劉志勇

（中鐵建大橋工程局集團(tuán)第一工程有限公司，遼寧 大連 116000）

0 引言

我國(guó)高速公路的發(fā)展迅猛，平原、丘陵地區(qū)高速公路網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)形成。目前高速公路的建設(shè)區(qū)域多為山區(qū)，受山區(qū)特殊地形限制，高速公路跨越既有省道多采用門(mén)式墩蓋梁，因門(mén)式墩蓋梁為矩形，自重大，采用傳統(tǒng)的抱箍法或鋼棒法施工極難滿足其支撐穩(wěn)定性要求。?？抵辽褶r(nóng)架高速公路高碑4 號(hào)大橋2#墩門(mén)式墩施工實(shí)例，通過(guò)選用鋼管立柱+貝雷梁支撐組合體系能夠保證施工期的安全又能保證既有省道的車(chē)輛通行，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工使用證明，該方法具有非常好的效果，本文將對(duì)此進(jìn)行深入分析總結(jié)。

1 工程概況

新建?？抵辽褶r(nóng)架高速公路高碑4 號(hào)大橋位于湖北省襄陽(yáng)市?？悼h后坪鎮(zhèn)高碑村，該橋橋址區(qū)屬構(gòu)造侵蝕中等切割中低山峽谷地貌區(qū)，橋梁跨越東流水河道及S336省道。高碑4號(hào)大橋2#墩（樁號(hào)為YK8+570）設(shè)計(jì)為門(mén)式墩，用來(lái)跨越省道S336，其中1#墩位于省道左側(cè)河道中，2#墩位于省道右側(cè)山體邊坡上，2#墩蓋梁底距省道路面凈空為9.6m，蓋梁尺寸為長(zhǎng)20.8m×寬2.2m×高2.5m，凈跨徑17.2m。

2 門(mén)式墩施工技術(shù)及要點(diǎn)控制

2.1 方案的選擇

高碑4 號(hào)大橋2#墩蓋梁具有跨度大、自重大等特點(diǎn)，制定施工方案時(shí)需進(jìn)行綜合考慮，由于2#墩蓋梁跨越S336 省道，為保證車(chē)輛通行則無(wú)法采用滿堂支架施工，選取門(mén)式支撐體系作為臨時(shí)結(jié)構(gòu)施工蓋梁較為合理。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，采用混凝土基礎(chǔ)+鋼管立柱+貝雷梁組合支撐體系。

針對(duì)支撐體系承載力、鋼管立柱抗壓、貝雷桁架和工字鋼分配梁的抗彎等方面進(jìn)行驗(yàn)算，得出地基承載力滿足700kPa、立柱采用Φ630 螺旋焊管、8+2 片單層加強(qiáng)型貝雷梁、分配梁使用I20工字鋼，間距50cm 可滿足施工需求，具體形式見(jiàn)圖1。

圖1 臨時(shí)結(jié)構(gòu)支撐體系立面圖

2.2 臨時(shí)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的施工

基礎(chǔ)使用C25 混凝土澆筑，省道左側(cè)河道內(nèi)基礎(chǔ)采用擴(kuò)大墩帽（鋼筋混凝土）形式作為立柱基礎(chǔ)，省道右側(cè)基礎(chǔ)直接坐落在開(kāi)挖平整后的山體上，施工前進(jìn)行地基承載力檢測(cè)?；A(chǔ)施工需嚴(yán)格控制頂面高程，基礎(chǔ)頂面高程=設(shè)計(jì)墩頂高程-[10cm（鋼模板）+20cm（I20 工字鋼）+160cm（貝雷梁、加強(qiáng)桿件）+63cm（I63 工字鋼）+40cm（調(diào)節(jié)沙箱）+立柱高度]?；A(chǔ)混凝土澆筑前預(yù)埋10mm厚鋼板（尺寸80×80cm）用于焊接立柱。

2.3 立柱的安裝

立柱采用Φ630螺旋焊管，頂端采用調(diào)節(jié)高度法蘭盤(pán)（見(jiàn)圖2）。門(mén)式墩墩柱施工時(shí)，在墩頂向下4.0m 位置預(yù)埋鋼板。墩柱施工完成后，使用人工配合汽車(chē)吊安裝臨時(shí)結(jié)構(gòu)立柱，并采用I20a工字鋼，連接立柱與橋梁墩柱預(yù)埋鋼板，使得立柱與墩柱連接成整體，提高其穩(wěn)定性。

圖2 臨時(shí)結(jié)構(gòu)立柱法蘭盤(pán)

2.4 調(diào)節(jié)沙箱及承重橫梁的安裝

立柱安裝完成后，對(duì)立柱頂標(biāo)高進(jìn)行復(fù)核，確定調(diào)節(jié)沙箱標(biāo)高，沙箱可調(diào)節(jié)高度至少保證20cm，否則由于預(yù)留空間不足會(huì)導(dǎo)致支撐體系拆除困難。承重橫梁采用雙拼I63a 工字鋼，橫梁采用人工配合汽車(chē)吊安裝在沙箱上，并進(jìn)行固定。

2.5 貝雷梁的安裝

采用單層單排10 片（8+2）加強(qiáng)型貝雷梁，貝雷梁長(zhǎng)度按臨時(shí)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖在地面進(jìn)行單片組裝，單片組裝完畢后分四部分（2+3+3+2）吊裝到承重橫梁上。吊裝貝雷片時(shí)，安全人員和現(xiàn)場(chǎng)工程師必須在現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控指揮，同時(shí)，省道S336 進(jìn)行交通管制，確?，F(xiàn)場(chǎng)人員和施工的安全，在大風(fēng)天氣及下雨天氣禁止吊裝作業(yè)[1]。

2.6 分配梁的安裝

貝雷梁安裝經(jīng)驗(yàn)收合格后，進(jìn)行分配梁安裝。分配梁采用I20 工字鋼，縱向布置在貝雷桁架上，單根長(zhǎng)度4.5m，橫向間距50cm。懸臂貝雷片布置2根分配梁，間距100cm。分配梁嚴(yán)格按照臨時(shí)結(jié)構(gòu)布置圖進(jìn)行鋪設(shè)，鋪設(shè)間距用鋼卷尺控制在±1cm之內(nèi)。

2.7 蓋梁底模的安裝

在橋墩頂部鑿出一條條凹痕，清理橋墩頂部的疏松混凝土，并在橋墩上放樣樁的軸線，并作好標(biāo)記。模板按照蓋梁尺寸定做，能確保蓋梁位置準(zhǔn)確，尺寸大小的準(zhǔn)確。底部模具鋪好后進(jìn)行平整調(diào)試，調(diào)試時(shí)要保證各個(gè)部件的受力均勻。在下部模具安裝完畢后，對(duì)蓋梁的位置和高度進(jìn)行復(fù)測(cè)，通過(guò)后進(jìn)行預(yù)壓力觀測(cè)點(diǎn)設(shè)置。

2.8 臨時(shí)結(jié)構(gòu)的預(yù)壓

使用預(yù)制混凝土塊進(jìn)行預(yù)壓，其預(yù)壓質(zhì)量是原設(shè)計(jì)質(zhì)量的1.2 倍。預(yù)壓分為三個(gè)階段，分別為50%、100%、120%的質(zhì)量預(yù)壓。在對(duì)臨時(shí)支撐物進(jìn)行預(yù)壓力監(jiān)控期間，在加載50%和100%的質(zhì)量時(shí)每8h 監(jiān)測(cè)一次，共監(jiān)測(cè)3 次，加載到120%時(shí)每12h 監(jiān)測(cè)一次，共監(jiān)測(cè)3 次，在每個(gè)監(jiān)測(cè)站12h 內(nèi)，每個(gè)監(jiān)測(cè)站的沉降平均在0.5mm 以下；在36h 內(nèi)，每個(gè)監(jiān)測(cè)站的沉降平均在2.5mm 以下，判斷為臨時(shí)支撐物預(yù)壓合格。卸料要分層進(jìn)行，也就是從120%到70%,20%到0，在每個(gè)階段卸料后，都要在1h 內(nèi)進(jìn)行恢復(fù)量的測(cè)定，并做好觀測(cè)記錄，確認(rèn)所有的蓋梁和模板都能通過(guò)檢驗(yàn)，才能進(jìn)行澆筑[2]。

2.9 鋼筋的安裝

門(mén)式墩蓋梁鋼筋骨架在鋼筋加工場(chǎng)制作成半成品后運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)，使用人工配合汽車(chē)吊吊裝至蓋梁上進(jìn)行焊接安裝。

2.10 波紋管的安裝

鋼束管道采用Φ90mm 金屬波紋管，用Φ12mm 鋼筋定位，注意定位網(wǎng)片焊接牢固。定位鋼筋網(wǎng)片沿著管道方向每100cm 設(shè)置一道，彎起控制點(diǎn)做加密處理。鋼筋焊接時(shí)，焊接火花不得接觸波紋管，以免將波紋管燒傷。如有燒傷，需用膠帶將波紋管漏處進(jìn)行密封，防止漏漿。波紋管安裝完成后，插入PVC軟管，防止混凝土澆筑過(guò)程中水泥漿進(jìn)入造成波紋管堵塞。

2.11 支座墊石鋼筋的安裝

在蓋梁鋼筋骨架及模板安裝固定完成后，測(cè)量人員對(duì)于模板位置與高程進(jìn)行校核，準(zhǔn)確無(wú)誤后，進(jìn)行支座墊石放樣，安裝支座墊石預(yù)埋鋼筋。

2.12 混凝土的澆筑

蓋梁鋼筋與模板驗(yàn)收合格后，可澆筑混凝土。蓋梁采用汽車(chē)泵泵鋪混凝土，混凝土的坍落程度要達(dá)到泵鋪的要求，從橋墩頂部開(kāi)始，往左右兩個(gè)方向進(jìn)行分層澆筑，分層厚度為30cm，注漿速度不可太快，按先從低部到高位，從兩邊往中間均勻地灌入，再進(jìn)行下層混凝土的搗固（搗固選擇插入式振搗棒搗固），然后繼續(xù)泵鋪。施工時(shí)嚴(yán)格控制上部高度，且收漿平整[3]。

2.13 混凝土的養(yǎng)護(hù)

混凝土澆筑完成后及時(shí)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，由于門(mén)式墩跨省道S336，為了不影響過(guò)往車(chē)輛通行還要保證養(yǎng)護(hù)質(zhì)量，采用土工布養(yǎng)護(hù)，并用2 只150L 水桶放在蓋梁上，水通過(guò)預(yù)留孔流出，并漫到蓋梁各個(gè)位置，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不得少于7d[4]。

2.14 鋼絞線的安裝及張拉

預(yù)應(yīng)力鋼束采用抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值σpk=1860MPa 的高強(qiáng)度低松弛鋼絞線，兩端采用低回縮夾片式錨具，鋼絞線長(zhǎng)度按設(shè)計(jì)尺寸下料安裝。

蓋梁混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90%且養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于7d 之后可進(jìn)行蓋梁初張拉。先進(jìn)行中間束張拉而后兩端均勻?qū)ΨQ張拉；首次張拉完成后及時(shí)架梁，待左右幅預(yù)制T梁安裝完畢，對(duì)稱張拉剩余全部鋼束。

3 臨時(shí)結(jié)構(gòu)主要構(gòu)件簡(jiǎn)算

3.1 結(jié)構(gòu)荷載的組合計(jì)算

蓋梁為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，重度取26kN/m3；蓋梁底模板、側(cè)模板采用定型組合鋼模，重度為0.75kN/m2；施工人員、材料及施工機(jī)具荷載按2.5kPa計(jì)；傾倒混凝土?xí)r產(chǎn)生的沖擊荷載按4.0kPa 計(jì)；混凝土振搗產(chǎn)生的荷載按2.0kPa 計(jì)。綜合以上計(jì)算，按照混凝土澆筑施工過(guò)程中不同工況對(duì)支架強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性進(jìn)行計(jì)算，靜載系數(shù)k1取1.2，動(dòng)載系數(shù)k2取1.4，則門(mén)式墩蓋梁施工產(chǎn)生的均布荷載為：Q=206.336kN/m。

3.2 分配梁I20a工字鋼的強(qiáng)度驗(yàn)算

工字鋼I20a 的力學(xué)特性：分配梁I20a 工字鋼下方設(shè)置橫梁采用加強(qiáng)型單層貝雷片10片（8+2），I20a工字鋼為普通A3 鋼材，經(jīng)查表得到彈性模量E=2.1×105MPa，容 許 剪 應(yīng) 力 [τ]=85MPa，容 許 彎 應(yīng) 力 [σw]=145MPa。

I20a 工字鋼截面力學(xué)特性：截面面積A=35.55cm2，慣性矩I=2369cm4，截面抵抗矩W=236.9cm3，單位重27.91kg/m。

根據(jù)結(jié)構(gòu)荷載計(jì)算得單根分配梁I20a工字鋼承受的均布荷載為：Q1=101.88kN/m，進(jìn)而求得分配梁I20a工字鋼最大正彎矩位于跨中Mmax=1.367kN·m，則I20a工字鋼承受彎應(yīng)力求得分配梁I20a工字鋼最大剪力Vmax=22.923kN，則I20a工字鋼承受剪應(yīng)力求得撓度為綜上計(jì)算得出分配梁I20a工字鋼強(qiáng)度滿足要求[5]。

3.3 貝雷梁強(qiáng)度驗(yàn)算

臨時(shí)結(jié)構(gòu)主梁采用加強(qiáng)型單層貝雷梁10 片（8+2），貝雷梁力學(xué)特性見(jiàn)表1，容許內(nèi)力見(jiàn)表2。

表1 加強(qiáng)型與不加強(qiáng)型單排單層貝雷梁的幾何特性

表2 加強(qiáng)貝雷梁的容許內(nèi)力

根據(jù)施工方案，高碑4 號(hào)大橋2#墩蓋梁臨時(shí)結(jié)構(gòu)計(jì)算跨徑為16.5m，貝雷梁承受均布荷載為Q=206.336kN/m。計(jì)算求得貝雷梁跨中承受的最大彎矩為Mmax=7021.8kN·m≤[M]=13500kN·m；求得貝雷梁位于支點(diǎn)承受的最大剪力Vmax=1702.27kN≤［V］2452kN；求得最大撓度為0.2mm，小于允許最大撓度41mm，綜上計(jì)算得出貝雷梁強(qiáng)度滿足要求。

3.4 承重梁I63a工字鋼驗(yàn)算

I63a 工字鋼截面力學(xué)特性如下：截面面積A=154.59cm2，慣 性 矩I=94004cm4，截 面 抵 抗 矩W=2984.3cm3，單位重121.36kg/m。

根據(jù)荷載組合分配求得承重梁I63a工字鋼最大正彎矩位于跨中Mmax=755.638kN·m，I63a工字鋼承受彎應(yīng)力σ=126.6MPa≤［σw］=145MPa；求得承重梁 I63a 工字鋼最大剪力Vmax=843.84kN，則I63a 工字鋼承受剪應(yīng)力τ=27.29MPa≤［τ］=85MPa；求得撓度 1.76mm 小于容許撓度。綜上計(jì)算得出承重梁I63a工字鋼強(qiáng)度滿足要求。

3.5 立柱Φ630mm×10mm鋼管驗(yàn)算

Φ630mm×10mm 螺旋鋼管截面力學(xué)特性：截面面積 194.68cm2，慣 性 矩 93639.592cm4，截 面 抵 抗 矩2972.7cm3，回轉(zhuǎn)半徑219mm。

根據(jù)荷載組合分配求得單根立柱承受壓力為851.1kN，求得立柱承受軸向應(yīng)力σ=43.71MPa≤［σ］=140MPa。經(jīng)驗(yàn)算，Φ630mm×10mm 螺旋鋼管強(qiáng)度滿足施工要求。

4 結(jié)束語(yǔ)

跨越既有道路的門(mén)式墩蓋梁的施工，常規(guī)施工方法很難滿足現(xiàn)場(chǎng)施工要求，采用混凝土基礎(chǔ)+鋼管立柱+貝雷梁組合支撐體系作為臨時(shí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行跨越既有省道門(mén)式墩蓋梁的施工，解決了門(mén)式墩蓋梁自重大、跨度大、承載結(jié)構(gòu)選擇難的問(wèn)題，既保障了門(mén)式墩蓋梁施工期間的安全，又能滿足既有省道正常通車(chē)的需求，此施工方法可為類似工程提供借鑒與參考。