

圖9 新梁安裝平面布置

4.2.4 橋面系施工

新梁安裝完成后，開始進(jìn)行橫隔板、濕接縫、橋面整體化層、防撞墻、瀝青路面、標(biāo)線等施工。按照相關(guān)要求，完成橋面系施工后，清理橋面，經(jīng)過相關(guān)單位及部門現(xiàn)場驗收合格后，按照高速公路開放交通的要求實施，撤離交通圍蔽設(shè)施，恢復(fù)正常通行。

4.3 交通疏解方案

考慮到高速公路車流量較大、車速較快，為了施工安全和減少社會影響，搶險期間按照施工工序分三階段進(jìn)行交通管制：

第一階段：封閉左幅慢車道和應(yīng)急車道，作為施工區(qū)域，保留快車道通行。這一階段主要是對舊梁臨時加固、防撞墻切割和移動模架吊裝。

第二階段：因需要使用大型汽車吊、大型浮吊、運(yùn)梁車輔助吊裝，考慮到施工作業(yè)區(qū)域人員以及作業(yè)車輛、行車的安全，需對左幅進(jìn)行全封閉施工。這一階段主要是進(jìn)行舊梁拆除和新梁安裝。

第三階段：封閉左幅慢車道和應(yīng)急車道，作為施工區(qū)域，保留快車道通行。這一階段主要進(jìn)行橫隔板、濕接縫、防撞墻、橋面鋪裝和瀝青路面施工。

待路面施工并養(yǎng)護(hù)完成后，拆除橋梁施工圍蔽設(shè)施、交通防護(hù)設(shè)施，恢復(fù)道路原狀。

5 結(jié)語

在車流量較大，邊通車邊加固維修的情況下，采用搭設(shè)施工平臺進(jìn)行舊梁加固、整體拆除防撞墻、使用移動模架整體拆除舊梁、利用浮吊進(jìn)行新梁安裝等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行磨刀門大橋的搶險工作。特別是在舊梁拆除時，需要使用移動模架、大型浮吊和運(yùn)輸船舶。施工前必須精心制定施工組織方案，考慮施工過程中會遇到的不良因素，做好相關(guān)的準(zhǔn)備工作，根據(jù)現(xiàn)場實際情況不斷優(yōu)化施工方案。經(jīng)過工后檢測，磨刀門大橋維修完成后總體處于安全穩(wěn)定的狀態(tài)，后期將繼續(xù)進(jìn)行日常檢查和定期檢測。