大跨度箱梁超高支架設(shè)計(jì)與施工技術(shù)

王昆鵬

（中鐵大橋局集團(tuán)有限公司 第二工程有限公司，江蘇 南京 210015）

1 工程概況

泰州長江大橋南錨和南塔之間的引橋上部結(jié)構(gòu)為6×70m六跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁,全長420m。梁高4m。箱梁頂板寬16m，底板寬7.5m。

箱梁直線段總長為33m，采用單幅一次性澆筑，混凝土方量為492.36m3，梁段總重為1230.91t。其中8’塊段在南塔下橫梁上方，此塊段的重量200.85t考慮由南塔下橫梁承受，故直線段施工計(jì)算中混凝土重為1030.06t。

2 支架設(shè)計(jì)

2.1 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

直線段施工范圍位于江灘上，原計(jì)劃采用鋼管樁基礎(chǔ)。但經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)勘查，此處屬于原南塔施工場(chǎng)地，根據(jù)查閱其施工方案及現(xiàn)場(chǎng)核實(shí)，筑島平臺(tái)處理方法為清除30cm厚的腐質(zhì)后，對(duì)基層進(jìn)行分層填筑，分層壓實(shí)，層厚＜30cm，壓實(shí)度≮90%，然后填筑30cm厚的山皮土再澆筑20cm的C20混凝土，且筑島平臺(tái)已經(jīng)過2年多的沉積，現(xiàn)地面標(biāo)高為+4.5m。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，決定采用擴(kuò)大基礎(chǔ)。

根據(jù)設(shè)計(jì)，管樁分為三組，其中兩組位于地基上，第三組位于南塔的承臺(tái)基礎(chǔ)上。地基上的兩組管樁采用整體基礎(chǔ)，尺寸為13.7×6.2×1.5m，基礎(chǔ)底面配一層鋼筋網(wǎng)片；南塔承臺(tái)上的那組管樁采用單獨(dú)的小基礎(chǔ)，尺寸為1.5×1.5×0.5m。經(jīng)過計(jì)算，基礎(chǔ)及地基均滿足要求。

2.2 支架設(shè)計(jì)

（1）鋼管樁的選用

考慮支架高度在45m左右，在安裝時(shí)，其接頭及連接系若采用焊接，施工難度很大，而且焊接質(zhì)量也難以保證。經(jīng)多方考察，最終決定采用φ609mm，δ=16mm的成品管樁，其接頭均帶有法蘭盤，連接系也采用同類管樁，其與豎向管樁之間通過四通進(jìn)行連接。經(jīng)分析計(jì)算腹板下中間兩根樁受力最大，最大受力為Pmax=933KN=93.3t，計(jì)算得鋼管樁柔度λ=214.3>100，屬大柔度鋼管，鋼管的臨界力Pcr=132.6t>93.3t，所以滿足要求。

成品管樁主要由三個(gè)部分組成：拼接段、活動(dòng)端、四通。

拼接段的單根長度為0.2m、0.3m、0.4m、1.05m～9.05m，施工時(shí)通過螺栓連接成整體?；顒?dòng)端，由插座頭及插銷頭組成，長度為1.49m，可調(diào)節(jié)范圍0～0.2m。四通主要是用于管樁的交叉連接，可以根據(jù)需要連接于管樁非法蘭盤位置的任何地方。

（2）支架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)計(jì)算、比選，支架管樁分為三組，每組縱向兩排，管樁間距為3m；橫向四排，間距為3m+4.5m+3m；每組內(nèi)每根管樁間設(shè)四層連接系，每10m一層。根據(jù)計(jì)算，每組管樁的受力及穩(wěn)定性滿足設(shè)計(jì)要求，但考慮到管樁的高度，為確保安全，決定在每組管樁之間加兩層連接系。

（3）管樁的配置

圖1

管樁立柱根據(jù)設(shè)計(jì)進(jìn)行初步配置，施工時(shí)基礎(chǔ)標(biāo)高需嚴(yán)格控制，安裝完成后，頂端標(biāo)高通過活動(dòng)端進(jìn)行精確調(diào)整。管樁配置時(shí)，底節(jié)配一個(gè)0.4～0.5m的短節(jié)，即便于底節(jié)安裝時(shí)垂直度的調(diào)整，另外因底節(jié)與預(yù)埋件焊接固定，采用短節(jié)便于拆除。圖1為支架連接系的配置示意圖。

2.3 管樁支架安裝

2.3.1 安裝前的準(zhǔn)備工作

（1）安裝前對(duì)基礎(chǔ)標(biāo)高進(jìn)行復(fù)測(cè)，根據(jù)實(shí)際標(biāo)高，計(jì)算管樁立柱配置是否要進(jìn)行調(diào)整；

（2）對(duì)每根管樁立柱的中心位置按設(shè)計(jì)進(jìn)行測(cè)量放樣。

2.3.2 安裝順序

根據(jù)連接系的位置及管樁的配置情況，安裝順序如下：底層短節(jié)安裝→第一個(gè)9.05m長節(jié)立柱安裝→第二個(gè)9.05m長節(jié)立柱安裝→第一層連接系安裝→第三個(gè)9.05m長節(jié)立柱安裝→第二層連接系安裝→第四個(gè)9.05m長節(jié)立柱安裝→第三層連接系安裝→剩余立柱（包含活動(dòng)端）安裝→第四層連接系安裝。

2.3.3 底層短節(jié)安裝

（1）根據(jù)測(cè)量放樣的立柱中心點(diǎn)對(duì)底節(jié)進(jìn)行精確定位；

（2）用水平尺調(diào)整底節(jié)短節(jié)確保其上法蘭盤水平；

（3）調(diào)整完成后，底節(jié)下法蘭與預(yù)埋件焊接在一起，焊縫高度為10mm；

（4）焊接完成后，每根短節(jié)與預(yù)埋件之間再加焊6塊三角加勁板。

對(duì)焊縫質(zhì)量進(jìn)行檢查、驗(yàn)收，合格后，進(jìn)入下道工序。

2.3.4 第一、二個(gè)9.05m長節(jié)立柱、第一層連接系安裝

（1）在距第一個(gè)長節(jié)立柱頂端約50cm處對(duì)稱焊接四個(gè)帶欄桿立柱的三角托架，并鋪上腳手板；

（2）安裝第一個(gè)長節(jié)立柱，其與底層短節(jié)連接處的螺栓暫不完全擰緊；

（3）第一個(gè)長節(jié)立柱安裝完后，利用其頂部的三角托架滿鋪腳手板，在托架帶的立柱焊接欄桿，并掛設(shè)安全網(wǎng)，形成第一層操作平臺(tái)；

（4）在第二個(gè)長節(jié)立柱的頂端焊接同樣的三角托架，并在其底部安裝好四通；

（5）安裝第二個(gè)長節(jié)立柱，其與第一個(gè)長節(jié)立柱的連接工作在第一層操作平臺(tái)上進(jìn)行，該處連接螺栓擰緊；

（6）安裝第一層連接系。在此時(shí)安裝第一層連接系，即確保結(jié)構(gòu)的安全，同時(shí)，因管樁連接系長度固定，而且通過四通與立柱相連時(shí)，連接處法蘭螺栓上緊后，連接系與立柱必垂直；連接系的安裝過程也是立柱管樁垂直度的調(diào)整過程，連接系安裝到位，立柱垂直度也調(diào)整到位。

（7）第一層連接系安裝到位后，擰緊第一個(gè)長節(jié)立柱與底層短節(jié)之間的連接螺栓。

2.3.5 剩余管樁安裝

按照設(shè)定的安裝順序及上述安裝步驟逐層進(jìn)行管樁的安裝工作，每層操作平臺(tái)托架、四通的位置根據(jù)需要，在地面安裝完成。

每組管樁需制作一個(gè)帶半圓護(hù)欄的掛梯，在管樁立柱安裝前，附著于管樁之上，作為各層平臺(tái)之間的上下通道。掛梯與管樁之間需固定牢靠，外掛安全網(wǎng)，確保施工人員上、下班的安全。

2.4 樁頂分配梁及貝雷梁安裝

管樁安裝完成后，測(cè)量管樁頂?shù)母叨龋⑼ㄟ^樁頂?shù)幕顒?dòng)端調(diào)整樁頂?shù)臉?biāo)高至設(shè)計(jì)位置，然后安裝樁頂分配梁，分配梁需與樁頂固定牢靠。

最后進(jìn)行貝雷梁安裝，貝雷梁可根據(jù)塔吊的起吊能力分成若干組，在地面拼裝成小組后，再起吊上去進(jìn)行組拼。

2.5 支架壓重

支架安裝完成后，需組織相關(guān)人員對(duì)支架進(jìn)行一次全面的檢查，合格后進(jìn)行壓重試驗(yàn)。

（1）貝雷梁安裝完成后，在其上放置橫向小分配梁，鋪設(shè)廢舊模板，對(duì)應(yīng)腹板部分采用舊鋼模，其余部分可采用木模；

（2）采用噸包裝袋內(nèi)裝黃砂作為壓重物，根據(jù)支架設(shè)計(jì)荷載情況布置壓重物；

（3）在基礎(chǔ)、鋼管樁頂、貝雷梁跨中處及模板上布設(shè)觀測(cè)點(diǎn)，在壓重過程中進(jìn)行變形觀測(cè)，觀測(cè)分三次進(jìn)行，壓重30%、60%、100%時(shí)各觀測(cè)一次；

（4）在壓重過程中，安排專人對(duì)支架進(jìn)行巡查。

支架安裝完成后，經(jīng)壓重試驗(yàn)，承載及變形均滿足要求。

2.6 技術(shù)保證措施

（1）底座預(yù)埋鋼板的平整與否直接關(guān)系著管樁的垂直度，是高管樁支架施工中的重要控制點(diǎn)之一。為了確保預(yù)埋鋼板的平整度和絕對(duì)標(biāo)高，每塊鋼板都以三點(diǎn)測(cè)量點(diǎn)控制，測(cè)量組全程控制每塊鋼板的絕對(duì)標(biāo)高，為后序施工奠定良好的技術(shù)基礎(chǔ)。

（2）在拼裝過程中，每層平聯(lián)安裝完成后，測(cè)量對(duì)垂直度進(jìn)行復(fù)測(cè)，發(fā)現(xiàn)問題，及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，最后再擰緊螺栓。

3 結(jié)語(與普通管樁基礎(chǔ)對(duì)比)

管樁及連接系與采用普通鋼管加槽鋼焊接的方式對(duì)比：

優(yōu)點(diǎn)：采用成品帶法蘭盤具有固定規(guī)格型號(hào)的成品管樁，設(shè)計(jì)時(shí)按成品管樁的型號(hào)配置好，有利于管樁的循環(huán)利用，減少浪費(fèi)，節(jié)約成本；施工時(shí)，避免了大量的高空焊接，從而保證了施工安全、質(zhì)量，也加快了施工進(jìn)度，特別是管樁支架拆除時(shí)，避免傳統(tǒng)的氧氣切割，能最大限度保證拆除安全。

［1］JTG041-2000，公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[S].

［2］周水興，何兆益，鄒毅松.路橋施工設(shè)計(jì)手冊(cè)[K].北京：人民交通出版社，2001.