某半埋—全埋式大截面箱涵施工技術(shù)

李建平 李方志

1 工程概況

某公路橋設(shè)計(jì)為雙層橋面,上層橋面為雙向六車道,下層為雙向四車道,其中兩車道為預(yù)留輕軌,與遠(yuǎn)期地下輕軌線連接。橋梁落地的部分為箱涵,是地上橋梁與地下輕軌隧道之間的過(guò)渡段。箱涵總長(zhǎng)度161.26 m,設(shè)計(jì)為半埋—全埋式,最大埋深約為6.3 m。橫截面為兩分離式單箱單室斜腹板箱形截面,截面高6.4 m,頂板寬 13 m,厚0.4 m,底板寬10.3 m,厚0.45 m,腹板厚0.55 m,內(nèi)外腹板斜度分別為 1∶4.576,1∶4.68。箱涵基礎(chǔ)采用φ 800 mm鋼筋混凝土灌注樁,平均樁長(zhǎng) 20 m(鉆巖 2 m),總樁數(shù)188根。在設(shè)計(jì)上,箱涵分為4個(gè)節(jié)段,每段長(zhǎng)約40 m,編號(hào)為AM1～AM4(見(jiàn)圖1),從AM1到AM4埋深逐漸加大。

2 箱涵基坑的支護(hù)和開(kāi)挖

2.1 支護(hù)結(jié)構(gòu)和施工橋

該半埋—全埋式箱涵基坑采用鋼板樁加工字鋼支護(hù),根據(jù)挖深的不同,支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為3種不同的形式,相應(yīng)的基坑分為3個(gè)區(qū)。第一區(qū):箱涵末端53 m和末端外延7.5 m的范圍,每隔一根鋼板樁打一根工字鋼,并設(shè)兩層水平支撐。第一層支撐高出箱涵頂面40 cm,第二層支撐高于基坑底1.5 m。水平支撐與其末端斜撐一起固定在圍檁上,圍檁通過(guò)牛腿固定在與鋼板樁緊貼的工字鋼上。水平支撐工字鋼型號(hào)為(356×368×202)kg/m(英制單位)。第二區(qū):相鄰第一區(qū)40 m范圍,僅在較深的一端12 m的范圍內(nèi)設(shè)置一層水平支撐,其余位置不設(shè)水平撐,工字鋼間距2 m。第三區(qū):相鄰第二區(qū) 30 m范圍,工字鋼間距 4 m。

由于第一區(qū)下層水平支撐距基坑底僅1.5 m,不便于支撐以下土體的機(jī)械開(kāi)挖和運(yùn)輸,為了解決有兩層水平支撐的施工范圍內(nèi)的開(kāi)挖和運(yùn)輸問(wèn)題,設(shè)置了施工橋,施工橋位于箱涵基坑橫向的中部,從箱涵基坑末端縱向延伸布置,截止于第一區(qū)和第二區(qū)交界處。支護(hù)結(jié)構(gòu)和施工橋見(jiàn)圖1,圖2。

2.2 水平支撐的安裝和在施工橋上開(kāi)挖深基坑

在鋼板樁和工字鋼立柱(包括施工橋工字鋼立柱)插打完成后,即開(kāi)始安裝第一層水平支撐,首先安裝圍檁,然后將水平支撐焊接在圍檁上。第一層水平支撐安裝完成后,鋪設(shè)施工橋橋面,施工橋搭設(shè)完成,隨后進(jìn)行基坑的開(kāi)挖。

由于第二區(qū)和第三區(qū)基本上沒(méi)有水平支撐,不存在作業(yè)空間的限制問(wèn)題,因此開(kāi)挖作業(yè)較簡(jiǎn)單,用挖掘機(jī)配之以運(yùn)輸車輛階梯式邊退邊挖,達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高即可。第一區(qū)由于有兩層水平支撐,作業(yè)空間受到限制,開(kāi)挖作業(yè)的安排較復(fù)雜。首先用大型挖掘機(jī)在施工橋上作業(yè),挖出的砂土由運(yùn)輸車經(jīng)施工橋運(yùn)走,在第一層水平支撐以下形成高約2 m的空間時(shí),用小型挖掘機(jī)進(jìn)入基坑配合開(kāi)挖,挖出的砂土再經(jīng)橋上的挖掘機(jī)裝載到運(yùn)輸車上運(yùn)出。當(dāng)開(kāi)挖到第二層水平支撐的位置時(shí),要先完成水平支撐的安裝后才可以繼續(xù)開(kāi)挖作業(yè)。

3 箱涵主體施工

適應(yīng)箱涵截面大的特點(diǎn),箱涵涵身分兩個(gè)階段施工,第一階段完成每一節(jié)(AM1～AM4)的底板和底板以上0.5 m腹板;第二階段縱向分段完成腹板和頂板,每10 m為一個(gè)節(jié)段(見(jiàn)圖2)。

3.1 底板的施工

箱涵底板按設(shè)計(jì)時(shí)劃分的節(jié)段一次性施工完成?；炷翂|層按底板的標(biāo)高和形狀澆筑,箱涵兩側(cè)用于支撐和移動(dòng)模板的臨時(shí)混凝土板邊緣在施工時(shí)也考慮了箱涵的外形,與混凝土墊層一起直接作為底板的模板,底板的鋼筋綁扎即在這個(gè)模板上進(jìn)行。

高出底板頂面0.5 m的腹板內(nèi)外模均采用木模,外模通過(guò)預(yù)先制作的角鋼支架固定在箱涵兩側(cè)臨時(shí)混凝土板上,而內(nèi)模則通過(guò)鋼筋保護(hù)層墊塊和模板拉桿與外模固定。

在施工時(shí),腹板的豎向鋼筋分成兩段制作,兩段之間以搭接的形式連接,第一段高出施工縫的長(zhǎng)度足以滿足規(guī)范要求的搭接長(zhǎng)度,較短的豎向鋼筋為第一階段的鋼筋綁扎帶來(lái)了方便。

在箱涵節(jié)段間的伸縮縫和腹板兩次灌注之間的施工縫位置均設(shè)置了橡膠止水帶,前者采用HXZ-b300-(8-15),規(guī)格651(遇水膨用橡膠采用 BW-Ⅱ型,規(guī)格 300 mm×20 mm),后者采用Sika V-25。

箱涵底板和底板以上0.5 m腹板一起灌注,箱涵一節(jié)底板單幅的混凝土量約為280 m3,灌注時(shí)使用一臺(tái)混凝土泵車,從箱涵兩側(cè)道路上泵送混凝土到底板。按底板的坡度從下向上灌注,先沿縱向灌注腹板底部,再沿縱向灌注底板中部,這樣做的目的主要是為了使腹板底部的混凝土先形成一定的強(qiáng)度,以減少腹板灌注時(shí)出現(xiàn)翻漿的機(jī)會(huì),灌注速度約40 m3/h。

作業(yè)程序:1)底板鋼筋綁扎;2)腹板外模就位;3)腹板鋼筋綁扎;4)腹板內(nèi)模安裝;5)混凝土灌注。

3.2 腹板和頂板的施工

箱涵腹板內(nèi)外模均采用鋼模板(見(jiàn)圖2),其細(xì)部設(shè)計(jì)及加工委托專業(yè)制造廠完成。鋼模板共兩套,每套10延米(包括東西兩幅),分為4節(jié),每節(jié)長(zhǎng)2.5 m。

箱涵AM4段設(shè)有第二層水平支撐,因箱涵底板和箱涵兩側(cè)臨時(shí)混凝土板緊貼在一起,形成了對(duì)支護(hù)鋼板樁的一個(gè)支撐結(jié)構(gòu),因此,等箱涵底板和箱涵兩側(cè)臨時(shí)混凝土板達(dá)到了一定的強(qiáng)度,便可拆除第二層水平支撐工字鋼。第二層水平支撐拆除后,才能安裝腹板鋼模板。

按設(shè)計(jì)的要求,箱涵混凝土灌注應(yīng)東西兩幅同時(shí)進(jìn)行,對(duì)稱施工。腹板灌注時(shí),由于混凝土傾落高度達(dá)5 m左右,在向模板中傾卸混凝土?xí)r采用了串筒,防止混凝土離析?；炷琳駬v采用插入式振搗器,分層澆筑厚度為30 cm。

混凝土灌注完成后,澆水養(yǎng)護(hù),當(dāng)強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的75%時(shí),便可拆除外模,開(kāi)始下一節(jié)段的施工。節(jié)段的施工縫之間設(shè)有橡膠止水帶,型號(hào)Sika V-25。

箱涵分兩階段灌注,先灌底板和一部分腹板,再灌腹板和頂板,前期灌注的混凝土強(qiáng)度已經(jīng)形成,有效地避免了翻漿的現(xiàn)象,從而保證了腹板的灌注質(zhì)量。

作業(yè)程序:1)拆除第二層支撐(第一區(qū),有第二層支撐的范圍);2)安裝腹板外模;3)綁扎腹板鋼筋;4)安裝腹板內(nèi)模;5)鋪?lái)敯宓啄?6)綁扎頂板鋼筋;7)灌注混凝土;8)養(yǎng)護(hù);9)拆模(先拆外模,再拆內(nèi)模,后拆內(nèi)頂模)。

4 結(jié)語(yǔ)

在基坑開(kāi)挖的過(guò)程中采用了施工橋,解決了有兩層水平支撐的基坑內(nèi)開(kāi)挖不便的問(wèn)題。先澆筑箱涵底板及底板頂面以上0.5 m的腹板,再施工腹板其他部分和頂板的做法,保證了高達(dá)6.4 m的涵身的施工質(zhì)量。另外,箱涵支護(hù)結(jié)構(gòu)的一些做法,也是該箱涵施工的一個(gè)亮點(diǎn)。

[1] 張毅軍.杏園湟水河特大橋連續(xù)箱梁施工技術(shù)[J].山西建筑,2008,34(33):333-334.