組合支架在曲線箱梁節(jié)段拼裝施工中的應(yīng)用

董文奇

1 概述

西平鐵路南石窟寺橋位于甘肅省涇川縣,跨越?jīng)芎?設(shè)計采用8孔 64m節(jié)段預(yù)制拼裝箱梁,單孔箱梁分 13個節(jié)段進行預(yù)制,節(jié)段布置為:3.2m+11×4.6 m+3.2m,每跨混凝土491m3,鋼筋882 kN,鋼絞線271.4 kN,每跨梁重13 000 kN(含濕接縫、電氣化平臺、擋渣墻等)。節(jié)段梁橋下部結(jié)構(gòu)設(shè)計為直徑 4.2m的實心圓墩群樁承臺基礎(chǔ),墩高 9m～12m,26號墩和 34號墩為高低墩帽,其他跨均為 32m標(biāo)準(zhǔn)梁。該橋 26號,27號跨位于緩和曲線上,28號～30號跨位于直線上,考慮到工期和大跨度曲線橋的施工技術(shù)難度,同時,由于梁跨所在地形為涇河河漫灘,場地平整,墩身高度低,施工方案采用碗口腳手組合柱支架結(jié)構(gòu)進行預(yù)制箱梁節(jié)段拼裝,支架跨度為 64m,較好地解決了支架橫向分配梁和立桿均勻受力的技術(shù)難題。為此,本文詳盡介紹了支架的結(jié)構(gòu)形式、支架和節(jié)段梁的施工等關(guān)鍵技術(shù),從而為類似工程提供參考。

2 支架結(jié)構(gòu)形式

施工采用碗口腳手組合柱支架結(jié)構(gòu),主要結(jié)構(gòu)為立桿、水平桿、橫向分配梁以及縱梁。

1)立桿。節(jié)拼支架采用碗扣式鋼管架,立桿主要采用 3.0m, 2.4m,1.8m,1.2m,0.9m幾種,接長錯開布置,縱橋向立桿間距為600mm,橫橋向中間為600mm,最外排間距為 900mm。立桿的頂端設(shè)置頂托(D形),頂托長度670mm,為了保證頂托橫向穩(wěn)定性,頂托可調(diào)長度控制在 25mm以內(nèi),每根立桿的下端設(shè)置底托(C形),底托與混凝土面密貼。

2)水平桿。橫桿采用 0.9m和 0.6m兩種規(guī)格,支架最低一層水平桿距立桿底部為400mm,中間橫桿間距步距按照 1 200mm控制;橫向分配梁采用Ⅰ22b的工字鋼,間距0.6m。

3)縱梁。上縱梁采用兩根造橋機縱梁,間距為 2.8m,濕接縫施工時采用方木加密縱梁;在縱梁上按照設(shè)計要求布設(shè)螺旋千斤頂,螺旋千斤頂將所有荷載傳給縱梁,由縱梁依次傳給橫梁、支架和地基。

4)剪刀撐。剪刀撐沿橫截面按間距 3.0m布設(shè),縱向在支架左右兩外側(cè)各設(shè)1排。剪刀撐采用長6m,壁厚3.5mm,外徑48mm的標(biāo)準(zhǔn)鋼管。鋼管與支架立桿、橫桿采用旋轉(zhuǎn)扣件進行連接,剪刀撐鋼管搭接長度不小于 1 000mm,且至少 3個連接扣件。

3 支架施工

1)支架地基處理。為保證地基強度,對 26號～28號孔跨 1.5m深度范圍內(nèi)的軟弱土層,按照每層虛鋪厚度不大于 500mm的方式進行分層換填砂夾卵石,在換填壓實的地基上澆筑 C20混凝土厚 150mm,混凝土頂面標(biāo)高由支架高度控制,確保地基承載力不低于 150 kPa的要求和支架基礎(chǔ)穩(wěn)定性滿足受力要求。

2)支架搭設(shè)。完成地基處理后,可進行支架的搭設(shè)工作,桿件組裝順序為:立桿底座→立桿→橫桿→斜桿→接頭鎖緊→上層立桿→立桿連接銷→橫桿。接頭連接牢固后,再搭設(shè)上部腳手架,在支架的頂部和底部用大橫桿和剪刀撐加以固定,為了確保腳手架的整體剛度,每 5排設(shè)置水平加固桿,同時加設(shè)斜桿及剪刀撐,將各排支架牢固地連接在一起[1,2]。

3)支架預(yù)壓。按照箱梁自重選取半跨長度進行支架預(yù)壓試驗,支架預(yù)壓重量為該段梁體混凝土自重的 1.2倍。壓載采用預(yù)制梁段直接預(yù)壓,并在梁段上加載鋼筋或砂袋。在壓載過程中采用水準(zhǔn)儀觀測支架的變形情況,支架壓載觀測點布置在距端點 1m處、1/4跨度處、跨中位置,每個斷面設(shè) 6個測點。觀測點在壓載前布設(shè),采用掛鋼絲垂球地面作為檢測點。觀測分為預(yù)壓加載前,50%荷載、80%荷載、100%荷載、120%荷載分階段進行,每級加載后均靜載3 h后分別測設(shè)支架和地基的沉降量,待支架不再發(fā)生沉降,預(yù)壓過程即告結(jié)束(如圖1所示)。等到支架及地基沉降穩(wěn)定后,進行分級卸載,即 120%—80%—50%—0%,每級卸載后均靜載 1 h然后分別測設(shè)支架和地基的恢復(fù)量。卸載時在同跨內(nèi)先中間、后兩邊對稱同時進行。根據(jù)觀測結(jié)果調(diào)整底板標(biāo)高,計算支架彈性壓縮量及基礎(chǔ)沉降量,繪制加載—支架沉降曲線。并結(jié)合梁的張拉為起拱度綜合計算設(shè)置支架預(yù)拱度[3]。

4 節(jié)段梁的施工

4.1 節(jié)段施工順序

支架節(jié)段施工由第一跨(即 26號 ～27號墩)逐跨依次向第二跨(即 27號～28號墩)施工。根據(jù)施工的快捷方便,每跨節(jié)段梁拼裝順序依次由大里程方向向小里程方向施工,即:1號→2號→3號→4號→5號→6號→7號(中間段)→6號→5號→4號→3號→2號→1號段,如圖2所示。

4.2 節(jié)段梁的移運和架設(shè)

1)梁段吊裝和初步就位:由于施工節(jié)段梁預(yù)制場設(shè)在大橋24號墩～25號墩主線橋位范圍,存梁場設(shè)在 25號墩～26號墩的主線橋位范圍內(nèi),因此節(jié)段梁采用1 000 kN龍門吊直接從存梁場提運到安裝位置的四臺螺旋千斤頂上即節(jié)段梁初步就位(見圖3)。

2)梁段精確就位:梁段縱向和橫向的就位利用雙坐標(biāo)千斤頂來調(diào)節(jié),以線路的中心線為基準(zhǔn),要求線路中心線和梁體中心線重合;縱向兩端的 1號梁段預(yù)埋螺栓對正支座預(yù)留孔,考慮預(yù)應(yīng)力張拉后及后期徐變引起梁跨收縮,梁段在擺放時,縱向收縮量以設(shè)計梁圖為準(zhǔn),調(diào)整順序為:縱向調(diào)整→橫向調(diào)整→豎向調(diào)整→縱向調(diào)整→橫向調(diào)整→豎向調(diào)整的次序反復(fù)循環(huán)調(diào)整,直到梁段縱向、橫向和豎向三個方向的調(diào)位滿足設(shè)計和規(guī)范要求。節(jié)段梁橫向精調(diào)后采用絲桿支撐在移動支架兩側(cè)腹桿上;縱向精調(diào)后采用螺栓將螺旋千斤頂?shù)鬃c縱梁臨時固定,確保位置準(zhǔn)確。

3)精調(diào)過程中撓度施工控制:在建立了正確的模型和性能指標(biāo)后,依據(jù)設(shè)計參數(shù)和控制參數(shù),結(jié)合橋梁結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)狀態(tài)、施工工況、施工荷載、二期恒載、活載等進行分析,得出結(jié)構(gòu)按施工階段進行的每階段的內(nèi)力和撓度以及最終成橋狀態(tài)的內(nèi)力和撓度。

5 結(jié)語

通過碗口腳手組合柱支架預(yù)制節(jié)段拼裝技術(shù)在南石窟寺橋的施工實踐,成功解決了施工中支架的橫向分配梁和立桿均勻受力的關(guān)鍵技術(shù)難題,節(jié)約工程費用,其成果可為類似工程提供借鑒。

[1] 李 龍.支架法節(jié)段拼裝簡支箱梁施工技術(shù)[J].國防交通工程與技術(shù),2009(3):31-32.

[2] 許克賓.橋梁施工[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2005: 155-159.

[3] 范立礎(chǔ).橋梁工程(上冊)[M].北京:人民交通出版社, 1987:72.

[4] 蒙曉蓮.橋梁節(jié)段預(yù)制拼裝技術(shù)及其在城市軌道交通中的應(yīng)用[M].廣州:華南理工大學(xué)出版社,2006:1-3.